автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1кВ на этапе проектирования систем электроснабжения

На правах рукописи

САЖЕНКОВА НАТАЛЬЯ ВИКТОРОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕРКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЗАЩИТЫ ПРИ КОСВЕННОМ ПРИКОСНОВЕНИИ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 кВ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - "Электротехнические комплексы и системы"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

Работа выполнена на кафедре "Электроснабжение промышленных предприятий" Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель Официальные оппоненты

кандидат технических наук, доцент Цырук Сергей Александрович

доктор технических наук профессор Ершов Михаил Сергеевич

кандидат технических наук Зиборов Борис Николаевич

Ведущая организация

ОАО «ВНИПИнефть»

Защита диссертации состоится "12" мая 2006 года в 11 час. 30 мин. в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д.13.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

С диссеотацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан " "_ 2005 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.157.02 к. т.н.. доцент

Цырук С.А.

~моЪ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей проблемой современной электротехники является создание безопасных электроустановок. В России ежегодно от поражения электрическим током в электроустановках погибает более 4,5 тыс. человек, теряют трудоспособность и получают инвалидность из-за электротравм около 30 тыс. человек. Демографическая частота электротравматизма в десятки раз превышает аналогичный показатель развитых стран мира, национальные правила и нормы которых основаны на международных стандартах МЭК. Таким образом, проблема обеспечения безопасности является не только сложной научной проблемой. Это проблема, определяющая качество жизни населения страны, является социально значимой

Для устранения сложившейся ситуации в области электробезопасности и для гармонизации национальных стандартов с международными в России интенсивно обновляется нормативная база, регламентирующая правила безопасности и устройства электроустановок.

С 1995 года введены в действие более двадцати новых государственных стандартов, входящих в состав комплекса ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зданий». (МЭК 364). С 1 января 2003 года введена в действие глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-ого издания. Одним из важнейших требований к автоматическому отключению питания в сетях до 1 кВ становиться его быстродействие, нормируемое исходя из первичных критериев электробезопасности. Время автоматического отключения питания, согласно ПУЭ 7-ого издания зависит от величины фазного напряжения и при фазном напряжении 220 В не должно превышать 0,4 с. В предыдущем издании ПУЭ критерием успешности автоматического отключения питания являлось обеспечение определенной кратности тока короткого замыкания к номинальным токам плавких вставок предохранителей и расцепителям автоматических выключателей. Такой подход устанавливал степень надежности отключения повреждений, но не гаран-

тировал их быстрого отключения.

Таким образом, использование на этапе проектирования методов выбора и проверки сечений кабелей до 1 кВ и уставок автоматических выключателей, основанных на требованиях предыдущих изданий ПУЭ недопустимо. Новая нормативная база, регламентирующая правила безопасности и устройства электроустановок с более жесткими требованиями к обеспечению электробезопасности требует пересмотра применяемой коммутационно-защитной аппаратуры, методик выбора кабелей и изменения существующих подходов к проектированию систем электроснабжения в целом, что подтверждает актуальность проблемы.

Целью работы является разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении, ориентированной на широкий круг электриков, проектировщиков и наладчиков, позволяющей практически реализовать требования современной нормативной базы.

Достижение конечной цели диссертации осуществляется путем последовательного решения следующих задач:

1. Исследование существующих методов оценки эффективности автоматического отключения питания.

2. Сравнение требований главы 1.7 ПУЭ 6-ого и 7-ого издания и формирование новых критериев проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

3. Сравнение существующих методов расчета токов однофазных КЗ в сетях до 1кВ, базирующихся на методе симметричных составляющих и выявление метода, наиболее полно учитывающего сопротивление цепи КЗ.

4. Разработка алгоритма определения минимального тока однофазного КЗ для проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

5. Обобщение существующих упрощенных методов расчета токов однофазных КЗ, выявление областей их возможного применения и оценка достоверности получаемых результатов.

6. Разработка методики практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ и комплекса программных средств, автоматизирующих процесс проектирования.

Научная новизна.

1. На основании проведенного анализа методов расчета токов КЗ в сетях до 1 кВ разработан алгоритм расчета минимального значения тока однофазного КЗ для проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении.

2. На основании расчетного эксперимента определены методические погрешности расчетов токов однофазных КЗ в сетях до 1 кВ по упрощенным формулам и определены области их использования с точки зрения требуемой точности расчета и удобства использования.

3. Разработаны методика и программный комплекс для проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ на этапе проектирования систем электроснабжения, позволяющие реализовать на практике требования современной нормативной базы.

Практическая ценность работы и ее реализация состоят в том, что разработанная методика позволяет выбирать параметры схемы электроснабжения электроприемников до 1кВ по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении как того требует современная нормативная база (ПУЭ 7-ого издания, ГОСТ Р 50571). Реализованный на основе методики комплекс программных средств позволяет сокращать сроки проектирования за счет автоматизации процесса выбора сечения токоведущих жил кабелей напряжением до 1кВ. Разработанная методика ориентирована на широкий круг пользователей и может использоваться в проектных, научно-исследовательских и других профильных организациях.

Разработанная методика и комплекс программ внедрены в практику проектирования научно-исследовательского института ОАО «ВНИПИнефть» г.Москва.

Достоверность результатов Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, теории электрических цепей, электрических машин, численных методов решения систем нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений, теории функций комплексных переменных. Комплекс программ разработан с использованием программы Delphi, версия 7. Базы данных разработаны на Access-2000. Расчетный эксперимент проводился в среде программного комплекса «Mathcad Professional».

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были доложены на XII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика» (г. Москва, 2005г.) и на научных семинарах кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» МЭИ.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 151 странице основного текста, содержит 33 иллюстраций и 17 таблиц. Список использованной литературы включает в себя 92 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проанализировано современное состояние вопроса, выполнен обзор литературы по теме диссертации, обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи диссертации.

Выполненный в первой главе анализ статистических данных об электротравматизме в жилых и производственных зданиях РФ позволяет констатировать, что существующие состояние в области электробезопасности неудовлетворительное. Показано, что основная причина сложившейся ситуации в несовершенстве

нормативно-правовой базы в области электробезопасности. В связи с этим на рубеже 80-90-х годов в СССР, а затем в России начали активно вводиться новые государственные стандарты и другие нормативные документы, в которых ужесточались требования к обеспечению электробезопасности электроустановок. Проведенное сравнение (табл. 1) требований главы 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 6-ого и 7-ого издания показало их принципиальное различие, так в соответствие с ПУЭ 7-ого издания требуется выполнять заземление или зануление в помещениях без повышенной опасности при номинальном напряжении в 7,6 раз меньшем, чем установлено ПУЭ 6-ого издания, а одним из важнейших требований к автоматическому отключению питания становиться его быстродействие.

Сформулированы основные принципы защиты от электропоражения при прямом и косвенном прикосновении. Установлено, что защитные меры при косвенном прикосновении бывают двух видов:

- без автоматического отключения питания;

с использованием автоматического отключения питания. Последняя рекомендована действующими нормативными документами как основная мера по обеспечению защиты при косвенном прикосновении. Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток.

Показано, что условия автоматического отключения питания различаются в зависимости от применяемой системы заземления ТТ, ТЫ, ГГ. Система ТК рекомендуется ПУЭ 7-ого издания как основная система заземления электроустановок до 1кВ жилых общественных и промышленных зданий, поэтому вопросы обеспечения защиты при косвенном прикосновении рассмотрены более подробно для данной системы заземления.

