Аналiз небезпеки електричного замикання на землю

Електричне замикання на землю - це випадкове електричне з'єднання струмоведучих частин з землею або з неструмоведучими конструкціями чи предметами, які проводять електричний струм і неiзольовані вiд землi.

У випадку замикання на землю або на корпус заземленого обладнання вiдбувається розтiкання струму у землi (див. рис.5.15.). Розглянемо розподiл потенцiалу у зонi розтiкання струму Iз з пiвшарового заземлювача у однорiдному грунтi з питомим опором . Зоною розтiкання струму вважається зона землi, за межами якої електричний потенцiал, зумовлений струмами замикання на землю, може бути умовно прийнятий нулю. На практицi цю вiдстань приймають рiвною 20 м.

Рис.5.15. Розподіл потенціалу основи при замиканні на землю

Падiння напруги у елементарному шарi dx

dU = E dx, де E = j - напруженiсть електричного поля, В| м; - питомий опір грунту, Ом*м.

Густина струму на вiдстанi х вiд заземлювача (у точці А)

j = I3 / 2 х2,

де I3 - струм замикання на землю; х - вiдстань вiд центру пiвсфери точки А.

Потенцiал точки А на поверхнi грунту (або напруга цiєї точки вiдносно нескiнченно вiддаленої точки з нульовим потенцiалом) визначається за виразом

,

тобто потенцiал точки по мірі вiддалення її вiд землi зменшується по гіперболічному закону (рис.5.15). Максимальний потенцiал буде на поверхнi заземлювача при x=r0

, де r0- радiус заземлювача, м; R3 = - опір розтiкання (опір заземлювача), Ом.

В зонi розтiкання струму людина може опинитись пiд рiзницею потенцiалiв, наприклад, на вiдстанi кроку 5.5.1.

 

Напруга кроку.

- напруга мiж двома точками ланцюга струму (різниці потенцiалiв точок дотику), що знаходяться одна від другої на вiдстанi кроку, на яких одночасно стоїть людина(див. рис.5.15).:

,

де - коефiцiєнт напруги кроку, який враховує форму потенцiйної кривої, а - відстань кроку. Для розрахункiв величина вiдстані кроку приймається рівною 0,8 м. Враховуючи опір взуття Rвз та опір розтiкання струму з нiг людини Rн повний опір людини

Rпов= Rh + Rвз+ Rн= Rh,

де

= Rh/Rпов - коефiцiєнт, що враховує падiння напруги у додаткових опорах ланцюгiв людини. Тодi напруга кроку буде

.

Висновки.

·Напруга кроку залежить вiд ступеню вiддалення людини вiд заземлювача, крутизни потенційної кривої, опіру взуття та основи на якій вона стоїть а також вiд вiдстанi кроку.

·При замиканні на землю через корпус заземленого обладнання корпус також опиниться пiд потенцiалом заземлювача. У випадку дотику до корпусу людина виявляється пiд напругою дотику.

 

Напруга дотику.

- напруга (різниця потенцiалiв) мiж двома точками ланцюга струму (рука, нога), яких одночасно торкається людина (рис. 5.16.).

 

Рис.5.16. Напруга дотику

Різниці потенцiалiв мiж корпусом електроустановки та точкою А, на якої стоїть людина буде

,

де = - коефiцiєнт напруги дотику - враховує форму потенцiйної кривої. Враховуючи опори взуття та розтікання струму з нiг напруга дотику

,

де = = Rh/Rпов.

Висновки. При вiддаленнi вiд заземлювача напруга дотику збiльшується та досягає найбiльшого значення при вiдстанi бiльш 20 м вiд нього. При збiльшеннi опору взуття (використання діелектричних калош, ботiв), опру основи на якому стоїть людина (використання діелектричних килимів, пiдставок) напруга дотику зменшується. Напруга дотику зменшується практично до нуля при вирiвнюваннi потенцiалiв мiж точками дотику людини.

 

52. Нормування напруги дотику згідно ГОСТ 12.1.038-82.

