автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и внедрение системы естественного зануления электрооборудования нефтехимических предприятий

РГ6 од

2 О С

На правах рукописи

УДК 621.316.9:655.65

СОЛУЯНОВ Юшй Иванович

РАЗРАБОТКА й ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО -ЗАНУтай.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ШФТ2ХЙЖЧ£С1ШХ . ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы ;;

огсгемь:, внлячля их управление и регулирование

Автореферат

диссертации на соискание уче;-юй степени кандэдата технических наук

Москва - 1393

Работа выполнена ЕС-Всесоюзном государственном каучно-ксслецовательском и проектном институте "ЕНКИггроектэлектро-к:онта*" к ордена Трудового Красного Знамени трасте "Татэлектро-моятеж".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Корякин Р,Н.

Официальные оппонент-ы: доктор технических нарт, профессор Якобе А.И.

кандидат технически наук, доцент Захароз Ь.Д.

Ведущее предприятие: Акционерная Холдинговая Компания "Электр смоят а®"

Защита диссертации состоится "'кО " /У^У/УУ1993 г. в гуд, в О чае. на заседании специализированного

совета К 053.27.09 при ордена Октябрьской Ревоязцкк и ордена Трудового Красного Знамени Государственной академии нефти и газа км. И.К,Губкина - 117917, ГСП-Х, Москва, Б-295,

Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ученый секретарь специализированного совета К С53.27.09 к.т.н.,доц.

Ешов Ы.С.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность- темы. Вопросы- обеспечения электробезопасности •имеют большое народнохозяйственное к социальное значение. Вая-нейпей задачей современной электротехники является создание экологически электробезопасных электроустановок. Диссертация является научно-исследовательской работой, содержащей научно-обоснованные технические решения по'обеспечении электро-, взрызо- и похаробезопасности электроустановок путем создания эквипотенциальной системы, включашей а качестве цепи обратного тока, помимо четвертой жилы хабеля, асе металлические коммуникации,'образованные- конструкциями зданий и сооружений' (металлическими и железобетонными) трубопроводами и-другими конструкциями.

Работа выполнена по заданно Государственного Комитета по каухе и технике СССР (Постановление ГКНТ № 336 ог 19.10.1988 г. и Постановление ГЖГ № 5 от 20.12.1991 г.). Актуальность работы подтверждается-' приказом по- Министерству науки, высшей школы и технологической политики РФ (приказ Министерства № 287$ от 12.02.1992 г.).

Цель и зааата исследования. Цель» настоящей работы является исследование электромагнитных-процессов при использовании комплекса металлических коммуникаций, включающего четвертую жилу ' кабеля, металлические и зелеа обе?-энные строительные конструкции, трубопроводы, в качестве элементов цепи обратного тока, и на этвй основе - разработка методов расчета токоз короткого замыкания [.КЗ ) >5 потенциалов- оборудования з нормальном и аварийном реяюгах работы сети напряжением до 1СС0 В с заземленной нейтралью.

Задачами исследования являются: • разработка математической модели электромагнитных процессов в строительных и технологических конструкциях, используемых в качестве'нулевого защитного-проводника электротехнических устройств нефтехимических'производств;

■ разработка методики расчета тока'однофазного короткого замыкания (ОКЗ) к потенциалов зануленного-оборудования при использовании зануляаих свойств строительных и технологических конструкций;

определение переходного сопротивления '''протяженная конструкция - зеккл" для металлического и келезобетонкогс карка-се"производственного здания, технологической и электротехнической эстакады;

•выполнение натурного экспериментального исследования элект-роиагкктных* процессов- при использованы! систем массивккх стальных--проводников £ качестве нулевых закигшпгпрозоднйкоз с целью проверки-справедливости основных положений,-прикаткх"при разработке математической модели;

- разработка-- программа машинного расчета ка ПЭВМ сопротивления петли "жила кабеля — система кассивиых стальных* п{. зодк^коз'' тока однофазного короткого-замыкания и потенциала закуяекнм'О* оборудования.

Методика-проведения исследований. Теоретическся часть работы выполнена на основе теории длинных линий, используюоих землю в качестве-обратного-проводника (с позиций электробезопасноса;)« .Для исследования электромагнитных-процессов при использовании строительных конструкций здания, сооружений и трубопроводов в качестве кулевого засшткого-проводника'применен метод кегенети-

ческого исслбдо^знйя с использованием ПЭБМ. Рзсчзты- проводились на FC IEM.'Программа расчз^а-сыпслнена isa алгоритмчэспск языке ■"л'урбо-Паскэле" (Версия 5,0) о диалоговом рззсиае.-Правильность

• яспользозсннол мете,-яки подтверждена-прямым натурным эксаериыгн-там ка- обьгкеах ПО "йкжекамгхягбтехям и, Ехабуг.скогс зазода по

т произзедетгу легковых звтонобилей и Казанского ПО '"Органический синтез".

