Загальні відомості

При дослідженні небезпек доцільно використовувати системний підхід, який включає слідуючи етапи:

- знаходження можливих варіантів рішення;

- визначення наслідків кожного з можливих рішень;

- використання об'єктивних стверджень чи критеріїв, котрі вказуючи
на перевагу того чи іншого з них.

Існують загальний (попередній) та детальний аналіз небезпек, декомпозиція, повторно - інтерактивний, багаторівневий характер аналізу

небезпек.

Серед детального аналізу небезпек використовують метод карт, алгебру логіки, графічну побудову дерев - відказів, небезпек, причин,

рішень, події.

Для аналізу небезпек з використанням методу карт використовують

кваліфікаційні ознаки до яких відносяться;

- наявність або загроза загибелі людей чи значень порушення умов їх

житгєдіяльності;

- заподіяння економічних збитків;

- істотне порушення стану довкілля;

У процесі визначення рівня небезпеки можуть послідовно розглядатися три групи факторів;

- територіальне поширення;

- розмір заподіяних (очікуваних) економічних збитків та людських

витрат;

- класифікаційні ознаки ситуацій.

Класифікаційні ознаки можуть бути визначені за категоріями,

характеристики які наведені в таблиці 6.1. Таблиця 6.1

Для оцінки небезпеки складають карту небезпеки з використанням визначних категорій. Карти, після заповнення, підлягають обробці шляхом ранжування визначних факторів. При цьому перевагу надають серйозності, далі слідує імовірність та витрати. Виконаний аналіз дозволяє розробити конкретні заходи та визначити період їх впровадження.

Приклад побудови карти небезпеки, ранжування фактів небезпеки та побудова дерева - відказів, причин, рішень та подій наведених в таблицях

6.2, 6.3 та на рис. 4,5,6.

Збільшення наркоманії в Україні на 2007 р. Таблиця 6.2

Основні небезпеки в Україні Таблиця 6.3

Ранжування небезпечності по серйозності

Таблиця6.3

Практична робота №7 Розрахунок захистного заземлення

7.1. Загальні відомості

Електроенергія отримала широке застосування в усіх галузях промисловості, включаючи машинобудівну. При невмілому поводженні або не дотримання встановлених вимог електричний струм становить серйозну небезпеку. Небезпека ураження електричним током специфічна, оскільки не може бути виявлена органами чуття людини: зором, слухом, нюхом.

Характер і наслідки ураження людини електричним струмом залежать від ряду факторів: електричного опору тіла людини, величини і терміну протікання через нього струму, роду і частоти струму, шляху, проходження струму в тілі людини, індивідуальних властивостей людини та ін.

Електричний опір тіла людини неоднорідний. Шкіра, кістки, жирові тканини мають більший опір, ніж кров, спинний і головний мозки, м'язова тканина. Шкіра володіє найбільшим питомим опором, що визначає опір усього тіла людини.

Сила електричного струму, що проходить через тіло людини є основним фактором, який визначає наслідок ураження. Чим більша сила струму, тим небезпечніше його вплив. Людина починає відчувати струм промислової частоти (50 Гц), який протікає через її тіло, відносно малого значення. Сила струму у 0.6-;-1,5 мА викликає перші почуття дії струму, але не травмує. Цей струм називається пороговий відчутний струм. Наведені далі величини належать до змінного струму промислової частоти (50 Гц).

Пороговим невідпускаючим вважається струм величиною 10-15 мА, який викликає сильні та дуже болючі судороги м'язів рук, і людина не в змозі розтиснути руку, яка торкається струмоведучої частини, не може відкинути провід від себе і опиняється немовби при кутою до струмоведучої частини.

При 25-50 мА дія струму поширюється і на м'язи грудної клітини, що призводить до затруднення і навіть призупинення дихання. При 100 МА струм впливає безпосередньо на м'язи серця, викликаючи його зупинку або скорочення волокон сердечного м'яза, при якому серце перестає працювати.

