Задача 78. На участке земли во второй климатической зоне (табл. П.4), где намечено сооружение сложного заземлителя, из­ мереносопротивлениеземли.

Дано: для сооружения заземлителя будут использованы верти­ кальные стержневые электроды диаметром d = 0,05 м и длиной 1„ =5м, а для их соединения — горизонтальные полосовые электроды длиной 50 м с заглублением в землю на0,8—0,9 м.

Измерения сопротивления земли проводились методом по­ слойного(ступенчатого)зондированияс использованием зонда— стержня круглого сечениядиаметром d= 0,05 м. Всего былосде­ ланоп =6 погружений зонда, при этом толщинапервого и шесто­ го погружения (ступени) быларавна0,8 и 1,2 м соответственно, а остальныепогружения—по 1,0 м. При каждом погружении изме­ рялосьсопротивлениезондаЦ„юм.

В результате полученыследующиезначениясопротивления/^изм

Здесь hn—толщина ступени (слоя), т. е. глубина очередного погружения зонда; Ln—глубина погружения зонда (длина части зонда, находящаясяв земле).

Во время измерений погода была сухая, количество осадков ниженормы.

Требуется: вычислить расчетные удельные сопротивления двухслойной земли р,и р2наосноверезультатов измерения.

Литература [3,24,25}.

К задаче 78.Схемаразмещения контрольногозонда вземледля измеренияее удельногосопротивления методом послойного(ступенчатого) зондирования

Задача 79. При работе на отключенных токоведущих частях электроустановокперсонал, выполняющий эти работы, подверга­ ется опасности поражения электрическим током вследствие не­ ожиданного появления напряжения на отключенных токоведу­ щих частях в результате ошибочного включения выведенной в ремонтустановки, аварии электрооборудования, разряда молнии в электроустановку или вблизи ееи т.п.

Для устранения этой опасности принимается ряд мер, в том числе весьма надежная —соединение накоротко между собой и заземление всех фаз (или полюсов) отключенного участка элек­ троустановки. Этот способ защиты осуществляется с помощью стационарных заземляющих разъединителей (ножей), а если их нет—с помощью временных переносныхзащитныхзаземлений.

Переносные заземления выполняютсй из неизолированного многожильного гибкого медного провода, сечение которого должносоответствоватьтребованиям термической стойкости при короткихзамыканиях, какоднофазных, таки межфазных, исходя изначальной и конечной температур провода/н=30°,/к=850° С.

В связи сэтим действующие ПУЭ рекомендуютвычислятьсе­ чение проводов переносного заземления с помощью следующей упрощенной формулы, учитывающей требования к их термиче­ ской стойкости

где S —минимальное сечение провода, мм2; —наибольший установившийсяток короткогозамыкания (КЗ), А; Гф—фиктив­ ноевремяпротеканияустановившегосятокаКЗ, с.

Вместо фиктивноговремени ПУЭ разрешаютиспользоатьвре­ мя, определенное по наибольшей выдержке времени действия основной релейной зашиты дляданнойустановки.

Дано плотность медного провода (меди) у = 8,93 г/см3; удельная теплоемкость провода при средней температуре С= 0,43 Втс/°С; удельное электрическоесопротивление провода при среднейтемпера­ туре р =0,0426 Ом мм2/м;средняя температура tc=(tH+ tK)/2 =440°С.

Требуется: показать, как получена приведенная формула, т.е. вывести ее.

Литература [4,5,18].

Кзадаче 79. Широкораспространенная конструкциятрехфазногопереносно­ гозащитного заземлениядля электроустановокнапряжениемдо 1000 В,выпол­ ненная изодного куска провода

1—винтовые зажимыдля присоединения ктоковедущим частям;2—зажим- струбцинадля присоединения к заземляющей шине;3—проводадля закорачива­ ния фаз;4—заземляющий провод

Задача 80. На промышленном объекте, находящемся в четвер­ той климатической зоне, имеетсязащитноезаземлениес искусст­ венным заземлителем, обладающеесопротивлением, значительно превышающим сопротивление rjp = 8 Ом (расчетное), требуемое ПУЭ.

Дляуменьшениясопротивлениязаземленияпредлагаетсяпод­ ключить параллельно имеющемуся искусственному заземлителю

естественный —дноизготавливаемого длятехнологических нужд стального бака, который будет установлен непосредственно на землю.Днобакабудет иметьформудискаили квадрата.

На месте предполагаемой установки бака было измерено со­ противление земли путем забивки в землю зонда —стального стержня, атакжесопротивлениесуществующегозаземлителя.

Измерениепроводилосьпри повышеннойвлажности земли. Дано диаметр зонда d = 0,05 м; глубина погружения зонда в землю L = 4 м; сопротивление земли, измеренное зондом, rHJM= = 14 Ом; земля однородная; сопротивление искусственного за­

землителягнр=20 Ом.

