ohrana_truda (Обеспечение безопасных условий труда)

Охрана труда

Раздел 11.

Вопросы охраны труда и техники безопасности.

тема: Обеспечение безопасных условий труда

при электрорадио монтаже устройства.

11.1. Обоснование необходимости зануления.

При монтаже разрабатываемого устройства могут возникать потенциальные опасности:

- замыкание фазного провода на корпус разрабатываемого устройства;

- прикосновение к оголенному фазному проводу:

- выделение вредных веществ при пайке или сварке:

- недостаточное освещение рабочего места

В данном разделе будут приведены расчеты зануления и вентиляции.

Электробезопасность - основной потенциальный поражающий фактор. При работе с электроаппаратурой необходимо уметь оказать первую медицинскую по­мощь в случае поражения электрическим током и знать правила техники безопас­ности.

Для уменьшения вероятности поражения электрическим током существуют следующие способы защиты:

•изоляция токоведущих частей;

•режим нейтрали", заземления, зануления;

•защитное отключение; соблюдение микроклимата помещения:

•ограждение токоведущих частей:

•индивидуальные защитные средства.

В дипломном проекте все приборы имеют однофазное питание от сети на­пряжением 380 В с заземленной нейтралью. Потребляемый ток всех приборов составляет 5 А. Опасность поражения электрическим током при эксперименте связано с замыканием фазного провода на корпус приборов, а также с возмож­ностью прикосновения к оголенному фазному проводу.

Основным средством обеспечения электробезопасности в сетях до 1000 В с заземленной нейтралью является зануление.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым за­щитным проводником металлических токоведущих частей, которые могут оказать­ся под напряжением.

Для питания электрооборудования от силовой сборки ГосЦНИРТИ использу­ется провод марки АПР, прокладываемый в стальной трубе. Сечение этого алю­миниевого провода составляет 2,5 мм². Диаметр водогазопроводной трубы для прокладки проводов d=19,1 мм Потребитель подключен к третьему участку пи­тающей магистрали.

Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРГ с алюминиевыми жилами сечением 3х70+1х25 мм², длина участка 250 м. Участок магистрали №2 выполнен кабелем АВРГ 335+1х10 мм² длина участка 110 м. Участок №3 имеет длину 30 м. Магистраль питается от масляного трансформато­ра типа ТМ-1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным - 380 В. Магистраль зануления выполнена на первых двух участках четвертой жилой питающего кабе­ля, на третьем участке - стальной трубой.

На щите подстанции, от которой питается рассматриваемая магистраль, установлены измерительные трансформаторы тока.

Третий участок магистрали защищен предохранителями типа ПР-2. Номи­нальный ток предохранителя выбираем из условия I_ПРI_H , где

I_ПР - номинальный ток предохранителя;

I_H - номинальный ток электроприборов.

Схема магистрали показана на рис. 11.1.

Схема магистрали.

Рис. 11.1 схема магистрали.

TT - трансформатор

ТП - трансформаторная подстанция

РП - распределительный пункт

СП - силовой пункт.

Пусть I_ПР=3 А. Для того, чтобы определить сможет ли эта схема зануления обеспечить защиту человека от поражения электрическим током необходимо про­вести расчетную проверку зануления.

11.2. Расчетная проверка зануления.

Определяем расчетный ток однофазового короткого замыкания:

I_ПРI_H, (11.1)

I_ОКЗ=k_* I_H (11.2)

где I_H - номинальный ток электроприборов

I_ПР - номинальный ток предохранителя

I_ПР=3 А

Значение коэффициента К принимается в зависимости от типа электрических установок:

1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имею­щими только электро магнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то К выбирается в пределах 1,251,4

2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перего­рания которых зависит от величины тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения К принимают 3.

3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то так же К3.

В нашем случае стоят предохранители ПР-2, следовательно коэффициент запаса будет равным 3. Таким образом,

I_ОКЗ  3_*3 А=9 А

Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:

I_КЗ ,

где U_Ф=220 В - фазное напряжение;

Z_Ф - суммарное (полное) сопротивление фазового провода и нулевого за­щитного проводника;

Z_МЗ - суммарное (полное) сопротивление петли фазовый провод - магистраль зануления, которые равны:

(11.4)

(11.5)

Определим активное сопротивление фазного провода для каждого участка и суммарное по формуле: , где

L - протяженность участка (км);

S- сечение провода мм² ,

S₁ - сечение провода от трансформаторной подстанции

до распределительного пункта 70 мм²

S₂ - сечение провода от распределительного пункта до

силового пункта 35 мм²

в нашем случае на третьем участке S₃=2,5 мм²;

 - удельное сопротивление материала (для алюминия =31,4 0м_*мм²/км).