Таблица 1

Сравнительная характеристика требований главы 1.7 «Заземление и защитные меры безопасности» ПУЭ 7-ого и 6-ого издания_

Требование Нормативный документ

ПУЭ 6-ого издания ПУЭ 7-ого издания

Выполнение заземление или зануление (т.е. защита при косвенном прикосновении) При номинальном напряжении 380 В и выше переменного или 440 В и выше постоянного тока При номинальном напряжении более 50 В переменного или более 120 В постоянного тока (в помещениях без повышенной опасности)

Проверка эффективности автоматического отключения питания Нормируется определенная кратность тока однофазного КЗ. Проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана тахой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток КЗ, 1(1)„ превышающий для нормальных установок не менее чем в 3 раза и в 6 раз для взрывоопасных установок номинальный расцепите-ля автомати-ческого выключателя, 1уст авт: т У) 1 I 1к - -}х!уст авт.; 1к =6х1уст авт. Нормируется время отключения в зависимости от фазного напряжения сети, Чф, и системы заземления. Для системы ТК время автоматического отклю-чения питания не должно превышать: иф,в Время 4 отключения^ 127 0,8 220 0,4 380 0,2 Более 380 0,1 В цепях питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки время отключения не должно превышать 5 с.

Ток повреждения в системе ТК является, по сути, током однофазного КЗ между фазным и нулевым защитным (РЕ) проводником. В случае разных сечений N и РЕ проводника необходимо рассчитывать ток КЗ для каждого из них, что не учитывает большинство существующих на сегодняшний день программных средств по расчету тока КЗ.

Во второй главе рассмотрены вопросы определения минимального тока КЗ для проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении. Существующие методы расчетов тока КЗ более точные и приближенные можно представить в виде следующей блок схемы (см. рис.1).

Рис. 1. Блок-схема, поясняющая методы расчета токов КЗ в сетях до 1кВ. Проведен сравнительный анализ методов расчета тока КЗ, базирующихся на методе симметричных составляющих, по степени полноты учета параметров цепи КЗ. В результате, которого установлено, что наибольшее количество влияющих на расчет факторов учитывает метод ГОСТ 28249-93 и его целесообразно использовать для оценки эффективности защиты при косвенном прикосновении. Вместе с тем выявлен ряд недостатков этого метода:

1. Неучет сопротивления плавких вставок предохранителей всех номиналов и токовых катушек автоматических выключателей с номинальным током менее 50А, что недопустимо.

2. Неучет изменения переходных сопротивлений разъединяющихся контактов защитных и коммутационных аппаратов в зависимости от значения протекающих по ним токов КЗ.

3. Отсутствие рекомендации по расчету минимального тока КЗ в виде отдельной главы, параграфа и т.д., как, например, это сделано в МЭК 60909-0, что представляет неудобство при расчетах.

4. Кривые для определения коэффициента увеличения активного сопротивления кабеля, с9, построены для времени отключения аппаратом защиты 0,2; 0,6; 1,0; 1,5 с. и начальной температуре кабеля равной 20°С, что не соответствует расчетным условиям определения тока КЗ в целях электробезопасности.

Разработан алгоритм расчета минимального тока однофазного КЗ для проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении, учитывающий недостатки ГОСТ 28249-93 и позволяющий рассчитать ток дугового КЗ к моменту срабатывания аппарата защиты. Алгоритм расчета из-за сложностей математических моделей практически не применим для «ручного расчета» тока КЗ, в связи с этим обоснован переход к упрощенным методам расчета тока КЗ.

Проанализированы упрощенные методы расчета тока однофазного КЗ, представленные в отечественной и зарубежной литературе, определены семь расчетных выражений для определения минимального тока однофазного КЗ.

В третьей главе определяется допустимость перехода от разработанного алгоритма расчета тока однофазного КЗ к упрошенным формулам на разных уровнях системы электроснабжения. Для этого проведено расчетно-зкспериментальное исследование методов расчета тока КЗ на примере типовой схемы предприятия нефтехимической промышленности. Разработанная в среде «Mathcad Professional» математическая модель позволила получить токи металлических трехфазных и однофазных КЗ на разных уровнях системы электроснабжения в начальный момент времени и токи дуговых однофазных КЗ в начальный момент времени и к моменту отключения автоматического выключателя при различных мощностях электрической системы, трансформатора, двигателей и разных длинах и сечениях кабелей.

Анализ результов расчетного эксперимента показал, что:

1. Разница токов металлических и дуговых КЗ на всех уровнях системы электроснабжения, при времени отключения аппарата защиты не более 0,04 с, не превышает 2%, таким образом, нет необходимости учитывать эффект теплового спада тока КЗ при определении минимального тока КЗ в целях электробезопасности.

2. Учет сопротивления дуги необходим при расчете тока однофазного КЗ на выводах электродвигателей, питаемых непосредственно с ГРЩ (обычно мощностью более 55 кВт) и на шинах распределительных щитов. Для всего

диапазона мощностей электродвигателей, питаемых со вторичных сборок, вероятное значение дугового тока КЗ меньше металлического менее, чем на 10%. Таким образом для расчета тока КЗ на зажимах электродвигателей малой и средней мощности нет необходимости учитывать сопротивление дуги при расчете тока КЗ.

3. Погрешность расчета тока КЗ при пренебрежение сопротивлением катушек автоматических выключателей с номинальным током менее 50 А зависит от номинального тока и достигает 60%.

4. Универсальной упрощенной методики для расчета минимального тока однофазного тока КЗ на всех уровнях системы электроснабжения нет.

5. Из-за значительной величины погрешности расчета тока КЗ по упрошенным методам, на шинах первичных цеховых распределительных пунктах должен применяться алгоритм на базе ГОСТ 28249-93 и на любом уровне схемы электроснабжения при схеме соединения обмоток трансформатора У/У,.

6. Наилучшие результаты при расчете токов КЗ на зажимах электродвигателя любой мощности дают следующие расчетные выражения:

' (1 + /п)1,25р0-1' * '

где Ь - длина проводника, м; р0 - удельное сопротивление проводника при 20°С, Ом мм2/м; Б - сечение фазного проводника, мм2; ш=8/ 8РЕ; \5ф - фазное напряжение сети, В.

/(1) __ч±_

"'г? г-тт^—=—чГ' (2)

где - полное сопротивление питающего трансформатора при однофазном КЗ, мОм; гф,гн-активные сопротивления фазного и нулевого проводов, мОм; Хф, х„ - внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого провода, мОм; х - внешнее индуктивное сопротивление цепи фаза-нуль, мОм; V величина суммарного сопротивления контактов, контактных соединений и

дуги, принимаемая равной 15, 20, 25 или 30 мОм в зависимости от расположения расчетной точки КЗ.

■\jjt\f + г2т гот

хот + 2 -хсУ

3

(3)

где гс -активное сопротивление системы, мОм; гп - активное сопротивление, равное 15 мОм, учитывающее совокупно все переходные сопротивления; г1Т, г2т, Гот - активные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности трансформатора; х]Т, х2т, хот -индуктивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности трансформатора; 7И - полное сопротивление цепи фаза - защитный проводник, мОм.

Расчет по выражениям (2,3) требует значительных затрат времени и большого объема исходных данных, поэтому для ориентировочных расчетов токов однофазных КЗ в сетях до 1кВ следует применять выражение (1).

В четвертой главе приведена разработанная методика проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении.

