автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0,38 КВ С НУЛЕВЫМ РАБОЧИМ ПРОВОДОМ

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕША И ОРДЕНА ТРУДОВОГО НРАСШГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСЕБЕННЫ! НАУК вмени В.И.ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЭДОВАТЕДЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

свиэас)

ХОСРОШШИ Надари Георгиевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛНКТРОЭАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0,38 кВ С КУЛЗБШ РАБОЧИМ ПРОВОДОМ

Специальность 05.20.02 - Электрификация сельскохоэяй-

Для служебного пользования

ственного о роя зе о детва

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учеяой степени кандидата технических наук

Москва - 1983 г.

Работа выполнена в лаборатория техники элелтробезода сн о стя Всесоюзвого научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства (ВЙЭСХ).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

А.Я,Якобе

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Р.И.Карякин,

кандидат технических наук, доцент А.В.Дуковввков

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский институт охрани труда ВЦСПС, г.Ленинград,

Защита состоится " 1983 г,

Jf)00 '

в у Г/ чесов на заседании специализированного Совета К 020.15,01 по присуждение ученой степени кандидата технических наук во Всесоюзной научно-исследовательской институте • электрификации сельского хозяйства по адресу: 109456, Моста I-fl Веяняковский проезд, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГОС£. Автореферат разослан 1933 г.

Ученый секретарь спе цаали з арованаого Совета, ■кандидат технических наук

. В.В.Шевцов

ОБшАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальности темы. В "Основных вадравлеввях вкономического я социального развитая СССР на 1981-1985 годы и на пераод да 1990 года" намечено повышение електровооружеив оста труда в сельском хозяйстве в 114-1,3 раза. Бистрое развитие сельской электрификации связано с увеличением интенсивности взаимодействия лидой с электроустановками д требует обвепачеаия высокого уровня 8лектробезооа с но сти ери кх эксплуатации,

В настоящее вреыя из-за отсутствия достаточно эффективные нар занята от аварайвнх режимов, вызванных нарушением нормальной работа воздушных сетей 0,38 кЗ б подключенных электроустановок, гдектротравматазм в сельском хозяйстве остается очень высоким. Недостаточная аффективность существующих мер заааты является также причиной электрона раженяя сельскохозяйственных животных, выхода из строя электрооборудования, электропожаров, наносящих сельскому хозяйству значительный уеерб.

Повысение уровня вдоктробезопасноста сельских сетей 0,28 кВ возможно путем пршевеаяя правцапаальво новой системы олэктро-безопасвости - селективной цногоступевчат ой системы устройств закатного отюшчения (700) & сетях с нулевым рабочки проводом и заземлением металлических нетоков едунах частей о лектро установок. Однако внедрение подобной системы в сельском хозяйстве потребует значительных затрат п идти па них ыокно, лишь оценив количественно ее электроза&етпуо эффективность. Поотому количественное обоснованна элсктроэащитной эффективности селектав-яой система 730 в сетях 0,38 кВ с нулевим рабочим проводом является актуальной научной задачей, релекяе которой даст возмох-

пость обоснованно выбрать рациональную) сдстеыу~ос(еспачзш1я олактробезопасностд в сельском хозяЛстЬфоид

Цель работу, разработка и обоснование новой системы элек-тробеэопасности, основанной на применении селективной сястекы 750, обеспечивающей повышение уровня эдектробезопасности в сельском хозяйстве,

Злдачп научного исследования;

- обоснование способа повышения безопасности эксплуатации сельских сетей 0,38 кВ путем перехода на трехфазные четырех-проводше сета с нулевик рабочие проводом в заземлением корпусов электроустановок, вря условии применения в отях сетях со-доктивной системы У30;

- разработка аналитического метода определения элоктроэа-сгзной эффективности У30, установленного на головном участке воздушной лак:!я 0,38 кЗ;

- разработка аиалатзческого метода определения электроэа-едтноё э34вятв£1юстя селективной сясгеыы УЗО в сетях 0,33 кВ

с нулевым рабочим проводом а заземлением корпусов электроустановок;

- разработка истода моделирования ситуации обрыва а падения па земле проводов ВЯ 0,33 кВ я определение законов распределения токов эешхашя л напряжений относительно земли па оборванных проводах ВЛ, а тякхе законов распределения токов, протока ощих через тело человека, прикоснувшегося к оборванным проводам;

- исследование электрозащитной эффективности селективной системы УЗО в трехфазных четирехпрово дных сетях 0,38 кВ с нулевым рабочем проводок в обоснование технических требований, предъявленных к ней;

- создание опытной сети 0,38 кВ с нулевш рабочим проводом и селективной системой УЗО с цель» подтверждения ее работоспо-

собностл т, течение длительного Бремени ¡эксплуатации.

