Федеральное агентство по образованию

Российский химико – технологический университет имени Д.И.Менделеева

Новомосковский институт ( филиал )

Кафедра: " Устойчивое развитие и безопасность жизнедеятельности "

Дисциплина: " Безопасность жизнедеятельности "

Индивидуальное задание

Вариант 10

Группа: ЭС – 08 – 1

Студент: Косенков И.О.

Преподаватель: Быкова Алла Андреевна

Новомосковск 2012 г.

Задача №4

В помещении цеха размещено электрооборудование напряжением до 1000 Вт. Сеть с изолированной нейтралью. Необходимо рассчитать защитное заземление.

Выбрав условия, соответствующие варианту задания (табл. 11), рассчитать защитное заземляющее устройство, которое состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей, приваренных друг к другу, рис.1.

Рис. 1 Схема группового заземляющего устройства.

а) фронтальная проекция, б) горизонтальная проекция.

Вертикальный заземлитель выполнении из стальных стержней. В качестве соединительной полосы (горизонтального заземлителя) предлагается использовать стальную шину, уложенную в земле на глубине 0,7 м.

Условия задачи:

• электрическое сопротивление естественных заземлителей R_е;

• характеристика грунта;

• размеры вертикального заземлителя (L_с – длина стержня; D –диаметр стержня);

• размеры соединительной полосы ( L_п –длина, В – ширина, H –высота).

Дано:

1) горизонтальный заземлитель, представляет собой стальную полосу размерами L_ст х В х Н (25х 0,07х0,005) м, уложенную на глубине h=0,7 м;

2) грунт – песок;

3) вертикальный заземлитель выполнен из стальных стержней размерами L_ст х D (2.3 х 0,015)м;

4) сопротивление естественных заземлителей 8.4 Ом.

Требуется рассчитать число вертикальных стержней, к которым необходимо приварить горизонтальный заземлитель, чтобы общее сопротивление заземляющего устройства, с учётом естественных заземлителей, не превышало бы 4 Ом.

1

РЕШЕНИЕ.

Для электрических установок напряжением до 1000V в сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземлителя R_з не должно превышать 4 Ом.

1. Определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента по формуле (8.1) прил. 8 (таблица П.8.1 и таблица П.8.2)

ρ_расч=ρ _* φ=400*1,56=624 Ом*м

2. Определяется сопротивление искусственного заземлителя.

Если считать, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и их общее сопротивление не должно превышать норму R_з (4 Ом)

R_и = R_е*R_з/(R_е-R_з)=8.4*4/(8.4-4)=7,64 Ом

3. Определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_ст.од. по следующей зависимости(8.3) прил. 8:

= 293,8 Ом

Выбирается расстояние между вертикальными заземлителями равное одной длине вертикального заземлителя (2.3 м).

4. Определяется ориентировочное число вертикальных заземлителей, размещенных в ряд:

N= L_п / l = 25/2,3 =10,8~11 шт

5. По таблице П. 8.3 определяется коэффициент использования вертикальных стержней. Поскольку данных для 7 стержней в таблице П.8.3 нет, используют метод интерполяции. Определяются ближайшие значения η_ст для 5 стержней это 0,72 и для 10 стержней это 0,56 искомое значение

Для соединительной полосы в таблице П 8.4 есть значения для 4 стержней это 0,77 и для 8 стержней это 0,67, также используют метод интерполяции

η_полосы = 0,56+ =5,211

6. Определяется сопротивление соединительной полосы R_п по зависимости (8.4) прил. 8:

2

R_{п = =} 37,4Ом

7. Далее по формуле (8.5) прил. 8 находится сопротивление всех стержней R_cт:

R_cт= R_п*R_и/(R_п- R_и) = 37,4*7,64/(37,4-7,64)=9,6 (Ом)

Уточняется число вертикальных заземлителей с учётом коэффициент их использования, зависимость (8.6) прил. 8:

N = R_ст.од /η _ст *R_ст = 293,8/2,73*9,6 =11,2

уточняем коэффициент использования стержней η_ст = 0,66+((0,77-0,66)/7)*5=0,74;

Тогда коэффициенты использования полосы будет

η_полосы=0,75- =0,72

8. Проверяется сопротивление растеканию группового заземлителя:

≤ R_и

293,8*37,4/(293,8*0,72+37,4*0,74*11,2)=21,06> 7,64 Ом

Условие не выполняется, следовательно необходимо увеличить количество стержней. Принимаем количество стержней равным 30 , тогда η_ст =2, η_полосы=2,04

≤ R_и

293,8*37,4/(293,8*2+37,4*2,04*30)=3,82< 7,64 Ом

Условие выполняется

По результатам расчета заземлитель будет представлять 30 вертикальных стержней, расположенных в ряд, соединенных горизонтальной полосой длиной 25 м, уложенной на глубине 0,7 м.