Автоматическое отключение питание эффективно в системе ТЫ, если ток повреждения изоляции достаточен для срабатывания защиты от сверхтока и время ее работы не превышает максимально допустимого, зависящего от фазного напряжения сети. Это условие должно быть обеспечено на этапе проектирования электроустановки путем наложения минимальных значений тока КЗ на время-токовую характеристику аппарата защиты на всех уровнях системы электроснабжения.

В случае если защитный аппарат - предохранитель, необходимо проверить, что выполняется условие (рис 2. а):

где ^ - время срабатывания предохранителя при однофазном КЗ 1(1)к , с; -нормированное время срабатывания предохранителя, зависящие от номинального напряжения сети, принимается согласно табл. 1, с;

1, с

I. А |щ $ I, А

а) б)

Рис. 2 Время-токовая характеристика: а) предохранителя; б) автоматического выключателя.

Если защитный аппарат автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина тока однофазного КЗ превышает уставку тока срабатывания отсечки (рис. 2.6):

1?Ыто> (5)

где 1То - уставка срабатывания токовой отсечки автоматического выключателя, А. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время в табл. 1, так полное время отключения токоограничивающих выключателей составляет менее 10 мс (при отключении предельных токов), нетокоограничивающих выключателей - 40 мс. При определении максимального значения уставки срабатывания токовой отсечки автоматического выключателя необходимо учитывать допустимый разброс по току срабатывания, заявленный производителем оборудования.

При совместном решении (5) и (1), в которых принято к= 1то, Ь=Ьт, по-

лучено выражение для максимально допустимой длины кабеля Ьш, при которой обеспечивается требуемый уровень токов однофазных КЗ для гарантированного автоматического отключения питания:

где Ь - фактическая длина проверяемой линии, м; Ьт - максимально допустимая длина линии, по условию обеспечения защиты при косвенном прикосновении, м. На основании выражения (6) были получены максимальные длины кабельной линии, в зависимости от величины уставки срабатывания токовой отсечки автоматического выключателя, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении (табл. 2). По мнению автора используемые ранее при выборе сечений кабельных линий термины «чувствительность к однофазным КЗ в конце защищаемой зоны» или просто «чувствительность к однофазным КЗ» с внедрением новой нормативной базы должны быть заменены на более универсальный термин «проверка на обеспечение защиты при косвенном прикосновении» или «защита при косвенном прикосновении».

Для сетей 0,4 кВ характерно единство процесса построения схемы сети, выбора системы заземления, кабелей, коммутационных аппаратов и защит. Принципы выбора аппаратуры защиты и кабелей для электроприемника показаны на рис.3.

1- из^-а-^к™'

(6)

Таким образом, условие (5) преобразуется до следующего вида:

Ь<Ьт,

(7)

Таблица 2

Максимальная длина(м) кабельной линии в системе ТЫ к однофазному или трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении

S,сечение проводников, мм2 Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя 1то, А

50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 560 630 700 800

1,5 100 79 63 50 40 31 25 20 16 13 10 9 8 7 6

2,5 167 132 104 83 67 52 42 33 26 21 17 15 13 12 10

4 267 212 167 133 107 83 67 53 42 33 27 24 21 19 17

6 400 317 250 ~2001 160 125 100 80 63 50 40 36 32 29 25

10 417 333 267 208 167 133 104 83 67 60 53 48 42

16 427 333 267 213 167 133 107 95 85 76 67

25 417 333 260 2081 167 149 132 119 104

35 467 365 292 233 208 185 167 146

50 5211 417 333 298 265 238 208

70 417 370 333 292

95 452 396

120

150

185

240

Примечание: таблица составлена при Бф/ 8^=1; материал токоведущей жилы - медь; при составлении таблицы учитывался максимально допустимый разброс по току срабатывания э/м расцепителя +20%.

Выборсече ний^1£оводни ков___________________________________

Рис.3. Блок схема, поясняющая принципы выбора сечения кабеля и аппарата защиты в сетях до 1кВ

В случае невыполнения условий (5,7), то есть, если полное сопротивление цепи замыкания велико (значительная длина кабеля, трансформатор со схемой соединения Y/Y„), возможно применение следующих мер для выполнения требований ПУЭ 7-ого издания при косвенном прикосновении:

-применение автоматических выключателей с заниженной уставкой срабатывания токовой отсечки, раной 3-^5 номинального тока расцепителя, либо использование автоматических выключателей с широким диапазоном регулирования тока срабатывания электромагнитного или полупроводникового расцепителя;

-увеличение сечения РЕ (PEN) провода и/или фазного провода кабельной линии до таких значений, при которых ток однофазного КЗ достаточен для выполнения условий (5,7);

-применение специальных устройств реагирующих на дифференциальный ток (например, УЗО);

-выполнение дополнительной системы уравнивания потенциалов, охватывающей те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов. Это позволяет снизить напряжение прикосновения до безопасных значений.

Для гарантированного срабатывания УЗО при повреждении изоляции в системе TN должно быть обеспечено условие:

Ia.SC (8)

где 1д„ - номинальный отключающий дифференциального ток. Вследствие значительной величины токов, возникающих при повреждении изоляции в системе TN, для защиты при косвенном прикосновения возможно применение УЗО с завышенным значением номинального дифференциального тока (например от 3 до ЗОА). УЗО с такими характеристиками можно применять и на промышленных предприятиях с большими «естественными» токами утечки.

Для автоматизации процесса проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении в системе TN разработан комплекс программ «Выбор кабелей в

сетях до 1 кВ». Программа предназначена для использования на локальных компьютерах типа Pentium или других ПЭВМ, совместимых с IBM. Операционная среда: Windows NT/2000. Программа разработана с использованием программы Delphi, версия 7. Базы данных разработаны на Access-2000. Программа позволяет определять сечения проводников по условию нагрева в нормальном режиме, пуска электродвигателя и обеспечения защиты при косвенном прикосновении. Графический интерфейс имеет окна «вывод позиции кабеля», «выбор электроприемника», «расчет и выбор кабеля» (рис.4).

Рис. 4. Фрагмент интерфейса программы «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ» - расчет и выбора кабеля.

В программе используются две базы данных: база данных кабелей и база данных электродвигателей.

Для документирования результатов расчетов сечений кабеля в программе предусмотрена генерация отчета в виде документа MS Word.

В заключении обобщены основные результаты и выводы по работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлено, что существующие методики оценки эффективности автоматического отключения питания не могут быть использованы при проектирование электроустановок.

2. На основании проведенного сравнения отечественных и зарубежных методов расчетов токов КЗ. установлено, что метод ГОСТ 28249-93 учитывает наибольшее количество влияющих на результат расчета факторов.

3. Разработан алгоритм расчета минимального тока КЗ для проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении, позволяющий определять ток дугового КЗ к моменту его отключения аппаратом защиты.

4. Проведенный расчетный эксперимент в среде «Mathcad Professional» позволил определить влияние теплового спада тока КЗ и сопротивления дуги на результат расчета минимального значения тока КЗ в зависимости от расположения расчетной точки КЗ, а также погрешности приближенных методов расчета токов КЗ.

5. Разработана методика практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ соответствующая требованиям современной нормативной базы.

6. Разработана универсальная программа «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ» для персональных ЭВМ, предназначенная для выбора сечения токоведущих жил кабелей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Саженкова Н.В., Цырук С.А., Кулага М.А. Обеспечение безопасности при косвенном прикосновении // Электрика. - 2006. - №3. - С.21-25.