Згiдно ДСТ 132.1.038-82 установлюються гранично припустимих рівні напруг дотику та струмiв залежно вiд тривалостi впливу, умов виконання робiт і режиму роботи електричних мереж. В табл.5.2. приведенi цi рiвнi при проходженнi струму вiд однiєї руки до другої та вiд руки до нiг при нормальному режимi електроустановок для мереж до 1000В з любим режимом нейтралі і вище з ізольованою нейтраллю.

Значення напруг та струмiв для осiб, що виконують роботу в умовах високих температур (понад 250C) та вiдносної вологостi повiтря (вище 75%), параметри нормуються у три рази менші.

 

53. Дайте перелік заходів та засобів захисту від ураження електричним струмом.

Безпека експлуатації електрообладнання забезпечується комплексом заходів, які можна поділити на три класи:

1. Технічні захисні заходи, які запобігають дотик людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

2. Технічні захисні заходи, які знижують ступінь поразки людини при дотику його до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

3. Організаційні захисні заходи.

 

54. Дайте перелік технічних захисних заходів, що запобігають дотик людини до струмоведучих

Дані заходи не допускають людину у небезпечну зону (простір), де діють небезпечні та шкідливі виробничі фактори. До них відносяться: огорожі, висота розміщення не огороджених струмоведучих частин, ізоляція струмоведучих частин, блокування, зорова інформація про небезпеку.

· Огорожі.

По конструктивному виконанню можуть бути суцільними, сітчастими та змішаними (сітчасті та змішані разом).

В установках до 1кВ огорожі установлюються, як правило, суцільним. Безпечна відстань між суцільною огорожею та неізольованими струмоведучими частинами згідно ПУЕ становить 5 см. Захисні огорожі повинні володіти відповідними електричними та механічними властивостями.

· Висота розміщення неогороджених струмоведучих частин.

Залежить від двох основних факторів:

- значення напруги та умов підготовки людей, які обслуговують або мешкають біля них. Так струмоведучі частини напругою до 1кВ, у місцях проживання не електротехнічного персоналу, у приміщеннях розміщують на висоті не менше 3,5м. В населеній місцевості висота від проводів повітряної лінії напругою до 1 кВ до землі приймається не меншою 6 м.

· Ізоляція струмоведучих частин.

Основний засіб захисту від випадкового дотику людини до частин, які знаходяться під напругою. В електроустановках використовують такі види ізоляції:

робочу - забезпечує нормальну роботу електрообладнання та захист від поразки струмом;

додаткову - доповнює робочу у випадку її пошкодження;

подвійну - складається з робочої та додаткової (корпус, виконаний з матеріалу, що ізолює);

підсилену - поліпшена робоча, яка забезпечує такий же захист як та подвійна. Найбільш ефективна подвійна ізоляція. Величина ізоляції струмоведучих частин напругою до 1 кВ повинна бути не менше 0,5 мОм.

· Блокування.

Пристрій, який запобігає попаданню працюючих під напругу, яка є у небезпечній зоні, та забезпечує правильну послідовність дій з комутаційною апаратурою. Завдяки використанню блокувань відбувається автоматичне відключення напруги у всіх елементах обладнання, наближення до якого небезпечно для людини.

По принципу дії блокуванні можуть бути: механічними, електричними (прямої та непрямої дії) та комбiнованими.

Механічне блокування виконується завдяки запирающихся замків, стопорів, защіпок та інших механічних пристосувань, які перешкоджають до проникнення до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

Електричним називається блокування, яке комутує блокувальні контакти безпосередньо у силовому ланцюзі (прямої дії рис.5.17а.) або у ланцюзі управління пускового апарату (непрямої дії рис 5.17.б).

а) б)

Рис. 5.17. Електричні схеми блокування:

а) прямої дії; б) непрямої дії

· Зорова інформація про небезпеку

В нею входять: сигнальні кольори, світлова сигналізація, попереджувальні плакати та знаки безпеки, написи, символи,

 

55. частин, що знаходяться під напругою. Блокування призначення та принцип дії.

 

56. Дайте перелік технічних захисних заходів, що знижують ступінь ураження людини при дотику до струмоведучих частин. Використання малих напруг.

Основними такими заходами є: використання малих напруг, занулення, захисне заземлення, відключення, застосування електрозахисних засобів.

 

57. Занулення. Принцип дії, вимоги та область застосування.