Требуется: определить размердна бака (диаметр диска D или сторона квадрата А)> при котором суммарное сопротивление заземлителей —искусственного (существующего наобъекте) и ес­ тественного(днабака) —не превышалобы расчетного сопротив­ ленияг,р=8 Ом.

Указания: коэффициент сезонности следует принять равным таковомудлявертикальногоэлектродадлиной5 м.

Литература (3,10,131.

Кзадаче 80.Совмещенный заземлитель а—искусственный,б—естественный

Ответы 69.рр.= 186 Ом • м; рр,= 371 Ом • м. 70.г= 2 Ом.

71.г,= 1,83 Ом.

72.г,= 2,11 Ом.

73.г,= 1,2 Ом;t/np= 470 В; t=0,1 с. 74.р,= 80Ом • м;а,= 0,20.

76.г, = 2,2 Ом;r2= 13,7 Ом;г=0,7 Ом. 77.S= 0,6 м1; а—0,55 м;Ь= 1,1 м. 78.р,= 650Ом • м;р,= 96Ом • м.

80.D= 2,75 м;Л= 2,4 м.

Тема9. Зануление

Задача 81. На производстве в цеховой электросети до 1000 В произошел обрыв нулевого защитного проводника (НЗП). Это повреждение долго оставалось незамеченным, поскольку оно обычно не вызываетнарушения нормальногорежимаработы по­ требителей электроэнергии.

Вэтот период за местом обрыва НЗП в сети возникло второе повреждение—замыканиеодной изфазнакорпусэлектродвига­ теля. В такихслучаях набезопасностьобслуживающего персонала влияют оба повреждения, а также наличие или отсутствие по­ вторногозаземленияНЗП в схемесети.

Дано: напряжение электросети U = 380/220 В; сопротивление заземлениянейтрали источникаг0=4 Ом; сопротивлениеповтор­ ного заземления НЗП rn= 11 Ом.

Требуется:оценитьопасностьвоздействиятоканачеловекапо напряжению прикосновения к зануленномуоборудованию в ава­ рийный периодв сети

—безповторногозаземленияНЗП (см. рисунок ак задаче); —с повторным заземлением НЗП (см. рисунокбк задаче).

Вобоих случаях вычислить напряжение для каждого в отдельности прикосновения перед местом обрыва НЗП и после

него,т.е. 1/„,„ Указания: проводимостью изоляции и емкостью проводов от­

носительноземли пренебречьзаих малостью; сопротивлениеос­ нования, накотором стоитчеловек, принятьравным нулю.

Литература [10,13].

Задача 83. При сооружении напредприятии защитной системы от поражения электрическим током —зануления —предполага­ ется использоватьстальной проводниккруглого сеченияв качест­ ве нулевого защитногопроводникадля группы трехфазных элек­ тродвигателей одинаковой мощности. Двигатели питаются от трехфазной четырехпроводной электросети с заземленной ней­

L2~0,6 км, L3=0,45 км;диаметр стального проводникаd= 10 мм. Защитаэлектродвигателей откороткихзамыканий осуществляет­ ся плавкими предохранителями; номинальный токплавкой встав­ ки предохранителя /н=40 А.

Требуется: определить сопротивления каждого из трех уча­ стков этого проводника —активное и внутреннее индуктив­ ноеХш.

Литература'.[3,10, 13].

Кзадаче 83.Копределениюактивного и внутреннегоиндуктивного сопротивлений стальных нулевыхзащитных проводников

Задача 84. Втрехфазной четырехпроводной электросети с за­ земленной нейтралью напряжением 380/220 В произошел обрыв нулевого защитного проводника. Это повреждение не мешало нормальной работе потребителей электроэнергии, и поэтому оно не было замечено, пока не возникло замыкание фазы на корпус зануленного оборудования до места обрыва. При этом человек, стоявший наземлеи прикасавшийся ккорпусу потребителяэлек­ троэнергии, присоединенного к НЗП до места его обрыва, полу­ чил сильный электрический удар и потерял сознание.

Дано: провода сети медные; сечение фазного провода в 2 раза больше сечения НЗП; сопротивление заземления нейтрали г0= =8 Ом; сопротивление тела человека Rh= 1000 Ом; сопротивле­

р= 120 Ом м;расстояниеотзаземлителянейтрали дочеловекаL =

=20 м.

Требуется: определить напряжение прикосновения £/при ток, прошедший черезтело пострадавшего /А, сучетом сопротивления растеканию токас его ног.

Литература [3,25].

Кзадаче 84.Поражение человекаэлектрическимтоком при замыкании фазно­ го провода на зануленный корпус потребителя электроэнергиидо местаобрыва нулевогозащитного проводника

Задача 85 (с решением). Трехфазная четырехпроводная линия напряжением 380/220 В питаетдва электродвигателя. Двигатели защищены оттоков КЗ плавкими предохранителями с номиналь­ ными токами /ном= 125 А (электродвигатель Т) и /ном= 80 А (элек­ тродвигатель2).

Дано: фазные проводалинии—медные,сечением 25 мм2, нуле­ вой защитный проводник —стальная полоса сечением 40-4 мм. Источниктока—трансформатор400 кВ А, 6/0,4кВ сосхемой со­ единенияобмотокД/Ун.Коэффициенткратности токак > 3.

Требуется: проверить, обеспечена ли отключающая способ­ ностьНЗП в линии.

Указания:задачасводитсякпроверкесоблюденияусловиясра­ батывания защиты по уравнению /к> к1нои, где к —коэффициент

кратности тока; /к- наименьший допустимый токКЗ по условию срабатывания НЗП.

Вначале вычисляется /кпо указанномувыражению, а затем — истинноезначениетокаКЗ 1КЛ,зависящееотфазногонапряжения сети и сопротивленияпетли фаза—нуль.

Далее сравниваются полученные значения /ки 1КЛи отклю­ чающая способность НЗП. Вычисления проводятсядлядвух слу­ чаев —замыкание фазы накорпусэлектродвигателя 1 и электро­ двигателя2.

Литература [3,24,25].

К задаче 85.Кпроверкеотключающейспособности зануления

Решение. Наименьшиедопустимыетоки КЗ —длядвигателя 1IK=klmu =3 125 =375 А; —длядвигателя21К=к11ЮМ=3-80 =240 А.

Сопротивления проводников на участке линии длиной Lx= =200 м

а) медного фазного провода (судельным сопротивлением рм= = 0,018 Ом-мм2/м):

—активное /?ф=pMZ,,/S =0,018-200/25 =0,144 Ом; —внутреннееиндуктивное2ГФ=0; б)стальногонулевого проводника:

—активное =r0)Z,; =0,308 Ом (при /к=375 А, плотности то­ каj =IJS = 375/(40-4) - 2 А/мм2, удельном активном сопротивле­ нии гш= 1,54 Ом/км, та^л. П.8);

—внутреннееиндуктивноеХт=x^0Lx=0,184Ом (при /к= 375 А, плотности тока j = 2 А/мм2, удельном внутреннем индуктивном сопротивлении X» =0,92 Ом/км,табл. П.8).

Сопротивления проводников на всей длине линии Z,, + L2= =250 м

а)фазногомедного провода:

—активное Яф=0,018-250/25 =0,18 Ом; внутреннее индуктив­ ноеХф=0;

б)стальногонулевого проводника:

—активноеRtti=r0)(L,+ L2)=0,452 Ом (при /к= 240 А, плотно­ сти токау = IJS = 240/(40-4) = 1,5 А/мм2, удельном активном со­ противлении Го, = 1,81 Ом/км,табл. П.8);

—внутреннее индуетивное Хт = *;„(£, + L2) = 0,272 Ом (при 1К=240 А, плотности токау = 1,5 А/мм2,удельном внутреннем ин­ дуктивном сопротивлении Хы= 1,09 Ом/км, табл. П8).

Внешнее удельное индуктивное сопротивление петли фаза — нуль принимаем равным Хш=0,6 Ом/км, тогдадляучасткалинии I, = 200 м Хп= 0,6-0,2 = 0,12 Ом, а для всей линии (L, + L2) Хп= = 0,6-0,25 =0,15 Ом.

Полноесопротивлениеобмоток трансформатораопределяется потабл. П.7 и zT=0,056 Ом.

Истинныетоки однофазногоКЗ, проходящие по петле фаза— нуль, определяютсяпо формуле

А/з+^К+л»,)г+(*Ф+х.А )! ' при замыкании фазы накорпусэлектродвигателя /:

Вывод посколькудействительныетокиоднофазногоКЗ (390 и 282 А) превышают наименьшие допустимые поусловиям сраба­ тываниязащиты токи (375 и 240 А), нулевой защитный проводник выбран правильно, т.е. отключающая способностьсистемы зану­ ленияобеспечена.

Задача 86. Трехфазная четырехпроводная линия напряжением 380/220 В питаетдваэлектродвигателя.

Дано: допустимое напряжение прикосновения £/пр= 65 В; сопротивление заземления нейтральной точки обмотки пи­ тающего трансформатора г0= 4 Ом; сопротивление участка НЗП Lx\ активное /?„,=0,4Ом; внутреннее индуктивное