Файл: Диплом Кустова А.В.doc

Выражение для Iкз будет иметь вид:

, (68)

где Z_П = Zф+ Zнз+Хп - комплексное полное сопротивление петли «фаза-нуль».

Удельное сопротивление фазного провода:

(69)

Для фазного провода: Ом·мм²/м, м, мм².

Отсюда сопротивление фазного провода:

.

Удельное сопротивление нулевого провода:

(70)

Для нулевого провода: Ом·мм²/м, м, мм².

Отсюда удельное сопротивление нулевого провода:

.

Значения Хф и Хнз малы, ими можно пренебречь. Значение Х_П можно определить по формуле:

, (71)

где к – коэффициент кратности внешнего индуктивного сопротивления петли «фаза-нуль», к = 0,3894;

dcp - расстояние между проводниками, м;

dф - геометрический диаметр, м.

Расчеты дают значение: Х_П=0,556 (Ом), R_Д = 0,02 (Ом)

В соответствии с мощностью трансформатора:

, =0,0127 (Ом).

Полное сопротивление петли «фаза нуль»:

, (72)

.

При использовании зануления по требованиям ПУЭ должно выполняться условие: .

, следовательно условие выполняется.

Следовательно, ток короткого замыкания для ЭГУ с МЖС:

.

Ток короткого замыкания для силовой нагрузки:

.

Для плавкой вставки должно выполняться условие.

(73)

Для напряжения 220 В: Условие выполняется.

Для напряжения 380 В: Условие выполняется.

При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение.

Если автоматическое отключение не произойдет, то тогда перегорит плавкая вставка тем самым обеспечивается дополнительная защита.

Так как 301,6120; 417,6120, то защитное зануление выполнено и отключающая способность системы обеспечена.

В качестве дополнительной меры защиты к занулению принято устройство защитного отключения (УЗО), реагирующее на потенциал корпуса. УЗО рассматриваемого типа устраняет опасность поражения людей током при возникновении на зануленном корпусе повышенного потенциала.

Принципиальная схема УЗО, реагирующего на потенциал корпуса для ЭГУ с МЖЗ и электродвигателя, представлена на рисунке 27.

1 – корпус ЭГД с МЖС; 2 – предохранители; 3 – корпус электродвигателя;

R₀ – сопротивление заземления нейтрали; R_в – сопротивление вспомогательного заземления; R_нз – сопротивление повторного заземления нулевого защитного провода; РН – реле максимального напряжения; ОК – отключающая катушка автоматического выключателя

Рисунок 21 – Схема защитного зануления с устройством защитного

отключения, реагирующим на потенциал корпуса

Датчиками в этой схеме служат реле максимального напряжения. При замыкании фазы на корпус реле сработает, вызвав перегорание предохранителей, то есть отключение потребителя от сети.

При замыкании фазы на корпус вначале проявляется защитное свойство зануления, снижающее потенциал корпуса до некоторого предела _к. Если _к превышает _к.доп, сработает УЗО, то есть произойдет отключение поврежденной установки от сети. В данном случае вставкой _уст, обеспечивающей безопасность прикосновения к корпусу поврежденной установки, является потенциал _к.доп, при котором напряжение прикосновения не превышает допустимого U_пр.доп.

---

_уст ≤ _к.доп

Выразим _уст через известное U_пр.доп. С учетом того, что U_пр.доп = _к.доп α₁ α₂, выражение для уставки:

_уст ≤ U_пр.доп /α₁ α₂, (74)

где ₁ и ₂ – коэффициенты напряжения прикосновения.

Если в период прикосновения к корпусу человек может стоять вне поля растекания тока с защитного заземления и при этом сопротивление основания, на котором он стоит, невелико, то необходимо принять ₁=₂=1. Тогда вставка:

_уст ≤ U_пр.доп (75)

Напряжение U_пр.доп не должно превышать длительно 60 Вольт: _уст ≤ 60В.

Напряжение срабатывания реле U_ср должно быть меньше U_пр.доп, поскольку потенциал корпуса _к.доп оказывается приложенным не только к сопротивлению обмотки реле Z_p, но и к сопротивлению вспомогательного заземления R_в:

_к.доп = Ip (Zp + Rв) (76)

Заменив в этом уравнении _к.доп на U_пр.доп/₁₂ и выразив ток реле I_p через U_ср/Z_р , получим выражение для требующегося напряжения срабатывания реле в комплексной форме:

(77)

В действительной форме

, (78)

где R_p и X_p – активное и индуктивное сопротивления обмотки реле, Ом.

