ДонНТУ   Портал магистров ДонНТУ

	Подобрєєва Ганна Олександрівна Факультет: електротехнічний Спеціальність: електротехнічні системи електрспоживання Тема випускної роботи: Розробка рекомендацій по підвищенню пожежної безпеки мереж 380-220В житлових квартир Керівник: Ковальов Олександр Петрович

Автобiографiя

Автореферат кваліфікаційної роботи магістра «Розробка рекомендацій по підвищенню пожежної безпеки мереж 380-220В житлових квартир» Актуальність        У мережах 380-220 В житлового сектора часто використовуються різні види навантажень, від малопотужних до навантажень великих потужностей. При роботі даних пристроїв можуть виникати аварійні ситуації, такі як: коротке замикання, іскріння ослаблених контактних з'єднань. Дані види аварій можуть привести до псування дорогого устаткування, а в самих гірших випадках – до пожежі! Пристрої захисного відключення, що реагують на диференціальний струм, володіють комплексом захисних функцій і в цьому сенсі не мають аналогів.        У електронних УЗО, функціонально залежних від напруги живлення, "механізм для виконання операції відключення потребує енергії, що отримується або від контрольованої мережі, або від зовнішнього джерела". Необхідно звернути увагу на неточність, зроблену в цитованому фрагменті. Нормативними документами, що діють, не вирішується вживання в побутових електроустановках будівель УЗО з вбудованими джерелами живлення або вимагаючих додаткових зовнішніх джерел живлення. Електронні УЗО вітчизняного і зарубіжного виробництва, вживані в Україні, енергію, необхідну для свого спрацьовування, отримують від ланцюга, що захищається (від контрольованої мережі). У цих УЗО малопотужний сигнал від диференціального трансформатора поступає на електронний підсилювач, який подає на механізм розчіплювача головних контактів УЗО потужний імпульс (десятки і навіть сотні ватів), достатній для спрацьовування простого і надійного розчіплювача. Надійність електронної плати, що зазвичай містить 2-3 десятки широко вживаних електронних елементів, захищених на платі від несприятливих зовнішніх впливаючих кліматичних і механічних чинників, значно вище за надійність реле, використовуваних в електромеханічних УЗО. Ці реле містять постійний магніт, магнітопровід, рухливий якір, котушку, пружину і інші деталі, що вимагають для свого виробництва високопрецизійної технології, вельми чутливі до умов експлуатації [2].        УЗО забезпечують високу міру захисту людей від поразки електричним струмом при прямому і непрямому дотику, крім того УЗО забезпечує зниження пожежної небезпеки електроустановок. Слід зазначити, що в разі навмисного дотику до токоведущим частин вживання УЗО є єдиним можливим способом забезпечення захисту, як і в разі відмови основних видів захисту. Вони мають можливість простого контролю правильного функціонування пристрою і для непрофесіоналів за допомогою кнопки “ТЕСТ” або в нових розробках фірми Felten&guilleaume кнопки “SERVICE”. Мета роботи        Розробити рекомендації, які дозволять підвищити надійність і пожаростійкість мереж житлового сектора за допомогою розширення можливості існуючих засобів захисту. Наукова цінність роботи        Наукова цінність роботи полягає в розвитку засобів захисту мереж напругою 380-220 В житлового сектора, а саме: підвищення надійності УЗО і розширення їх функціональних можливостей. Практична цінність роботи        Практична цінність полягає в розробці принципових схем і алгоритмів роботи захисту. Вживання захисту, що розробляється, замість існуючих засобів захисту дозволить підвищити надійність даного класу мереж житлового сектора. Стан питання        Експлуатація всіх видів електроустановок представляє певну небезпеку для людей. Це викликає необхідність строгого дотримання вимог правил техніки безпеки і відповідної кваліфікації персоналу, обслуговуючого ці пристрої.        Поразка електричним струмом можливо в разі дотику до токоведущим частин електроустановки або до металевих нетоковедущим частин електроустаткування, що виявилися під напругою при порушенні ізоляції. Електричні установки можуть створити і пожежну небезпеку при КЗ, перевантаженню дротів, кабелів і електроприймачів, іскрінні і підвищеному нагріві контактних з'єднань [7].        Тіло людини володіє певним електричним опором, який змінюється в широких межах (від 500 до 100000 Ом) і залежить від багатьох причин: загального стану здоров'я, товщини і стану шкірного покриву і його вологості, умов довкілля, тривалість проходження струму і деяких інших чинників. У розрахунках по техніці безпеки опір людського тіла зазвичай приймається рівним 1000 Ом.        Для людини небезпечний як змінний, так і постійний струм, проте найбільшу небезпеку представляє змінний струм промислової частоти (50 Гц). З підвищенням частоти змінного струму небезпека поразки зменшується.        