Методика исследования. В диссертации использованы методы: теорий вероятностей, математической статистика, теоретических основ электротехники, экспериментального определения (измерения) на действующих животноводческих объектах параметров, влияющих на условия работы системы электробезопасвости.

^ручная новизна. Разработана методика оценки электрозащитной эффективности селективной системы 730, охватывавшей всю сеть 0,30 кВ; разработана математические модели опасных ситуаций, приЕОдягкх к поражению человека электрическим током в воздушных сетях 0,38 кВ; найдены законы распределения токов замыканий и напряжений относительно земли на оборванных проводах ВЛ, а также законы распределения токов, протекающих через тело человека в опасных аварийных ситуациях, связанных с ВЛ; исследована эффективность селективной системн УЗО в случае ее внедрения на животноводческих объектах, электроснабяенле вторых осуществляется воздуани/и сетями 0,38 кВ с нулевым рабочим пр-овоцом при условна заземления корпусов электроустановок и обоснована возможность совы-енля уровня электрэбезопасности на этих объектах; создана опытная сеть 0,33 кВ с нулеркм рабочим. просодок, заземлением корпусов электроустановок и селективной системой УЗО,

Использование розультлтпв пчботн. Методика оценки электро-заглтной эффективности применения УоО используется, организацией -исполните лети, разрабатывающими межотраслевые правила устройства и эксплуатации аппаратов эз^тиого отключения для электроустановок напряжением до 1000 3 с глухозаземленной нейтралью.

На основании проведенных исследований было предложено внести изменение в параграф 1-7-ЗЭ ПУЭ, разрезайтео но выполнять

здцуленяе яз участках сетей 0,33 кВ в зоне защиты 730. Это предложена« одобрено межведомственной комиссией по электротехнический правилам и норкам при Главелектремонтахв Кяшонтах-сзецстроя СССР»

Апробапия тиботц. Материалы диссертационной работа докладывались на ХХП республиканской на учно-т ехна ческ ой конференции профессорско-преподавательского состава Ш1 им.В.И.Ленива и работников производства (ТЗлласэ, IS79 г.); «а коаферендаи аспирантов л молодых специалистов БИЭОС (Москва, 198I г.); на заседании филиала Центрального научного семинара "Кибернетика электроэнергетических систем" по проблеме "Э лектросвабжение сельского хозяйства" (tiocraa, 1982 г.); на постоянно действу»-кем семинаре "Элекгробеэопасность в народном хозяйстве" (Москва, 1982 г.).

Объем работы. Диссертация состоят из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, приложений а содержит 125 стр. основного текста, 9 рис., 15 табл., 106 библ. наим.

СОДШСАШЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ состояния вопроса, определени пути повышена« безопасности эксплуатации сельскях сетей 0,38 кЭ и поставлены задача исследования.

Наименее надежным звеном в системе сельского электроснабжения являются низковольтные воздушные сета, протяженность которых к 1ЭШ г* составила свыше 1,6 млн кк. Аналаэ аварийной статистики показывает, что ежегодно на 100 км их протяженности приходятся 30-50 понрежценяй, большинство из которых связано с обрывами и замыканиями на землю проводов воздушной -линии. Особенностью сельскохозяйственного производства являются также тяжелые специфические условия работы электрических сетей и олек-

трооборудования внутри произведетвеоных помещений, связанные с большой влажностью воздуха л налачаек агрессивной среды (например, паров аммиака в животноводческих помещениях). Перечисленные факторы разрушающе действуют на изоляцию электроустановок и часто приводят к выходу ее из строя. Следствием этого является замыкания на корпуса электроустановок.

1!з-за отсутствия достаточно элективных мер защаты от аварийных режимов в воздушных линиях электропередача напряжением 0,33 кЗ а в подключенных электроустановках электротравматазм в сельском хозяйстве остается очень высоким. Так, по статистическим данным, в семидесятых годах четверть всех производственных злэктротрЭЕМ приходилась на сельское хозяйство. Недостаточная, эффективность существунаих мер защиты является также причиной элзктропоражоная сельскохозяйственных животных, выхода из строя электрооборудования, электродохаров, наносящих сельскому хозяйству значительный удорЗ.

3 ссльсках сетях 0,38 кВ запита от олдктропораленай, в случав аварий, возложена па систему занулевая, которая имеет ряд известных существенных недостатков. Так, существующая зацата оказывается практически нечувствительной на замыкания вида

за-земля", что объясняется малыми значения?« тока замиканая на земли; из-за электрической связи нулевого провода с корпусами электроустановок и технологического оборудования подавляя-щее большинство аварийных режимов, возшкзих как на ли?ца, так и внутри производственного помещения, могут сопровождаться появлением опасного напряжения на всем запуленном оборудовании.