Отсюда:

(79)

Это уравнение при известных параметрах реле, а также U_пр.доп, ₁, ₂ позволяет определить наибольшее значение R_в, при котором обеспечивается срабатывание защиты.

В УЗО применено реле напряжения, у которого напряжение срабатывания U_ср= 30 В, активное сопротивление обмотки R_p = 400 Ом, индуктивное сопротивление обмотки X_p = 200 Ом. Предположим, что человек, касающийся корпуса, стоит на сырой земле вне зоны растекания тока с заземлителей, то есть считаем, что ₁= ₂=1. Подставим соответствующие значения находим сопротивление вспомогательного заземления:

(Ом)

Итак, при сопротивлении вспомогательного заземления R_в = 470 Ом УЗО будет срабатывать, если напряжение прикосновения достигнет 60 Вольт.

7.2.6 П о ж а р н а я б е з о п а с н о с т ь. "Правила и устройства электроустановок" ПУЭ-85. Неправильная эксплуатация приборов и оборудования может привести к пожару или взрыву. Пожарная безопасность предусматривает такое состояние объекта, при котором бы исключалось бы возникновение пожара, а в случае его возникновения предотвращалось бы воздействие на людей опасных факторов пожара, и обеспечивалась защита материальных ценностей.

Согласно ПУЭ-85 помещения по пожаро- и взрывоопасности подразделяются на пожароопасные и взрывоопасные. Так как при эксплуатации установки в качестве рабочей жидкости используется топливно-смазочная жидкость с температурой вспышки более 120 С, то помещение относится к взрывоопасным (класс В–а). Устройство в соответствии с ПУЭ-85, по пожароопасным зонам относится к классу П–.

Пожар может возникнуть как вследствие причин электрического, так и не электрического характера. К причинам электрического характера относятся короткое замыкание, перегрузка, большое переходное сопротивление, статическое электричество. К причинам не электрического характера можно отнести нарушение режимов эксплуатации, курение, оставление без присмотра нагревательных приборов, неисправность оборудования, самовоспламенение и самовозгорание веществ, и другие факторы.

---

Пожарная безопасность обеспечена с помощью систем предотвращения пожара и систем пожарной защиты.

К системам предотвращения пожара в помещении можно отнести: предотвращение образования источников зажигания; поддержание температуры горючей среды ниже максимально допустимой по горючести; правильный выбор сечений проводов и проводников по допустимой плотности тока; обеспечение пожарной безопасности оборудования, электроустановок, систем отопления и вентиляции. К мероприятиям по пожарной защите относятся: изоляция горючей среды; предотвращение распространения пожара за пределами очага; применение средств пожаротушения и пожарной сигнализации; применение средств противо-пожарной защиты и пожаротушения; своевременное оповещение о пожаре и эвакуация людей.

Поскольку в помещении присутствует электрооборудование под напряжением то для тушения пожаров рекомендуется использовать двуокись углерода для прекращения подачи кислорода к очагу возгорания. Возможно применение огнегасительных порошков. Первичными средствами пожаротушения в данном случае могут послужить ручные огнетушители типа ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8, ОУБ-3, ОУБ-7 или передвижные типа ОУ-25, ОУ-80.

В качестве средств обнаружения пожара применена противопожарная сигнализация с дымовыми датчиками.

7.3 Чрезвычайные ситуации

Чрезвычайные ситуации возникают:

– природного характера (землетрясения, наводнения, извержения вулканов, оползни, сели, ураганы, смерчи, природные пожары и так далее);

– техногенного характера (пожары, взрывы, аварии на химически опасных объектах, выбросы радиоактивных и сильнодействующих веществ, гид-родинамические аварии, аварии на системах жизнеобеспечения, внезапные обрушения зданий и сооружений);

– экологического характера (загрязнение атмосферы, разрушение озонового слоя земли, опустынивание земель, засоление почв и другое).

В случае возникновения войны с применением ядерного оружия возникают следующие поражающие факторы:

– ударная волна;

– световое излучение;

– проникающая радиация;

– радиоактивное заражение;

– электромагнитный импульс.

При возникновении чрезвычайных ситуаций, аварий на радиоактивно опасных и химически вредных предприятиях, а также при применении средств массового поражения любой объект промышленности может оказаться в сфере воздействия поражающих факторов. Очевидно, что степень разрушения объектов

будет различная и она зависит от места расположения в очаге поражения и подготовленности объекта к защите от воздействия поражающих факторов. Объекты, на которых приняты меры по повышению устойчивости их работы, будут иметь меньшие повреждения, а следовательно и сроки ввода их в действие после ликвидации чрезвычайных ситуаций будут более короткими.

