Самостоятельная работа студента
Задание 9.1.
Составить схему линии электроснабжения.
Выбрать аппарат защиты.
Выбрать сечение проводника.
Проверить правильность выбора проводника на соответствие вы-бранному аппарату защиты.
Данные взять из табл. 9.8
-
|
Варианты индивидуальных заданий
|
Таблица 9.8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант
|
Категория ЭСН
|
S, м2
|
Номера электроприемников
|
|
Вариант
|
|
|
1
|
1
|
450
|
4
|
5
|
|
16
|
|
|
2
|
2
|
500
|
2
|
24
|
|
17
|
|
|
3
|
3
|
550
|
3
|
7
|
|
18
|
|
|
4
|
2
|
600
|
23
|
6
|
|
19
|
|
|
5
|
3
|
400
|
8
|
19
|
|
20
|
|
|
6
|
1
|
450
|
9
|
18
|
|
21
|
|
|
7
|
3
|
500
|
10
|
11
|
|
22
|
|
|
8
|
1
|
550
|
11
|
10
|
|
23
|
|
|
9
|
2
|
600
|
12
|
22
|
|
24
|
|
|
10
|
1
|
600
|
13
|
25
|
|
25
|
|
|
11
|
2
|
550
|
14
|
24
|
|
26
|
|
|
12
|
3
|
500
|
15
|
26
|
|
27
|
|
|
13
|
2
|
450
|
16
|
27
|
|
28
|
|
|
14
|
3
|
400
|
17
|
28
|
|
29
|
|
|
15
|
1
|
350
|
18
|
29
|
|
30
|
|
|
Примечание. Наименования электроприемников даны в табл. Д.5 (прилож. Д).
Содержание отчета
Начертить схему линии электроснабжения.
Письменно ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Виды, назначение, условные обозначения аппаратов защиты.
Условия выбора линий электроснабжения с учетом соответствия аппарату защиты.
Условия выбора автоматических выключателей.
Условия выбора предохранителей.
Условия выбора тепловых реле.
Практическая работа №6
Тема: Расчет и построение зоны молниезащиты объекта.
Удары молнии представляют опасность для жизни людей, наносят ущерб народному хозяйству и личной собственности граждан, вызывая пожары. Особенно опасна молния в сельской местности*. Характер сельскохозяйственных работ так же влияет на угрозу поражения молнйей, так как люди пребывают в открытой местности, даже в плохую погоду. Линии электропередач достаточно часто поражаются молнией и являются тем путем, по которому высокое напряжение, создаваемое молнией, проникает в жилые дома и сельскохозяйственные помещения. Возникающие в результате этого разряды на землю, могут поразить людей, находящихся поблизости и воспламенить деревянные конструкции дома.
Поэтому необходимо ознакомиться с молнией, ее характером и мерами предосторожности в открытой местности.
1 .Электолизация грозовых облаков.
Молния представляет собой электрический разряд между облаком и землей или же между облаками. Разряду предшествует накопление электрических зарядов в грозовых облаках, происходящих в результате возникновения в облаках мощных восходящих воздушных потоков и интенсивной конденсации в них водяных паров. Восходящие потоки образуются при нагреве прилегающего к поверхности земли воздуха в жаркие летние дни или же на стыке теплого и холодного фронтов воздуха. Поднимаясь, воздух попадает в область более низкого давления. В результате этого он расширяется и охлаждается. В основании облака, содержащийся в воздухе пар начинает конденсироваться, образуя капли воды. При конденсации паров, а затем и при замерзании капель воды выделяется тепло. Воздух, находящийся в облаке, оказывается теплее окружающего и продолжает подниматься. В результате восходящий поток достигает стратосферы. Вершина гро зового облака находится на высоте 8-15 км, а основание - на высоте 0,5-3,5 км. Скорость потока воздуха достигает 30 м/с. Время жизни облика составляет 1-4 часа.
Капли воды, достигшие области минусовых температур, замерзают. Замерзание начинается с поверхности капли, которая покрывается тонким слоем льда. Выделяющийся при этом теплом поддерживается температура внутри капли около 0°С. Имеющиеся в воде положительные иощы под действием разности температур перемещаются к поверхностному слою капли и заряжают ее положительно, в то время как жидкий слой сердцевины собирает избыточней отрицательный заряд, Когда сердцевина капли замерзает, то вследствие ее расширения ранее замерзший поверхностный слой лопается и положительно заряженные осколки его уносятся потоком воздуха в верхние части облака.
Развитию разряда из области концентрации отрицательных зарядов в сторону земли способствует небольшой положительный заряд, расположенный у основания облака и усиливающий напряженность электрического поля в этой части облака.