Отметим также, что реагяруодаз на тока уточки высокочувствительные У50 не наала применения в существующих воэдусных сотях 0,38 кВ. Это объясняется значительным отсосом тока через повторные заземлители нулевого провода в нулевые провода со-

седнях ланий л в нейтраль садового трансформатора, сезонными изменениями удельного сопротивления грунта л т.д. Перечисленные факторы ариводят к необходимости загрублять уставки сраба-тнваняя У30 н тек самым к ухудшение ах чувствительности.

Отмеченные недостатки аолностьо исключается ори переходе на трехфазные четырехпроводние сети с нулевым работам проводом и заземлением корпусов электроустановок, т.е. при отказе от защитных функций нулевого провода и тем самым от повторных эаэоилптс.тзй и за нуле идя. Подобная система о настоящее время п:1рако используется за рубежом для электроснабжения зданий ка-бальншл сетями. Однако применительно к воздушным сетям указанная система практически не применялась. Использование нулевого проезда л;1аь в качестве рабочего позволят исключать влияние неевмкетрйи нагрузки, токов отсоса и посторонних токов. В такс« случае появляется возможность повышения чувствительности У30, установленного на головном участке воздупноЛ линия, до уровня, ограначаваемого л;щь значение« тока утечка в нормально« реаиме па вводах в производственные помсценяя л естественными токами -утечки лииии. Поэтому уставка по току утечки УЗО ыохет быть выбрана во много раз ниже, чем в судествуодях сетях. УЗО необхо-вдмо устанавливать и внутри производственных помещений непосредственно у потрэбятеля ала у группы потребителей. На УЗО, установленное внутри по«сион2Я, в предлагаемой системе будут возложены два £унюш: обеспечить безопасность людей путем быстрого автоматического отхлоченая поврежденного потребителя или участка сети в случае, если человек оказался под напряженней на этом участке, н всклочить перерыв» в элеотроснабжении неаварнйных участков.

Таким образом, рассматриваемая система обеспечения электро-беэопасноста будет охватывать вся сеть от трансформаторной под-

станции 10/0,4 кВ до потребителя вклочательно. При этой 730, установленные на головной участке воздушной линии и внутри производственного помещения, цоласнн обеспечивать селективность, которая достигается согласованней выдержек времени я токов уставки, выбираемых тем большими, чем бляхе У30 рассоложено к источнику питания,

Б этой системе корпуса электроустановок должны быть заземлены на общее ила индивидуальное заземляющее устройство, сопротивление которого не должно превышать частного от деления допустимого напряжения прикосновения на уставку срабатывания последней ступени залиты.

В рассматриваемой системе нулевой провод с точка зрения возможности прикосновения должен быть приравнен к фазным проводам, поскольку он не имеет электрической связи с корпусами электроустановок» Поэтому система с нулевым рабочим проводом, ври условии заземления криков (ала гтырей) изоляторов нулевого проводз, будет идентичной по условиям грозозацатц с существующей сестсмо2 распределения электроэнергии.

Селективная система УЗО в сетях с нулевым рабочим проводам имеет бесспорное качественное преимуаестЕо по сравнению с существующей системой с эоиуланием. Однако неизвестно количественное выражение этого преимущества, т.е. элекхрозавдтнзя эффективность, которая дает возможность определить, во сколько раз снизится число элекгропораженйых в целом по отрасли в случае повсеместного применения системы, что позволит прогнозировать э^ект от ее внедрения.

Историка определения электроза^тной э^фективностл СЭЭ) УЗО дана в диссертационной работа В.Д.Езматава (ВЮСЗС). Однако в этой работо не учитываются особенности исследуемой системы, которая предъявляет новые требования к техническим параметрам

УЗО, связывая их условлен селективности. Кроме этого, методика, взложеиная в этой работе, не позволяет определять 00 головного УЗО, что, в своя очередь, необходао для определения обвей ЭЭ селективной системы УЗО.

Во второй глазе приведена методика определения электроза-зщтной эффективности селективной системы УЗО в сетях 0,38 кВ с нулевым рабочим проводом 11 заземлением корпусов электроустановок.