Научная новизна. Разработана математическая модель гло-.тро-; магнитных -процессов з строительных и технологически хокструк---цдях-, используемих в качестве нулевого заан^'ногс-прогодкккг

олеетрстсхни'-коккд устройств. нефтвхнуических1,производств.-При .. з"см вез .продольные металлические- кенцуншеацда. • кслольэ/е.чые ? K24es?3s нулегсго1 завюясго-- ароеодегакв, - сбразуавне сл ехчуз- шо-гопрезедл'ло1пространственную сиетс-ау продольных-прозощшк зз, - оез-огрзнч'-гегсгя-общности реиаеаоч задачи," объединена л-один

■ охЕИЕалбКгный-обсатьи'^проэоЕниК) электрические параметры зото-

•• роге вс всем зпзыо-нс^ диапазоне изменения тска эставтоя- к$гзкея~ ■ .-¡ымя.

В сскояе м5текат;1'-яскоГ; «одели леват предясхеида о зооио«-

• ко с ти- яэтгеасизацкгг герзйчкыж параметров кегаляячесят'х сгроях*е.«-'HSK конструкций У. О- 5СЗИОЖНОСТК ЗаиЭКЫ" ДйС'.фсТЯОЙ-'СЧСТ-З'.-З фундз- •

■ «ечтэльного лсля коделкруемых строительных кон-.'трунщй разное огне опгаредеяеяныы- переходном сопрстивле^лем "паркзс-зе:.!лл". Математическая мор-эль позволяет'определись сопротивление керотко-зг.чтаугой петли; ток КЗ в петле" ''фаза-нуль"; расочктенгГе!;-значе-

относэтзльтае тозгя г чэтлергок киле яг-ч-гля, лзгчаез здания з.гд осгакзда и в-земле: ястедциалы за;;уле"я:го- обооудолп.ч^я

- б -

каркаса здания или эстакады;' входное сопротивление зрения или эстакады. Реиена задача определения погонного переходного со-■ -противления"протяженного заземлктеля с дискретной утечкой Г„ , в качестве которого используется каркас производственного зда-

• ния или сооружения. Установлено, что погонное- переходное сопро-

• тивление Гп этого зазеклителя зависит от удельного эквивалент-• ного сопротивления'грунта ^ и отношения геометрических раэ-

' иеров здания § (ширины В к длине-А) и определяется следушим ■выражением • -

Гг =с Он/км.

Доказано, что-при использовании каркаса-здания или сеоруже-

- ния в качестве нулевого заиитного'проводника даже'пря отсутствии четвертой аилы кабеля, потенциал-при Q¿S не превыяает 25 В.

• 'Практическая ценность.' Установлено, что использование метал-• лического или- келезобетонного каркаса здания или эстакады в ка- -

- честве нулевого* защитного-проводника существзнно повывает-уровень элентробезопасности установки в надеаность работы защиты. Разработанная методика расчета тока OÍS позволяет ка стьдии'проектирования расчитать параметра-петли" "фаза-нуль"-при использовании каркаса здания или сооруазния в качестве нулевого защитного'проводника и увеличить допустимую длину кабеля по услогкяк работы

•- релейной запиты. Имеется реальная возможность на стадии проекти-

- рсвания установить экономически-- обоснованные оптимальные параыэт-

■ры электрической сети.

Установлено, что модуль каименылего-продольного погонного сопротивления стального и железобетонного каркаса-здаетя, сунти-

- рузпщгго четвертуя- жилу кабеля, имеет соответственно значения 0,32 а 0.45 Ом/км. На базе результатов работе разработан Альбом •типовых конструкций узлов заземления электрооборудования''при

г

■ 'использовании каркаса'здания з качестгэ'нулевого'занятного.про-

водника.

Реализация. Разработанные-технические решения нашли-практическую- реализацию на- объектах склада T-II ПО "Ниянекамскнефте-*:хим", что-обеспечило создание на-объектах T-II условий экологи-•■ ческой э^бктробедопасности. Рекомендации*об использовании яар-кяса>здания аля эстакады з качестве нулевого зааитяого-проводника е целью г.озшэния-уровня элеятробезопвсности электроустановки, снижения- сопротивления петли'"фаза-нуль", надежности работа релейной запиты нйялй отражение а Реяении научно-технического-Совета концерна "Злектромонтак" - "Использование сталькгх кокструк-• аий'производственных зданий и сооружений в качестве закуляпих '-^проводникоз". Рекомендации по использование а качестве нулевого заЕигного?прогодника элементов-средяапряленных железобетонных конструкций и технологических- трубопроводов назли отра-.екие в -письмах Глаагоезкергояаязора $ S4r-5S,/804 от 12.12.SO г. и .- }? 94-6/ЗЛ-ЗГ от 12Л1.90 г.

■ Аппоб51?:;я. Основные положения и результаты диссертационной -- работу докладывались вз. Зсессязном семинаре "Обобщение1 огыта • • пров:;тиро£аки.-:. моета~а я эксплуатация электроустановок неете-

■ химических-производив" (г.Нижнекамск, 1389 г,) и Научно-техни-чеснол; Сагесэ концерна "Злекгроконтая"'-{г.Утскза, I99Ï г.).

ÜY-öSi * Основные результате- работу опубаиач-вакы £ 6 печатных* работах.

