Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей проблемой современной электротехники является создание безопасных электроустановок. В России ежегодно от поражения электрическим током в электроустановках погибает более 4,5 тыс. человек, теряют трудоспособность и получают инвалидность из-за электротравм около 30 тыс. человек. Демографическая частота электротравматизма в десятки раз превышает аналогичный показатель развитых стран мира, национальные правила и нормы которых основаны на международных стандартах МЭК. Таким образом, проблема обеспечения безопасности является не только сложной научной проблемой. Это проблема, определяющая качество жизни населения страны, является социально значимой.
Для устранения сложившейся ситуации в области электробезопасности и для гармонизации национальных стандартов с международными в России интенсивно обновляется нормативная база, регламентирующая правила безопасности и устройства электроустановок.
С 1995 года введены в действие более двадцати новых государственных стандартов, входящих в состав комплекса ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зда-ий» (МЭК 364). С 1 января 2003 года введена в действие глава 1.7 «Заземление и ащитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-ого издания. Одним из важнейших ребований к автоматическому отключению питания в сетях до 1 кВ становиться его быстродействие, нормируемое исходя из первичных критериев электробезо-асности. Время автоматического отключения питания, согласно ПУЭ 7-ого из-ания, зависит от величины фазного напряжения и при фазном напряжении 220 В е должно превышать 0,4 с. В предыдущем издании ПУЭ критерием успешности автоматического отключения питания являлось обеспечение определенной крат-ости тока короткого замыкания к номинальным токам плавких вставок предо-ранителей и расцепителям автоматических выключателей. Такой подход устанавливал степень надежности отключения повреждений, но не гарантировал их ыстрого отключения.
Принятие новых нормативных документов с более жесткими требованиями к обеспечению электробезопасности требовало пересмотра применяемой комму- vj
тационно-защитной аппаратуры, методик выбора кабелей и изменения существующих подходов к проектированию систем электроснабжения в целом. С каждым годом растет количество потребителей чувствительных к перерывам электроснабжения. Для обеспечения требуемой надежности электроснабжения, в качестве третьего независимого источника используется источник бесперебойного питания статического типа. Разработанные ранее методики проверки работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ на этапе проектирования систем электроснабжения, не применимы к сетям с ИБП статического типа. В них не учитывается поведение ИБП при внешнем однофазном КЗ, не описан алгоритм расчета тока однофазного замыкания при питании от ИБП, как следствие, невозможно определить минимальный ток однофазного КЗ за ИБП, что делает невозможным правильную отстройку применяемого аппарата защиты.
Целью работы является разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении при электроснабжении от источников бесперебойного питания статического типа, ориентированной на широкий круг электриков, проектировщиков и наладчиков, позволяющей практически реализовать требования современной нормативной базы.
Достижение конечной цели диссертации осуществляется путем последовательного решения следующих задач:
Анализ существующих источников бесперебойного питания статического типа.
Анализ функционирования источников бесперебойного питания статического типа при внешнем однофазном КЗ.
Разработка методики расчета тока однофазного КЗ за источником бесперебойного питания статического типа.
Разработка методики практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ при электроснабжении от источника бесперебойного питания статического типа.
5. Разработка комплекса программных средств, автоматизирующих про
цесс проектирования, использующих разработанную методику.
Научная новизна
Предложена классификация режимов работы источников бесперебойного питания статического типа для обеспечения защиты при косвенном прикосновении.
Выполнено исследование функционирования источника бесперебойного питания топологии двойного преобразования при внешнем однофазном коротком замыкании и предложена методика расчета тока однофазного КЗ за ИБП.
Разработана методика проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1кВ при электроснабжении от источника бесперебойного питания статического типа, позволяющая практически реализовать требования современной нормативной базы по отношению к времени автоматического отключения питания.
Разработаны алгоритмы и комплекс программ «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ» для персональных ЭВМ, предназначенный для автоматизированного выбора сечений токопроводящих жил кабелей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении. Программы внедрены в проектную практику ОАО «ВНИПИнефть» и АСНИ «Электроснабжение» кафедры электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (технического университета).
Практическая ценность работы и ее реализация состоят в том, что разработанная методика позволяет выбирать параметры схемы электроснабжения электроприемников до 1кВ при наличии источников бесперебойного питания статического типа по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении в соответствии с требованиями современной нормативной базы. Реализованный на основе методики комплекс программных средств позволяет сокращать сроки проектирования за счет автоматизации процесса выбора сечения токопроводящих жил кабелей напряжением до 1кВ. Разработанная методика ориентирована на широкий круг пользователей и может использоваться в проектных, научно-исследовательских и других профильных организациях.
Разработанная методика и комплекс программ внедрены в практику проектирования научно-исследовательского института ОАО «ВНИПИнефть» г.Москва
и АСНИ «Электроснабжение» кафедры электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института технического университета.
Достоверность результатов Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, теории электрических цепей, электрических машин, численных методов решения систем нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений, теории функций комплексных переменных. Комплекс программ разработан с использованием программы Delphi, версия 7. Базы данных разработаны на Access-2000. Расчетный эксперимент проводился в среде программного комплекса «Mathcad Professional».
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были доложены на: IV Международной молодежной научной конференции «Тинчу-ринские чтения» (Казань, 2009); международной научно-практической конференции «Роль стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан в условиях глобализации: проблемы и перспективы» посвященной 50 - летиго Рудненского индустриального института (Рудный, 2009); VII -ой международной научно-практической интернет-конференции Энерго- и ресурсосбережение XXI век (Орел, 2009); на научных семинарах кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» МЭИ.
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 1 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 103 странице основного текста, содержит 33 иллюстраций и 17 таблиц. Список использованной литературы включает в себя 55 наименования.
Похожие диссертации на Разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ при электроснабжении от источников бесперебойного питания статического типа
