Захист від виробничих вібрацій

Вистачає однієї ознаки.

2 Особливо небезпечні.

Їх ознаками є:

1. наявність особливої вогкості (φ близько 100 % );
2. наявність хімічно активного середовища, що руйнує ізоляцію;
3. наявність двох або більше ознак підвищеної небезпеки.

3 Без підвищеної небезпеки, де немає перелічених ознак.

Основними причинами ураження людини електричним струмом можуть бути:

1 Дотик або наближення на небезпечну відстань до струмопровідних елементів.

2 Дотик людини до металевих  корпусів електроустаткування, які можуть виявитися під напругою при пробої ізоляції.

3 Попадання людини під крокову  напругу.

4 Організаційні причини (подача  напруги на установку в період ремонту).

2 Явища, які виникають при проходженні електричного струму в землю

 

При проходженні струму в землю  відбувається різке зниження потенціалу струмопровідної частини, що заземлилася, до значення f_з, В, який дорівнює добутку струму, що проходить в землю, I_з, А, на опір, який струм зустрічає на своєму шляху, R_з, Ом:

f_з = I_з·R_з              (9.1)

 

Це явище використовується як засіб  захисту від ураження струмом при випадковій появі напруги на металевих не струмопровідних частинах обладнання, які з цією метою заземляють.

Проте при цьому виникають і  негативні явища - поява потенціалу на заземлювачі, а також на поверхні ґрунту навколо місця проходження струму в землю.

Природу розподілу потенціалу на поверхні землі розглянемо на прикладі проходження струму - I_з, А, в землю через заземлювач - півсферу радіусом r, м.

 

Рисунок 9.1 - Розподіл потенціалу на поверхні землі навколо півкульового заземлювача

 

Для спрощення вважаємо, що земля в будь-якому напрямі має однаковий питомий опір , Ом·м. В цьому випадку струм в землі розходитиметься по радіусах півсфери і величина його зменшуватиметься у міру віддалення від заземлювача за законом збільшення площі півсфери, через яку проходить струм.

На відстані Х від центра півкулі щільність струму, А/м², буде дорівнювати

 

.   (9.2)

 

Потенціал точки А, розміщеної на відстані Х від центра заземлювача буде дорівнювати

 

f_х = i_х·R_х ,   (9.3)

оскільки

R_х = ·x, то   (9.4)

 

                               .              (9.5)

 

Теоретично f_х = 0 при Х = . Звичайно область нульового потенціалу розпочинається на відстані більше 20 м від заземлювача.

Максимальний потенціал буде при  Х=min, тобто при Х=r

 

.    (9.6)

 

Вирішивши спільно два рівняння (9.5) і (9.6), отримаємо з (9.6) , тоді, підставивши в (9.5) це значення отримаємо

f_х = r·f_з*1/х.

Позначивши r·f₃ через К, маємо

f = K ,   (9.7)

тобто маємо рівняння рівносторонньої гіперболи. Отже, висновок:

потенціал на поверхні землі  навколо заземлювача змінюється за законом рівносторонньої гіперболи.

           Напруга кроку (рис. 9.2), або крокова напруга, це різниця потенціалів f_x і f_x+a двох точок на поверхні землі в зоні розходження струму, що знаходяться на відстані кроку а = 0,8 м:

 

. (9.8)

 

Напруга дотику - U_дот (рис. 9.3) характеризується відрізком АВ і залежить від форми кривої і відстані Х між людиною, що торкається до заземленого обладнання, і заземлювачем. Чим далі від заземлювача   перебуває  людина, тим більше U_дот, навпаки при Х=20 м, U_дот = f_з. Таке положення найбільш небезпечне. При Х = 0, тобто людина стоїть на заземлювачі, U_дот = 0, тобто це безпечний випадок, хоч людина і перебуває під потенціалом f_з. В решті випадків U_дот зростає від 0 до f_з.

 

Рисунок 9.2 - Напруга кроку при  одиночному заземлювачі

 

Аналіз небезпеки ураження струмом в існуючих електричних мережах

 

Всі електричні установки і електромережі  поділяються за напругою, що їх живить, на два види:

1) до 1000 В;

2) понад 1000 В.

Розглянемо 3-фазні електромережі  до 1000 В:

1 Чотирипровідна електрична мережа при глухозаземленій нейтралі (рис. 9.4).