Для размеров участков соответственно 250, 110 и 30 км получим активное со­противление фазных проводов для трех участков:

Ом

Ом

Ом

R_Ф1=0,1122 0м; R_Ф2=0,0987 0м; R_Ф3= 0,3768 0м:

Полное активное сопротивление фазного провода: R_Ф =О, 5877 0м;

Считая нагрев проводов Т=55°, определим значение R_Ф с учетом температуры:

Ом, где

град - температурный коэффициент сопротивления алюминия.

Определим активное сопротивление нулевого защитного провода, учитывая, что магистраль зануления на первом участке выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на втором стальной полосой 40х4 мм, на третьем - стальной трубой сечением 32х2 мм.

0м

Для полоски из стали  =0,25 Ом/км

R_{M3 2}=_*L=0,25_*0,11=0,0275 0м.

Для трубы из стали =0,73 Ом/км

R_{M3 2}=_*L=0,73_*0,03=0,0219 Oм.

Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно:

R_{M3 } =R_{M3 1}+R_{МЗ 2}+R_{M3 3}=0,3634 Oм

Определяем внешние индуктивные сопротивления. Для фазового провода:

Х'_Ф= Х'_ФМ - Х_ФL ;

Для магистрали зануления:

Х'_М3= Х'_{М3 М} - Х_{М3 L} ; где

Х'_М3 и Х'_ФМ- индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоин­дукцией фазового провода и магистрали зануления;

Х_М3 и Х_Ф1- внешние индуктивные сопротивления самоиндукции.

Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления определяются по формуле:

Х'_ФМ = Х'_{М3 М} =0,145 lg(d_ФМ3) ,

где d - расстояние между фазным и ну­левым проводом. Примем его для всех участков d=10 мм.

Х’_ФМ=Х’_М3М=0,145 lg10=0,145 Ом.

Суммарное сопротивление на всех участках:

Х’_ФМ =Х’_М3М =3_*0,145=0,435 Ом

Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле:

X_ФL = X'_L* L , где X'_L- удельное сопротивление самоиндукции, Ом/м.

X'_L1 =0,09_*0,25=0,023 Oм

X'_L2=0,068_*0,11=0,0075 Oм

X'_L3 =0,03_*0,03=0,0009 Oм

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода:

Х_ФL=0,0314 Oм

X_M3L1 =0,068_*0,25=0,017 Oм

X_M3L2 =0,03_*0,11=0,0033 Oм

X_M3L3=0,138_*0,03=0,0041 Oм.

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления:

X_M3L=0,024 Oм

Суммарное внутреннее индуктивное сопротивление состоит:

Х_Ф'=0,435-0,0314=0,4036 Ом

Х_М3'=0,435-0,0244=0,4106 Ом

Определяем внутреннее индуктивное сопротивление:

Х_Ф"_1-2= X_M3"_1-2=0,0157_*(L₁+L₂)=0,0057 Ом

Х_Ф"₃=0,0157_*L₃=0,0005 Oм

Для стали внутреннее индуктивное сопротивление определяется по форму­ле:

Х_M3”₃=0,6_{* RM3 3} =0,0324 Oм

Х_Ф"=0,0057+0,0005=0,0062 Ом

Х_М3"=0,047+0,0324=0,0371 Ом

Находим полное сопротивление фазового провода и магистрали зануления по формуле (4) и (5):

Z_Ф=0,9153 Ом

Z_M3=0,85220 Oм

Рассчитываем ток однофазного короткого замыкания по формуле (3):

I_КЗ=190,1 А

Сравним расчетные параметры с допустимыми: I_КЗ=190,1>9 А

Кроме того, должно выполняться условие: Z_M3 < 2 _* Z_Ф

Условие выпол­няется.

Таким образом, оба условия эффективности защиты соблюдаются. Напряже­ние прикосновения, в данном случае, определяется падением напряжения на ма­гистрали зануления: U_ПР=U_М3=I_{КЗ *} Z_M3=190,1_* 0,8522=162 В.

Такое напряжение допускает время срабатывания защиты не более 0,5 с, что обеспечивается предохранителем с номинальным током 3 А.

11.3. Назначение зануления.

Как было отмечено выше, зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью. Зануление осуществляет защиту путем автоматического отключения поврежденного участка электроустановки от сети и снижение напряжения на корпусах зануленного электрооборудования до безопасного на время срабатывания защиты. Из всего выше сказанного делаем вывод, что основное назначение зануления - обеспечить срабатывание макси­мальной токовой защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замы­кания должен значительно превышать установку защиты или номинальный ток плавких вставок. Далее приведем принципиальную схему зануления на рис 11.2.:

Рис. 11.2. Схема зануления.

Ro - сопротивление заземления нейтрали;

Rh - расчетное сопротивление человека;

1- магистраль зануления;

2- повторное заземление магистрали;

3- аппарат отключения;

4- электроустановка (паяльник);