Структура и'ооье»1, работа« 'Диссгртациовйвя работа cor.сект йз • заэдекьл,-трех глаз. взводовсписка■литературы к-прклонгнкй. Содержат о"--рисуъуаг, 33 таблиц, 5S нвикенэваний всзол&зоватпяс

■ источников,-Обскй" объем работы - 240 стр.

СОДЕРЖАНИЕ Р1Б0ГН

Во ваздениЕ покзгана актуальная нзобхориеестъ создана.? гко" логически"чистых элеятроусгаяогок. Псказано5 что ссзредонкая кон--1 цеяция комплексной заактк элзйгроугганоьок •• пуедуемагризаз? кязсп-некие зкяилоганциалькей сиязи ке'од всей-; потенциально оязсьиввк час5№и Е-лектроустакопок, технолог кчесг;»: ус?ановок, г дакай и

■ сооружений* ргсЕОЛоавняах в зоне влияния &лекгро«2с-нв5ЕЕс полей

■ различней'-зрирэпи,. Ксходшн-принято положение с нево51-<о':чоет(5

' исключить'протекаете tokos нулевок последовательности гс- «влезс—

■ бетокнуг.-: к металлическим ¡гокатрукцяяы, в том числе"трубопроводом технологических эгтакзд; расположенный на герриторякт.ро^ншлзн-нах'предприятий. Д'ан- обзор- литература и - определена вопросы, о;--тазаився нзрезекгасги по сзэ*етв гив'-гаотещи^ьной якетеаа, гюго. чашей г качеоч-ге цеяи- обратного тока,, пояшго хштвзртой eiuk: ьз-

: беля> зев '.чталлича^иге г;окк;л:икацй2, * образозянкне конструктом зданий к соору^енв? <У5~ги;л:'.ческима и жалезобгтоккьки^'Труботгро-• 2сда:/.й ггдругккк конструкциями. бпределеьы цели и задачи исслодозн,-'.НИЛ-

- 3 -

В депЕСй гда^а выполнен теоретическая анализ электромагнит-

■ пых- прсцессоз прч использовании зануляпих свойств строительных, технологических а электротехнических конструкций, Исходной-пред-

' посудной является зозмозаость использования строительных конструк-• ций- производственных зданий и открытых технологических установок з качестве заземлителей для комплексной защиты зданий, а открытых технологических установок в качестве заэемлителей для комплексной засятызданий, сооружений и электроустановок от'прямых ударов . молнии, статического электричества, а также для цепей защитного заземления, таи как каркас сяорунекия и- фундаменты- представляй? собой здинув-принодггяув систему, а которой фундаменты играют роль зазеклителя, а каркас - заземляших-ароБОднзксз, Показано» что

■ применяемая г настоящее: зремя. четярехпроводная счстеиа заяуления г ■промышленных электроустановок з зданиях з некоторых случаях не

■ обеспечивает."требований злектробезопзсггасти; реглгыеггтлрочанных

. ГОСТ 12.1.033.32. Сделано-предположение о том, что яспользсвагае

каркаса-прокзводстзенногс.-'зданкя в качестве нулевого зааитяого ! "проводника для-обеспечении безопасных'значений напряжен^?"прикосновения является ¿«нее дорогостоящим, чем переход я пятипровод-ной системе с ЗОУ (запитко отклачаввее устройство).

Для оценка тока з заркасе здакия'прк 0© к зозпккаших'при этом потенциалов ка занулеяноктоборуД''>закй;? была разработана математическая иодэль система:' вторичная"сбмотга понизительного . трансформатора (б-10)/0,4 кВ - разный'проводник - корпус элея^ро-•■ приемника - строительный каркас:прояззедстзенрсго. здаккя -. метал--ляческие коммуникации электротехнического, сантехкяаэсксго и тех' нологачесгога назначения - железобетонные фундаменты стальянх и

железобетонных колонн каркаса здания - неоднородная земля - заземленная нейтраль вторичной-обмотки понизительного-трансформатора. ? гЛри'разработке математической модели было;принято, что Есе"продольные металлические комяуникации, используемые в качестве, нулевого защитного*проводника (НЗП),-образующие слскнув многопровод-нуо'пространстЕев11уп-систеыу'продольных'проводников могут быть -объединены в один эквивалентный-обратный*проводник с эквивалентным -'продольным погонным сопротивлением, шунтированный землей. Связь каркаса с землей характеризуется переходным сопротивлением Г„ . г Предложен метод-определения первичных параметров ZЧ), , , 2.е , Гя . Собственное сопротивлениегпроводов и зил Еабелей опре-. деляется по формуле $.Подлячека

- где у - относительная кагнитнаягпроницаемость^провода; у - постоянная-Эйлера { у = 1,7811.;.); К а физический параметра характеризующий электромагнитные свойства1: системы ( К1» Ы 5" ); величина 3/к определяет глубину зоны, растекания; обратного тока з земле, (см);

6"- удельная*проводимость землй в единицах СГС^цг ;•--'а -<• электромагнитной системе СГСединица-удельной . гпроводимости' имеет размерность'. сек/сы2 (I сек/см2 = ЮП сим/н ); И0- расчетный радиусгпроводоа, (см). Собственное сопротивление: любой массивной металлической-конструк-. ■. ции определено по формуле

В)

.Ц

г?е активнее сопротивление металлической конструкции.