Б качестве показателя электрозащитной эффективности рассматриваемой системы электробезопасности в диссертации было принято отношение вероятностей электропоражения человека при существующей ("С") и рассматриваемой ("Р") системах п при прочих равных условиях. На основании принятого показателя получена формула для определения общей электрозащитной эффективности селективной системы УЗО, охватывающей вся сеть 0,38 кВ

ЭЛЭП[^Р(ЭП)СП/Р(ЭПУ Э„+ЭЛР(ЭП)СЛ/Р(ЭП)С.Л '

где 3/| ~ электрозащитная эффективность головного УЗО в аварийных режимах воздушной линии ("Л"), равная Р(ЭП)сл/Р(ЗД)рЛ;

Эп - электрозащитвая эффективность селективной системы УЗО в опасных аварийных ситуациях, возшшаваих внутри производственного помеяения СП"), равная РСЭП)сп/Р(ЭП)рп; Р(ЭП) - вероятность электропораженяя наугад взятого человека из рассматриваемого множества людей, которая в зависимости от места возникновения опасности электропораженяя ("Л" пли "П") и от применяемой системы электробезопасности ("С" или "Р") имеет соответствующие индексы и, естественно, принимает соответствующие значения.

Вероятность олектропорзжендя в общем случае определяется

произведением вероятностей двух совместных событий: вероятности попадания человека под действие электрического тока Р(1Т) а вероятности такого события, при котором ток, протекающий через тело человека I-j- при данной длительности воздействия *t , превысит допустимый (пороговый непоражающий) ток Ig для данного человека, т.е. окажется поражающим Р Ig(t)] (условная вероятность електропоражения).

Условная вероятность электропоражения определяется на основании формулы полной вероятности в интегральной форме

1т птах

P[lT>Ia(t)]= í FW(IT)f(IT)dIT, u,

ю-иод

где F (1т) - функция распределения пороговых значений поражающих токов при постоянном времени воздействия; плотность распределения токов, протекающие через тело человека; ITttlCDC- максимальное значение тока, протекающего через тела человека.

2 качестве токов, вазывающах электропоражение, была приняты фибрилляционннй ток при времени воздействия до I с а не-отпусхаюсай ток при более длительном воздействии.

В диссертации обосновано, что вся совокупность возможных ситуаций электропоражения в сетях 0,23 кЗ достаточно полно характеризуется аестью модальными сятупцаяля прикосновения: I) к оборванному со стороны ТП фазному проводу; 2) к оборванному со стороны нагрузки фазному проводу; 3) к оборванному со стороны нагрузки нулевому проводу при несимметрпн нагрузки за местом обрыва; 4) к токоведущим частям при прохождения тока по петле "рука-рука"; 5) к токоведу^'-м частям при прохождении тока по петле "рука-нога"; S) к металлоконструкциям в случае замывания на корпус при прохождении тока по петле "рука-ноги".

В первых трех модельных ситуациях, могущих возникнуть на БД, принималось, что ток через тело человека протекает по петле "рука-нога*.

Применительно к принятии модельным ситуациям определены вероятности электропораяения в аварийных ситуациях, возникавших как на еоздуеной ллнии, так и внутри производственного помещения. Методика определения вероятностей электропораженая дана для трехступенчатой селективной система УЭО, где головная эагщта является третьей ступень» системы.

При определенен вероятности электроаораженяя на воздушной линия допускалось, что прикосновение к оборванному проводу происходит посла обрува спустя время, равное ил» большее времени срабатывания головного 730:

¿Тта*

о ъ V

Р(ЭП)рл-1 Р(05рГР(Прик)м[Р(Н.С | 5 „(1,)Г »Ж"

*тгоах ™

♦рои£рмЕ1 ОиГаж],

где Р(Обр)

- вероятность обрнва провода В.Ч в К -ой ситуации;

вероятность прикосновения к оборванному проводу; Р(Н.З)ап и Р(С.З)ап - вероятноста несрабатывания и срабатывания закаты после прикосновения человека к оборванному проводу а являются сопряженными; Р(Н.З)^П - вероятность несрабатывания защити до прикосновения человека к оборванному проводу; £Н(Ц - функция распределения порогових неотпуска-сщпх токов; Ф7нкция распределения пороговых фибрял-

ляцэояных токов при временя срабатывания головного 730, равного 1/д . ^ ^ В выражении (3)

р(нз£ а РОШ;;

определятся с уче-

той технических характеристик головного УЗО и закона распределения токов замыкания в соответствующих модельных ситуациях:

Tw

JJITK1*

Р(Н.зГИ-Р(УЗфЛ f(K)(I3) dI3; (4)

Iy3

к)

ЕРИК

Р(Н.З)а„И-Р(УЗО,)Л <5,

Ущ

где

РШоД, - вероятность исправной (безотказной) работы головной защиты; плотности распределения токов замыкания с оборванного провода в эемлп и су«« ар тле токов замыкания, полученных за счет прикосновения человека к оборванному проводу неотклйченноП ллпиа; 1зтох и 11тах - максимальные значения этих токов.