Відомо, що УЗО з допоміжним джерелом живлення, у якостi якого використовують ланцюг (електронні УЗО), що захищається, є функціонально залежними від напруги мережі, оскільки вони стають непрацездатними при обриві нульового робочого провідника з боку джерела живлення (до УЗО), що дає можливість сумніватися в ефективності їх вживання. Противники електронних УЗО стверджують: "За відсутності напруги на вхідних затисках такого УЗО (наприклад, при обриві нульового провідника до УЗО у напрямку до джерела живлення), по-перше, через відсутність живлення не функціонує електронний підсилювач, по-друге, відсутня енергія, необхідна для спрацьовування автоматичного вимикача. Таким чином, в разі обриву нульового провідника в живлячій мережі УЗО непрацездатно і не захищає контрольований ланцюг. При цьому в даному аварійному режимі (при обриві нульового провідника) небезпека поразки людини електричним струмом посилюється, оскільки по фазному провідникові через нерозімкнені контакти автоматичного вимикача в електроустановку виноситься потенціал. Користувач, вважаючи, що в мережі напруги немає, втрачає звичайну пильність по відношенню до електричної напруги і часто робить спроби усунути несправність і відновити електроживлення - відкриває електричний щит, перевіряє контакти, піддаючи тим самим своє життя смертельної небезпеки" [6].        Таке наївне пояснення підвищеної вірогідності електропоразки при обриві нульового робочого провідника в електроустановках, в яких встановлені електронні УЗО, не витримує жодної критики.        По-перше, споживач не знає причини припинення електропостачання і його можливої тривалості. Тому сумнівно, що він зачищатиме контакти, що підгоріли, замінюватиме несправний вимикач або ремонтуватиме праску, радіючи тому, що це можна робити без відключення від живлячої мережі.        По-друге, ремонт електричного щита, що знаходиться під напругою, і іншого електроустаткування, та ще за відсутності електричного освітлення, більшістю споживачів - некваліфікованими особами не виробляється, а для тих осіб, які все-таки намагаються відновити електроживлення, - це все-таки не зовсім звичайні дії, виконання яких, навпаки, підвищує пильність [10].        По-третє, незрозуміло, чим обрив в щитку нульового провідника до УЗО небезпечніше обрив фазного провідника до УЗО. І в тому і в іншому випадку ремонт щитка пов'язаний з пошуком несправного контакту, що знаходиться під напругою, не входить в контрольований ланцюг УЗО, і з усуненням виявленої несправності. Ці роботи повинні виконуватися кваліфікованим персоналом, тим більше що місце пошкодження живлячої мережі може знаходитися за межами квартири або житлового будинку.        По-четверте, на введенні в квартиру або в котедж все частіше встановлюють УЗО з номінальним відключаючим диференціальним струмом 100 мА і більш, що до того ж спрацьовують з витримкою часу (УЗО типа S). У ПУЕ (видання сьоме, пункт 1.7.50) вказано, що для захисту від поразки електричним струмом в нормальному режимі роботи мають бути застосовані окремо або в поєднанні певні заходи захисту від прямого дотику. Там же вказано, що "для додаткового захисту від прямого дотику в електроустановках напругою до 1 кВ за наявності вимог інших глав ПУЕ слід застосовувати пристрої захисного відключення (УЗО) з номінальним відключаючим диференціальним струмом не більше 30 мА". Оскільки УЗО з номінальним відключаючим диференціальним струмом більше 100 мА не забезпечують захист людини від прямого дотику, то спроби ненавчених осіб самостійно усунути несправність в щитку і відновити електроживлення можуть закінчитися трагічно.        По-п'яте, прагнення створити думку, що порушення Правил технічної експлуатації електроустановок споживачів при використанні електромеханічних УЗО менш небезпечно, чим при вживанні електронних УЗО, неспроможно і позбавлено всяких підстав. Якщо нульовий робочий провідник обірваний з боку джерела живлення (до УЗО), то, при одночасному дотику до дефектного з'єднання з боку УЗО і до заземленого корпусу щитка або до нульового робочого провідника з боку джерела живлення, струм, що приголомшує людину, потече по обох головних ланцюгах УЗО. У зв'язку з цим відсутній диференціальний струм, і, природно, УЗО, що реагує на диференціальний струм, у тому числі і електромеханічне, не вироблятиме захисне відключення.        Розрахунок оцінки рівня небезпеки електропоразки людини при обриві нульового провідника до вхідних затисків електронного УЗО і при прямому дотику людини до токоведущим частин був виконаний ще на початковому етапі вживання УЗО в українському житловому будівництві. Було показано, що, при розрахунковому річному числі електропоразок Меп=3000 (за відсутності УЗО в житлових і суспільних будівлях), загальне число поразок за рік, обумовлене обривом нульового провідника за умови установки електронних УЗО у всіх житлових і суспільних будинках України, складе не більше 1,4. Необхідно також відзначити, що вживання будь-якого УЗО (електронного, електромеханічного) підвищує електробезпека, але не може запобігти всім електропоразкам. У найбільш розвинених країнах Європи, в яких підвищені заходи електробезпеки, у тому числі УЗО, використовуються вже не одне десятиліття, частота смертельного електротравматизму (ЧСЕТ) знизилася у декілька разів і не перевищує 2,85• 10-6 [8]. В результаті масового застосування УЗО і ретельного виконання сучасних вимог до електроустановок будівель, приведених в новому (сьомому) виданні ПУЕ, значення ЧСЕТ в України, видно, наблизиться до досягнутого в Західній Європі [6]. Результати досліджень        Можливі два випадки дотику людини до токоведущим частин: двополюсне, коли людина торкнулася двох неізольованих дротів електричної мережі, і однополюсне, коли людина стосується одного з дротів.        Небезпечніший двополюсний дотик, особливо якщо до різних дротів чоловік доторкнувся двома руками (рис. 1). При цьому струм, що проходить через тіло людини, Ih в трифазній чотирипровідній мережі може досягти значення:        При дотику до двох фаз (випадок 1) (1)        І при дотику до фазного і нульового дротів (випадок 2) (2)        де Uл і Uф – відповідно лінійна і фазна напруга мережі, В; Rh – опір людського тіла, Ом. Мережа 380/220 В Рисунок 1 - Дотик людини до дротів трифазної чотирипровідної мережі: до двох фазних дротів (1) і до фазного і нульового дротів (2). (Анімація: об'єм - 55 кВ; розмір - 627 x 512 пікселів; кількість кадрів - 7; затримка між кадрами - 100 мс; затримка між останнім і першим кадром - 200 мс; кількість циклів повторення - 15)        При однополюсному дотику людина торкається або одного з неізольованих провідників електричної частини, або нетоковедущей металевої частини електроустаткування, що виявилася під напругою в результаті пошкодження ізоляції. В цьому випадку значення струму, що проходить через людину, залежить не лише від прикладеної напруги, але і від режиму нейтралі джерела живлення, активного опору ізоляції і ємкості дротів по відношенню до землі [14].        Електричні установки можуть виконуватися з глухозаземленою або ізольованою нейтраллю генераторів або трансформаторів. Глухозаземленою називається нейтраль генератора або трансформатора, сполучена із заземляючим пристроєм безпосередньо або через малий опір. Ізольованою називається нейтраль генератора або трансформатора, не приєднана до заземляючого пристрою або приєднана до нього через великий опір. Згідно ПУЕ в нашій країні електроустановки і електромережі до 1 кВ змінного струму допускаються як з глухозаземленной, так і з ізольованою нейтраллю. Висновки по роботі        У роботі представлена принципова схема “ Дотик людини до дротів трифазної чотирипровідної мережі ” (рис. 1).        Тяжкість електротравми залежить від значення струму і тривалості його проходження. Вважається, що в більшості випадків струм 0,1 А представляє смертельну небезпеку для людини. При цьому струмі, проходящем від руки до руки або від руки до ніг протягом 3 с, може настати параліч серця.        У сильно розгалужених і протяжних мережах важко забезпечити досить високий рівень опору ізоляції і, крім того, вже позначається вплив ємкості дротів по відношенню до землі, що підвищує небезпеку однополюсного дотику і обмежує вживання системи з ізольованою нейтраллю.        Дискусія про обмеження вживання електронних УЗО в електроустановках будівель, про характеристики електронних і електромеханічних УЗО виявилася, зрештою, корисною. Вона дозволила технічній громадськості, дотичній з питаннями проектування електроустановок будівель, їх монтажу і експлуатації, ознайомитися з новими для України захисними апаратами, привела до вироблення додаткових вимог до УЗО, що підвищують безпеку при їх використанні і знайшли віддзеркалення в новому виданні ПУЕ, сприяла швидшому і ширшому поширенню УЗО в житловому будівництві [15].        В даний час актуальною є інша проблема - проблема якості УЗО. Це викликано тим, що ринок України заполонили безліч УЗО (електронних, електромеханічних) недостатньої якості, але з відносно низькою ціною. Це УЗО деяких вітчизняних фірм, що заманюють покупців перевагами нових виконань, що перечать нормативним документам, що діють. Це виконання УЗО, незастосовних і навіть заборонених для вживання в деяких країнах Західної Європи, але що випускаються європейськими фірмами для країн третього світу. Це дешеві УЗО сумнівного походження, які не відповідають стандартам або виходять з буд незабаром після придбання. Проблема якості УЗО і захисту вітчизняного споживача від низькоякісних виробів - це тема наступної дискусії, яка почалася одночасно з обговоренням питань вживання електронних УЗО [9]. Перелiк літератури        1. Ковалев А.П., Журавель Е.А., Товстик Ю.В. Статья О нормировании риска поражения человека электрическим током при эксплуатации установок. Уголь Украины, февраль - март 2002г. с.60-61.        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 написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2009 р. Повний текст роботи і матеріали за темою можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.

Автобiографiя