|
|
|
|
Подобреева Анна АлександровнаФакультет: электротехнический
Специальность: электротехнические системы электропотребления
Тема выпускной работы: Разработка рекомендаций по повышению пожарной безопасности сетей 380-220 В жилых квартир
Научный руководитель: Ковалев Александр Петрович |
| Автобиография | Библиотека | Перечень ссылок | Отчет о поиске | Индивидуальное задание |
Автореферат
квалификационной работы магистра
«Разработка рекомендаций по повышению пожарной безопасности сетей 380-220 В жилых квартир»
Актуальность
Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, обладают комплексом защитных функций и в этом смысле не имеют аналогов. В электронных УЗО, функционально зависящих от напряжения питания, "механизм для выполнения операции отключения нуждается в энергии, получаемой либо от контролируемой сети, либо от внешнего источника". Необходимо обратить внимание на неточность, сделанную в цитируемом фрагменте. Действующими нормативными документами не разрешается применение в бытовых электроустановках зданий УЗО со встроенными источниками питания или требующих дополнительных внешних источников питания. Электронные УЗО отечественного и зарубежного производства, применяемые в Украине, энергию, необходимую для своего срабатывания, получают от защищаемой цепи (от контролируемой сети). В этих УЗО маломощный сигнал от дифференциального трансформатора поступает на электронный усилитель, который подает на механизм расцепителя главных контактов УЗО мощный импульс (десятки и даже сотни ватт), достаточный для срабатывания простого и надежного расцепителя. Надежность электронной платы, обычно содержащей 2-3 десятка широко применяемых электронных элементов, защищенных на плате от неблагоприятных внешних воздействующих климатических и механических факторов, значительно выше надежности реле, используемых в электромеханических УЗО. Эти реле содержат постоянный магнит, магнитопровод, подвижный якорь, катушку, пружину и другие детали, требующие для своего производства высокопрецизионной технологии, весьма чувствительны к условиям эксплуатации [2]. УЗО обеспечивают высокую степень защиты людей от поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновении, кроме того УЗО обеспечивает снижение пожарной опасности электроустановок. Следует отметить, что в случае преднамеренного прикосновения к токоведущим частям применение УЗО является единственным возможным способом обеспечения защиты, как и в случае отказа основных видов защиты. Они имеют возможность простого контроля правильного функционирования устройства и для непрофессионалов при помощи кнопки “ТЕСТ” или в новых разработках фирмы Felten&Guilleaume кнопки “SERVICE”. Цель работы
Научная ценность работы
Практическая ценность работы
Состояние вопроса
Поражение электрическим током возможно в случае прикосновения к токоведущим частям электроустановки или к металлическим нетоковедущим частям электрооборудования, оказавшимися под напряжением при нарушении изоляции. Электрические установки могут создать и пожарную опасность при КЗ, перегрузке проводов, кабелей и электроприемников, искрении и повышенном нагреве контактных соединений [7]. Тело человека обладает определенным электрическим сопротивлением, которое изменяется в широких пределах (от 500 до 100000 Ом) и зависит от многих причин: общего состояния здоровья, толщины и состояния кожного покрова и его влажности, условий окружающей среды, длительности прохождения тока и некоторых других факторов. В расчетах по технике безопасности сопротивление человеческого тела обычно принимается равным 1000 Ом. Для человека опасен как переменный, так и постоянный ток, однако наибольшую опасность представляет переменный ток промышленной частоты (50 Гц). С повышением частоты переменного тока опасность поражения уменьшается. Известно, что УЗО со вспомогательным источником питания, в качестве которого используют защищаемую цепь (электронные УЗО), являются функционально зависящими от напряжения сети, так как они становятся неработоспособными при обрыве нулевого рабочего проводника со стороны источника питания (до УЗО), что дает возможность сомневаться в эффективности их применения. Противники электронных УЗО утверждают: "При отсутствии напряжения на входных зажимах такого УЗО (например, при обрыве нулевого проводника до УЗО по направлению к источнику питания), во-первых, из-за отсутствия питания не функционирует электронный усилитель, во-вторых, отсутствует энергия, необходимая для срабатывания автоматического выключателя. Таким образом, в случае обрыва нулевого проводника в питающей сети УЗО неработоспособно и не защищает контролируемую цепь. При этом в данном аварийном режиме (при обрыве нулевого проводника) опасность поражения человека электрическим током усугубляется, так как по фазному проводнику через неразомкнутые контакты автоматического выключателя в электроустановку выносится потенциал. Пользователь, полагая, что в сети напряжения нет, теряет обычную бдительность по отношению к электрическому напряжению и часто предпринимает попытки