Разработка и внедрение методов расчета многопроводных пространственных систем электробезопасных промышленных электроустановок

• Автор: Солуянов, Юрий Иванович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 81 с. : ил

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей проблемой современной электротехники является создание безопасных электроустановок. Наиболее сложная часть этой проблемы - обеспечение безопасности промышленных электроустановок зданий. Несмотря на многочисленные научно-технические разработки электротехников, в настоящее время от поражения электрическим током в электроустановках производственных зданий в России ежегодно погибает более 4,5 тыс. человек. Таким образом, обеспечение электробезопасности промышленных электроустановок производственных зданий является важнейшей научно-технической проблемой, имеющей социальное значение.
В установление предельно допустимых значений тока через тело человека, в зависимости от длительности его воздействия на физиологические функции человека, выдающийся вклад внесли электрофизиологические исследования, выполненные профессорами Г.Фрайгербером, Л.Феррисом, Б.Кингом, П.Спенсом, Г.Вильямсом, Ч.Далзилом, Н.Л.Гурвичем, А.П.Киселевым, В.Е. Манойловым, В.Я.Табаком, В.Коувенховеном, Г.Кникербоккером, П.Осипкой, С.П.Власовым, Б.М.Ягудаевым, В.Р.Ли, Г.Бигельмайером.
В основу разработки гипотетической модели многопроводных пространственных электротехнических систем, образованной элементами системы электроснабжения, сторонними и открытыми проводящими частями электротехнических установок использующих землю в качестве обратного проводника, положены исследования известных ученых: академика А.А.Чернышева, чл.-корр. РАН М.В.Костенко, профессоров В.В.Бургсдорфа, Р.Н.Карякина,
Н.Н.Максименко, К.Г.Марквардта, Б.Г.Меньшова, М.И.Михайлова, Ю.В.Целебровского, Л.Е.Эбина, А.И.Якобса,} а также зарубежных исследователей Э.Бенды, А.Зоммерфельда, Э.Зунде, Д.Карсона, Ф.Оллендорфа, Ф.Поллячека, Дж.Риордана, Р.Рюденберга, Д.А.Стретгона, Г.Фойгтлендера.

Проведенные экспериментальные исследования проводящих свойств стального каркаса производственного здания ограничиваются лишь тремя известными работами В.П.Тихонова (1940 г.), Р.Кауфмана (1953 г.) и Т.Гингера, О.Давидсона и Р.Брандела (1960 г.). Аналитический обзор проведенных исследований и их глубокий анализ дает основание полагать следующее: авторы этих работ не смогли теоретически доказать возможность и целесообразность использования стального каркаса производственного здания в качестве PEN-проводника.
Поэтому отечественные и международные нормативные документы в настоящее время запрещают использовать сторонние проводящие части в качестве PEN-проводников. В частности, в стандарте МЭК 364-5-54-80 [1] в п.543.2.5 сказано: «Сторонние проводящие части не должны использоваться в качестве PEN-проводника». Однако, это не позволяет обеспечить электробезопасность при повреждении изоляции электроустановки.
Основные технические решения, определяющие элекгробезопасность электроустановок зданий, регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [2]. В основу построения ПУЭ положен принцип «разумной достаточности», подразумевающий «технико-экономическую целесообразность» проектных решений. Принцип «технико-экономической целесообразности» предполагает выдвижение на первое место требований, обеспечивающих рабочие характеристики «экономичных электроустановок».
Вместе с тем необходимость ужесточения требований к нормативным документам, в частности ПУЭ, является необходимой посылкой для сокращения электротравматизма, а значит и создания безопасных электроустановок зданий.
Электроустановки должны быть выполнены с учетом единой концепции электробезопасности электроустановок, которая предусматривает при повреждении изоляции прохождение обратного тока по РЕ- (нулевой защитный проводник) и PEN- (проводник, выполняющий функции нулевого защитного проводника /PE-проводника/ и нулевого рабочего проводника /N-проводника/)

Результаты исследований, проведенных на физической модели, показали принципиальную возможность использования элементов конструкций зданий в качестве нулевых защитных проводников.
В качестве второй предельной физической модели было выбрано производственное здание размерами 409x243x18 м, имеющее стальной каркас. Шаг металлических колонн вдоль здания -6 м, поперек - 24 м. В здании проложены технологические трубопроводы, предусмотрены балки для тельферов. Конструкция, на которой смонтирована крыша корпуса, имеет девять продольных поддерживающих элементов.
Экспериментальный участок сети представлял собой кабель АВВГ (3x16 + 1x10) длиной ИЗ м, расположенный на расстоянии 3 м от крайнего ряда колонн. Питание подавалось от автономной ТП 6/0,4 кВ мощностью 400 кВА, питающей временную сеть, не имеющую постоянного электроснабжения.
Основная цель исследований - определение продольного сопротивления стальных строительных конструкций, используемых в качестве РЕИ-проводни-ка. Измерения проводились в соответствии с изложенной выше методикой. Результаты измерения приведены в табл. 3.
Осциллограммы токов и напряжений приведены на рис. 9.
Схема 1 б
шунтированной СПЧ при ОКЗ