2. Саженкова Н.В. Повышение надежности систем электроснабжения до 1 кВ, в связи с изменившейся нормативной базой. // Третья всероссийская научно-техническая конференция «Системы управления элетротехническими объектами»: Тез. докл. -Тула, ТулГУ, Вып 3,2005. - С62-64.

Щ-7103

'7 <\ъъ

3. Саженкова Н.В. Повышение надежности систем электроснабжения до 1 кВ. // ХП международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»: Тез. докл. -Москва, 2005.-С. 371-372.

4. Саженкова Н.В., Цырук С.А., Кулага М.А. Обеспечение безопасности при косвенном прикосновении // Сб. материалов «Электрификация металлургических предприятий Сибири» выпуск 12 - Томск: Издательство Томского университета, 2005 - С.107-115.

Печ.л.

Тираж №

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13

Заказ §0

Введение. ^

Глава 1. Общие положения. Обзор требований современной нормативной база к обеспечению электробезопасности установок.

1.1. Статистика смертельного электротравматизма в электроустановках.

1.2. Основные принципы нормирования максимально допустимого ^ времени отключения.

1.3.Основные принципы защиты от электропоражения.

1.3.1. Защитные меры при прямом прикосновении.

1.3.2. Защитные меры при косвенном прикосновении.

1.4 Особенности защиты при косвенном прикосновение в системе ТТЧ.

1.5. Выводы по первой главе.

Глава 2. Определение минимального тока короткого замыкания для ^ проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

2.1. Типовые задачи расчета тока КЗ.

2.2. Особенности расчетов минимальных токов КЗ.

2.3. Оценка влияния способа прокладки фазного и РЕ(РЕ1Ч) проводника на величину минимального тока КЗ.

2.4. Сравнительный анализ методов расчета токов КЗ в электроустанов- 5 ^ ках переменного тока напряжением до 1 кВ.

2.5. Разработка алгоритма расчета минимального тока КЗ на основании 53 ГОСТ 28249-93.

2.5.1. Расчет периодической составляющей тока однофазного КЗ к 59 моменту срабатывания аппарата защиты.

2.5.2. Учет изменения активного сопротивления проводников при ^ коротком замыкании.

2.5.3. Учет сопротивления электрической дуги.

2.6. Анализ результатов расчета минимального тока КЗ.

2.7. Упрощенные методы расчета минимального тока КЗ в электроуста- ^ новках переменного тока напряжением до 1 кВ.

2.7.1. Метод петли фаза-нуль.

2.7.2. Анализ погрешности при алгебраическом и геометрическом ^ суммировании элементов цепи фаза-нуль.

2.8. Выводы по второй главе.

Глава 3. Исследование однофазных КЗ в сетях до 1кВ типа ТЫ на примере предприятия нефтехимической промышленности.

3.1 Особенности построения схемы электроснабжения предприятия ^ нефтехимической промышленности.

3.2. Расчетно-эксперементальное исследование методов расчета тока ^ однофазного КЗ.

3.3. Пример расчета токов металлических и дуговых однофазных КЗ по ^ разработанной методике.

3.4. Оценка влияния различных факторов на величину минимального ^ тока КЗ.

3.4.1. Тепловой спад тока КЗ.

3.4.2. Учет сопротивления дуги.

3.4.3. Сопротивление токовых катушек автоматических ^ выключателей.

3.5. Сопоставление результатов расчета тока КЗ по исследуемым ^ методам.

3.6. Выводы по третей главе.

Глава 4. Разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении при проектировании систем электроснаб- ^ ^ жения.

4.1. Общие положения.

4.2.Методика расчетной проверки линии на быстродействие автоматического отключения питания.

4.3. Дополнительные мероприятия по обеспечению защиты при косвенном прикосновении.

4.4. Программный комплекс «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ».

В связи с активной интеграцией России в мировое сообщество в нашей стране интенсивно обновляется нормативная база, регламентирующая правила безопасности и устройства электроустановок. В основном нормативная база вводится путем «обложечного» перевода стандартов МЭК на русский язык и пересмотром российских нормативных документов (например, ПУЭ) в соответствии с этими стандартами. За период с 1999 г. по 2002 г. издано и утверждено более 110 новых нормативных документов в области электротехники на федеральном уровне и большое число ведомственных документов. С 1995 года введены в действие более двадцати новых государственных стандартов, входящих в состав комплекса ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зданий» (МЭК 364), в частности ГОСТ Р50571.3-94.2 «Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током». С 1 января 2003 года введена в действие глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-ого издания. Новые требования вводят новые термины и требуют пересмотра существующих подходов к обеспечению безопасности электроустановок.

Наиболее значимым, по мнению автора, является ужесточение требований к времени автоматического отключения питания в сетях до 1 кВ. При фазном напряжении 220 В время автоматического отключения питания не должно превышать 0,4 с. В предыдущем издании ПУЭ [42] критерием успешности автоматического отключения питания являлось обеспечение определенной кратности тока короткого замыкания к номинальным токам плавких вставок предохранителей и расцепителям автоматических выключателей. Такой подход устанавливал степень надежности отключения повреждений, но не гарантировал быстрого их отключения. В табл. В.1 представлена сравнительная характеристика требований [42] и [43] к автоматическому отключению питания.

Таблица В.1.

Сравнительная характеристика требований к автоматическому отключению питания главы 1.7 «Заземление и защитные меры безопасности» ПУЭ 7-ого и 6-ого издания

ПУЭ 6-ого издания

ПУЭ 7-ого издания

В электроустановках до 1кВ с глухозаземленной нейтралью для обеспечения автоматического отключения питания аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток КЗ, 1(1)к, превышающий для нормальных установок не менее чем в 3 раза (см. п. 1.7.79 [42]) и в 6 раз для взрывоопасных установок (см п. 7.3.139 [42]) номинальный ток нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику:

1к( )=3х1уст. авт.;

1к =6x1 уст. АВТ.

В системе ТЫ время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в таблице 1.7.1.

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы ТЫ

Таблица 1.7.1

Номинальное фазное Время напряжение Ць В отключения, с

127 0,8

220 0,4

380 0,2

Более 380 0,1

В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

При определенных условиях допускаются значения времени отключения более указанных в таблице 1.7.1 , но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники.

Как показано в [74,75] при относительно низких значениях токов однофазных КЗ (удаленность нагрузки от источников питания, малое сечение провода и т.д) время отключения, при применение стандартных аппаратов защиты, существенно больше указанного в таблице 1.7.79 [43], хотя при этом могут выполняться требования [43] по обеспечению определенной кратности тока КЗ. Таким образом, использование на этапе проектирования методов выбора и проверки сечений кабелей до 1 кВ и уставок автоматических выключателей (изложенных в [4, 39,]), основанных на требованиях преведущих изданий ПУЭ недопустимо.

Методики расчетной проверки линии на автоматическое отключение питания разрабатывались в 60-70-ых годах прошлого века [34,35,57,24] и не менялись в течении последних 40 лет. В [57] были впервые сформулированы критерии отключения линии.

Критерий первый - расчетное сопротивление цепи КЗ (гк. расч) каждой проверяемой линии должно быть равно или менее максимально допустимого сопротивления (гк. макс) этой линии, при котором может возникнуть ток однофазного КЗ, достаточный для отключения ближайшего защитного аппарата:

2к.расч — 2к.макс' (В-1)

При этом иф

2к.макс — Г-' С®'2) к-1„ где иф - фазное напряжение сети, В; 1н - номинальный ток плавкой вставки предохранителя или теплового расцепителя автоматического выключателя (АВ), А; к - коэффициент кратности, нормируемый предыдущими изданиями ПУЭ, в зависимости от среды, в которой проложена проверяемая линия (см. табл. В.1). г

2к.расч

3 ¡=1 где 2ч - полное сопротивление питающего трансформатора, Ом; 1, - длина участка линии, км; гп.ул -полное удельное сопротивление участка цепи фаза-нуль, ом/км; п - количество участков кабельной линии до предполагаемого места КЗ. В [57] выражение (В.1) рекомендуется применять при использовании в качестве проводников зануления профилей из стали. Критерий второй - фактическое удельное сопротивление 2пуфакт цепи фаза-нуль на 1 км проверяемой линии должно быть равно или меньше максимального допустимого удельного сопротивления 2пумакс, при котором может возникнуть ток однофазного КЗ, достаточный для отключения ближайшего защитного аппарата: п.у.факт." ^п.у.макс*

Значения 2п.у.факг для заданного сечения проверяемой линий, приведенны в [8,57,24]; 2п.у.макс определяется по выражению:

1г-На 2 п.у.макс 3 ±.(—•(В.5)

В [57] выражение (В.5) рекомендуется применять в случае, если линия не удовлетворяет требованиям ПУЭ к кратности тока однофазного КЗ и для обеспечения отключения нужно найти повышенное сечение нулевого и/или фазных проводов.

Критерий третий - фактическая длина проверяемой линии 1 должна быть равна или меньше максимально допустимой длины условной линии 1макс, при которой обеспечивается отключение выбранного аппарата защиты:

1^макс- (В.6)

При этом

2п.у.факт 3

Следует отметить, что третий критерий получил наибольшее распространение в силу удобства и наглядности его использования.

Авторы, занимающиеся проблемой автоматического отключения питания в последующие годы, разрабатывали на основании представленных в [24,34,35,57] методик и справочных материалов удобные для практического применения таблицы, линейки и т.д., позволяющие проектировщику осуществлять проверку автоматического отключения линии без трудоемких аналитических расчетов (вероятно, необходимость таких работ была вызвана низким уровнем вычислительной техники). Рассмотрим некоторые из них в хронологическом порядке.

В [32] определены максимально допустимые длины проводников (в табличном виде) по условию отключения тока однофазного КЗ. В [67,72] отмечается, что таблицы [32] дают хорошие результаты при радиальной схеме питания, в случае смешанной схемы питания их можно применять лишь частично. Этого недостатка лишены графики и номограммы, приведенные в [67,72]. Они позволяют проверять надежность срабатывания защитных аппаратов при любых схемах питания, с учетом разброса их срабатывания. При радиальной схеме питания необходимо для определения максимальной длины линии воспользоваться графиком пограничных прямых срабатывания защитных аппаратов, полученную длину нужно умножить на поправочный коэффициент, учитывающий мощность и схему соединения трансформатора. При магистральной схеме, сначала нужно определить длину линии по графику пограничных кривых надежности для условного алюминиевого кабеля сечением 3x70+1x35, затем воспользоваться номограммой взаимного перевода длин сечений кабелей, далее длину уже проводника реального сечения умножают на поправочный коэффициент, учитывающий мощность и схему соединения трансформатора. Таким образом, вряд ли эту методику проверки можно назвать упрощенной и удобной в использовании.

На основании работы [32] в [28] предложена линейка для выбора максимальных длин кабеля по условию отключения однофазных КЗ, позволяющая без расчетов определять максимальную длину 4-х жильного кабеля с алюминиевыми жилами. Линейка состоит из корпуса и движка, выполнена на бумаге и наклеена на картон. Для вычисления максимальной длины кабеля необходимо установить верхнее отверстие движка против выбранного сечения и соответствующего тока расцепителя, тогда в нижнем отверстии будет указана максимальная длина по условию отключения однофазного КЗ.

Все вышеперечисленные работы имеют один недостаток, они не учитывают переходных сопротивлений контактов и дуги в месте КЗ, активных сопротивлений катушек автоматических выключателей, которые, как известно, могут достигать в сетях до 1 кВ значительных величин, что приводит к завышению расчетного значения тока однофазного КЗ и допустимой длины кабеля. Кроме того, при токе однофазного КЗ равного шести номинальным токам аппарата защиты, время работы коммутационного аппарата (например, ВА57-35, 100 А) может составлять от 0,7 до 18 с в зависимости от режима его работы до КЗ. Таким образом, при таких временах работы обязательным условием расчета тока однофазного КЗ является учет теплового спада тока КЗ вследствие увеличения активных сопротивлений проводников при КЗ, что также не сделано в [24,28,32,39,67,72,34,35,57].

Обследование сетей собственных нужд электростанций Кузбассэнерго [6] показало, что уставки срабатывания защитных аппаратов и сечения кабелей, рассчитанные на срабатывание при металлических КЗ в начальный момент времени, как правило, [77] не обеспечивают достаточной чувствительности к токам дугового КЗ к моменту отключения, что в свою очередь приводит к чрезмерно большим временам их срабатывания, либо к несрабатыванию вовсе. Экспериментальные исследования металлических и дуговых КЗ в сетях собственных нужд электростанций Сибири [77,35] показали, что дуговое КЗ может быть устойчивым, прерывистым или самопогасающимся, характер изменения активного сопротивления дуги зависит от типа электроустановки, причин и места КЗ, формы проводников и междуфазных расстояний, вида КЗ, значения тока КЗ и других факторов. Учет комплексного влияния разнообразных факторов КЗ на изменение параметров КЗ возможен лишь с помощью вероятностных характеристик зависимостей активного сопротивления дуги от тока КЗ, полученных в [77] в результате обработки экспериментальных данных опытов КЗ и представленных в [8]. Сравнение результатов расчетов дуговых КЗ по методу [8] и упрощенным методам [24,34,35,57] и др. не проводилась, в связи с этим сделать выводы о достоверности полученных максимальных длин невозможно.

С разработкой ГОСТ 12.1.038-82 стало возможным определение предельных длины электрических сетей по условию надежного отключения тока однофазного КЗ с одновременным выполнением требований к электробезопасности человека, что и было сделано в [69,76]. Для того чтобы были выдержаны критерии электробезопасности для человека, оказавшегося под напряжением прикосновения, ток однофазного КЗ должен быть равен, согласно [69,76]:

С>(10-И4).1Н (В.8)

Однако широкого распространения данная расчетная проверка проводников по предельно допустим напряжениям прикосновениям не получила, вероятно, в силу того, что значения предельно допустимых напряжений прикосновения и/или токов, протекающих через тело человека в зависимости от времени его действия, не нашли отражения в ПУЭ (шестого издания) и не было разработано единой простой методики выполнения зануления по критерию обеспечения электробезопасности. В [3,33] подчеркивается, что выполнение требований [42] не гарантирует обеспечения требований ГОСТ 12.1.038-82, то есть проблема обеспечения электробезопасности при проектировании электроустановок существовала и на уровне советских стандартов, еще до вступления в силу [13,43].

Данные стандарта МЭК 60479-1, послужили основанием для нормирования в стандарте [13,43] величин максимально допустимого времени автоматического отключения питания в электроустановках с различными типами системы заземления. В тоже самое время является действующим и

ГОСТ 12.1.038-82, в котором, как и в стандарте МЭК 60479-1, нормируется максимально допустимая продолжительность воздействия напряжения прикосновения на тело человека в зависимости от величины этого напряжения. Однако при сравнении данных [7] и [86] можно заметить, что они имеют существенные расхождения. Это означает, что ГОСТ 12.1.038-82 является «несовместимым» с недавно введенными отечественными нормами и нуждается в пересмотре и изменений. В силу вышесказанного, работы [69,76] не могут быть применены, также требует проверки возможность использования принятого в [76] недифференцированного учета сопротивления дуги, равного 15 мОм при расчете тока однофазного КЗ; каких-либо сведений о способе учета электрической дуги в [69] не приводится.