Собственное сопротивление системы стертней рассчитано по формуле

2П = Т" + 0.05 +\0.т\37 + 5.2^ - ^-^г), (3)

ра_ активное сопротивление одного проводника, (ОмДм); о" - эквивалентное расстояние метду стержнями, ( м ); -£ - удельное электрическое сопротивление земли, ( Ом-* ): Зависимость собственного сопротивления строительного каркаса от числа стержней представлена на рис. -I.

2 См/хм

2,0

Щ

0,5

о/.

'а г 4 е $ ю ¡г »

Рис. I. Собственное -сопротивление строительной конструкции " в зависимости от числа стальных стернней

: Выражение для взаимного сопротивления двух проводников*др* частоте | = 50 Гц мекно записать е акде

Z » 0,05 + : (Q5П + МТ2 &} .. (4)

. U I/

.где й - расстояние мззцупроводниками, (см).

Выражения для полного сопротивление петли,образованной проводом и маоспвнкк стальным- проводников в. виде

Z -гш + гаг + jo,№(o,S£7-0Q6&G + (5>

Наибольший интерес представляет определение сопротивления .петии" "фаза-нульпри использовании стального клн железобетонного каркас«, здания в качестве нулевого защитного;проводника.

'Представляя каркас: здэния ;:ак парзллелькое соединение, идеально зазе-членнкх касеквных стагогагх'яроводняио.в^рдс., Z) момно записать-уравнения для токов в- сгсгомб-"фазный'проводник - иэс-

. сквный ста^ьноЯгироЕоглик CMGS)" - + *

«Л, -«Лг--. '«^П^СРП

тогда сопротивление яегяк- "фазагпуль" в данном случае

• rse L.y гобгуггнкое соп^лтизлеййе фаького*-проводк;:?х.

На основе списанпого"принципа, расчета составлена"программа : для расчета на ПЭВМ. Результатом действия1програвыы является рас; счи-гаяные- значения относительных токов в МСП, сопротивление яорот-козамкнутой петли и ток КЗ в петле.

Найдено.решение задачи определения- переходного сопротивления "протяженного заземлителя, в~ "качестве которого используется каркас г здания или сооружения. Каркас здания: представлен в. виде однофаз-нсго'прямолшейного'провсдника с. дискретной утечкой-'(рнс. 3). 'Принята допущения: зеиля-представляет 2-х слойнув структуру; погонное электрическое сопротивление кандрго'продольного элемента каркаса. неимение по длине каждого элемента н на-, всеы'протяяении паркаса,-элементы каркаса- типовые и. одинаковые на ~ зееы-протяжении N •участков. Переходное сопротивление Г^ : определяется-выраяе-: кием

'•--с-^?»*0"5- <8)

Для расчета тока и напряжения легли'"фаза-нуль" воспользуемся "уравнением для расчета1: процессов в линиях г распределенными параметрами с-, учетом влияния, земли. :Представим"проводник и каркас ^производственного здания, в котором он; проложен, Е- аидегпредстаа-. ленной--схеьи на-рис. 4.

■ йизеы- выражения

^.-7 1-2 |

¿х * '-е-к*-'?

Мл и

¿X г, и*

где Ц<- потенциал конструкции, ( В );

(2)

2*1

■ 1Л-,

Рис. 2, Схема петли "база-к^яь"

/V

/

/

ж

/

/

I I

а

7

/ /

__

/ 1

схематическое изображение фунцсуон^алького поля здания и схека приведены; :*архаеа адания к однофазному пр'мо^кнейном;' проводнику с дискретной утечкой Ь : 1 - элэяек?« каркаса здания; 2 - оси фундаментов

Ч

V-—

ист. I

— ■а *— *

I. * «и ЛИЛ

Ркс, 4. Расчетная схема при использовании карк&уг. здания з качество нулевого с.гкстногс проводника •

1.

/

Т„~ ток а чонегрут;ции, ( А );

7,- полков собственное сопротивление конструкции, (Ом ); 2 взаимное сопротивление фаза-конетоукцип, - Сковедя-преобразования и учитывая, ^то =)(

Л х- 0 >• Решение этого • уравнения будем искать в вида у* -ух

ух • у V

(Ю)

<Ш

"Прообразуя.-:,фавнениз (9) получим систему уравнений, которая позволяет найти ¡г определить и^ и Хл ,

V* „ -УХ

- Ае' + ;

¿«00

(Ае' -Ве*

■ 1 J

(12)

•Пршгеы

7.

и .

Б. общи акде репр.нкз задачи по-'ощ?едеянип II^. н нахояден;® постоянных крторрирозаяия А и В:

содигся

I

"При использовании каркасов здания в качестве нулевого зенитного -проводника значения 0К , I 1 при. однофазном коротком замкка-. нии могут иметь различные значения. Найдем 0К и I,. "при сле-дзтэыих- граничных- условиях:

2С, ;

(15)

т - -т •

= Г'Р" К1'

(15)

Теперь найдем 0К а 1,, для = = Значения 0К и для X = 0:

(17)

Значения 0,, и I к для X = Ь :

йк(х4) =0;

Значения ¿¿ .и 1К -при определяется:

* I ХЛ

(19)

~ I ^Ф 5

Т = _ -1- ! Т + |/Т ^.