Залежно від сили струму і середовища, в якому працює людина напруга в 12 В може стати уже небезпечною і навіть смертельною. Наприклад, якшо сила струму складає 0,001 А, то при напрузі в 10 В помітне тремтіння вологих рук. Таким чином, залежно від середовища, в якому працює людина, напруга нижче 40 В, може стати також небезпечною.

При постійному струмі порогове значення струму підвищується до 50-70 мА.

Його дія в основному теплова, проте опіки можуть бути дуже тяжкими і навіть смертельними. Небезпечність постійного струму обмежується величиною напруги 250-300 В. При такій величині напруги постійний струм стає небезпечним. Повний опір Z тіла людини можна визначити за формулою:

(7.1)

U - напруга мережі, В; І - сила струму, що проходить через тіло людини, А; R активний опір тіла людини, Ом; 1/(wс) - Реактивний опір людини тіла; с -ємність тіла людини; w - кутова частота струму.

При промисловій частоті тіла (50 Гц), величина ємнісного (реактивного) опору тіла людини у порівнянні з активним опором незначна. В практичних розрахунках цією величиною можна знехтувати, і за величину повного опору тіла людини приймають величину активного опору, тобто:

R = Z = U/I,0м. (7.2)

При дії електричної дуги виділяється тепло, яке можна визначити за формулою:

Q = еRt,Дж,де (7.3)

І - сила,струму,А; R - опір провідника, Ом; І - час проходження струму, с.

Ураження людини струмом виникає при замиканні електричного ланцюга через тіло людини. Це відбувається у випадку доторкання людини до мережі (схема рис. 5.1).

Рис 7

При однофазному ввімкненні в мережу із заземленою нейтраллю людина попадає під фазну напругу, яке в 1,73 рази менше за лінійну, і зазнає дії струму, величина якого визначається величиною фазної напруги установки й опору тіла людини.

Таким чином, в чотирьохпровідній трьох фазній мережі з заземленою нейтраллю ланцюг струму, що проходить через людину, включає опір його тіла, опір підлоги, взуття і заземлення нейтралі джерела струму (трансформатора та ін.):

(7.4)

де Uл-лінійна напруга, В; Rт - опір тіла, Ом;Rвзут-опір взуття, Ом; Rзаз -опір заземлення нейтралі (перехідний), Ом; Rпідл- опір підлоги, Ом. Норма опору ізоляції дроту

Ric =1000 U Ом, де

U - напруга в мережі, В. Крім розглянутого, можливі наступні випадки вмикання людини в мережу:

1) Однофазне вмикання людини в мережу струм через людину визначається за формулою:

(7.6)

2) Однофазне вмикання людини в мережу, а друга фаза пробиває на землю, при чому заземленої нейтралі немає:

(7.7)

3)Однофазне вмикання тіла людини в мережу, а рукою доторкається до заземленого обладнання:

(7.8)

4)Якщо тіло людини підключене до обох фаз одночасно (7.9)

Для енергосистем напругою до ] 000 В, напруга доторкання дорівнює 40 В при замиканні струму на землю у 10 А, тоді норма опору згідно ГОСТу складає:

Rз =Uдот./ Iзам=40/10=4 Ом. (7.10)

При падінні дроту на землю або в місиях розташування заземлювачів електроустановок і громозахисних устаткувань земля може опинитися під напругою. Різниця потенціалів між двома точками, відстань між якими 0,8 м, доторкання в цих місиях називається шаговою напругою.

Припустимо, що струм стікає з одиночного дроту, що впав на землю і доторкається землі своєю напівсферичною поверхнею 3. Оскільки поверхня кола Sі = 4nх2, то розтікання по напівсфері перерізу дроту визначається:

S = 2Пх^г де (7.11)

х-радіус сферичної поверхні

Металеві неструмоведучі частини електрообладнання і

електроустановок при порушенні ізоляції між ними і їхніми струмоведучими частинами можуть опинитись під напругою. У таких аварійних умовах дотик до неструмоведучих частин установок рівнозначний дотику до струмоведучих частин.