В начальной (лидерной) стадии молния представляет собой относительно медленно (со скоростью в среднем 2-10 м/с)развивающийся слабо светящийся канал (лидер), окруженный достаточно обширный полосой ионизации. Зона ионизации зарядами того же знака, что ц заряд облака. Распределенный вдоль канала заряд индуктирует на поверхности земли и на расположенных на ней объектах, например, на металлической мачте, заряды другого противоположного знака. По мере приближения канала разряда к земле величина индуктированного заряда и напряженность электрического поля на вершине возвышающегося на поверхности земли объекта возрастают и с него может начаться развитие встречного канала разряда (встречный лидер).
Зона ионизации встречного лидера заполняется зарядами, тлеющими знак, обратный знаку зарядов лидера, развивающегося от облака. В большинстве случаев (до 90%) заряд облака и лидера имеет отрицательную полярность, а заряд встречного лидера - положительную.
Когда оба канала встречаются начинается главная стадия разряда (обычно вблизи зёмли. если мачта не слишком высока). Во время этой стадии происходит нейтрализация зарядов. Процесс этот распространяется в направлении от земли к облаку со скоростью порядка Ю м/с и сопровождается сильным свечением канала разряда.
По каналу в течение очень короткого времени - до 100 мкс - проходит очень большой ток, разогревающий канал до температуры 20000~35000°С.
При нагревании канал разряда быстро расширяется, что вызывает распространение з окружающем воздухе ударной волны, имеющей на своем фронте высокое давление, которая воспринимается как гром.
Иногда количество разрядов вмолния в одном ударе бывает больше (20-30).Такая молния может длиться до 1с. В большинстве же случаев удары молния не превышают длительности 0,100.
3. Характеристики молнии
Стекание зарядов в зону ионизация встречного лидера, развивающегося с мачты, а так же протекание по мачте зарядов, нейтрализующих заряд лидера и облака, образует электрический ток в мачте, который может быть зарегистрирован» например, электронным осиллографом.
Величина этого тока изменяется на разных стадиях разряда. Во время лидерной стадии ток невелик: Ю-ЮО(А).
Во время главной стадии за 3-10 мкс величина тока возрастает до нескольких тысяч ампер, затем постепенно падает. На заключительной стадии разряда ток имеет опять относительно небольшую величину.
КРИВАЯ ВЕРОЯТНОСТИ ТОКОВ МОЛНИИ ДЛЯ РАЙОНОВ С ВЫСОТАМИ НАД УРОВНЕМ
МОРЯ ДО 500 м
Током молнии обычно называют кратковременное (до 100 мне) увеличение тока, проходящего во время главной стадии разряда.
Наибольшее значение (амплитуда) тока молнии колеблется в широких пределах. Максимальные зарегистрированные токи молнии составляют 200-230 ка. Однако токи такого масштаба возникают очень редко. Наиболее часто токи молнии имеют величину 20 ка- Чтобы су дить о вероятности возникновения: молнии с тем или другим током, пользуются кривой вероятности токов молний, построенной по результатам многочисленных измерений. Как видно из кривой, токи выше 100 ка возникают примерно в 2% разрядов молнии. В расчетах молние-защиты принимают в большинстве случаев амплитуду тока молнии 150 ка. Такие токи бывают ш'0,3% случаев. Токи оамплитудой 200 ка возникают крайне редко и по ним расчитывают защиту только взрывоопасных объектов. Наибольший заряд, зарегистрирован при ударе 100 ка. Сама по себе эта величина заряда не велика. Например, электролампа средней мощности расходует за I мин. 20 кл. Однако следует иметь ввиду, что удар длится очень короткое время, поэтому за доли секунды может выделиться энергия достаточная для того, чтобы вызвать, сильное оплавление металла.
4. Удары молнии в очень высокие сооружения , •
Молния достаточно часто поражает очень высокие объекты, такие как высотные здания, башни, мачты и т.п. Поэтому такие сооружения используются для изучения молний. В частности Останкинская телебашня.
Разряды молнии в объекты высотой в несколько сотен метров обладают той особенностью, что они развиваются с вершины объекта. С вершины объекта начинает расти лидерный канал. Когда он достигает облака, часто не возникает резко выраженного главного
разряда с характерным пиком тока. Это связано, по-видимому, с тем, что концентрация зарядов в облаке происходит достаточно медленно.
В связи с особенностями развития разряда возникает вероятность появления сравнительно небольших токов при ударе молнии в высокие объекты. Чем выше объект, тем меньше амплитуда тока. При высоте объекта 500 м и амплитуде, имеющего тока вероятности 5%, снижается до 35 ка. Однако это не означает, что в этом случае исключена возможность ударов молнии с очень большими токами. При ударе молнии в такие же объекты были зарегистрированы удары молнии с токами до 100 КА. Хотя вероятность не очень велика, нужно иметь в виду, что высокие объекты поражаются чаще, чем объекты небольшой высоты, поэтому для расчетов используют амплитуду тока 150 КА.