в - Др • ]

Ток однофазного КЗ.- определяется по формуле т

(20)

(21)

г,/з •

где 2Г,.- полнее сспротизлекрё'обмоток'трансформатора;

2 - полное погонное сопротивление петли'"фаза-нуль".

Используя формулы для-вычисления потенциалов, была составлена программа расчета потенциалов на ПЭВМ.-Програьма- выполнена на

адгсркгмнческоы языке Турбо-Паскале" (Версия 5,0) а диалоговом реете,- Выходными. данными язлялкся потенциал здгния или сеорукени! исходное сопротивление эстакадн.

Относительные значения то:;ов а-нулевом завитком'ггоавс£нк»?е

\

Лг = ; (22)

в инструкциях-здания .

а. =15 •

в зеьле

■ _ ________________________________

•Да»- расчета С*-"• была разработана-ярограмма, выполненная на язике 'Чгурба-Паскаль" (Версия 5,0). 2 поноиьв-.значений <Хг , СС, , ац монно-перевестя"зкгчзния потенциалов; расчи1аннзл''дри питании потребителей'трехпрозодной сеть;о к значениям потенциалов, которые буду? на электрооборудовании, питание которого будет осуществляться чеизрехкильккм кабелем (с использованием каркаса здания в качестве'- нулевого зашнтного • проводника)

сг _ 1 Т — 6i.a~Ct.sl

Вел'.гсняа-'числителя а (25}-елр<зд&ляет тог, егеказпкй в землю в четкрехпроводяой'схеме. Знаменатель в (25)-определяет тек, стз-кгшдй в землю аттр8хпроаодно?- схема.

Во второй глчзе рассмотрены результата зЕсноркмектальнсго исследования электромагнитных1процессов;при использований зануяяы ся свойств строитолЕнах, те;с-;олог'Кчеси:х и злзЕТрогсхкзчысгсж

гкструкций электроустановок неш'блммичесяих-производств. Целью ^следования является экспериментальная« проверка ыатеыатической ?дели, В качестве нудезого'прозодкг-ка "был:; кспсльзсзана яарал-гльно проло^еякая. четзертая- якла кабеля, конструкции каркаса хгчия и кабельной зетакадв, трубопровода, яабельше конструкции. чссериме,-!т бал удрокек за. ст:е? рассмотрения согонудкоети сталь-IX элементов стрс.-'тельгадс конструкций как некоторого экзиззлект->госщ)ово]цш& цепи-обратного тока.. Вмесго извереяия тока и ва~ жил напряжения в каждом. кз. нескольких десятков стальных маееиз-вгпрозоднккоз иззерялся резулыкрушай так. сгеяаший. через •альпой лараас з.цапкя к нейтрали,-трансформатора. Забранные-объек-г адекватна--принятой катематичес^ой модата.*Пси лодборз-обьектоз яи-'принята керн,' сбеспэтивавкие кистотупрозеденкя экенер;г;ента. гперкд'ент'-дроводился не друх-предельннл моделях. Все ыногообра- .. :е строительных каркасов- прэиазодгтьзяяых- зданий пефтехикктеслкх машюостронтел^ккх-производств /кладизазтся з зону, огра.н»~ек-п первой и второй-' предсльт'глге глоделчч:^ В гпчес-гне- первой' Jas 5pa?; -елезоигтснный кар-эс те"гологг~е",.н;ск насзоггс-й склада II ПО ИЕНнекацеяпефтгйсак"- в качестае зтопсЗ - яоргуе смккс-етрументалькаго"за?.сда ЫлАЗЭс Величина" ".родопькаго погонного мштеЕсного эквивалентного оодротизльнЕя. лераой ыодели состазяла 45 Oi-c/V-.í, зтерой - 0,32-См/;?м. Д?я-.определения nspsjreracc лара-трон йлекгктсЗ' система,- образудаих цепьг обратного топа; ряе-атривалась »юлная~ейс!-а:;5 -уразненьЛ Кирхгооа; упй?нза»дая «на дзн;:= напряжения от еобстпснтас токоз'прсзо.цаккоЕ, так я дуцирснзнркзх ь-результате влулькл тздэв-}*• протпо зосм ззмзгрклаельйг-проволокам. Ллл яслузения досг-а!с-чнс достозерках

• • результатов в'уравненин Кирхгофа подставлялись комплексы гокоа и

• напряжений. Эти комплексы токов и напряжений определены осцилло-

'ггра$ированиеы.'При •проведении1 эксперимента решались следующие ос-

• новые задаод:

1.-Определение тока ОНЗ и напряжения до«прикосновения а че-'тнрехпроворной. сети переменного тока.

2. Определение тока ОНЗ и напряжения до'прикоснозения з-грех-

• • проводной сети неременного тока-при использовании каркаса в качест-! ве. рулевого защитного-проводника.