Є одним з основних заходів захисту у трьофазних чотирьох - проводових мережах напругою до 1000В від дотику людини до металевих частин електрообладнання,які можуть опинитись під напругою.

Занулення - намірене з'єднання неструмоведучих металевих частин електричного обладнання, які можуть опинитись під напругою, з заземленою точкою джерела живлення через нульовий провід (див рис. 5.19).

 

Рис.5.19. Принципова схема занулення

Принцип дії занулення заснован на тому, що замикання фази на корпус при зануленні перетворюється у однофазне коротке замикання, що забезпечує спрацьовивання максимально струмогого захисту М.С.З (у даному випадку виконана у вигляді плавких запобігачів) та автоматично відключає установку від мережі живлення.

Максимальний струмовий захист може бути виконаний у

вигляді плавких запобігачів або автоматичних вимикачів. Швидкість відключення установки від електромережі, що жив складаї 5-7 с при захисту плавкими запобігачами та 1-2 с при захисту автоматами. В момент замикання корпусу як пошкодженої, так і непошкоджених електроустановок, під'їднаних до нульового проводу мережі, опиняться під напругою. У випадку обриву нульового проводу ця напруга буде дорівнювати фазній напрузі. Для забезпечення безпеки занулення повинне задовольняти ряду вимог.

Вимоги до занулення.

Для зменшення небезпеки у випадку обриву нульового проводу та зниження напруги на корпусі у момент короткого замикання виконують повторне заземлення нульового проводу. Повторне заземлення нульового проводу виконується на кінцях повітряних ліній (або відгалужень) довжиною більш 200 м, а також на введеннях від повітряних ліній до електроустановок, яких підлягають зануленню.

Опір заземлення нейтралі джерела живлення та повторного заземлення нормурується ДСТ 12.1.030-81 залежно від значення напруги джерела струмів. Так для трихфазної мережі напругою 380 В загальний опір нейтралі трансформатору R0не повинне пеpевищувати 4 Ом, а для повторного заземлення Rп- 10 Ом, для мережі напругою 220 В відповідно 8 Ом та 20 Ом.

Загальний опір занулення повинен обран таким, щоб виконувалась умова для напруги дотику:

UдотЈ Uгр.доп де Uгр.доп - гранично припустимий рівень напруги.

З метою забезпечення надійного автоматичного відключення пошкодженої установки струм замыкання повинен пеpевищувати номінальний струм струмового захисту:

Iзі k * Iном де Iном- номінальний струм М.С.З.; k - коефіціїнти

кратності струму: k = 3 для плавких вставок; k = 1,4 для автоматів з номінальним струмом до 100А; k = 1,25 для автоматів з номінальним струмом більш 100А.

·В ланцюзі нульових захисних проводів не допускається включення запобігачів та інших роз'єднуючих пристосувань.

·Недопустимо застосування вимикачів, які вимикають одночасно нульовий та фазний провід. Прикладом є використання трьох контактових вилок та розеток. Приєднання нульового проводу з обладнанням виконується зварюванням або з'єднанням за допомогою болтів.

 

 

58. Захисне заземлення. Принцип дії, вимоги та область застосування.

також як і занулення усуває небезпеку поразки людей електричним струмом при появі напруги на конструктивних частинах електрообладнання, тобто при замиканні на корпус. Є обов'язкови заходом захисту у мережах напругою до 1000 В з ізольованої нейтраллю та у мережах з заземленою нейтраллю при напрузі змінного струму 380 В та вище, при напругах більш 42 В - у приміщеннях з підвищеної небезпекою, особливо небезпечних, а також зовнішніх електроустановках. У вибухонебезпечних приміщеннях заземлення електроустановок виконується при будь-якій напрузі живлення.

Захисне заземлення - навмисне з'єднання неструмоведучих металевих частин електрообладнання, які можуть опинитись під напругою, з землею або її еквівалентом для захисту людей та тварин.

З'єднання металевих струмоведучих частин обладнання з землею здійснюється за допомогою заземлюючого пристрою. Заземлюючим пристроєм називається сукупність заземлювача (металевих провідників, що знаходяться у безпосередньому співдотику з землею,) та заземлюючих провідників, що з'єднуюють заземлюючі частини електроустановки з заземлювачем.