Усунення небезпеки ураження електричним струмом при такому переході напруги на неструмоведучі частини електроустановок у мережах з ізольованою нейтраллю здійснюється за допомогою захисного заземлення (рис. 7.2).

Рис 8 Захисне заземлення

Під захисним заземленням (рис. 8) розуміють з'єднання металічних неструмоведучих частин електроустановок з землею через заземлюючі провідники і заземлювачі для створення між цими частинами і землею малого опору.

При виникненні замикання на корпус електроспоживача із фаз мережі

через заземлюючий пристрій починає протікати струм ' (струм замикання на землю), викликаний наявністю опорів ізоляції фаз мережі Rфз і ємностей фаз відносно землі Cфз.

Частина цього струму Ihвідгалужується на тіло людини, яка торкається металевих неструмоведучих частин електроустановки. Величина

Iз, опору

цього струму залежить від величини струму замикання на землю Iз,

розтікання струму в землі заземлюючого пристрою Rз, повного опору в колі

«людина-земля» Rch, взаємного розташування електрообладнання, заземлюючого пристрою, яке враховується коефіцієнтом напруги дотику a <=1 і визнаається за формулою

]h = Iз * Rз* а/r_сh (7.12)

Повний опір у колі «людина-земля» складається із опору людини Rh,

опору взуття Rвз іопору розтікання струму від підошви взуття в землю Rпз і визначається за формулою:

Якщо людина не має спеціального діелектричного взуття і стоїть на струмопровідній підлозі або землі, то можна вважати, що Rвз ⁼ 0, Rпз ⁼ 0 і

Коефіцієнт напруги дотику дорівнює нулю, якщо людина стоїть на заземлюючому провіднику або безпосередньо на поверхні землі над заземлювачем (електрообладнання і заземлюючий пристрій розташовані на одній площі - сумісне заземлення): і а = 1, якщо людина стоїть за зоною розтікання струму в землі заземлюючого пристрою, тобто на віддалі, більше 20 метрів від крайнього заземлювача заземлюючого пристрою

(електрообладнання розташоване за зоною розтікання заземлюючого пристрою - виносне заземлення).

При всіх інших рівних умовах величина струму Ih меншій величині Rз.

7.2 Розрахунок заземлюючих пристроїв

Вихідними даними для розрахунку є:

- допустимий опір розтікання струму землі заземлюючого пристрою
(вимоги ПУЕ) Rз норм., табл. 7.1;

- питомий опір грунту в місці спорудження заземлювача (ρз,Ом*м; тип
заземлювача і його конструктивні розміри (труба, кутникова сталь,
угвинчувана кругла сталь), м;

конструкція заземлюючого пристрою (заземлювачі розташовані в ряд чи по периметру).

Розрахунок захисного заземлення здійснюється методом коефіцієнтів використання електродів при однорідній структурі грунту для розрахунку простих заземлюючих пристроїв; у випадку складної двошарової структури грунту та складних заземлювачів застосовують спосіб наведених потенціалів. Нижче наведений порядок розрахунку заземлюючих пристроїв в однорідній землі за методом коефіцієнтів використання.

Мета розрахунку захисного заземлення - визначення кількості електродів заземлення і заземлюючих провідників, їх розміри і схеми розміщення в грунті, при яких опір заземлюючого пристрою розтіканню струму або напруга дотику при замиканні фази на заземлені частини електроустановок не перевищує допустимі значення.

Допустиме значення опору захисного заземлення в електротехнічних установках

Таблиця 7.1

Послідовність розрахунку:

1. Визначають розрахунковий питомий опір землі ρр.з.= ф*ρз, де ф -коефіцієнт сезонності, який враховує можливі коливання питомого опору землі при зміні вологості грунту протягом року. Значення ф визначається за табл. 7.2.