Основная идея экспериментов заключалась в последовательном ^преобразовании модели.участка сети:-при НЗ-: из четырезспрсгодной с . повторным заземлением нулевого занятного-проводника в'трехпровод--1*-цуа_С-ЛСЕОЛьэов5Няем каркаса „а качестве нулевого защитного-провод- . "ника и в четырехпроводяуэ без повторного заземления. Для"спределе-. ния вклада яаядой из систем в-проводимость нулевого занятного"проводника; был. использозантпринцип суперпозиции ¿рис. 5). Для этого :■" при изнереннях тока ОКЗ последовательно отключалась: одна из систем.-При отключении отдельных элементов взаимное расположение -проводника не изменялось,, что позволило избегать дополнительных по; ■греаностей:при, определении взаиинаХ сопротивлений,

3. результате'-выполненного натурного эксперимента установлено, что. численные значения гокоа фазной-жнлы, четвертой жилы кабеля, конструкций каркаса или сооружения, аеалк в резные ОНЗ; рассчитан: нье по-, формулам (21), (22), (23), (24) отличаются от истинных из- переняых значений, соответственно, па-3% для склада Т-11 Нинне-

камского. нефтехимического комбината (НКНХЮ, ка 4% для станко-

• 'инструментального завода (СИЗа): Елабужского автомобильного завода

0-

гУ

! 'I <-11 I

Рис. 3. Эк£кза;:?к?кне слены иосле.чуемых се'«*-

а) схема -1; 6} схсиз 2; е; схе;>т, , , .гг.1 . .г;; . ^ * I/ , и - г'апргч-чи?

(ЕлАЗа). Установлено также, что численные значения потенциалов зануленного' оборудования, каркаса здания и эстакад в режиме ОКЗ, ? раеситанные во формулам (15), (17), (18) не-превышают значения 25 В. Зааеры. величин потенциалов на эстакаде склада T-II и корпус« СИЗа ЕлАЗа не-превыскли 10 В. Для металлического каркасаг-здания возможное максимальное расчетное'значение величины потенциала составило 17 В;, минимальное - 3,5 В-при-продольном сопротивлении ZK- 0,32 Ом/км. Измеренное вначение величины потенциала каркаса СЦЗа составило 1,9 В, когда питание осуществлялось четырехжильным кабелем я U - 5,2 Всегда в-качества нулевого заиктного-прэзодни-ка использовался только каркас СИЗа.

Изнеренное значение потенциала, эстакады склада T-II составялс 8,75 В; расчетное теоретическое - 7,28 В.

Учитывая, что на исследуемые электромагнитные-процессы- существенное влияние, оказывает, наличие:-трудно поддашейся точному 'г учету горизонтальная и вертикальная неоднородность зенли; разли-~чие-граничных условий электрических'схем, создашее неодинаковые "концевые,-эффекты, а также- разлячный-^уровень строительной готов: ности эксплуатируемых каркасов зданий и эстакад, следует'признать, - что'выполненный эксперимент может рассматриваться в качестве доказательства-' пригодности* проверяемой ыетодики-при условии, если результаты расчета КЗ отличается от измеренных-значений не более, ;. чем на 1Ь%, а"абсолютные значения величин потенциалов каркасов и зануленного' оборудования не-превыпает 25 В. Исходя' из-сшормулиро-ванных'-критериев допустимой погрешности для -гокоз-КЗ и максииаль-• ной допустимой величины для потеяциалоз, сделан-'вывод о том, что е-■ разработанная методика расчета токов КЗ к потенциалов зануленного

борудования,: зданий и сооружений в режиме ОКЗ-при использовании азеклявсих и зануляюоих свойств строительных конструкций позво-яет рассчитать токи КЗ фазной килы, четвертой жилы кабеля, коь-грукций каркаса или. зсгакады, земли с погрешностью, не.'превыиаю-ай 10%. Сделан, вывод о"г.ригодности методики для- расчетов системы ануления. с.. использованием зануляшх спойств строительных конст-укций на стадии'проектирования.

В'третьей главе даны'практические рекомендации по=обеспечена злектро-взрыво- и пожаробезопасности'при ОКЗ в электроусганов-^: ах с заземленной нейтралью. Полученные результаты- выполненных ^следований позволили, распространить полученные рекокечдации по ^пользованию в качестве кулевого защитного-проводника;протяжен-зго-'заземлятеля для случая, когда в качестве защитных?проводни-эв. используются, элементы'преднэдряженных'гелезобетонннх понсг-гкций, а в качестве зазеклекпя - келезобегояные фунданенты-, под- . ;ргаошиесясвоздействии-агрессивных"сред.: Реконеыдеции нашли от-исение в- директивно«"письме Главгосзнергонадзора л5 94-53/804 > 12.12.1990 г. Учитывая пожелания,-проектных'оргачизаций^ на-[ду спрогремвоЯ по расчету огносителБных; значений токов 13рабо?аны подробные таблиц гокораспредэления'при ОКЗ мекду ¡тзертой,- яияой, конструкцией здания или сооружения к землей, юдлокены конструктивные реаенкя^обеспечизашие непрерывность :ектрической. цепи от-нулевой точки'трансформатора до двигателя, зработанк узлы подклпчения электродвигателей и аппаратов к ркасу. здания, сеорузекия или элементам конструкций=при пепохь-ванки'их в качесгзе нулевого загатного-проводника. Было оведено' обследование технологическкх.гтрубопрозодоз.. Око пока-

