Заняття 7 Пожежна безпека. Електробезпечність

 

Задача 1. Визначити тип і необхідну кількість первинних засобів пожежегасіння. Обчислювальний зал (площа 1200 м²) перебуває в адміністративному корпусі підприємства.

Рішення: Відповідно до табл. 48 у цьому випадку приміщення й будинок ставляться до категоріїД.

Таблиця 48 – Характеристика категорії приміщень по вибухопожежной і пожежної небезпеки

Категорія приміщень	Характеристика речовин і матеріалів, що перебувають у приміщенні
А Вибухопожеженебезпечна	Горючі гази, легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28°С у такій кількості, що можуть утворюватися вибухонебезпечні парогазовоздушні суміші, при запаленні яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа. Речовини й матеріали, здатні вибухати й горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним, у такій кількості, що розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні перевищує 5 кПа
Б Вибухопожеженебезпечна	Горючі пили або волокна, легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28°С, горючі рідини в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні пилевоздушні або парогазовоздушні суміші, при запаленні яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа
В Пожеженебезпечна	Легкозаймисті, горючі й важкогорючі рідини, тверді горючі й важкогорючі речовини й матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним тільки горіти за умови, що приміщення, у яких вони перебувають або використаються, не ставляться до категорій А або Б
Г	Негорючі речовини й матеріали в гарячому, розпеченому або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променистого тепла, позов, полум'я; горючі гази, рідини, тверді речовини, які спалюються або утилізуються як паливо
Д	Негорючі речовини й матеріали в холодному стані

 

Категорії пожеж відповідно до міжнародного стандарту (ISO № 3941-77) наведені в табл. 49.

 

Таблиця 49 – Класифікація пожеж

Клас пожежі	Характеристика речовин і матеріалів або палаючого об'єкта
1	2
А	Тверді речовини, переважливо органічного походження, горіння яких супроводжується тлінням (дерево, текстиль, папір)
Продовження табл. 49
1	2
B	Горючі рідини або тверді речовини, які розплавляються при нагріванні (нафтопродукти, спирти, каучук, стеарин, деякі синтетичні матеріали)
C	Горючі гази
D	Метали і їхні сплави (алюміній, магній, лужні метали)
E	Устаткування під напругою

 

У нашому випадку можливе загоряння електроустаткування, тобто клас можливої пожежі Е.

Вибір типу й кількості вогнегасників для оснащення приміщення виробляється на основі рекомендацій, представлених у табл. 50 і 51.

 

Таблиця 50 – Пінні, порошкові, хладонові й вуглекислотні переносні вогнегасники [ 18 ]

Категорія приміщення	Площа, м2	Клас пожежі	Пінні ємністю 10 л	Порошкові ємністю 10 л	Хладонові ємністю 2 л	Вуглекислотні ємністю 5 л
А, Б		А	2++	1++	–	–
B	4+	1++	4+	–
C	–	1++	4+	–
D	–	1++	–	–
E	–	1++	–	2++
B		A	2++	1+	–	2+
D	–	1++	–	–
E	–	1+	2+	2++
Г		B	2+	1+	–	–
C	–	1+	–	–
Г, Д		А	2++	1+	–	–
D	–	1++	–	–
E	–	1+	2+	2++

 

Таблиця 51 – Повітряно-пінні, комбіновані, порошкові й вуглекислотні переносні вогнегасники [ 18 ]

Категорія приміщення	Площа, м2	Клас пожежі	Повітряно-пінні ємністю 100 л	Комбіновані ємністю 100 л	Порошкові ємністю 100 л	Вуглекислотні ємністю 80 л
1	2	3	4	5	6	7
А, Б, В		А	1+5+	1++	1++	3+
B	2+	1++	1++	3+
C	–	1+	1++	3+
D	–	–	1++	–
E	–	–	1+	1++
Продовження табл. 51
1	2	3	4	5	6	7
B		A	1++	1++	1++	2+
B	2+	1++	1++	3+
C	–	1+	1++	3+
D	–	–	1++	–
E	–	–	1+	1+

Примітки:

"++" – вогнегасники, які рекомендуються для оснащення об'єктів;

"+" – вогнегасники, використання яких дозволяється при відсутності рекомендованих вогнегасників;

"–" – вогнегасники, які не допускаються для оснащення об'єктів.