В работах, посвященных выбору кабелей и расчету уставок аппаратов защиты, вышедших после введения в действие [13,43] конкретной методики обеспечения требуемого времени отключения нет, а представленные решения, по крайней мере неоднозначны и порой некорректны. Несмотря на то, что во введении [54] говорится о повышенных требованиях к выбору кабелей и защит для электродвигателей, вызванных необходимостью обеспечения времени отключения 0,4 с для фазного напряжения 220 В, в разделе, посвященному выбору параметров срабатывания автоматических выключателей защиты электродвигателей, предлагается коэффициент чувствительности к однофазным КЗ на землю проверять по следующим условиям: о, 1(1) кч = —— > 3 для невзрывоопасных помещений, (В.9) ном кч = —— >6 для взрывоопасных помещений, (В. 10)

НОМ что недопустимо.

В [65] выбранное сечение проводника предлагается проверять на обеспечение нормированного [43] времени отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом. Сама формулировка вопросов не вызывает, однако в расчетом примере выбора кабеля к электродвигателю, при проверке расчетного времени отключения аппаратом защиты тока однофазного КЗ, за нормируемое время принято 5 с, которое согласно [43] допускается (т.е. данное решение может быть применено в виде исключения как вынужденное согласно п. 1.1.17 [43]) при условии обеспечения напряжения на корпусах электроприемников при повреждении изоляции не более 50 В. Проверки допустимости этого времени в примере не сделано. Кроме того, расчет тока однофазного КЗ проводился по [4,24] без учета требований [8] к учету сопротивлений дуги и контактов аппаратов и теплового спада тока КЗ. Проверка обеспечения времени отключения выполнялась после выбора сечения по нагреву, при реальном процессе проектирования сопоставление время-токовых характеристик аппаратов и однофазных токов КЗ для каждого фидера невозможно.

Таким образом, на сегодняшний день в России отсутствует единая, имеющая достаточное теоретическое и экспериментальное обоснование, методика обеспечения электробезопасности в сетях до 1кВ на этапе проектирования, а существующие до этого методы оценки эффективности автоматического отключения основывались на расчетах токов однофазных КЗ без учета ряда факторов (или неполного учета), значительно влияющих на результаты расчета:

- увеличение сопротивления проводников при КЗ;

- сопротивление контактов и катушек расцепителей;

- токоограничивающие влияние дуги.

Новая нормативная база, регламентирующая правила безопасности и устройства электроустановок [13,43] с более жесткими требованиями к обеспечению электробезопасности, требует пересмотра применяемой коммутационно-защитной аппаратуры, методик выбора кабелей и изменения существующих подходов к проектированию систем электроснабжения в целом, что и подтверждает актуальность проблемы.

Целью работы является разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении ориентированной на широкий круг электриков, проектировщиков и наладчиков, позволяющей практически реализовать требования современной нормативной базы.

Достижение конечной цели диссертации осуществляется путем последовательного решения следующих задач:

1. Исследование существующих методов оценки эффективности автоматического отключения питания.

2. Сравнение требований главы 1.7 ПУЭ 6-ого и 7-ого издания и формирование новых критериев проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

3. Сравнение существующих методов расчета токов однофазных КЗ в сетях до 1кВ базирующихся на методе симметричных составляющих и выявление метода, наиболее полно учитывающего сопротивление цепи КЗ.

4. Разработка алгоритма определения минимального тока однофазного КЗ для проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

5. Обобщение существующих упрощенных методов расчета токов однофазных КЗ, выявление областей их возможного применения и оценка достоверности получаемых результатов.

6. Анализ влияния способа прокладки защитного (РЕ) проводника на величину тока однофазного КЗ.

7. Разработка методики практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ и комплекса программных средств автоматизирующих процесс проектирования.

Научная новизна

1. На основании проведенного анализа методов расчета токов КЗ в сетях до 1 кВ разработан алгоритм расчета минимального значения тока однофазного КЗ для проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении.

2. На основании расчетного эксперимента определены методические погрешности расчетов токов однофазных КЗ в сетях до 1 кВ по упрощенным формулам и определены области их использования с точки зрения требуемой точности расчета и удобства использования.

3. Разработаны методика и реализованный на ее основе программный комплекс для проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ на этапе проектирования систем электроснабжения.

Практическая ценность работы и ее реализация состоят в том, что разработанная методика позволяет выбирать параметры схемы электроснабжения электроприемников до 1кВ по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении как того требует современная нормативная база (ПУЭ 7-ого издания, ГОСТ Р 50571). Реализованный на основе методики комплекс программных средств позволяет сокращать сроки проектирования за счет автоматизации процесса выбора сечения токоведущих жил кабелей напряжением до 1кВ. Разработанная методика ориентирована на широкий круг пользователей и может использоваться в проектных, научно-исследовательских и других профильных организациях.

Разработанная методика и комплекс программ внедрены в практику проектирования научно-исследовательского института ОАО «ВНИПИнефть» г. Москва.

Достоверность результатов

Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, теории электрических цепей, электрических машин, численных методов решения систем нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений, теории функций комплексных переменных. Комплекс программ разработан с использованием программы Delphi, версия 7. Базы данных разработаны на Access-2000. Расчетный эксперимент проводился в среде программного комплекса «Mathcad Professional».

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были доложены на XII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика» (г. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика» (г. Москва, 2005г.) и на научных семинарах кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» МЭИ.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 печатных работах.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 151 странице основного текста, содержит 33 иллюстрации и 17 таблиц. Список использованной литературы включает в себя 92 наименования.

4.5 Выводы по четвертой главе

1. Предложено отказаться от ранее используемого термина «чувствительность к однофазным КЗ в конце защищаемой зоны» или «чувствительность к однофазным КЗ» про выборе кабелей и уставок защит и использовать более универсальный, соответствующий новым нормативным документам термин - «проверка на обеспечение защиты при косвенном прикосновении» или «защита при косвенном прикосновении».

2. Сформулированы принципы практической проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении на основании которых разработана методика совместного выбора аппаратуры защиты и сечений кабелей, при использовании которой обеспечивается заданное ПУЭ время отключения.

3. Впервые сформулированы рекомендации по применению автоматических выключателей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

4. Обосновано применение для защиты при косвенном прикосновении УЗО с завышенным значением номинального дифференциального тока (например, от 3 до ЗОА), это дает возможность применять УЗО с такими характеристиками на промышленных предприятиях с большими «естественными» токами утечки в нормальном режиме работы. УЗО с уставкой 30 мА одновременно полностью обеспечивает защиту при косвенном прикосновении и является дополнительной защитной мерой при прямом прикосновении.

5. Разработано программное средство «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ», позволяющее автоматизировать процесс выбора сечений жил кабелей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении.

Заключение

Основные теоретические и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что существующие методики оценки эффективности автоматического отключения питания не могут быть использованы при проектирование электроустановок.

2. На основании проведенного сравнения отечественных и зарубежных методов расчетов токов КЗ, установлено, что метод ГОСТ 2824993 учитывает наибольшее количество влияющих на результат расчета факторов.