зало.1 что'аш»'прил зпредклзниых условиях,.-играют роль дополнитьль-.- нух; проводников- системы зенулания. Поэтому-" проектные ■ организации должны, учитывать-их-при расчете, цепи.- обратного тока, используя для е-г-ог-с •' программы расчета токов ц потенциалов. Письмом Гл&егос-. зяергокэдзора Р 94-6/34-сТ от 12.II. 1390 г; разрепается, г с-тдель--нкх случаях- использовать в какеса-зе зазеыляхаих н-нулевых.1 зязлгнь 'прозорнвяоэ сгащюнарные открыто-преложенные;трубопроводы всех назяаиекий. Даня рекомендации по-выбору стальных, засктных. прозод-✓ пиков по условию. н?-грев2--при ОКЗ и определены технические;требогс-• ния к стальшч/зааитшм• провокикам. ..Даяк. основные напргзлеяяя перспективных: исследований.. Еыполкзна экономическая оценка, работы. ЭпоЕомическкй-зффзнт заключается в экоаокик капитальных глскеки!? . в ..строительство к экономии стаяла.

А

- ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Б результате,-выполненного теоретического исследования4

5 разработана математическая модель злекгрокаг-яигных'процессов при ОКЗ в ссгях напряжением до 1000 Б с заземленной. нейтралью, кепель-- зузвщих зануляяие свойства, металлических г. железобетонных каркасов -•*-производственных.-здза«й и езррузеений,

3. основе математической модели■• лезат'предполежения о воз- можновте' линеаризгациц перзийняис параметров металлических строительных конструкций и о.- возмозности замены дискретной системы " фундаизинсгс . . поля моделирувьих етроитеэншх коь*огрукяий разномерна распределенным, переходной сопротивлением "каркас-земля ;

2. Математическая модель позволяет. зпределить в рзхи.че ОКЗ токи в Еешг"фаза.-куль",. чета-эрсой- тале набело каркасах, зданий

/

ястаксд к гок,' стекгтзокй в ■зеу-те,

3. В работе установлено, что модуль наименьшего-продольного roi«f.-,pc гопрогивления стьлькс?о кархуся здаетиг, аут^руаиего твер-ук'ж'лу кабеля,•снижается до ак&чбиия 0,32 Ок/ка.., Ярг польаоьа?.1Ш стального каркасу г каягсяве едкнемгкного леього -03«ы?кого -прозоднккь иодуяь порочного сопротивления ssi--"фазй'-нуль" дет'бвгной жшг сетение« 120 ьг'4, ••грехкияьнагс- к?-ля моазгг-Зю ь- еяиззя до 0,525 €«/ян, что s 1,83 рсэа низе кс-дуяя противления пе?лй-"$зз8-чуи»ж. хгетнрегяильного кейеля АЕ-ВГ

720 --1x35,

4. В результате исслодоваяня мггэмЕкческой модели' опгг-г»^ аркэс:-&з«ля" устакзвлея'с» что ио:-окио?> переходное сбпрстквге-e-n&uTsssHKoro зааекзктеяБ i"'n ^ з качестве которого "йопогь-

каркас* дрогзведетвеякого • ъд.-лзк-: или сооууг.гнкя{ загаси? . узельногг. ргЗйзаг-зитпС'ГО сошзотчгленчл" r-оукта о. й откопзкця

> э

оме^ггаеснях ргъсероз сддядя -g (анр«иг 3 я дчяке А), спреле-:?сп. следуяпжн, З5раг.е1-:к*;'г. .

' , ■ * . f„ -- !'. —==г йъ -¡0 Он/к;- .

,/ с

5- Математическая модель лозястягт ог:ре,^елнть s psa®? ОКЗ гвязаала заниженного оборудсвккг.Е, каркаса- здания игз •"C'ísr.sjBí. ганоЕЯбнс. -»то. аря. ксаоЛйЭог^нпн каркаса гдгшя а качестве- нового. 32ПИ5К0Г0-прозодкика. -'¿sae'nps огсуг-с^зки чз-гвергой- кн; 5еля, лох-енц:-,2.т-пги ОЕЗ не- лпениз^г 23 В.

6. Б т)езупь?£те* гс^олненкзг'с наууряогс- r-ъ.-лпермьж'э. уеш-йлоно-, 4tс ргз*,лбогйкнап кегол.ихо г-есчг?-;. теле." 0К?-прг. кс-аьпоаанкл и за^ул.-пг^-т. сзг.::с!?в сгр^ителгл:^:

конструкций поззоляет рассчитывать теки ОНЗ фазной килы, четвертой жилы кабеля, конструкций каркаса или эстакады, эйияи с аогрзв

- ностьс, не'превыиавйе? М$£.

" Б'прэцессе экеперявеяяаяьвых исследсааний-вьашлено, что*при . наиболее неблагоприятные условиях, в том числе~при отсутствии ■четвертой, яйлы лабеля, наийольшеэ. значение потенциала каркасов зданий,, эстакад и зануленного'-оборудоаакяЯ'при О КЗ не7презышает 17 В, что согласуется е результатами- теоретического анализа.