устранить неисправность и восстановить электропитание - открывает электрический щит, проверяет контакты, подвергая тем самым свою жизнь смертельной опасности" [6]. Такое наивное объяснение повышенной вероятности электропоражения при обрыве нулевого рабочего проводника в электроустановках, в которых установлены электронные УЗО, не выдерживает никакой критики. Во-первых, потребитель не знает причины прекращения электроснабжения и его возможной длительности. Поэтому сомнительно, что он будет зачищать подгоревшие контакты, заменять неисправный выключатель или ремонтировать утюг, радуясь тому, что это можно делать без отключения от питающей сети. Во-вторых, ремонт находящегося под напряжением электрического щита и другого электрооборудования, да еще при отсутствии электрического освещения, большинством потребителей - неквалифицированными лицами не производится, а для тех лиц, которые все-таки пытаются восстановить электропитание - это все-таки не совсем обычные действия, выполнение которых, наоборот, повышает бдительность [10]. В-третьих, непонятно, чем обрыв в щитке нулевого проводника до УЗО опаснее обрыва фазного проводника до УЗО. И в том и в другом случае ремонт щитка связан с поиском находящегося под напряжением неисправного контакта, не входящего в контролируемую УЗО цепь, и с устранением выявленной неисправности. Эти работы должны выполняться квалифицированным персоналом, тем более что место повреждения питающей сети может находиться за пределами квартиры или жилого дома. В-четвертых, на вводе в квартиру или в коттедж все чаще устанавливают УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током 100 мА и более, к тому же срабатывающие с выдержкой времени (УЗО типа S). В ПУЭ (издание седьмое, пункт 1.7.50) указано, что для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме работы должны быть применены по отдельности или в сочетании определенные меры защиты от прямого прикосновения. Там же указано, что "для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ при наличии требований других глав ПУЭ следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА". Так как УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током более 100 мА не обеспечивают защиту человека от прямого прикосновения, то попытки необученных лиц самостоятельно устранить неисправность в щитке и восстановить электропитание могут окончиться трагически. В-пятых, стремление создать мнение, что нарушение Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей при использовании электромеханических УЗО менее опасно, чем при применении электронных УЗО, несостоятельно и лишено всяких оснований. Если нулевой рабочий проводник оборван со стороны источника питания (до УЗО), то, при одновременном прикосновении к дефектному соединению со стороны УЗО и к заземленному корпусу щитка или к нулевому рабочему проводнику со стороны источника питания, ток, поражающий человека, потечет по обеим главным цепям УЗО. В связи с этим отсутствует дифференциальный ток, и, естественно, УЗО, реагирующее на дифференциальный ток, в том числе и электромеханическое, не будет производить защитное отключение. Расчет оценки уровня опасности электропоражения человека при обрыве нулевого проводника до входных зажимов электронного УЗО и при прямом прикосновении человека к токоведущим частям был выполнен еще на начальном этапе применения УЗО в украинском жилищном строительстве. Было показано, что, при расчетном годовом числе электропоражений Мэп=3000 (при отсутствии УЗО в жилых и общественных зданиях), общее число поражений за год, обусловленное обрывом нулевого проводника при условии установки электронных УЗО во всех жилых и общественных домах Украины, составит не более 1,4. Необходимо также отметить, что применение любого УЗО (электронного, электромеханического) повышает электробезопасность, но не может предотвратить все электропоражения. В наиболее развитых странах Европы, в которых повышенные меры электробезопасности, в том числе УЗО, используются уже не одно десятилетие, частота смертельного электротравматизма (ЧСЭТ) снизилась в несколько раз и не превышает 2,85• 10-6 [8]. В результате массового применения УЗО и тщательного выполнения современных требований к электроустановкам зданий, приведенных в новом (седьмом) издании ПУЭ, значение ЧСЭТ в Украины, по всей видимости, приблизится к достигнутому в Западной Европе [6]. Результаты исследований
Более опасно двухполюсное прикосновение, особенно если к разным проводам человек прикоснулся двумя руками (рис. 1). При этом ток, проходящий через тело человека, Ih в трехфазной четырехпроводной сети может достигнуть значения: При прикосновении к двум фазам (случай 1)
Сеть 380/220 В
Рисунок 1 - Прикосновение человека к проводам трехфазной четырехпроводной сети: к двум фазным проводам (1) и к фазному и нулевому проводам (2). (Анимация: объем - 55 кВ; размер - 627 x 512 пикселей; количество кадров - 7; задержка между кадрами - 100 мс; задержка между последним и первым кадром - 200 мс; количество циклов повторения - 15)