 

Виходячи з категорії приміщення по вибухопожежної і пожежної небезпеки (Д) і площи приміщення (1200 м²) та відповідно до рекомендацій (табл. 50 і 51), визначаємо, що для захисту приміщення обчислювального залу необхідні 2 порошкових вогнегасники ємністю 5 літрів або 2 вуглекислотних вогнегасників ємністю 5 літрів.

Задача 2. Розрахувати систему захисного заземлення, виконану з вертикальних труб, з'єднаних стрічковою шиною.

Характеристики заземлюючого пристрою:

- довжина труби L = 2,4 м;

- діаметр труби d = 0,05 м;

- відстань між трубами a = 2,4 м;

- величина заглиблення h = 0,8 м;

- ширина смуги b = 0,8 м;

- коефіцієнт сезонності η_с = 1,2;

- питомий опір чорнозему ρ = 200 Ом*м.

Рішення: Розрахунок заземлення здійснюється у такій послідовності:

- визначають розрахунковий питомий опір ґрунту;

- розраховують опір розтіканню струму одного вертикального заземлювача;

- визначають необхідну кількість заземлювачів та орієнтовне їх розташування по периметру приміщення або в ряд з визначенням відстані між ними (відстань між заземлювачами та розташування їх в ряд або по контуру можуть бути задані);

- розраховують опір розтіканню з'єднувальної шини;

- розраховують загальний опір заземлюючого пристрою з урахуванням з'єднувальної шини.

Розрахунковий питомий опір ґрунту ρ_р (Ом×м) визначають за формулою:

, (30)

де ρ – питомий опір ґрунту за вимірами або орієнтовно (табл. 52);

φ – кліматичний коефіцієнт, що залежить від характеру ґрунту та його вологості під час вимірів (табл. 53).

Таблиця 52 – Орієнтовні значення питомого опору ґрунтів

Ґрунт	Питомий опір, Ом×м
Можливі межі коливань	При середній вологості ґрунту
Пісок	400…700
Супісок	150…400
Кам’янистий ґрунт	150…4000
Суглинок	40…150
Чорнозем	9…500
Садова земля	400…600
Глина	8…70

Таблиця 53 – Кліматичні коефіцієнти ґрунтів

Ґрунт	φ1	φ2	φ3
Пісок	2,4	1,6	1,2
Супісок	2,3	1,5	1,2
Кам’янистий ґрунт	1,5	1,3	1,2
Суглинок	2,0	1,5	1,4
Глина	2,4	1,4	1,2
Чорнозем	1,5	1,3	1,2
Садова земля	2,0	1,5	1,2

Примітка: В залежності від вологості ґрунту використовується:

φ ₁ – якщо виміри виконувались при великій вологості ґрунту;

φ ₂ – при середній вологості ґрунту;

φ ₃ – при сухому ґрунті.

 

Опір розтіканню струму одного вертикального стрижневого (трубчатого) заземлювача при заглибленні, Ом:

 

, (31)

 

де l – довжина заземлювача, м;

d – діаметр заземлювача, м;

h – заглиблення заземлювача, м;

t – відстань від поверхні землі до середини заземлювача, м.

Орієнтовна кількість вертикальних заземлювачів, шт.:

(32)

 

де R _н – найбільший допустимий опір заземлюючого пристрою (згідно з "Правилами устройства електроустановок" R _н = 4 Ом).

 

Таблиця 54 – Кількість заземлювачів n і коефіцієнти їх використання η в залежності від відношення відстані між трубами (стрижнями) до їх довжини a/l

a/l	При розташуванні
в ряд	по контуру
n	η	n	η
		0,84-0,87		0,66-0,72
	0,76-0,80		0,58-0,65
	0,67-0,72		0,52-0,58
I0	0,56-0,62		0,44-0,50
	0,51-0,56		0,38-0,44
	0,47-0,50		0,36-0,42
		0,90-0,92		0,76-0,80
	0,85-0,88		0,71-0,75
	0,79-0,83		0,66-0,71
	0,72-0,77		0,61-0,66
	0,66-0,73		0,55-0,61
	0,65-0,70		0,52-0,58
		0,93-0,95		0,84-0,86
	0,90-0,92		0,78-0,82
	0,85-0,88		0,74-0,78
	0,79-0,83		0,68-0,73
	0,76-0,80		0,64-0,69
	0,74-0,79		0,62-0,67

 

Шляхом розташування отриманої кількості заземлювачів на плані визначають орієнтовно відстань між ними та коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів η (табл. 54) залежно від кількості стрижнів і відношення відстані між ними до їх довжини.

Необхідна кількість заземлювачів з урахуванням коефіцієнта використання η:

(33)

Опір розтіканню з'єднувальної шини при заглибленні з урахуванням коефіцієнта її використання η _ш (табл. 55), Ом:

 

, (34)

 

де L – довжина шини, м;

b – ширина шини, м;

η _ш – глибина закладання шини, м.

 

Таблиця 55 – Коефіцієнти використання шини, η_ш

a/l	n
				З0
При розташуванні шини в ряд стрижнів
	0,77	0,67	0,62	0,42	0,31	0,21
	0,89	0,79	0,75	0,66	0,46	0,36
	0,92	0,85	0,82	0,68	0,58	0,49
При розташуванні шини по контуру
	0,45	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21
	0,55	0,43	0,40	0,32	0,30	0,23
	0,70	0,60	0,56	0,45	0,41	0,37

 

Довжина шини визначається за формулою:

 

(35)

 

де а – відстань між заземлювачами, м.

Загальний опір складного заземлюючого пристрою, Ом:

 

. (36)

 

Якщо загальний опір більший від нормативного, необхідно збільшити кількість заземлювачів або змінити їх розташування.

Визначаємо опір розтіканню струму одиночного заземлювача:

 

Ом,

 

де .

Визначаємо опір одиночного заземлювача R_T з урахуванням коефіцієнта сезонності η_с по формулі:

 

Ом.

 

Визначаємо умовну (наближену) кількість труб:

 

,

 

де R_H = 4 Ом – згідно ПУЕ.

По величині n_ост = 20, відношенню a/l = 1 (відстань між трубами до їхньої довжини) і табл. 54 визначаємо коефіцієнт екранування труб: η_ет=0,54.

Визначаємо остаточну (уточнену) кількість труб n виходячи зі співвідношення n_ост = η_етn з округленням до цілого числа в більшу сторону:

 

.

 

Розраховуємо довжину сполучної смуги:

 

м,

 

де a – відстань між трубами;

n – кількість труб.

Опір розтіканню струму смуги визначаємо по формулі

 

Ом.

 

Обчислюємо опір розтіканню струму смуги з урахуванням коефіцієнта сезонності:

 

Ом.

 

По величині n_ост = 20, відношенню (відстань між трубами до їхньої довжини) і табл. 54 визначаємо коефіцієнт екранування сполучної смуги: η_ес = 0,4.

Обчислюємо опір розтіканню струму всього заземлюючого пристрою:

 

Отримане значення опору розтіканню струму всього заземлюючого пристрою менше необхідного (нормованого) значення, отже, заземлюючий пристрій розрахований правильно.

 

Задача 3. Визначити припустимий час спрацьовування ПЗВ (у припущенні, що він може бути встановлений) для випадку дотику людини до проведення мережі з ізольованої нейтраллю при нормальному режимі.

Параметри мережі:

U_Л = 380 В;

R_L1 = R_L2= R_L3= R = 200 кОм;

С_L1 = С_L2 = С_L3 = C = 10 мкФ;

опір тіла людини R_h= 2 кОм.

Рішення: Тому що за умовою завдання ємність фазних проводів щодо землі C = 10 мкФ досить більша, то впливом їхнього повного опору на значення струму через тіло людини при прямому однофазному дотику можна зневажити й визначити його поформулі:

 

 

Час спрацьовування ПЗВ визначається зі співвідношення

 

.

 

Виходячи з того, що в цьому випадку I _{ч макс =} 110 мА,