Для получения формулы, определяющей вероятность олектрзпо-раженвя на воздузноЯ лзнла в сущестлу.сщлх сетях в порвых^двух модельных ситуациях, достаточно в (3) подставить Р(Н.З)ПП*' 1

.Р(СЗ£-0 .тогл.

*Т>ЛО*

Р(ЭП)^Р(ОфГр(ПрикГ| FaH(IT)f(lT)dIT. (в)

«

(кИи2)

Для получения аналогичной формула применительно к третьей модельной ситуации необходимо учесть, что в существующих сетях при обрыве нулевого провода и несимметрии нагрузки за место« обрыва опасность о лектроя орзже идя существует как ла лини:), так и внутри производственного помещения, что связано с появлением напряжения на всем эонулеинсм оборудовании. С учетом этого в диссертации получена формула для определения вероятности элек-тропорадения в этой модельной ситуации в существующих сетях:

Iii

i?L<

POnt=P(06pfP(npuKjj^^]| FüH(IT)fiIT)dIT, (7)

где М(ЭП\„ и М(ЭП^ - среднее число электропоражеиных за год s существующих сетях в этом аварийном режиме внутри помещения н на линии.

Поставив полученные значения вероятностей электролоражений в выражение для определения Эл и допуская» что

P(npuK)W- Р(Прик)С)- Р(Прик)Р>; С8)

P(0ffpf-P(0flpf-3P(0tfp)w, (9)

получили формулу, с помощью которой можно найти электрозащитну» эффективность головного 730 в аварийных опасных ситуациях ВЛ 0,38 1®.

При определении электрозащитной эффективности селективной системы У30 в опасных аварийных ситуациях, возникающих внутри производственного помещения, была использована методика, разработанная в BüjCX В.Д.ЕаматаЕО, Однако применение этой методики для яазей задачи возмогло только при наличии значений условных вероятностей элоктропоражений в четвертой, пятой и иестой модельных ситуациях в рассматриваемой системе. В диссертационной работе получены формулы для определения указанных вероятностей для трехступенчатой селективной системы У30,

Таким образом, разработана методика, применение которой для определения общей электрозащитной эффективности рассматриваемой системы возможно только при известных законах распределения: токое замыкания на землю при обрывах проводов БЛ; напря-

жения относительно земли на оборванных проводах ВЛ; токов, протекающих через тело человека во всех ко цельных ситуациях; не-отпуекающих токов; фибри лляцаонных токов при различных временах воздействия,

В третьей главе наследованы законы распределения параметров, необходимых для определения электрозащатвой эффективности рассматриваемой системы электробезопасности.

Плотность распределения токов замыкания, напряжений относительно земли, токов, протекающих через тело человека, для каждой модельной ситуации были определены по методу статистических испытаний (^онте-Карло) по следуювдм алгоритмам:

- ток замыкания

,«>_ Ц*

(С) ^

где и - напряжение на оборванном проводе по отноденвю к нейтрали источника питания; - сопротивление растеканию тока с оборванного провода в земле; - сопротивление заземления нейтрали;

- напряжение относительно земли (напряжение до прикосновения) ва оборванных проводах

,,<*>_ и00 р .

- ток, протекающий через тело человека

1т

где йц - сопротавление растеканию тока с ног человека в землю; ЙрД - сопротивление обуви; /?т - сопротивление тела человека.

При получении алгоритмов были приняты следующие основные

допущения: не учитывали сопротивления проводов и внутреннее сопротивление трансформатора, так как она примерно на два порядка ниже сопротивления растекании с оборванного провода е землю. Не учитывали также сопротивление контакта в месте прикосновения человека к токоеедущему элементу.

Все величины (кроме f?0 ), входящие в знаменатель формул CIO),(II) я (12), случайные, законы распределения которых получены при обработке массивов экспериментальных данных по алгоритму аппроксимации статистического распределения кравши Джонсона, разработанному в ВИЭСХ. Как-показала расчеты, проведенные по программе (С4), составленной на основании указанного алгоритма, эти величины аппроксимируются кривыми Джонсона типа 5в . Напряжение на оборванных проводах ЗД относительно нейтрали источника питания может быть как постоянным (обрыв фазного провода), так и случайным (обрив нулевого провода). Эта величины также были аппроксимированы распределением Джонсона типа 5е .

Нз основании приведенных алгоритмов была составлены программы (150 для получения массива значений интересующих нас случайных величин ( , Ц^ и Тт ), обработка которого с помосьв 0J показала, что эти величины аппроксимируются кривыми Джонсона тепа Se .

В четвертой главе исследована электрозадагная эффективность селективной системы У30 в сетях 0,38 иВ о нулевым рабочим проводом в случао ее применения на объектах животноводства, приведены результаты экспериментального исследования животноводческого объекта с цель» внедрения и последующей эксплуатации указанной С2стена, оценен экономический эффект от Бведрепня селективной системы УЗО в животноводстве.