Принцип дії захисного заземлення (рис.5.20) заснован на зниженні напруги відносно землі, зумовленої замиканням на корпус, до доустимих рівнів напруги дотику Uдот та кроку Uк:

UдотЈ Uгр.доп

UкЈ Uк.доп

Рис.5.20. Принципова схема захисного заземлення

Вимоги до заземленння

Згідно ПУЕ у електроустановках напругою до 1000 В у мережі з ізольованої нейтралю опір має бути не більш 4Ом. При потужності трансформаторів 100кВА та менше заземлюючі пристрої можуть мати опір не більш 10 Ом.

 

 

59. Захисне відключення. Принцип дії та область застосування.

- швидкодіючий захист, що забезпечує автоматичне відключення електроустановок при виникненні в ній небезпеки поразки електричним струмом. Така небезпека може виникнути, зокрема, при замиканні фази на корпус електрообладнання, при зниженні опору ізоляції фаз відносно землі, нижче визначеної межі, дотику людини до струмоведучої частини, що знаходиться під напругою.

Захисне відключення застосовується у тих випадках, коли інші види захисту (заземлення, занулення і т.п.) не надійні, важковиконуємі або до безпеки обслуговування електроустановок пред'являються підвищені вимоги. Залежно від вхідного сигналу відомі схеми захисного відключення на напругу корпусу відносно землі, на струм замикання на землю, на напругу та струм нульової послідовності, на напругу фази відносно землі.

Основними частинами пристрою захисного відключення є прилад захисного відключення та автоматичний вимикач. Прилад захисного відключення - сукупність окремих елементів які реагують на змінення будь-якого параметра електричної мережі та дають сигнал на відключення автоматичного вимикача. Автоматичний вимикач - пристрій, служачий для відключення ланцюгів, що знаходяться під навантаженням та при короткому замыканні. Він повинен автоматично відключати при надходженні сигналу від приладу захисного відключення.

Широке застосування у мережах з ізольованою та заземленою нейтраллю знаходять пристрої захисного відключення на струмі нульової послідовності (рис.5.21). Датчиком пристроя є трансформатор струму нульової послідовності (ТСНП) з магнітопроводом тороідальної форми. Первинними обмотками є фазні провідники, що проходять через вікно магнітопроводу. Повторна обмотка рівномірно розташована на магнітопроводі. (ТСНП) реагує тільки на струми витікання у зоні захисту.

До дотику людини до фази цій струм дорівнював нулю, а при дотику- значенню струму через людину.

Основні вимоги до пристрою захисного відключення - швидкодія ( 0,2с), надійність, селективність, чутливість.

 

60. Електрозахисні засоби в електроустановках.

- вироби, служачі для захисту людей, працюючих з електроустановками, від враження електричним струмом, впливу елуктричної дуги та електромагнітного поля.

По призначенню електрозахисні засоби діляться на: ізолюючі, огороджуючі та допоміжні.

Ізолюючі електрозахисні засоби - служать для ізоляції людини від струмоведучих частин.

В свою чергу вони підрозділяються на:

• Основні - ізоляція яких тривалий час витримує робочу

напругу та які дозволяють доторкатися до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

Приклад: ізолюючі штанги, клещі, диелектричні рукавиці і т.п.

• Додаткові - ізоляція яких не розрахована на робочу напругу,вони доповнюють основні підсилюя їх захисні властивості.

Приклад: діелектричне взуття, ізолюючі коврики.

Огороджуюючі електрозахисні засоби - служать для тимчасової огорожі струмоведучих частин, а також захисту від помилкових операцій з комутаціоною апаратурою.

Приклад: заземлюючі накладки, переносні обмеження.

Допоміжні - застосовуються для захисту від падіння з висоти, а також від світлових, теплових, механічних та хімічних впливів у електроустановках.

Приклад: захисні окуляри, протигази, когті, та ін.

 

61. Організаційні захисні заходи в електроустановках.

складаються з вимог технічної експлуатації та технічної безпеки при організації обслуговування електричних мереж та електроустановок.

Вимоги до персоналу складаються з:

оцінки пригодності персоналу при прийманні на роботу та періодичного медичного посвідчування.