Установлено; что нетедика • прнгодка для расчетов скот-еж зануления с. использованием -зануляетх свойств строительных яонст---рукций ка. стадга-проектирозанкя.. "При этой следует, иметь з *виру, . что для ■ обеспечения надлежааих зану-тяг-шх свойств, кг.к строитэлъ-—■кзэ, так я-дедээпбэтоанае каркаск' долзши^удовл-етворять "требования . 'сформулированным в*Унифицированное задании,'Руководстве по ясполь

зезаня» зазеыяяаашс и занудствшх свойств строительных вонструк-; -дай'вроизводсивеняых. здания я сооружений я Альбоме "Заземление . и аслниезааятагодноэтажных а'МЯОГоэталаы5:.-зданий-'про1ШШ1екнах . -предприятий с; использованием, типовых, строительных конструкций в качестве зазеняяэпизс устройств и гокоотзедоа".

7. 8. результате, выполненного исследования, установлено, что .- ьсяользование металлического кдн железобетонного каркаса, здашя ; гла. пстанады в йапрствэ-кулевого заситного-прсвддкика сутастаеь-

- но поэжазе?-уровень эле.-гтробезоласностк установки и надежность * работы защиты.-При этом, если, в соответствия е-'трзбозания ПУЭ

•(п.д. 1.7.47- 1.7,30),- обеспечивается экаидотенциальнаать зданчя . или сооруаенкл, а каркас здания или сооружения и--их келезобетон-. . ные Фундаменты заполняют роль зазеуляюаегс устройства, то каркас

:ния можетбы/ь использован в качестве нулевого занятного про-шика, независимо о? наличия или отсутствия четвертой (кулевой) ж кабеля.

8.;Практическая реализация работа позволила сделать'выгод •он, что разработанные в диссертации технические решения;сбес-гили создание на "объектах склада T-II ККЕОН условий зкологичес-S злектробезопасности,

Полученные результаты давг. основание внести"предложения по юяенив ПУЭ, относящиеся:

к;требованкв~о5яр.ательногсвыполнения повторного зазе&'ленкя ■становках напряжением до I кВ с заземленной нейтралью или зацепным-выводом источника"однофазного тока; • _

I обеспечении непрерывности электрической цепи,гобразованной лбшии к келезобетоннБмз- каркасами^производственных зданий к ■рукений, на: всей ""протяженииг их использования в качестве до-нительного нулевого защитного-проводника,.аунтирушего четвер-i'-.тилу кабеля и-естественного заземляше^о устройства; . уменьшения сечения■четвертой.еялн кабаля и увеличения до-тимой длины кабеля по условяяк работы релейной заикты. 9.По уточнении данным на январь 1993 года эковоиячейкий'эф-т от внедрения нового технического решения на НКЙХК составил о млн.рублей (а ценах 17 кз. ISS2 года). Реализация реяений использованив зануяяюших свойств конструкции. зданий к сосру-ий з масштабе России может дать годовой эконокическиЯ'эффеят умме 13¡6 млн.рублей (в ценах 1934 г.).

Основное содержание- длссергапта сгребено г работах:

1. Солукнов I1.И., Добрынин £.!ч."С5 использовании эстпкад

• гнрсы^^енкго:" прёдлриягий з качзстзе заэеклквгйх устройств. - Те;? - чеею;й циркуляр Гксвэ£егтоомокгзга •Уик.-юнг-гзспсцсгроя СССР

, 5 9--2-223/84 от 21 лзг-усм 1ЭС4.Г.// Мокрая я каларда электрос< Г' рудоазнкл: Зяеярбсс-внфор«аиая - М., 1985.-Ваз. 4. - С,16-23.

2. Оодуяноа Ю.И.,' Писарев З.Б. Использоганкз жэлазобетокк:

• - фуцпакэнтоз в качестве зазеилителзй'яромнаяенных з дех?роус?«шо:

во -взрзЕооиаеаах воязх;// Монтаж з наладке электрооборудования Эаесззге-инйориащм - м.,1967.-Вкл. 10. -С. 1-7.

3. Картин.Р-Н,Солнцзз В,К., Солуяаоз О.И., Писарев £.Е Использование заземлявших сзойсдз строительных конс.'рузций-яро -!2шхеншпс электроустановок во взрывоопасных зонах. - - ироыьвдек

■ пая эязигзгика, 1983, £ Z. -0, 21-24.

4. Сояуяноз В.К. О нулевых зарягяыхгараЕод«икгх зс- ззрыво опасных зонах. --Гюомгшшгнная--гнергегшеа$ 2. - С. 35-33

5. Солуянсз й.й, 0 необходимости позгсслого заземления

, электрооборудования з электроустановках до 1000 В с зазеыяанно ..нейтралью. --Проншшепнат зяергегкхгэ, 1?90., 5 6. -С. 43-45.

5. Солуяпов' Ю.Й.. Определение' погонког-о. переездного сопрст . ¡гения зданий к сооружений нсфтсхтазчзсаас'дройзаодс^ь. - ¿Ьсл. язккзя энергетика, 1591, .9 7. - С. 21-24.