Нужно еще учесть, что общий заряд, проникающий через канал молнии при ударах в высокие объекты, наиболее часто составляет 20-25 Кл, т.е. превосходит заряд, протекающий при ударах в низкие объекты. Наибольший зарегистрированный заряд в этом случав составил 310 Кл.
5. Интенсивность грозовой деятельности
Принято характеризовать в данной местности общей, годовой продолжительностью гроз в часах или числом грозовых дней в году. Поскольку средняя продолжительность грозы составляет 1,5-2ч, зная число грозовых дней, можно приближенно найти число грозовых часов в году и наоборот, зная число грозовых часов в году, можно найти количество грозовых дней. Для ориентировки ученые составили таблицу характеристик грозовой деятельности для отдельных местностей. Там указано среднее годовое число поражений молнией I км земной поверхности /
п. Число ударов в год в объект высотой Н(м), длиной А)М) и шириной Б)м), может быть ориентировочно подсчитано по формуле
N = n(a + 3h)(b + 3h)W6 Пример: 1
Здание имеет параметры:
А = 40 См) В = 20 (м) Н 30 См) и расположено в местности с 25 грозовыми днями в году. По таблице находим п = 3,8 удара (кв.км год) затем по формуле
N= 3.8(40 + 3.30)(20 + 3.30)10"6= 0.054удара/кв.км.годт.е; здание будет поражаться один раз приблизительно в 20 лет. Число ударов молнии в год в мачту или в башню высотой НСм), может быть приближенно получено по формуле N= 3nh* 10~3
Пример: 2
Мачта имеет размеры: Н = 70 м и расположена она в местности с 35 грозовыми днями в году, п = 5 ударов/ км год
N= 3*5*70*10 3 = 1,05удара/год
т.е. Мачта будет поражаться ударом молнии один, раз в год.
Но эта формула не может быть использована в расчете объектов высотой в несколько сот метров. Их поражение идет гораздо чаще, чем показывает расчет по этой формуле. Например в Останкинскую телебашню Н = 537 (м) в среднем за год ударяет 30 молний.
6. Шаровая молния
Появляется одновременно с обычной молнией недалеко от места удара последней и выглядит как огненный шар. Диаметр шара, как правило, составляет 10-20 (см) (имеются сведения от I до 100 (см)). Цвет может быть разный: красный, оранжевый, желтый и белый. Свечение шаровой молнии не очень яркое, однако ее четко можно различить при дневном свете. Шаровая молния обычно движется горизонтально со скоростью несколько метров в секунду. Часто шаровые молнии притягиваются к металлическим предметам, например к проводам, и перемещаются вдоль них. Может двигаться вдоль водных потоков, но может некоторое время стоять на месте или двигаться вертикально. Наблюдатели отмечали характерный запах, сопровождающий шаровую мол нию. Он напоминал горящую серу или озон.
Время жизни шаровых молний составляет несколько секунд, но может быть и больше минуты. Исчезновение шаровых молний происходит быстро и сопровождается сильным треском. Редко бывает, чтобы молния исчезла бесшумно. В местах взрыва шаровой, молнии наблюдаются разрушения: обрывы проводов, отверстия, оплавления поверхностей и т.п.
Продолжение табл. 1.14.3
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
21
|
2С
|
А
|
16
|
20
|
50
|
50
|
40
|
—
|
|
22
|
1Т
|
А
|
12
|
—•_
|
27
|
—
|
30
|
—
|
4Г
|
23
|
2Т
|
Б
|
8
|
—
|
17
|
22
|
25
|
30
|
80
|
24
|
2Т
|
Б
|
8
|
—
|
27
|
27
|
25
|
20
|
30
|
25
|
1C
|
А
|
15
|
20
|
50
|
—
|
—
|
—
|
50
|
26
|
2С
|
Б
|
16
|
12
|
40
|
40
|
50
|
—
|
20
|
27
|
2С
|
' Б
|
12
|
16
|
40
|
30
|
50
|
—
|
60
|
28
|
1Т
|
А
|
16
|
—
|
27
|
—
|
60
|
—
|
100
|
29
|
1C
|
Б
|
20
|
20
|
50
|
—
|
—
|
—
|
80
|
30
|
2Т
|
А
|
10
|
—
|
22
|
22
|
* 25
|
40
|
90
|
Примечание.
L— расстояние между двумя стрежневыми молниеотводами (для типа м/з 2С) или рас стояние между опорами тросового молниеотвода (для м/з типа Т); а — длина пролета между опорами троса (для м/з типа 2Т);
h\,h2— высота опор (для м/з типа Т);
1C— одиночная стержневая м/з;
2С — двойная стержневая м/з;
1Т — одиночная тросовая м/з;
2Т — двойная тросовая м/з;
В каждом варианте РПЗ-14 требуется:
определить параметры зоны м/з и изобразить ее;
определить наибольшие габаритные размеры защищаемого объекта;
определить возможную поражаемость объекта.
|