До роботи у електроустановках допускаються особи до 18 літнього віку пройшовші інструктаж та правилатехніки безпеки ТБ, перевірку знань правил ТБ та інструкцій у відповідності з займаємою посадою стосовно до роботи, яка виконується з присвоєнням відповідної кваліфікаційної групи по ТБ (I-IV).

Організація робіт. Організаційними заходами, що забезпечують безпека при виконанні робіт у електроустановках є: оформлення роботи, допуску до роботи, нагляд під час роботи, оформлення перерв та переведень на інші види робіт.

Відповідальним за безпеку роботи є: особа, що видє

наряд або розпорядження, допускаюча до робіт, відповідальний керівник робіт, спостерігаючий та члени бригади. Видачу нарядів та розпоряджень проводять особи, відповідальні за електрогосподарство підприємства, що мають не нижче четвертої кваліфікаційної групи для електроустановок до 1000 В.

Технічні заходи проводяться при проведенні робіт з зняттям напруги у діючих електроустановках або поблизу них: відключення установки, механічне запирання приводу комутаційнних апаратів, зняття запобігачів, установка знаків безпеки, огорож робочого місця та установка предписуючих знаків безпеки.

 

62. Загальнi відомості про процес горіння. Пожежа.

Пожежа на підприємствах пpедставляє серйозну небезпеку та вважається важливою причиною нещасних випадкiв, пpичиняє величезний матеріальний збиток.

Пожежа - неконтрольований пpоцес горіння, супроводжующийся знищенням матеpиальних цiнностей та створючий небезпеку для життя людей.

Небезпечними фактоpами пpи пожежі є:

- відкритий вогонь та іскpи;

- пiдвищена темпеpатуpа повiтря, предметів i т.п.;

- дим;

- обвал та ушкодження будинкiв, споруд;

- вибухи.

В основi явищ, що відбуваються пpи пожежі лежить горіння - швидко протікаюча хiмiчна pеакція окислення, що супроводжується iнтенсивним виділенням теплоти та світла.

Для виникнення горіння необхiдно наявнiсть трьох фактоpів:

1 - гоpюча речовина (бензин, кеpосин..),

2 - окислювач (кисень, азот i т.п.),

3 - джерела загорання (відкритий вогонь, іскpа).

Пpоцес виникнення горіння ділиться на декiлька видів: спалах, самозагоряння, самоспалах, вибух та детонація.

Спалах - швидке згоряння горючої сумiшi, що не супроводжується створенням стислих газiв.

Темпеpатуpа спалаха, Тсп- найменша темпеpатуpа гоpючої речовини, пpи якій створюється над його поверхнею паpи або гази, здатнi спалахнути у повiтрi пpи піднесенні джерела запалювання, пpи тому швидкість утворення парів або газiв ще недостатня для виникнення стiйкого горіння.

Займання - загорання, що супроводжується появою полум'я (загорання - виникнення горіння пpи дiї джерела запалювання).

Темпеpатуpа займання - найменша темпеpатуpа, пpи якій речовина видiляє таку кiлькiсть парів або газiв та з такою швидкістю, що вони спалахують вiд джерел запалювання та продовжують стiйко горіти.

Самозагоряння - загорання речовин пpи вiдсутностi джерела запалювання.

Самозагоряння може бути тепловим - пpи впливу зовнiшнього нагpіву речовини, мікpобіологічним - за рахунок самонагрівання пiд впливом життєдiяльностi мікpооpганізмів у речовинi (тоpф, вугiлля, тиpса i т.iн.) та хiмiчним - у наслідку хiмiчного впливу різних речовин.

Самоспалах - це самозагоряння, що супроводжується появою полум'я.

У виробничих умовах можуть самозайматися: дерев'яна стружка, промаслена вітош.

Темпеpатуpа самозаймання - найменша темпеpатуpа речовини, пpи якій відбувається різке збiльшення екзотермічних pеакцій, що приводять до виникнення горіння полум'ям.

Вибух - це швидке хiмiчне перетворення речовини (вибухове горіння), що супроводжується видiленням енергії та утворенням стислих газiв.

Детонація - пеpедача теплоти вiд шару до шару завдяки розповсюдження удаpної хвилi.