Основными принципами защиты населения при ЧС являются:

---

– заблаговременная подготовка и осуществление защитных мероприятий на всей территории страны. Этот принцип предполагает, прежде всего, накопление средств защиты человека от опасных и вредных факторов и поддержании их в готовности для использования, а также подготовку и проведение мероприятий по эвакуации населения от опасных зон (зон риска);

– дифференцированный подход к определению характера, объема и сроков проведения этих мероприятий. Дифференцированный подход выражается в том, что характер и объем защитных мероприятий устанавливается в зависимости от вида источников опасных и вредных факторов, а также от местных условий;

– комплексность проведения защитных мероприятий для создания безопасных и здоровых условий во всех сферах деятельности человека в любых условиях обстановки. Данный принцип обуславливается большим разнообразием опасных и вредных факторов среды обитания и заключается в эффективном применении способов средств защиты от последствий стихийных бедствий, производственных аварий и катастроф, а также современных средств поражения, согласованном осуществлении их со всеми мероприятиями по обеспечения безопасности жизнедеятельности в современной техносоциальной среде.

Аварии на электроэнергетических сетях. Подобные аварии приводят к ЧС, обычно, из-за вторичных последствий и при условии наложения на них каких-либо чрезвычайных условий. К особенно тяжелым последствиям приводят аварии на электроэнергетических сетях в зимнее время года, а также удаленных и труднодоступных районах. Особенно характерны такие чрезвычайные ситуации для сельских районов или в особо холодные зимы из-за перегрузок энергосетей в связи с резким увеличением расхода энергии на обогрев.

Оценка устойчивости работы ЭГУ выполнена при помощи моделирования уязвимости прибора к воздействию поражающих факторов ядерного взрыва.

7.3.1 У д а р н а я в о л н а. Область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью называется ударной волной. Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура, а давление достигает миллиардов атмосфер. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает.

При непосредственном воздействии ударной волны причиной разрушения крупногабаритных объектов является избыточное давление Р_Ф. Избыточное давление – это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед этим фронтом. Значение избыточного давления зависит от мощности, вида взрыва и расстояния. Величиной, характеризующей воздействие ударной волны на мелкогабаритные объекты, принято считать величину скоростного напора ударной волны. В качестве количественного показателя устойчивости ЭГУ к воздействию ударной волны принимается значение избыточного давления, при котором устройство сохраняет или получает разрушения.

---

Так как электрогидравлический усилитель – преобразователь имеет малые размеры и устанавливается на напорной линии трубопровода или на сливной линии гидродвигателя работающего от источника питания, то промышленное здание будет защитой разрабатываемого электрогидравлического усилителя мощности от ударной волны.

7.3.2 С в е т о в о е и з л у ч е н и е. Световое излучение – это совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения - светящаяся область взрыва. Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (8000–10000 °С и минимум 1800 °С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Поражающее действие светового излучения характери­зуется световым импульсом.

В результате воздействия светового излучения на прибор может произойти воспламенение материалов, использованных в ЭГУ.

В целях безопасности усилителя – преобразователя от воздействия светового излучения, он расположен в системе таким образом, что прямое воздействие светового излучения невозможно. Повышение теплостойкости устройства обеспечено благодаря окраски его корпуса в светлые тона, выполнению питающих и сигнальных проводов с элементами защиты от светового излучения (теплоэкраны, металлическая оплетка). Повышение устойчивости ЭГУ с МЖС к воздействию светового излучения заключается также в замене легковоспламеняющихся материалов на теплостойкие.

7.3.3 П р о н и к а ю щ а я р а д и а ц и я. Проникающая радиация – это один из поражающих факторов, представляющих собой гамма-излучение и поток нейтронов.

Критерием устойчивости работы проточной части при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения является максимальная экспозиционная доза гамма-излучения Д_, при которой, начинаются изменения параметров элементов, но работа еще не нарушается.

Действие проникающей радиации зависит от вида излучений. Ввиду малой проникающей способности альфа- и бета-частиц, их воздействие на аппаратуру обычно не учитывают. Поток нейтронов проникающей радиации оказывает воздействие на радиоэлектронные устройства при удалении устройства от очага поражения на величину, не превышающую 3 км. На таком расстоянии выход аппаратуры из строя будет вызван действием ударной волны. Таким образом, из всех составляющих радиоактивного излучения наибольшую опасность представляет гамма-излучение.

Ионизирующая способность гамма – лучей характеризуется экспозиционной дозой излучения и измеряется в рентгенах (в СИ Кл/кг).

Гамма – излучение, проходя через различные материалы, ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя.

Для стабильной работы системы необходимо выполнить условие:

---