Выбор объектов животноводства для практического использования разработанной в диссертации методика количественной оцен-

кя елактрозащитной эффективности применения селективно!: системы УЗО объясняется высокой степень» электрификации, значитель-нш числом работавших, специфическими условиями эксплуатации электроустановок (наличие агрессивной среды) и, как следствие перечисленных факторов, низким уровнем электробезопасноста в этой важнейшей отрасли сельского хозяйства.

В третьей главе били определены законы распределения Есех необходимых величин, позеолеющнс оценить обдую электрозавитнуи эффективность селективной системы УЗО, которая, как уже отмечалось, зависит от злектрозаищтной эффективности головного УМ в аварийных режимах ВЛ а от элсктрозаяитной эффективности селективной системы УЗО в опасных ситуациях, возцикашхх внутри производственного помещения.

Расчет электрозаситлой эффективности головного УЗО проводился для различных уставок срабатывания и вероятностей исправной работы. В расчетах время срабатывания УЗО принималось равных I с. Расчеты, проведенные при других значениях времени (менее I с), показали, что в этих случаях электрозяоятнэя офп-фективность эакиты практически не меняется.

При определении электрозагитной эффективности селективной системы УЗО в опасных аварийных ситуациях, возникающих внутри производственного помекеная, в качестве токос уставка УЗО, установленных непосредственно у потребителей, были приняты максимально возможные, а в качестве токов уставки УЗО, установленных в голове ВЛ я на вводе, их наиболее вероятные значения, полученные на основании изучения естественных токов утечке на различных участках сети 0,38 кВ.

В расчетах учитывалась разнотипность покрытия полов животноводческих помещений, так как материал пола оказывает влияние на сопротивление растеканию тока с ног человека е зсилю и теп;

самш, помимо прочих параметров, на значение тока, протекающего через тело человека, попавшего поз напряжение, расчеты проводились для трех- и двухступенчатой селективной системы УЗО (второй ступень)} в трехступенчатое системе являлось У30, установленное на вводе помещения).

На основания подученных данных по методу, изложенному во второй главе, была составлена табл.1, в которой приведены результаты расчетов некоторых прогнозный показателей (вероятность эдектропораженая, обхая электрозааатвая эффективность, cituxe-1шо злактротраЕматязыа в процентах) селективной системы 730 в сетях 0,38 кЗ с пулевым рзбочдм проводом.по сравнению с зануде-нием в случае их применения на отдельных животноводческих объектах и в целом по отрасли. Здесь же приведены оналогичрно пока за re лз для систем УЗО-зануленле и закулешо. В этой таблица значения вероятностей эдектропоражения доны в относительных одапасах (за базовое значение принята средняя вероятность элек-тропораженяя в цздем по отрасли животноводство).

На основании полученной таблицы обоснована целесообразность применения на животноводческих объектах селективной двухступенчатой система 730, при внедрения которой вероятность злокгродо-ражения в целом по отрасли уменьшатся в 3",6 раза ( Р(У303)() = » 0,95). При этом, количество электропорзаенных уменьшится на 72$ {Zl% - на объектах с деревянными полам л, 39,5 - с бетонными полами, 1,5^5 - с асфальтовыми по лам д, 5,5$ - на комплексах).

Аналогичный показатель при внедрении системы 730-занулонцо в целом по отрасли равен 52,4/S.

На основании проведенного исследования обосновали технические требования к селективной двухступенчатой системе УЗО.

С цодьо подтверждения работоспособности селективной системы УЗО в сетях 0,38 кВ с нулевым рабочим проводсм со разрегшпш

Таблица I

Прогнозное оценка некоторых показателей, характеризуем эффективность селективной системы 730 в сетях 0,38 кЗ с нулевой рабочим проводом в случае их применения в аавотноводство

Система Тип пеке девая В целом по

электро-безопэс-ЕОСТИ С дерСЕЯШ1!172 волами с бетояшшп с асфальтовыми яолама полами комплексы отрасли

I 2 3 I 2 3 I 2 3 I 2 3 12 3

Трехступенчатая 0,8%,4? 0,95 0,43 3,2 3,5 27 29 0,42 0,38 3,3 3,7 37 39 0,1 0,С8 3,0 3,8 1,6 1,8 0,06 0,04 3,3 5,1 4,2 4,5 0,3 3,3 70 0,27 3,7 74

Двухступенчатая 0,8 0,52 0,95 0,45 2,9 3,3 21,5 27 0,5 0,4 2,8 3,5 35 39 од 0,08 3,0 3,8 1,3 1,5 0,06 0,04 3,3 5,1 4,0 4,5 0,35 2,9 65 0,28 3,6 72

730-эа-вулекяе 0,8 0,73 0,95 0,65 2,1 2,3 16 18,1 0,71 0,61 2,0 2,3 27,7 31 0,23 0,23 1,3 1,3 1,2 1,2 0,19 0,16 1Д 1.1 2,5 2,5 0,53 1,9 47,4 0,47 2,1 52,4

Заиуление - 1,5 1,0 лгт - ? О/ »*> 3,4 1.0 54т8 0,3 1,0 &,0 0,2 1.0 ■6т& 1,0 1,0 Ю9-

1. Вероятность алгктропорзкения в относительных единицах;

2. Электрозасаткзя э^ектгвность;

3. Снижение электротрзЕматкзма, %.

А. Наогъен&ж УЗ о

Госэвергояадзора была построена а по методике, утвержденной в ВИЭСХ, проверена опытная сеть в условиях животноводческой фермы крупного рогатого скота на 200 голов. Опытная эксплуатация показала надежность и работоспособность этой системы электробезопасности. За время эксплуатации ложных срабатываний ни одного из УЗО, входной! в систему, отмечено не было.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения селективной системы У30 в сетях 0,38 кВ с нулевым рабочие,: проводом в отрасли животноводства составит не менее 3,5 миллиона рублей в год. Расчет экономической эффективности системы был проведен с учетом предотвраценйых потерь, подученных за счет уменьшения числа электропоракенвых.

ВЫВОДЫ

1. Одной из основных причин низкого уровня электробезопасности в сельских сетях 0,38 кЗ являются принципиальные недостатки существующей системы электрозащиты (эануления): невозможность элективного применения высокочувствительных УЗО по току утечки для эацзты от аварийных режимов ВЛ; занос опасных потенциалов по нулевому проводу в производственные помещения

и их появление на корпусах зануленных электропотребителей и технологического оборудования в аварийных режимах сети,

2. Безопасность эксплуатации сельских сетей 0,38 кВ может быть значительно повышала при переходе на трехфазные четырех-проводше сета с нулевым рабочим. проводач в заземлением корпусов электронотрейителеЙ, при условии применения в этих сетях селективной системы устройств защитного отклвчения.

3. Количественную оценку обсей электрозацатной эффективности предлагаемой системы электробезопасности, по сравнению с существующей системой, следует производить на основании числовых показателей ее электрозэщитной эффективности в опасных

аварийных ситуациях, возникавшие как на воздушной ланиа, так я внутри производственного помещения. Числовые значения этих эффеетавностей определяются как отношения вероятностей электропоражений в сущаствушей а предлагаемой системах в вышеуказанных опасных аварийных ситуациях.

4. При расчете электрозащитной эффективности солективвой системы УЭО вся совокупность возможных ситуаций электропоражения в сетях 0,38 нВ достаточно полно характеризуется шестью модельными ситуациями прикосновения: к оборгашшыу со стороны ТП фазному проводу; к оборванному со стороны нагрузка фазнсму проводу; к оборванному со стороны нагрузки нулевому проводу при пеевмкетрии нагрузки за место» обрыва; к токоведущзм частям при прохождении тока по петла "рука-рука"; к токоведущим частям при прохождении тока по петлэ "рука-ноги"; к металлоконструкциям в случае замыкания на корпус при прохождении тока по петла "рука-ноги".

5. Электрозащлтная эффективность головного УЭО зависит от плотности распределения токов замшеания на землю и токов, протекающих через тело человека в соответствующих модельных ситуациях, а также функции распределения пороговых фибрилляцлонных и неотпускающих токов и технических параметров защити.

6. Для определения плотности распределения токов замыкания с оборванных проводов на землю, напряжений относительно земли на оборванных проводах а токов, протекающих через тело человека, наиболее целесообразно математическое моделирование ситуации обрыва а замыкания на землю проводов ВЛ, и ситуации электропоражения при прикосновении к оборванному проводу, методом статистических испытаний (Монте-Карло). При реализации модели предпочтительно попользовать законы распределения случайных величин, аппроксимированных кривыми Джонсона.

Плотности распределения токов замыкания на землю в tokos, протекающих через тело человека в соответствующих модельных ситуациях ВЛ, аппроксимируются кравши Джонсона типа <Sß .

7. Исследование злехгрозащатной эффективности головвого 730, вродеа значена ог о для защиты от аварийных режимов ВЛ в сетях с нулевым рабочим проводом, показало, что.его применение с цель» зосзты ВЛ 0,38 кЗ дает ощутлкый эффект ( Эл > 1,5) при токах'уставок, не прешаакедс 2 А.

8. На основании проведенного исследования обоснованы сладу ссао технические требования к селективной двухступенчатой системе устройств защитного отключения в сельских сетях 0,38 кВ с нулевым рабочим проводом и заземлением корпусов электроустановок:

- первая ступень системы (УЗО, установленное непосредствен по у элактропотребатела0) должна иметь ток уставки 10, 30, 50, 100, 300 кА с временем срабатывания менее 0,05 с;

- вторая ступень системы (УЗО, установленное в голове ВЛ) должна иметь регударуемый ток уставка в пределах О,1-2 А, с временем срабатывания не менее 0,5 о.

9. Для повцзония уровня элзктробеаооасности эксплуатация сельских сетей 0,38 кВ, пра условии заземления корпусов электроустановок о отказа от защитных функций нулевого провода, наиболее целесообразно применение двухступенчатой селективноа системы УЗО. При этом в отросла животноводства вероятность олектропоражекия по сравнение с системами завуленпе п УЭО-эзпу ление уменьшится соответственно на менее чем в 3 л 1,5 раза.

IÓ. Селективную двухступенчатую систему У30 в сетях с нуле впм рабочим проводах необходимо в первую очеродь внедрять на жявотноподчоских объектах с доревяннымя а бетошшмл полама, гд в настоящее время занято свше COÍ работасеях в отрасли, a se-

роягность электропоракения значительно с изо среднего показателя £ целом по отросла. С внедрением этой састемн олектротраЕма-тазы с летальным всходом на эхах объектах снизятся почти на 672 от сушарного с животноводстве. Применение селективной си-

4 -

стены У30 на объектах с асфальтовыми волами и на комплексах необязательно, "так как в этом случае снижение злектротрземя-тизма в целом по отрасли может достичь всего

11. Опытная эксплуатация селективной системы У30 в услова-отноЕодчесл^^фермы, электроснабжение которой осуществлялось с помощью ВЛ 0,38 кВ с нулевым рабочим проводом, показала надежность и работоспособность этой системы электробезопасности.

12. На основании проведенных исследований было предложено следующее изменение параграфа 1-7-39 ПУЗ,

В сетях до 1000 В с глухозазсмлениоЯ нейтралью заземление корпусов электроустановок без их эзнулопня не допускается, за исключением тех участков сети* на которых в качестве мер! запиты от поражения электрическим током применено за ватное отключение. На таких участках сета все металлические ветоковедуаае части, если она пе занулоны в соответствии с 1-7-16, должны быть присоединены к обпему или индивидуальному заземлявшему устройству, сопротивление которого не должно превышать частного от деления напряжения, равного 36 3, па уставку срабатшэа-

• устройства зощтяого отключения в амперах.

Предложение сШш одобрено межведомственной комиссией по электротехническим правилам и нормам при Главэдектрсыонтаже Минмоитажспецстроя СССР в в далыюИзем войдет в ПУЗ.

13. Ожидаемый экономический эффект от внедрс!шя селективной системы УЗО в сетях 0,38 кВ с нулевым рабочим проводом в отрасли животноводства составят не менее 3,5 ыаллаошз рубле! в год.

гч

Основное содержание диссертации отражено в следующих опубликованных работах:

1. Хосропшили H Л?. Исследование особенностей построения защиты воздушных линий 0,4 еВ с заземленной нейтралью от замыкания фазных проводов на землю. Тезисы докладов ХШ республиканской научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ГПИ вм. 3.И.Ленина и работников производства. Тбилиси, 1979, с.85-86.

2. Хосрошвили Н.Г. Оценка эффектявностЗЩстройства зам^г ного отключения в воздушных сетях напряжением до 1000 В. Промышленная энергетика, 1981, ^ 5, с.58-50.

3. Хосрошвили Н.Г. Оценка эффективности устройства защитного отключения при обрыве фазного провода ВЛ 0,38 вВ со сто, ровы нагрузки. Научно-технический бюллетень по электрификации

сельского хозяйства, 16., ВИЭСХ, I9SI, вып.2(43), с.9-13.

4. Хосроивила Н.Г. Эффективность устройства защитного отключения при обрыве фазного провода ВЛ 0,38 кВ. Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства, К., ВИЭОС, 1981, вып.3(44), с.94-96.

5. Ихтейман Ф.М., Хосрошвили Н.Г. Запита воздушных сетей 0,38 кВ от атмосферных перенапряжений при отсутствии повторных заземлений нулевого провода. Промышленная энергетика, 1982,

¡Й, с.49-50.

Поагосвво к печати 2/Г1-1383 г. '^оры.вум.еСойО 1/161 Шт. J.3." Заказ 3. Тврвж 100.

Петапю-ыножйтваьяы* участок ИОПКБ В ИМ 106389, Москва, 1-й Институтский проезд, вой 3.