Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Макаров Дмитрий Андреевич

Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности
<
Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Макаров Дмитрий Андреевич. Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности : Дис. ... канд. техн. наук : 05.26.01 Челябинск, 2005 116 с. РГБ ОД, 61:05-5/2457

Содержание к диссертации

Введение

1 Анализ состояния вопроса и обоснование задач исследования 8

1.1 Электротравматизм и защитные меры в электроустановках 8

1.2 Особенности применения зануления как защитной меры 21

1.3 Расчет зануления по условиям электробезопасности 31

1.4 Эффективность применения зануления в сетях различного назначения 42

1.5 Постановка задачи исследования 49

2 Построение математической модели вэос в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 KB 51

2.1 Оценка реальных сетей по условиям соответствия первичным критериям электробезопасности 51

2.2 Построение обобщенной модели ВЭОС 57

2.3 Построение расчетной модели вэос 64

2.4 Выводы 67

3 Анализ зависимостей, полученных при моделировании расчетной модели ВЭОС 69

3.1 Порядок выполнения расчетов при моделировании расчетной модели 69

3.2 Анализ результатов моделирования расчетной модели 71

3.3 Выводы 76

4 Методика оценки сети по условиям ее соответствия первичным критериям электробезопасности 78

4.1.Обзор существующих методик выбора защитной аппаратуры 78

4.2. Требования к методике комплексной оценки сети по условиям ее соответствия первичным критериям электробезопасности 92

4.3. Реализация методики оценки сети по условиям обеспечения первичных критериев электробезопасности 96

4.4. Выводы 102

Заключение 105

Литература 107

Введение к работе

Актуальность работы. Многочисленные исследования в области электробезопасности, проведенные в нашей стране и за рубежом, показывают, что уровень электротравматизма как в промышленности, так и в быту по-прежнему является недопустимо высоким, несмотря на постоянное совершенствование защитных и организационных мер. При этом если в промышленности в целом отмечается устойчивое снижение числа случаев электротравматизма, то в бытовых сетях наблюдается их рост на протяжении нескольких последних десятилетий. Современная концепция электробезопасности, положенная в основу действующих нормативных документов, не распространяется на огромное количество существующих бытовых и промышленных сетей, уже находящихся в эксплуатации. Помимо этого, несовершенство устройств защитного отключения и новых схем питания электроустановок, на что в немалой степени сделан упор в современной концепции электробезопасности, а также малое время действия текущей нормативной базы пока не позволяют говорить о радикальном улучшении уровня электробезопасности при эксплуатации электрических сетей и электроустановок. В то же время, основанная на прежних положениях главная защитная мера в низковольтных сетях с заземленной нейтралью - зануление, как показывают многочисленные исследования, зачастую не обеспечивает необходимого уровня электробезопасности, что находит свое отражение в регулярно происходящих несчастных случаях, в том числе групповых, сопровождающихся тяжелыми электротравмами и летальным исходом.

В этих условиях традиционные меры защиты, в первую очередь -зануление -не только не теряют своей актуальности, но и, напротив, требуют повышенного внимания в свете современного ужесточения требований электробезопасности. Таким образом, повышение эффективности зануления как защитной меры, обусловленное выбором его оптимальных параметров,

является актуальной научной задачей, имеющей большое практическое

значение.

Цель работы. Улучшение условий электробезопасности в сетях до 1 кВ

с глухозаземленной нейтралью путем повышения эффективности зануления.

Идея работы. Расчет параметров схемы зануления и выбор токовременных

характеристик защитных аппаратов производится по условиям обеспечения

первичных критериев электробезопасности посредством моделирования

возникновения электроопасной ситуации (ВЭОС) при однофазных коротких

замыканиях на сторонние проводящие части.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

  1. Математическая модель возникновения электроопасной ситуации в сетях до 1 кВ с заземленной нейтралью должна учитывать количество и величину сопротивления повторных заземлений в сети с учетом ее конфигурации.

  2. Выбор защитных аппаратов для систем зануления должен производиться как с учетом соображений селективности защиты, так и с учетом обеспечения первичных критериев электробезопасности.

  3. Разработана методика выбора защитно-отключающих аппаратов и параметров цепи зануления, обеспечивающих соблюдение первичных критериев электробезопасности. Для выполнения расчетов по данной методике разработан программный комплекс, позволяющий автоматизировать расчеты и ускорить выбор параметров цепи зануления.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением известных методов анализа линейных электрических цепей в сочетании с современными методами моделирования, основанными на широком применении вычислительной техники и специализированного программного обеспечения; Научное значение работы состоит в разработке математической модели ВЭОС в электрических сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью, происходящего при замыкании на сторонние проводящие части (СПЧ)

токоведущей фазы с одновременным прикосновением человека к оказавшимся под напряжением СПЧ. Принципиальной особенностью разработанной модели является учет разветвленности сети, количества, места расположения и сопротивления повторных заземлителей, токовременных характеристик защитных аппаратов. Впервые установлена зависимость величины напряжения прикосновения от величины сопротивления повторного заземления на вводе в электроустановку, а также от количества повторных заземлений корпусов электроприемников и электрооборудования с учетом конфигурации схемы электроснабжения.

Практическое значение работы заключается в разработке методики выбора защитно-отключающих аппаратов и параметров цепи зануления, обеспечивающих соблюдение первичных критериев электробезопасности. Также установлено, что для улучшения условий электробезопасности требуется наличие обязательного повторного заземления на вводно-распределительном устройстве (ВРУ) здания с сопротивлением не выше 10 Ом.

Внедрение работы. Результаты работы внедрены в ООО

«Забайкалзолотопроект» и ООО «Читапромстройпроект», а также в учебный процесс кафедр электроснабжения и безопасности жизнедеятельности Читинского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены и одобрены на ряде научных конференций: Региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Новосибирск, 2002 г.), Второй Всероссийской научно-практической конференции (г.Челябинск, 2003 г.), Межрегиональных научно-практических конференциях (г. Чита, 2001-2003 г.), научных семинарах в университетах Читы и Челябинска. Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 116 страницах, содержит 8 таблиц, 22 рисунка, список литературы из 105 наименований.

Эффективность применения зануления в сетях различного назначения

В настоящее время при электроснабжении различных потребителей, с учетом их специфики, широко применяются как системы с заземленной, так и системы с изолированной нейтралями. Режим изолированной нейтрали для низковольтных сетей применяется, как правило, в случаях, когда перерыв в электроснабжении недопустим с точки зрения технологического процесса. Вместе с тем, следует отметить, что большинство низковольтных сетей напряжением до 1 кВ выполнено по схеме снабжения с заземленной нейтралью. Это объясняется тем, что сети с заземленной нейтралью менее опасны, чем сети с изолированной нейтралью при замыканиях на землю, а также при переходе высокого напряжения на сторону низкого в питающем трансформаторе[50, 53]. Данное обстоятельство подчеркивается и п. 1.7.57 7-го издания ПУЭ[24], рекомендующим питание низковольтных электроустановок в режиме заземленной нейтрали. В соответствии с международными стандартами МЭК и требованиями 7-го издания ПУЭ[24] принята следующая классификация типов электрических сетей напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью: Все четыре рассматриваемых системы имеют нормируемое ПУЭ заземление нейтрали (обозначен 1 на рис. 1.11 — 1.14), при этом в системе ТТ корпус электроприемника (обозначен 2 на рис. 1.14) не имеет связи с нулевым проводником N, но имеет повторное заземление. Во всех остальных типах сетей применяется традиционное зануление, но несколько разными способами.

В системе TN-C корпус электроприемника (обозначен 2 на рис. 1.11) соединен с заземленной нейтралью посредством нулевого рабочего проводника (PEN), используемого одновременно для питания электроприемника. В системе TN-S применяются два нулевых проводника: рабочий (N), предназначенный для питания электроустановки, и защитный (РЕ), к которому присоединены зануляемые корпуса электрооборудования. Система TN-C-S является комбинированной и предполагает наличие PEN-проводника, который после определенной точки разделяется на рабочий и защитный проводники как в системе (TN-S). Подобная классификация низковольтных сетей с заземленной нейтралью давно применяется в странах Европы, США и Японии[22, 53, 69], однако лишь недавно была закреплена в нормативных документах России. Анализ безопасности сетей с типоисполнением ТТ и TN [33, 70] показывает, что сети с типоисполнением ТТ являются очень эффективными с точки зрения безопасности, так как в силу своих конструкционных особенностей лишены важных недостатков, присущих занулению: не допускают вынос потенциала на корпуса других установок и не зависят от целостности нулевого проводника; а, кроме того — не требуют наличия малого сопротивления заземлителя электроустановки. При этом в сетях ТТ требуется обязательная установка на вводе не только защитно-отключающего аппарата, но и УЗО. Кроме того, система ТТ не обеспечивает безопасность при замыкании на корпус со стороны питающей подстанции, что весьма критично в некоторых ситуациях, например, в случае мобильных металлических зданий. Из систем с типоисполнением TN наиболее эффективна с точки зрения безопасности система TN-S за счет наличия дополнительного нулевого проводника, что повышает безопасность при обрыве нулевого рабочего N-проводника, а при обрыве самого дополнительного РЕ-проводника фактически превращает ее в систему ТТ. При этом существенным недостатком системы TN-S является повышенный на 20-25%[70] расход проводникового материала. Система TN-C реализует классическое зануление со всеми его недостатками, но, главным образом, по историческим причинам, до сих пор является самой распространенной в низковольтных сетях.

Система TN-C-S представляет собой фактически комбинацию систем TN-C и TN-S и сочетает в себе особенности их обеих. Эффективность защиты, осуществляемой занулением в различном типоисполнении и в сетях различного назначения, представляет особый интерес с точки зрения общей оценки электрозащитных свойств зануления и возможных путей их улучшения. Анализ литературных источников, изучающих данный вопрос, показывает, что зануление как защитная мера наиболее эффективно применяется в сетях промышленного назначения[8, 51, 58, 59, 71, 72]. Для сетей промышленных предприятий можно выделить ряд характерных особенностей, повышающих надежность защиты занулением: ? наличие мощных нагрузок, обеспечивающих высокие значения токов короткого замыкания; ? большое количество металлических конструкций, создающих благоприятные условия для выравнивания потенциалов и снижения напряжения прикосновения; ? работа с электроустановками квалифицированного персонала, использующего в случае необходимости защитные средства; ? более жесткий контроль соответствия защитных мероприятий нормативным требованиям, в -отличие, например, от коммунально-бытовых сетей; Указанные особенности подтверждаются и статистикой электротравматизма, где наблюдается устойчивый рост снижения числа случаев электротравматизма на промышленных предприятиях. Вместе с тем, существующие недостатки системы зануления по-прежнему часто приводят к несчастным случаям на производстве. Иная картина наблюдается в отраслях электроснабжения, традиционно отличающихся высоким уровнем электротравматизма - прежде всего, в сетях сельскохозяйственного назначения и коммунально-бытовых сетях.

Построение обобщенной модели ВЭОС

Трехфазная либо однофазная нагрузка (Н), подключенная к РУ. Корпус нагрузки (К) зануляется посредством нулевого проводника.

Нулевой проводник (НП). Для различных типоисполнений сети (TN-S или TN-C), этот элемент модели может рассматриваться либо как комбинированный защитный нулевой и рабочий проводник (PEN-проводник), либо как параллельно проложенные защитный нулевой проводник (РЕ-проводник) и нулевой рабочий проводник (N-проводник).

Точка однофазного короткого замыкания (КЗ). Предполагается, что короткое замыкание происходит либо на корпусах распределительных устройств либо на корпусах нагрузок. Однофазное короткое замыкание приводит к срабатыванию аппарата защиты от сверхтока, селективно защищающего данный участок.

Человек (Ч), прикасающийся к корпусу, оказавшемуся под напряжением. В рассматриваемой модели человек представлен эквивалентным сопротивлением, общепринятая величина которого составляет 1000 Ом. Предполагается, что прикосновение возможно либо непосредственно к корпусу РУ, либо к корпусу нагрузки, подсоединенной к РУ. 10.Заземляющий контур трансформаторной подстанции (3). Сопротивление заземляющего контура согласно ПУЭ принимается равным 4 Ом.

Повторньій(е) заземлитель(и) нулевого проводника (ПЗ). В зависимости от параметров конкретной схемы этот элемент может рассматриваться как повторный заземлитель, либо как самозаземление корпуса электрооборудования. В рамках изучаемой модели количество, места расположения и величина сопротивления повторных заземлителей может варьироваться для оценки их влияния на условия электробезопасности.

Принципиальной особенностью обобщенной модели ВЭОС является возможность переопределения ее элементов как подсистем произвольной сложности, в свою очередь включающих в себя совокупность элементов реальной электрической сети. Так, например, элемент обобщенной модели Н (нагрузка) в практических расчетах может представлять собой участок реальной сети, включающий в себя питающую линию нагрузки, собственно нагрузку и, по мере необходимости, дополнительные РУ. Подобный подход позволяет, в частности, учесть разветвленность реальных сетей и селективность срабатывания защитных аппаратов.

Для обобщенной модели ВЭОС была составлена схема замещения в предположении, что питание РУ осуществляется по воздушной линии, нагрузка соединена с РУ посредством кабельной линии, однофазное короткое замыкание происходит в распределительном устройстве, а человек прикасается к зануленному корпусу (К). Схема замещения приведена на рис.2.2.

Для элементов схемы замещения приняты следующие обозначения: Zn, Z12 — полные сопротивления неповрежденных фаз, включающие сопротивление трансформатора, сопротивление участка ВЛ и участка КЛ, а также сопротивление нагрузки; Ъ ъ — полное сопротивление участка поврежденной фазы за точкой КЗ, включающее сопротивление кабельной линии и сопротивление нагрузки на поврежденной фазе; ZBn - полное сопротивление участка поврежденной фазы, включающее сопротивление участка В Л до РУ и сопротивление трансформатора; ZNI, ZN2 — полные сопротивления участков нулевого проводника до точки КЗ и после точки КЗ соответственно; Rj, R2, R3 - сопротивления контура заземления питающей подстанции, повторного заземления РУ и повторного заземления (либо самозаземления) установки; Rj, — сопротивление тела человека; Е\, Е2, Е3 — ЭДС фаз; 1, 2, 3 - узлы, для которых определяется напряжение по методу узловых потенциалов; 0 — базисный узел.

Для вычисления значений напряжения в точках 2 и 3 (корпус РУ и корпус установки соответственно) методом узловых потенциалов[88] были составлены следующие уравнения для узлов схемы 1, 2 и 3

Учитывая трудоемкость расчетов по (2.1) при моделировании ВЭОС в реальных сетях, а также тот факт, что элементы обобщенной модели в реальных расчетах могут быть представлены в виде достаточно сложных подсистем, моделирование реальных сетей во всех случаях производилось с широким применением средств вычислительной техники и специализированного программного обеспечения.

Расчеты на моделях производились посредством системы компьютерного моделирования MATLAB, которая является широко распространенным средством при моделировании сложных процессов и динамических систем[89, 90, 91, 92]. Выбор способа и системы моделирования был продиктован следующими соображениями: применение современных средств вычислительной техники позволяет резко повысить скорость выполнения математических расчетов и одновременно значительно снизить их трудоемкость, что делает применение вычислительной техники и специализированных программных пакетов фактически обязательным при выполнении сложных математических расчетов; программная реализация моделей посредством стандартных систем программирования требует значительных усилий и большого количества технической работы, прямо не связанной с выполняемой задачей. В этой связи применение специализированных систем компьютерного моделирования имеет значительное преимущество, так как позволяет не только с меньшими усилиями осуществлять построение компьютерных моделей, но и повышает точность расчетов за счет использования высокоэффективных методов вычислений, изначально заложенных в системы компьютерного моделирования; система компьютерного моделирования MATLAB является в настоящее время ведущей в мире средой для моделирования сложных процессов, которая широко применяется известными мировыми научными центрами для решения самых разнообразных технических задач. Важной особенностью системы MATLAB является наличие специальной подсистемы Simulink, предназначенной для графического построения моделей, а также библиотеки SimPowerSy stems, содержащей все необходимые компоненты, соответствующие элементам электрических сетей[92, 93, 94, 95]. Использование указанных средств позволяет значительно упростить процесс создания, корректировки, модификации моделей систем электроснабжения, их анализа и обработки полученных результатов.

Анализ результатов моделирования расчетной модели

Анализ результатов моделирования, проведенного для расчетной модели ВЭОС, представленной на рис. 2.3 и 2.4., позволяет прийти к следующему заключению:

Выбор защитных аппаратов только по условиям обеспечения селективности защиты не во всех случаях обеспечивает соблюдение первичных критериев электробезопасности. Как видно из данных табл. 3.2 аппараты защиты выбраны в полном соответствии с требованиями 6-го издания ПУЭ (действующих на момент монтажа сети), кроме того, во всех случаях обеспечивается необходимая кратность тока короткого замыкания по отношению к номинальному току расцепителя автоматического выключателя, а также обеспечивается селективность срабатывания защиты. Вместе с тем, выделенные в табл. 3.2 случаи показывают, что время срабатывания автоматических выключателей, особенно из холодного состояния, может- превышать, в том числе значительно, допустимое по ГОСТ 12.1.038-82 время нахождения человека под опасным напряжением, даже при соответствии параметров сети и характеристик аппаратов защиты нормативным требованиям. Таким образом, обеспечение селективности защиты не во всех случаях отвечает требованиям обеспечения электробезопасности.

Как видно из графиков на рис. З.1., повторное заземление ВРУ снижает напряжение прикосновения при возникновении короткого замыкания в любой точке сети. Если для точек, удаленных от ВРУ, это снижение в целом незначительно, то для случая, когда замыкание происходит непосредственно на корпус ВРУ, повторное заземление с сопротивлением 10 Ом и ниже позволяет уменьшить величину напряжения прикосновения на 20% и более. Из данных табл. 3.2 также видно, что случай короткого замыкания на корпус ВРУ здания (точка К8) является наиболее тяжелым с точки зрения электробезопасности, так как время срабатывания защитного аппарата, установленного в начале питающей линии будет наибольшим в связи с обеспечением необходимой селективности защиты, а напряжение по нулевому проводнику будет вынесено на все связанные с ВРУ корпуса. При этом напряжение прикосновения даже на удаленных от ВРУ корпусах будет превышать допустимые значения и представлять непосредственную опасность для человека.

Данные графиков на рис. 3.2 показывают, что наибольшее снижение напряжения прикосновения (вплоть до допустимых значений) при возникновении короткого замыкания достигается повторным заземлением корпусов всех электроприемников с величиной сопротивления 10 Ом и ниже. При этом даже повторное заземление только корпусов РУ существенно снижает напряжение прикосновения. Для наиболее тяжелого случая короткого замыкания на ВРУ (точка К8) повторное заземление корпусов всех РУ с сопротивлением 10 Ом позволяет снизить напряжение прикосновения более чем в 2 раза(55 %), а повторное заземление только корпуса ВРУ - на 30%. Снижение напряжения прикосновения позволяет увеличить допустимое время срабатывания защитных аппаратов. Для случая короткого замыкания в самой удаленной точке (точка К1), существенное снижение напряжения прикосновения (более 50%) достигается лишь при повторном заземлении корпусов всех РУ и электроприемников и незначительно зависит от сопротивления повторного заземления ВРУ. При этом следует отметить, что в соответствии с данными табл. 3.2, высокое напряжение прикосновения при замыкании в точке К1 компенсируется малым временем отключения аварийного участка сети. Таким образом, повторное заземление корпуса ВРУ с сопротивлением 10 Ом и ниже значительно улучшает условия электробезопасности в наиболее тяжелом случае короткого замыкания на корпус ВРУ (точка К8), что обусловливает необходимость обязательного повторного заземления ВРУ зданий с сопротивлением не выше 10 Ом в целях снижения напряжения прикосновения.

Проведенное компьютерное моделирование расчетной модели ВЭОС позволило произвести комплексную оценку расчетной сети по условиям обеспечения первичных критериев электробезопасности с учетом конфигурации сети, селективности срабатывания защиты и наличия повторных заземлений в схеме зануления.

На основе анализа результатов компьютерного моделирования расчетной модели ВЭОС, можно прийти к заключению, что эффективность работы зануления определяется особенностями конкретной схемы электроснабжения и расположения потребителей, а также - наличием защитных аппаратов, токовременные характеристики которых позволяют выполнить отключение поврежденного участка сети за время, не превышающее допустимое по ГОСТ 12.1.038-82 время нахождения человека под напряжением.

Выбор параметров цепи зануления и характеристик защитной аппаратуры в соответствии только с требованиями нормативных документов не во всех случаях способен обеспечить соблюдение первичных критериев электробезопасности.

Наиболее тяжелым из рассмотренных случаев ВЭОС, с точки зрения электробезопасности, является однофазное короткое замыкание на ВРУ, при котором время отключения защитных аппаратов достигает наибольших величин, а потенциал по нулевому проводнику распространяется на все зануленные проводящие части электроустановок. В виду данного обстоятельства ВРУ в обязательном порядке должны оборудоваться повторным заземлением с сопротивлением не более 10 Ом.

Для повышения защитной эффективности системы зануления необходима разработка специальной методики для комплексной оценки сети по условиям обеспечения первичных критериев электробезопасности в зависимости от параметров конкретной схемы электроснабжения и ее конфигурации.

Требования к методике комплексной оценки сети по условиям ее соответствия первичным критериям электробезопасности

Краткий анализ рассмотренных выше подходов, касающихся выбора электрооборудования и защитных аппаратов показывает, что в настоящее время отсутствует методика комплексной оценки низковольтных электрических сетей по условиям их соответствия первичным критериям электробезопасности. Поскольку первичные критерии электробезопасности, определяемые в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82, включают в себя напряжение прикосновения, под которым оказался человек при возникновении аварийного режима электроустановки и длительность его воздействия, представляется целесообразным выполнять комплексную оценку электрической сети на основе принципиально иного подхода по сравнению с существующими методиками. Оценка сети по условиям ее соответствия первичным критериям электробезопасности должна осуществляться на основе определения времени срабатывания защитных аппаратов (длительности аварийного режима) при возникновении однофазного короткого замыкания на корпус электроприемника и определения напряжения прикосновения на всех участках сети, электрически связанных с поврежденным. При этом сеть, на всех участках которой напряжение прикосновения не превышает допустимого по ГОСТ 12.1.038-82 напряжения для данной длительности аварийного режима считается отвечающей первичным критериям электробезопасности, а применяемая в ней защита — оптимальной по данным критериям.