3. Систематизируя все требования и недостатки ГОСТ 28249-93 был разработан алгоритм расчета минимального тока КЗ для проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении, позволяющий рассчитывать ток дугового КЗ к моменту его отключения аппаратом защиты.

4. Проведенный расчетный эксперимент в среде «Mathcad Professional» позволил определить влияние теплового спада тока КЗ и сопротивления дуги на результат расчета минимального значения тока КЗ в зависимости от расположения расчетной точки КЗ, а также погрешности приближенных методов расчета токов КЗ и области их использования.

5. Разработана методика проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ, позволяющая практически реализовать требования современной нормативной базы.

6. Разработана универсальная программа «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ» для персональных ЭВМ, предназначенная для автоматизированного выбора сечений токоведущих жил кабелей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении, которая внедрена в проектную практику ОАО «ВНИПИнефть» и АСНИ кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

1. Анализ результатов экспериментальных исследований и рекомендации для расчетов короткого замыкания (Заключительный отчет). Вниипроектэлектромонтаж, № Гос.регистарации 12040760, Л.: 1973, с.73.

2. Андреев, Шишкин. О новом ГОСТ. Промышленная энергетика, 1996. №11.

3. Белоусов Ю.Ф. О выполнении зануления по допустимому напряжению прикосновения. -Промышленная энергетика, 1990. №7.

4. Беляев A.B. Выбор аппаратуры защит и кабелей в сетях 0,4 kB. JL: Энергоатомиздат, 1988, 176 с.

5. Брон О.Ю., Шестиперов Ю.И. О токах короткого замыкания в мощных сетях напряжением до 1000 В. — Электричество, 1979. №2.

6. Воронин Г.И., Шиша М.А. Результаты обследования и анализа работы защиты от коротких замыканий сети напряжением ниже 1000 В собственных нужд электростанций. Кузбассэнерго, Экспресс-информация Информэнерго. -М.: 1980.

7. ГОСТ 12.1.038-82. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновений и токов.

8. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. — М.: Издательство стандартов, 1993. -59с.

9. ГОСТ Р 50030.2-99 (МЭК60947-2-98) Аппаратура распределения и управления низковольтная.

10. ГОСТ Р 50345-99. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения.

11. ГОСТ Р50571.10-96 (МЭК 364-5-54-80). Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства и защитные проводники.

12. ГОСТ Р50571.2-94 (МЭК 364-3-93). Электроустановки зданий. Часть 3.Основные характеристики.

13. ГОСТ Р50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током.

14. ГОСТ Р50571.8-94 (МЭК 364-4-47-81). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Общие требования по применению мер защиты для обеспечения безопасности. Требования по применению мер защиты от поражения электрическим током.

15. ГОСТ Р50571.9-94 (МЭК 364-4-473-77). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Применение мер защиты от сверхтоков.

16. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. -М.: Знак, 2000, 440 с.

17. Жуков В.В. Особенности расчетов токов короткого замыкания в электрических сетях до 1000 В. -Электрические станции, 1985. №5.

18. Жуков В.В., Крючков И.П., Кузнецов Ю.П., Неклепаев Б.Н. Сравнительный анализ методов расчета токов короткого замыкания в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. —Электрические станции, 1996. №6.

19. Забусов В.В., Авербух М.А., Панкрушина И.В., Доценко Н.В. Расчет распределения тока однофазного замыкания по элементам сложной заземляющей сети. -Промышленная энергетика, 1996. №11.

20. Зиборов Б.Н. Совершенствование методов расчета токов однофазного короткого замыкания в сети до 1000В — диссертация. М.: 1999.

21. Инструкция про проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий СН 357-77. -М.: Госстрой СССР, 1977.

22. Исследование токов коротких замыканий в промышленных сетях до 0,4 кВ с целью установления величин для выбора аппаратов, расчетатокопроводов и релейной защиты. Вниипроектэлектромонтаж, № Гос.регистарации 12040760, JL: 1976, с.50.

23. Каганович Е.А., Райхлин И.М. Испытание трансформаторов мощностью до 6300 кВА и напряжением до 35 кВ. -М.: Энергия, 1980. -312 с.

24. Карпов Ф.Ф., Козлов В.Н. Справочник по расчету проводов и кабелей. -М.: Энергия, 1969. -264 с.

25. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок: Справочник. -М.: Энерогосервис, 1998.

26. Карякин Р.Н., Билько Б.А., Солнцев В.И., Солуянов Ю.И. Экспериментальное исследование токораспределения между элементами PEN-проводника. -Промышленная энергетика, 1996. №6.

27. Карякин Р.Н., Билько Б.А., Солуянов Ю.И. Выявление возомжности уменьшения сечения 4-й жилы кабеля, используемой в качестве PEN-проводника. -Промышленная энергетика, 1996. №4.

28. Княжев В.А. Линейка для выбора максимальной длины кабелей по условию отключения тока короткого замыкания. -Промышленная энергетика, 1983. №4.

29. Косицин Ю.В. О сопротивлениях силовых трансформаторов 6(10)/0.4 кВ токам прямой, обратной и нулевой последовательности. -Промышленная энергетика, 1990. № 8.

30. Котляр З.В., Зятин В.М., Поляхов В.И. О методах учета сопротивления электрической дуги при расчетах токов КЗ в сетях напряжением до 1000В. -Электрические станции, 1992. № 9.

31. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. -М.: Энергоатомиздат, 1995, 414с.

32. Кузнецов B.C. Выбор максимальных длин электрических сетей по условию отключения однофазных коротких замыканий. -Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок, 1975, №6.

33. Михайлов Д.И. Критерий безопасности при расчете зануления корпусов электроприемников. -Промышленная энергетика, 1990. №8.

34. Найфельд М.Р. Заземление и другие защитные меры. -М.: Энергия, 1975, 104с.

35. Найфельд М.Р. Заземление, защитные меры безопасности. —М.: Энергия, 1971, 312 с.

36. Небрат И.Л. Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ. Учебное пособие. Изд. 5-е. -СПб.: ПЭИпк, 2003.

37. Неклепаев Б.Н. Вопросы терминологии в области заземления нейтралей электроустановок и электрических сетей. -Электрические станции, 2003, №3.

38. Нормативные основы использования использования проводящих частей в качестве РЕМ-проводников.- Электричество, 1997, №10.

39. Опись чертежей и материалов № Ш-11224/оч по занулению в электросетях до ЮООв. Сопротивление петли фаза-нуль. -М.: Гипронефтезаводы, 1968.

40. Покрепа В.Е. О повышении электробезопасности при эксплуатации электроустнавок до ЮООВ с глухозаземленной нейтралью. — Промышленная энергетика, 2000 №3.

41. Пособие по расчету короткого замыкания в электроустановках напряжением до ЮООВ (2 редакция). -М.: Тяжпромэлектропроект, 1986.

42. Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ). Издание 6-е переработанное и дополненное с изменениями. -М.: Энергоатомиздат, 1998, 608 с.

43. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Электрооборудование специальных установок. Главы 7.5, 7.6, 7.10. 7-е изд. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.184 с.

44. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Нормы технологического проектирования. -М.: Тяжпромэлектропроект, 1994.

45. Пястолов A.A., Козюков В.А., Особенности несимметричных режимов работы трансформаторов со схемой звезда звезда с нулем. -Промышленная энергетика, 1968, №4.

46. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев, В.А. Старшинов и др.; Под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. -М.: Издательский центр «Академия», 2005, 416 с.

47. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты и систем автоматики в сетях 110V750 кВ. Руководящие указания по релейной защите. -М.: Энергия, 1979. Вып.П. -152 с.