Характеристики кліматичних районів, наближені значення поправочних

коефіцієнтів ф до величини ρз

Таблиця 7.2

2. Визначають опір розтікання струму в землі одного вертикального заземлювача заглибленого h (рис. 9) від поверхні землі за формулою:

Rв =(ρр.з./2[ln(2π/d) + (1/2)ln((4t + 1)/(4t-1))], де _(7.14)

Rв - опір розтікання струму в землі вертикального заземлювача;

ρр.з.- розрахунковий питомий опір землі, Ом*м (для грунту р=5024Ом*см;

для підлоги у цеху ρ =150*10000 Ом*см); L - довжина заземлювача, м; сі - діаметр заземлювача (для сталі) d= 0.95b, де

b - ширина полки кутника, м;

І - віддаль від поверхні землі до середини заземлювача, м.

Рис. 9 Схема розташування вертикального заземлювача в грунті

h - глибина розташування заземлювача в грунті, м; L - довжина заземлювача, м; d - діаметр заземлювача, м; t - віддаль від поверхні грунту до середини

заземлювача, м. 3. Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів n*:

n* = Rв/Rз.норм. (7.15)

Визначають з таблиць 7.3 або 7.4 коефіцієнт використання заземлювачів ηв, який враховує ефект екранування при вибраному значенні

К = a/l, де

а - віддань між заземлювачами, м; l- довжина заземлювача, м (К може бути вибране рівним 1, 2 або 3).

Визначають кількість заземлювачів n з урахуванням ηв за формулою:

6. Знаходять довжину горизонтального заземлювача L, яка з'єднує
вертикальні заземлювачі, за формулами:

L=a(n-1) - розташованих у ряд, м;

L = а * n - розташованих по контуру, м.

7. Визначають опір горизонтального заземлювача Rг, прокладеного
на глибині h від поверхні землі, за формулою:

Rг = (ρр.з. /2πL)*ln(2L^2/(b*h)), де (7.18)

Rг - опір розтікання струму в землі горизонтального заземлювача, Ом; L - довжина горизонтального заземлювача, м; b - ширина полосової сталі, з якої виготовлено заземлювач; h - глибина розташування горизонтального заземлювача, м.

Коефіцієнт використання вертикальних електродів ηв

з кутникової сталі або труб, розміщених в ряд

(без врахування впливу полоси з'єднання)

_Таблиця 7.3

Коефіцієнт використання вертикальних електродів ηв

З кутникової сталі або труб, розміщених по контуру

(без врахування впливу полоси з'єднання)

Таблиця 7.4

Rз=Rв*Rг/(n*R_г*ηв+Rв*ηг) _{; ДЄ},.; (7.19)

Rз - загальний опір заземлюючого пристрою, Ом;

^ηг- коефіцієнт використання горизонтального заземлювача, який визначають
з таблиць 7.5 або 7.6.

Отримане значення опору штучного заземлення не повинно перевищувати допустиме значення опору захисного заземлення за ПУЕ (Rз≤Rз норм)

Коефіцієнт використання горизонтального заземлювача ηг, який
з'єднує вертикальні заземлювачі при їх розташуванні в ряд Таблиця 7.5

Коефіцієнт використання горизонтального заземлювача ηг, який з'єднує вертикальні заземлювачі при їх розташуванні по контуру

Таблиця 7.6

Вихідні данні по варіантам (м)

Таблиця7.7

ЛІТЕРАТУРА

1. Долин П.А. Основи техники безопасности в злектроус-тановках. -
М, 1984.

2. Правила устройства злектроустановок. Изд. 6-е, лерераб. идоп.-М.,
1987.

3.Средства защиты в машиностроении. Расчет и проекти-рование: Справочник / С.В. Белов и др. - М., 1 989.

Поиск по сайту: