Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf

Вследствие явления экранирования, выражающегося во взаимном отталкивании линий стекания тока со стерж­ ней (рис. 16-1), сопротивление п одиночных вертикальных электродов

где т|в — коэффициент использования, зависящий от чис­ ла электродов и отношения расстояния между ними к

длине электрода.

Расстояние между электродами рекомендуется делать не менее их длины во избежание снижения Г|в. Контур вы-

Рис. 16-1. Распределение линий тока параллельно включенных заземлителей.

Рис. 16-2. Расположение контура заземления.

а — при отдельно стоящей ТП; б — при встроенной ТП; 1 —

заземлители; 2 — внутренний контур заземления.

полняется в виде прямоугольника, охватывающего элект­ роустановку, например отдельно стоящую ТП (рис. 16-2, а). Если ТП встроена, то контур заземлителей выполняется выносным и не менее чем двумя полосами присоединя­ ется к заземляющему контуру внутри ТП. Все кон­ туры заземления выполняются без вертикальных элект­ родов внутри периметра, так как такие электроды почти полностью экранируются и являются бесполезными.

При небольших размерах контура в установках с ма­ лыми токами замыкания на зёмлю напряжением до 35 кВ значения рв можно брать по справочникам; там же можно брать и сопротивление соединительной полосы с учетом бо­ лее высокого коэффициента на промерзание, так как полоса лежит на глубине 0,7 м, обычно промерзающей зимой, а стержни погружаются на уровень ниже глубины про­ мерзания. При этом учитывается взаимоэкранирование вертикальных и горизонтальных электродов [Л.16-1].

504

Для создания сопротивления заземления 0,5 Ом в ус­ тановках с большими токами замыкания на землю на­ пряжением 110 кВ и выше необходимо сооружение слож­ ного заземлителя в виде контура, охватывающего, на­ пример, Г1Ш. Расчет сложного заземлителя рекоменду­ ется выполнят], по методике, разработанной на основа­ нии физического моделирования и теоретических расчетов на кафедре техники высоких напряжений МЭИ [Л. 10-4].

Сложный яаземлитель с отношением сторон контура от 1 : 1 до 1 : 2 заменяется квадратной моделью при усло­ вии равенства площадей S, общей длины L и диаметра d горизонтальных электродов, числа п и длины I вертикаль­ ных электродов и глубиной заложения заземлителей h. При заданной двухслойной »модели грунта с сопротивле­ ниями рАи р2определяются размеры сложного заземлителя

ввиде одной сетки или сетки с вертикальными электро­ дами по периметру. Соответствующие модели заземлителей

сминимально возможным сопротивлением представляются

ввиде сплошной пластины площадью S на поверхности грунта или в виде сплошного металлического тела раз­ мером SI, погруженного в грунт на глубину h. С помощью вспомогательных таблиц и кривых при заданном і?пск для реальных сложных заземлителей в виде сетки находятся число и размеры ячеек, а для сетки с вертикальными элек­ тродами по периметру — число и длина таких электродов.

Вкачестве заземляющих проводников в первую очередь используются естественные заземляющие проводники, ука­ занные ниже: нулевые проводники, соединенные с глухо­ заземленной нулевой точкой генератора или трансформа­ тора; металлические конструкции зданий — фермы, ко­ лонны, с устройством сварных перемычек на температур­ ных швах; металлоконструкции производственного на­ значения (подкрановые балки, каркасы РУ, площадки, шахты подъемников и др.); стальные трубы электропро­

ческие трубопроводы с негорючими жидкостями.

При необходимости применения искусственных зазем­ ляющих проводников используются: 1) медь голая сече­ нием не менее 4 мм2: в виде изолированного провода — не менее 1,5 мм2 и в качестве жилы многожильного ка­ беля — не менее 1 мм2; 2) алюминий с сечениями соответ­ ственно не менее 6—2,5—1,5 мм2; 3) сталь круглая диа­

505

метром ие менее 5 мм в зданиях и В мм в наружных уста­ новках и в земле, полосовая сечением в зданиях не менее 24 мм2 и толщиной не менее 3 мм (в наружных установ­ ках и в земле минимальное сечение 48 мм2 и минимальная толщина 4 мм).

Заземляющие проводники в установках с глухозазем-

токами замыкания на землю сечения заземляющих про­ водников считаются всегда достаточными: медные — 25 мм2, алюминиевые — 35 мм2 и стальные — 120 мм2. Минималь­ ные сечения круглой пли полосовой стали магистралей заземления должны бытьне менее 100 мм2 в установках до 1000 В и 120 мм2 в установках выше 1000 В.

Особое внимание должно быть уделено на обеспечение быстрого автоматического отключения тока замыкания на землю в установках напряжением 380/220 В с глухо­ заземленной нейтралью. Величина тока замыкания за­ висит от сопротивления цепи фаза-нуль, где нулевой про­ вод служит для защитного заземления (зануления), о чем подробно было изложено в § 7-3. Регламентированные ПУЭ кратности токов однофазного замыкания к номи­ нальному току плавкой вставки 3 / вст для невзрывоопас­ ных помещений и 4 / вст для взрывоопасных соответст­ вуют времени перегорания плавких вставок в течение 1с и более, за которое человек, попавший под напряжение прикосновения, может получить серьезную электротрав­ му. Поэтому желательно иметь более высокие кратности токов однофазного к. з. и стремиться к уменьшению со­ противления цепи фаза — нуль.

О защитных устройствах в сетях с изолированной нейт­ ралью было сказано в § 7-3.

16-2. ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТНЫХ МЕР ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В УСТАНОВКАХ ЭЛЕКТРОЛИЗА АЛЮМИНИЯ, КАРБИДНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

ИВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА

Вустановках электролиза алюминия электролизеры напряжением 4,5—5 В соединяются последовательно в се­ рии с общим напряжением постоянного тока (до 850 В).

506

Корпус электролизера находится под, потенциалом из-за того, что практически его невозможно изолировать от пола. Под этим же потенциалом находится и персонал, обслуживающий электролизер, благодаря чему открытые шинопроводы, соединяющие электролизеры, не представ­ ляют опасности при прикосновении к ним.

Попытки заземлить среднюю точку сети постоянного тока привели к тому, что заземление полностью разруша­ лось коррозией в течение нескольких месяцев из-за утечки постоянного тока. Токи утечки составляли более 1 кА вследствие характерного смещения точки нулевого потен­ циала от средней из серии ванн к минусу.

Защитные мероприятия персонала от электротравма­ тизма состоят в предупреждении возможности попадания потенциала земли в зону работы персонала. С этой целью применяется изоляция строительной части: стен на 3 м и колонн на высоте до 3,5 м от уровня пола путем покры­ тия их кирпичом, штукатуркой, керамической плиткой. Пол выполняется из тугоплавкого асфальта с большим сопротивлением.

Для трубопроводов, прокладываемых на высоте 4 м, применяются резиновые вставки. Вентиляционные трубы у ванн должны иметь разрывы с изоляционными встав­ ками. Рельсовый транспорт по полу исключается; при­ меняются напольные самоходные машины с пневматиче­ ским механизмом для пробивки корки электролита.

Силовая сеть 380 В в корпусе электролиза, питающая двигатели, установленные на электролизерах, работает с изолированной нейтралью и питается от отдельных ТП. Сами электродвигатели на электролизерах питаются на­ пряжением 220 В от групповых разделительных трансфор­ маторов 380/220 В по одному на два-три электролизера также с изолированной нейтралью. Число электролизе­ ров, обслуживаемых одной бригадой 40—50 чел., ограни­ чивается до 20.

Магистрали 380 В выполняются проводом марки АПР на изоляторах. Применение кабелей с металлической обо­ лочкой запрещается.

Наибольшую опасность для персонала представляют крановые установки — технологические (штыревые) и мон­ тажные краны. Технологический кран имеет штангу грузоподъемностью 10 тс для работы с анодными штырями (электродами) электролизера, т. е. касается непосред­ ственно части, находящейся под потенциалом электроли­

5 0 7

зера. Кроме механизма штанги, имеется механизм подъема с крюком, рассчитанный на груз до 10 тс. Съем алюми­ ния производится вакуумным ковшом, подвешенным на крюке.

Монтажные краны выполняются мостовыми с главным и вспомогательным подъемом 75/20 или 125/20 тс на од­ ной тележке.

Для защиты персонала — крановшика и рабочих на электролизере — предусматриваются три ступени изоля­ ции, каждая не менее 1,5 Мом: изоляция крюка от грузо­ вого троса; изоляция подъемного механизма от рамы те­ лежки крапа; изоляция рельсов тележки от моста крана. Подкрановые рельсы вдоль цеха заземляются.

Изоляция должна контролироваться автоматически, для чего разрабатываются специальные устройства, так как периодический контроль не всегда достигает цели. Корпуса электрооборудования на мосту крана зазем­ ляются через мост и подкрановые пути. Тележка и кабина крановщика изолируются от моста крана; корпуса элект­ рооборудования в кабине не заземляются.

Двигатели вентиляторов, дымососов электрофильтров и других вспомогательных механизмов устанавливаются вне электролизного помещения и, как и освещение, пи­ таются напряжением 380/220 В с заземленной нейтралью. Электропроводка выполняется только изолированным проводом на фарфоровых изоляторах; применение кабелей со свинцовой или алюминиевой оболочкой и броней не

допустимо.

Включение разделительного трансформатора для сни­ жения емкостных токов вторичной цепи применяется также в установках крупных электропечей для производства карбида кальция. В установках этих электропечей маги­ страль заземления корпуса печи очень быстро выходит их строя вследствие коррозии от токов утечки.

Электродвигатели постоянного тока подъема электро­ дов со всей аппаратурой могут перенести потенциал си­ ловых сетей на короткую сеть или выводы низкого напря­ жения печного трансформатора. Для предотвращения такого выноса потенциала все устройства постоянного тока питаются от выпрямителей, которые в свою очередь питаются от силовой сети цеха через разделительный трансформатор. От последнего питаются цепи контроля и сигнализации аппаратов, расположенных на самой печи.

508

И установках высокочастотного нагрева необходима защита от электромагнитного излучения с точки зрения охраны людей и устранения радиопомех.

Частоты звукового диапазона до 10 кГц не создают опасных излучений. При частотах в десятки килогерц и выше, получаемых от ламповых генераторов, норми­ руется напряженность электрической составляющей электромагнитного поля Е в вольтах на метр. Согласно [Л. 16-2] в местах нахождения работающих напряжен­

Основная мера защиты — экранирование с помощью алюминиевых пли медных экранов. Экранированию иод-

Рие. 10-3. Экранирование устано­ вок высокочастотного нагрева.

1 — кабель ввода силовой и освети­ тельной нагрузки; 2 — фильтр для токов высокой частоты; з — силовой пункт С П ; 4 — генератор высокой ча­ стоты; 5 — индуктор; в — металличе­ ский экран; 7 — электроосвещение.

лежат генераторы, сети, конденсаторы и индукторы вы­ сокой частоты. При расположении установок токов вы­ сокой частоты в отдельных помещениях возникает эффект отражения потока излучений, вследствие чего регламен­ тируются минимальные объемы этих помещений: при мощности установки до 30 кВт — не менее 40 м3 и при 30 кВт и более — не менее 70 м3. Помещение должно быть экранировано но условиям ограничения излучения радиопомех, желательно сплошным листом, с шести сторон (стены, пол и потолок).

Заземляющие проводники выполняются медными, так как при токах высокой частоты сопротивление стальных резко возрастает.

В помещении делается общий кабельный ввод для пита­ ния силовой и осветительной нагрузок. Этот кабель мо­ жет служить в качестве антенны, излучающей высокочас­ тотное поле. Для предотвращения таких излучений, уро­ вень которых тоже регламентирован, на вводе кабеля в помещении устанавливается фильтр LC из индуктивно­ стей и емкостей, который не пропускает токи высоких частот в силовую сеть цеха (рис. 16-3).

509