48. Рекомендации по расчету сопротивления цепи фаза-нуль. -М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1988.

49. Руководящие указания по расчету коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания. -М.: МЭИ, 1978, 321 с.

50. Саженкова Н.В. Повышение надежности систем электроснабжения до 1 кВ. // XII международная научно-техническая конференция «Радио, электроника, электротехника и энергетика»: Тез. докл. -Москва, 2005. -С. 371-372.

51. Саженкова Н.В., Цырук С.А., Кулага М.А. Обеспечение безопасности при косвенном прикосновении // Электрика. 2006. - №3. - С.21-25.

52. Саженкова Н.В., Цырук С.А., Кулага М.А. Обеспечение безопасности при косвенном прикосновении // Сб. материалов «Электрофикация металлургических предприятий Сибири» выпуск 12 — Томск: Издательство Томского университета С. 107-115.

53. Соловьев A.JI. Защита электрических двигателей напряжением 0,4 кВ. Учебное пособие. -СПб.: ПЭИпк, 2005.

54. Солуянов Ю.И. Защитные меры элекробезопасности нефтехимических предприятий: Монография. -Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2002.

55. Солуянов Ю.И. О нулевых защитных проводниках во взрывоопасных зонах. — Промышленная энергетика, 1990. №2.

56. Спеваков П.И. Проверка на автоматическое отключение линий в сетях до 1000 в. -М.: Энергия ,1971.

57. Справочник по проектированию электроснабжения под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. -М.: Энергоатомиздат, 1990, 576с.

58. Строительные нормы и правила. Электротехнические устройства. СниП 3.05.06-85. -М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.

59. Татаринцев А.Г. О выборе уставок защиты от однофазных коротких замыканий в сетях 0.4 кВ. -Электрические станции, 1984. №9.

60. Тихонов В.П. Использование металлических конструкций зданий как заземления рабочего нулевого провода. -Электричество, 1940, №8.

61. Тюханов Ю.М., Егорушкин И.О. Учет нагрева проводников токами короткого замыкания при выборе защитных аппаратов в сетях до 1 кВ. -Промышленная энергетика, 1997. №8.

62. УЗО — устройство защитного отключения. Учебно-справочное пособие. М.: Энергосервис, 2004, 232 с.

63. Указания по выбору аппаратуры в системе собственных нужд 0,4 кВ ТЭС. -М.: ТЭП, 1973, 156 с.

64. Указания по методике расчета электрических сетей. У-ЭТ-12-2000.:Самаранефтихимпроект, 2005.

65. Указания по расчету токов однофазных КЗ в сетях до 1 кВ промышленных преприятий методом петли «фаза-нуль». —М.: Тяжпромэлектропроект, 1993.

66. Усихин В.Н. Защита от однофазных коротких замыканий на землю на стороне 0,4 кВ вблизи цехового трансформатора. -Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. Тяжпромэлектропроект, 1978. №2.

67. Усихин В.Н. О влиянии нагрузки на токи к.з в электрустновках переменного тока до 1кВ. -Промышленная энергетика, 2001, №1.

68. Усихин В.Н. О предельных длинах электрических сетей по условию отключения однофазных коротких замыканий. -Промышленная энергетика, 1991. №8.

69. Усихин В.Н. Об оценке сопротивления электрической дуги при расчетах токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 В. — Электрические станции, 1994. №7.

70. Усихин В.Н. Об учёте электрической дуги и расчётах токов короткого замыкания в сетях до 1000 В. -Промышленная энергетика, 1994. №5.

71. Усихин В.Н. Проверка надежности срабатывания защитных аппаратов при однофазных токах КЗ. -Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. Тяжпромэлектропроект, 1976. №12.

72. Фишман B.C. Короткое замыкание: пожара можно избежать. Особенности расчета процессов КЗ в низковольтных сетях. Новости Электротехники, 2005. №2.

73. Фишман B.C. Новые ПУЭ требуют модернизации существующей защитной аппаратуре в сетях до 1000В. -Новости Электротехники, 2003 №2.

74. Фишман B.C., Бондарева Е.М., Здобнова JI.B. Короткое замыкание: пожара можно избежать. Результаты выполненнных расчетов процессов КЗ. Новости ЭлектроТехники, 2005. №3.

75. Цырук С.А., Быстрицкий Г.Ф., Зиборов Б.Н., Потаихина Н.И. Условия выбора и проверки силовых кабелей в сети 0,4 кВ. -Промышленная энергетика, 1997. №8.

76. Шиша М.А. Разработка методики учета влияния электрической дуги на ток короткого замыкания в цепях собственных нужд напряжением до 1 кВ электрических станций и подстанций диссертация. М.: 1995.

77. Электроустановки зданий. Автоматическое отключение питания. Расчет сечения проводников. Выбор кабелей. Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. Тяжпромэлектропроект, 2002. №1.

78. Application guide for calculation of short circuit currents in low-voltage radial systems. Standard IEC, publication 781, 1989, 58 p.

79. Calvas R., De Metz Noblat В., Ducluzaux A., Thomasset G.Calc. Calcul des courants de court-circuit- Cahier technique, №158 (Groupe Schneider).

80. CENELEC. R064-003. Guide for determination of cross-sectional area of conductors and selection of protective devices. -CENELEC, 1998.

81. Fisher L.E. Resistance of Low-Voltage АСА Arcs-IEE Transaction of Industry and General Application V.IGA-6N6,1970.

82. Geinder J.A., Davidson O.C., Brendel R.W., Determination of ground-fault current on common A-C grounded neutral systems in standard steel or aluminum conduit. Applications and Industry, 1960, № 48.

83. Guide de l'installation électrique. Schneider Electric -France.: Citef SAS, 2003.

84. IEC Standard 60909-0. First edition 2001-07. Short-circuit currents in three-phase a.c. systems Part 0: Calculation of currents.

85. IEC Technical Report 60479-1. Effets of current on human beings and livestock. Part 1. General aspect. Third edition. 1994-09.

86. Kaufman R.H. Some Fundamentals of Equipment Grounding Circuit Design. AIEE Trans., vol 73, pt II. Applications and Industry, 1954.

87. Lacroix B., Calvas R. Les schémas de liaisons a la terre dans le monde et evolution. Cahier technique, №173 (Groupe Schneider).

88. Lacroix B., Calvas R. Les schémas de liaisons a la terre en BT (regimes du neutre). Cahier technique, №172 (Groupe Schneider).

89. Schneider Electric Catalogue distribution électrique. -France.: Imaye Graphie, 2002.

90. UTE Cl5-105, Guide pratique, Determination des sections de conducteurs et choix des dispositifs de protection, Methodes pratiques.-UTE, juillet 2003.

91. Mill and Factory, 1961, №5.isa1. ОАО "ВНИПИнефть

92. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

93. Ул.Ф.Энгельса, 32, стр. 1, Москва, 105005, Россия

94. Телефон: (495/501)795-31-30; (495/501)795-31-32;495.261-96-26; (495)261-96-60

95. Телефакс: (495/501)795-31-31;495. 261-66-44; (495) 261-83-57

96. E-mail: vnipineft@vnipineft.ruhttp://www.vnipineft.ru31 " марта 2006 г. №1. На № от " " 200 г.

97. АКТ ВНЕДРЕНИЯ Результатов диссертационной работы Саженковой Натальи Викторовны «Разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ на этапе проектирования системэлектроснабжения»

98. Начальник электротехнического отдела1. Маненков В.И1. Кашинская М.С.