При однополюсном прикосновении человек касается либо одного из неизолированных проводников электрической части, либо нетоковедущей металлической части электрооборудования, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции. В этом случае значение тока, проходящего через человека, зависит не только от приложенного напряжения, но и от режима нейтрали источника питания, активного сопротивления изоляции и емкости проводов по отношению к земле [14]. Электрические установки могут выполняться с глухозаземленной или изолированной нейтралью генераторов или трансформаторов. Глухозаземленной называется нейтраль генератора или трансформатора, соединенная с заземляющим устройством непосредственно или через малое сопротивление. Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление. Согласно ПУЭ в нашей стране электроустановки и электросети до 1 кВ переменного тока допускаются как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью. Выводы по работе
Тяжесть электротравмы зависит от значения тока и длительности его прохождения. Считается, что в большинстве случаев ток 0,1 А представляет смертельную опасность для человека. При этом токе, проходящем от руки к руке или от руки к ногам в течение 3 с, может наступить паралич сердца. В сильно разветвленных и протяженных сетях трудно обеспечить достаточно высокий уровень сопротивления изоляции и, кроме того, уже сказывается влияние емкости проводов по отношению к земле, что повышает опасность однополюсного прикосновения и ограничивает применение системы с изолированной нейтралью. Дискуссия об ограничении применения электронных УЗО в электроустановках зданий, о характеристиках электронных и электромеханических УЗО оказалась, в конечном результате, полезной. Она позволила технической общественности, соприкасающейся с вопросами проектирования электроустановок зданий, их монтажа и эксплуатации, ознакомиться с новыми для Украины защитными аппаратами, привела к выработке дополнительных требований к УЗО, повышающих безопасность при их использовании и нашедших отражение в новом издании ПУЭ, способствовала более быстрому и широкому распространению УЗО в жилищном строительстве [15]. В настоящее время актуальной является другая проблема - проблема качества УЗО. Это вызвано тем, что рынок Украины заполонили множество УЗО (электронных, электромеханических) недостаточного качества, но с относительно низкой ценой. Это УЗО некоторых отечественных фирм, завлекающих покупателей преимуществами новых исполнений, противоречащих действующим нормативным документам. Это исполнения УЗО, неприменяемые и даже запрещенные для применения в некоторых странах Западной Европы, но выпускаемые европейскими фирмами для стран третьего мира. Это дешевые УЗО сомнительного происхождения, которые не соответствуют стандартам или выходят из строя вскоре после приобретения. Проблема качества УЗО и защиты отечественного потребителя от низкокачественных изделий - это тема следующей дискуссии, которая началась одновременно с обсуждением вопросов применения электронных УЗО [9]. Список литературы
2. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. Пособие для ВУЗов. – 2-е изд., перероб. И доп.- М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с., ил. 3. Князевский Б.А. Охрана труда в электрорустановках: Учеб. Для вузов /Б.А. Князевский, Т.П. Марусова, Н.А. Чекалин; Под ред. Б.А. Князевского. – М.: Энергоатомиздат, 1983.-363с. 4. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Глава 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 1. Электрооборудование специальных установок. Главы 7.5, 7.6, 7.10 – 7-е изд.-М.: Издательство НЦ 7НАС, 2002-184с. 5. Шипунов Н.В. Защитное отключение. - Москва; "Энергия", 1968. 6. Харечко В.Н., Харечко Ю.Н. Устройства защитного отключения. - М.; МИЭЭ, 2002. 7. Шалыгин А.А. Рекомендации по применению устройств защитного отключения. - Светотехника, 2000, N6. 8. УЗО - устройства защитного отключения. Учебно-справочное пособие. - Москва; ЗАО "Энергосервис", 2003. 9. Кузилин А.В., Фотий А.Н., Якобс А.И. Об области применения электронных и электромеханических устройств защитного отключения в электроустановках жилых и общественных зданий России. - Промышленная энергетика, 1997, N 9. 10. Карякин Р.Н. Нормативные основы устройства электроустановок. - Москва; ЗАО "Энергосервис", 1998 11. Ф. Штепан. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. - Прага; 2001. 12. Грунский Г.И., Шварц Г.К. Функциональное исполнение устройств защитного отключения и электробезопасность зданий. - Вестник Госэнергонадзора, 2000, N1 13. Электронная статья Устройства защитного отключения - что это такое? http://220v.info/texpod/t_uzo.html 14. Электроснабжение. Общие положения. http://www.itsgroup.ru/document/proekt.htm 15. Электронный справочник Правила устройства электроустановок. http://www.rza.org.ua/pue/a-35.html При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2009 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты. |
| Автобиография | Библиотека | Перечень ссылок | Отчет о поиске | Индивидуальное задание |