В противном случае должны определяться участки сети, не отвечающие первичным критериям электробезопасности, и приниматься меры, направленные на повышение безопасности сети. Очевидно, что для реализации подобного подхода к оценке электрических сетей по условиям электробезопасности требуется математическое моделирование однофазного короткого замыкания на корпус электроустановки в произвольной точке сети с расчетом напряжений прикосновения на всех ее участках и длительности аварийного режима. Для выполнения моделирования необходимо выполнить следующие действия[102]: 1. Создание схемы рассматриваемой сети. 2. Определение параметров элементов схемы. 3. Определение точки однофазного короткого замыкания на корпус (ОЗК). 4. Расчет токов короткого замыкания. 5. Расчет времени срабатывания защитного аппарата, ближайшего к месту ОЗК. 6. Расчет напряжений прикосновения на участках сети, связанных с поврежденным. 7. Определение участков сети, не соответствующих первичным критериям электробезопасности. 8. Изменение параметров схемы таким образом, чтобы выполнялось соответствие сети первичным критериям электробезопасности. При рассмотрении этапов моделирования необходимо отметить следующие существенные соображения: расчет напряжений прикосновения следует производить для корпусов электрооборудования и других сторонних проводящих частей, связанных с точкой ОЗК. Так как связь удаленных сторонних проводящих частей с точкой ОЗК производится по нулевому проводнику, то нулевые проводники должны рассматриваться как отдельные элементы схемы сети.

Таким образом, даже простая схема исходной сети становится многоконтурной, что значительно осложняет расчет токов КЗ и напряжений прикосновения; так как повторные заземлители нулевого проводника являются одной из защитных мер, направленных на снижение напряжения прикосновения, необходим учет их наличия" в схеме моделируемой сети, что не предусматривается в других методиках. Появление в схеме сети повторных заземлений также приводит к значительному увеличению контуров в ее расчетной схеме; в случае несоответствия моделируемой схемы первичным критериям электробезопасности необходимо выполнять ее модификацию, предусматривая либо дополнительные защитные мероприятия, направленные на снижение напряжения прикосновения, либо более быстрое отключение поврежденного участка. Фактически, это означает необходимость повторного моделирования при изменении параметров схемы; исходная схема сети может быть сильно разветвленной и с потребителями, распределенными по большой площади. Указанные соображения однозначно диктуют необходимость реализации методики оценки электрических сетей по условиям их соответствия первичным критериям электробезопасности в виде специализированной компьютерной программы. Не вызывает сомнений то обстоятельство, что проведение моделирования вручную даже для относительно простых схем, представляет собой огромную сложность, требует значительных трудозатрат и, фактически, нереально. В силу этого необходимо рассмотреть следующие основные требования, предъявляемые к программному продукту, реализующему методику оценки электрических сетей по условиям их соответствия первичным критериям электробезопасности. 1. Программа должна предоставлять удобный графический редактор для построения исходной схемы моделируемой сети. Данное обстоятельство является критически важным с точки зрения тех задач, на решение которых направлена методика. Так, например, при частой модификации исходной схемы с целью приведения ее в соответствие с первичными критериями электробезопасности необходимо максимально упростить этот процесс для конечного пользователя. При этом следует еще раз отметить, что предлагаемые на" сегодняшний день автоматизированные средства в виде программного комплекса МОЭПБ и программ, распространяемых МЭИ, в этой части являются весьма неудобными. 2. Программа должна иметь в своем составе базу данных электротехнического оборудования, позволяющую пользователю быстро определять параметры элементов моделируемой схемы. При этом указываемые пользователем параметры оборудования должны соответствовать расчетным параметрам оборудования, применяемым в других методиках, в частности, в ГОСТ 28249-93.

Похожие диссертации на Повышение эффективности систем зануления на основе обеспечения первичных критериев электробезопасности