3

Задача №5.

Человек прикоснулся к одному проводу трехфазной сети напряжением 380/220 с изолированной нейтралью ( рис.2).

Рис. 2 Схема прикосновения человека.

Выбрав в соответствии с вариантом условия задания, таблица 12, определить величину тока, протекающего через тело человека в нормальном и в аварийном режимах работы сети.

В аварийном режиме человек касается одной из неповрежденных фаз в тот момент, когда поврежденная фаза замкнута на землю через сопротивление R_зам.. Сопротивление изоляции фаз относительно земли в нормальном режиме работы сети r₁=r₂=r₃=r_из. Емкости относительно земли также равны С₁=С₂=С₃= С.

Дано:

сопротивление тела человека R_h =1.00 кОм;

сопротивление обуви R_об= 6,4 кОм;

сопротивление пола R_пола=9,2 кОм;

сопротивление изоляции фаз R_из=600 кОм;

сопротивление замыкания R_зам= 16 Ом;

ёмкость фаз относительно земли С= 0,21 мкФ.

Определить величину тока, протекающего через тело человека в нормальном и аварийном режиме работы.

РЕШЕНИЕ.

1. Определяется проводимость исправной фазы относительно земли, зависимость (9.1) прил. 9:

, Cм

где R_из – сопротивление изоляции фазы, Ом;

4

Х_Сз - емкостное реактивное сопротивление изоляции фазы относительно земли, Ом, определяемое по зависимости (9.2) прил. 9

, Ом

где f – частота, равная 50 Гц;

c – емкость конденсатора, мкФ.

2. Определяется проводимость неисправной фазы относительно земли по зависимости (9.3):

где R_зам – сопротивление замыкания, Ом.

т.к. >> y_a, то фаза «В» практически оказывается на земле и человек будет находиться под линейным напряжением U_л.

3. Находится величина тока, проходящего через тело человека в аварийном режиме по зависимости (9.4) прил. 9:

где U_л – линейное напряжение, В;

R_h – сопротивление тела человека, Ом;

R₀ – сопротивление обуви, Ом;

R_п – сопротивление пола, Ом;

R_зам – сопротивление замыкания, Ом.

4. Величина тока, проходящего через тело человека в нормальном режиме:

При аварийном режиме работы сеть с изолированной нейтралью представляет опасность при прикосновении человека к исправной фазе, т.к. человек попадает под линейное напряжение (I_h=23 мА – неотпускающий ток).

5

Вопросы по теории БЖД:

16. Электромагнитные излучения и их гигиеническое нормирование?

Видимый свет – лишь малая часть огромного мира электромагнитных волн. Эти волны порождаются атомами всех химических элементов. Электромагнитное излучение переносится посредством фотонов – частиц, которые являются минимальным количеством излучения.

Фотоны несутся со скоростью света, эти частицы не имеют массы. Фотону, как частице, присуща некоторая энергия. С другой стороны, каждому фотону можно приписать длину волны или частоту соответствующего излучения. Любая из трех названных величин однозначно задает характеристику фотона.

Конечно, усмотреть в луче света волну нельзя. Но давайте оттолкнемся от чего-нибудь более обыденного. Речная волна. Он движется с некоторой скоростью, а вместе с ней движутся все изменения в уровне воды: гребни и впадины, расстояние между которыми одинаково. Как мы уже сказали световая волна, как любая электромагнитная, движется со скорость света, 300 000 км в секунду. Вместе с электромагнитной волной движутся перепады напряжений электрических и магнитных полей, изначально порожденных неким атомом.

Нормирование является основным элементом электромагнитной производственной и экологической безопасности человека.

В современных условиях научно-технического прогресса в результате развития различных видов энергетики и промышленности электромагнитные излучения занимают одно из ведущих мест по своей экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды.

В целом общий электромагнитный фон состоит из источников естественного (электрические и магнитные поля Земли, атмосферики, радиоизлучения Солнца и галактик) и искусственного (антропогенного) происхождения (телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника за последние годы в городах количество разнообразных источников ЭМИ во всем частотном диапазоне (вплоть до десятков гигагерц) резко увеличивается. Это системы сотовой связи, неисчислимое количество систем мобильной радиосвязи, радары ГАИ, несколько новых телеканалов и десятки радиовещательных станций.

По данным Федерального Центра Госсанэпиднадзора и Центра Госсанэпиднадзора в г. Москве, в жилых застройках вблизи Останкинской

телебашни есть места с превышением действующих предельно-допустимых уровней в 4 раза.

При выдаче разрешений на эксплуатацию конкретного объекта, как правило, не учитывается общая электромагнитная обстановка, сложившаяся в предполагаемом месте размещения нового источника ЭМИ, в основном из-за отсутствия возможности получения данных такого рода.

6

Нормирование РЧ и СВЧ подразумевает дифференцированный подход для лиц, непосредственно работающих с радиоизлучающими источниками, и населения.

Основным руководящим документом, определяющим параметры воздействия эми рч и свч, являются "Санитарные правила и нормы ..."

Согласно им, для лиц, работа или обучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ, нормирование осуществляют как по интенсивности воздействия, так и по энергетической экспозиции.

Для населения (в эту группу входят лица, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ, не проходившие медицинскую комиссию или имеющие противопоказания по данному фактору; лица, не достигшие 18-летнего возраста; беременные женщины; а также лица, находящиеся в зонах жилой застройки и отдыха, вблизи жилых, общественных и служебных зданий, кроме зданий и помещений радиотехнических объектов) допустимые уровни воздействия определяются по интенсивности ЭМИ РЧ и СВЧ.

Шведские стандарты и их влияние на стандарты других стран.

Наибольшее внимание на государственном уровне вопросам нормирования безопасности при работе с видеодисплейными терминалами уделяется в Швеции.

Здесь созданы и активно действуют Шведский Институт защиты от излучений и Национальное Бюро по тестированию средств визуального отображения информации. Наравне с государственными институтами в Швеции разработкой стандартов занимаются и профсоюзы. Стандарты профсоюзов являются более «жесткими» по сравнению с государственными стандартами, однако формально они носят только рекомендательный характер. В Швеции

имеется наиболее полный банк данных об излучательных характеристиках персональных компьютеров. В настоящий момент государственный стандарт Швеции по электромагнитной безопасности пользователей персональных компьютеров является наиболее «жестким» среди всех государственных стандартов. Цикл работ, проведенных шведскими учеными, показал необходимость измерений электромагнитного излучения в несколько необычном для «старых» российских стандартов и санитарных норм диапазоне –5 Гц ... 400 кГц.

Результаты этих исследований нашли отражение в стандарте Швеции MPR 1990:08, на который сегодня ориентируются при разработке «экологически чистых» образцов большинство крупнейших фирм, производителей видеодисплейных терминалов.

Стандарт MPRI департамент труда Швеции ввел в 1987 г., а в 1990 г. после трехлетней проверки действенности и эффективности требований MPRI и

7

многочисленных экспериментальных исследований был утвержден более строгий стандарт MPRII , ограничивающий излучения мониторов в диапазонах крайне низких частот.

В разделе "Излучение" стандарт MPR 1990:08 устанавливает следующие нормы (все измерения проводятся на расстоянии 0,5 м от изделия):

• рентгеновское излучение 500 мкР/ч;

• переменное электрическое поле в полосе частот: 5...2000 Гц - 25 В/м; 2...400 кГц - 2,5 В/м;

• переменное магнитное поле в полосе частот: 5...2000 Гц - 250 нТл; 2...400 кГц - 25 нТл;

• электростатический потенциал, не более 500 В.

Так, существенно влияет на интенсивность излучения от мониторов тип ПЭВМ, отсутствие эффективного заземления оборудования, ориентация вилки в розетке, расположение шнуров питания и т. д.

Так что если в методике проверки MPR-II сказано, что «контроль электрического поля осуществляется в условиях, когда шнуры питания расположены строго вертикально вниз с задней стороны дисплея», а в случае с Вашим монитором это не так, то за электромагнитную безопасность на

Вашем рабочем месте уже никто не отвечает, какие бы излучения там ни возникали...

Пользователям ПК полезно знать, что уровни электрических излучений, создаваемых мониторами некоторых типов, изменяются до пяти раз в зависимости от ориентации вилки питания монитора (системного блока при питании монитора через системный блок) в сетевой розетке. Помнить об этом нужно потому, что используемые в настоящее время методики испытаний мониторов на электромагнитную безопасность (при их сертификации) не предусматривают проверку уровня излучений при различной ориентации вилки питания. Таким образом, не исключено, что прошедший сертификацию монитор будет генерировать электрические поля, уровень которых превышает экологически безопасные санитарные нормы.

Тестовые лаборатории нередко отмечают случаи, когда попавшие к ним мониторы, имеющие все необходимые сертификаты и свидетельства, при тестовых замерах выдают значения, «зашкаливающие» далеко за допустимые нормы...

Это происходит не только при подделке сертификатов (эта причина самая распространенная), такое расхождение часто происходит в тех случаях, когда, например, после производства опытной партии мониторов и прохождения ею сертификации, массовое производство переносится на другие фабрики, на которых отклонения в технологических процессах приводят к снижению характеристик продукции.

Таким образом, несмотря на наличие сертификатов соответствий и гигиенических сертификатов, в реальных условиях эксплуатации ВДТ электромагнитные излучения часто превышают допустимые уровни.

8