 

 

Рисунок 9.3 - Напруга дотику при  одиночному заземлювачі:

I – крива зниження потенціалу  при віддаленні від заземлювача;

II – крива, що характеризує  зміну напруги дотику Uдот при зміні відстані від заземлювача, Х

 

Рисунок 9.4 – Дотик людини до фазного  дроту трифазної чотирипровідної мережі при глухозаземленій нейтралі:

а – при нормальному режимі;

б – при аварійному режимі

Розглянемо, як і який струм протікає через людину при нормальному режимі:

 

  (9.9)

 

де U_ф - фазна напруга U_ф =220В;

R_h- опір тіла людини, в розрахунках береться R_h=1000 Ом;

R_вз - опір взуття;

R_гр - опір ґрунту;

R_ос - опір основи;

Коли мокро, тобто при найнесприятливих умовах, при однофазному включенні

R_ос < < R_h ,    R_вз = R_гр = 0,

 

.          (9.10)

Такий струм більше ніж у двічі  перевищує смертельний.

Двополюсне включення  ще більш небезпечніше:

 

.          (9.11)

де U_л - лінійна напруга.

2 Трипровідні електричні мережі з ізольованою від землі нейтраллю (рис 9.5).

Між проводами і землею - повітря, ізоляцію проводів від струму витоків відносно землі позначимо як

 

Z₁ = Z₂ = Z₃ = Z_із.          (9.12)

Рисунок 9.5 - Дотик людини до дроту трифазної трипровідної мережі з ізольованою нейтраллю:

а - при нормальному режимі;

б - при аварійному режимі

 

Рисунок 9.6 - Можливі варіанти ураження людини

 

1 У випадку однофазного дотику

 

.          (9.13)

 

Оскільки опір людини (R_h) при аналізі небезпеки ураження електричним струмом береться таким, що дорівнює 10³ Ом, а опір ізоляції кожної фази (Z_із) відповідно до ПУЕ має бути щонайменше 10⁵ Ом, то величина струму через людину в мережі замикання на землю, що розглядається, визначається практично опорами ізоляції фаз відносно землі. Тому

 

.          (9.14)

 

Якщо ізоляція хороша, то можна  побачити, що небезпека невелика.

2 При двополюсному включенні

 

.           (9.15)

 

Небезпека ураження дуже висока, як і  в чотирьох провідних електричних мережах при глухозаземленій нейтралі.

З точки зору електробезпеки переважає  мережа з ізольованою від землі нейтраллю, якщо ізоляція відповідає ПУЕ.

 

3 Основні заходи захисту  від дії електричного струму

 

1 Усунення небезпеки ураження  при пробої на корпусі досягається використанням:

а) захисного заземлення;

б) занулення; 

в) захисного відключення;

г) малих напруг;

д) подвійної ізоляції.

2 Забезпечення недосяжності струмопровідних елементів, що знаходяться під напругою, для випадкового дотику:

а) захист від переходу високої напруги в мережу низької напруги;

б) захисне розділення мереж.

3 Застосування електрозахисних  засобів персоналом при експлуатації  установок.

4 Організація безпечної експлуатації електроустановок.

Захисне заземлення - це навмисне електричне з'єднання із землею або її еквівалентом (водою) металевих не струмопровідних частин обладнання, які можуть опинитися під напругою.

Сфера застосування захисного заземлення - це трифазні трипровідні мережі з ізольованою нейтраллю з напругою до 1000 В і трифазні мережі з будь-яким режимом нейтралі напругою вище 1000 В.

При цьому в приміщеннях з  підвищеною електронебезпекою і особливо небезпечних захисне заземлення (ЗЗ) обов'язкове при номінальній напрузі вище 36 В змінного і 110 В постійного струму, а в приміщеннях без підвищеної небезпеки при напрузі 500 В і вище.

У вибухонебезпечних приміщеннях (ЗЗ) обов'язкове при будь-яких напругах. Виконує подвійну роль, додатково боротьба із статичною електрикою.

Принцип дії захисного заземлення

 

Він полягає у зниженні до безпечних  значень напруги дотику і кроку, обумовлених "замиканням на корпус". Це досягається зменшенням потенціалу заземленого устаткування, а також вирівнюванням потенціалів за рахунок збільшення потенціалу основи, на якій стоїть людина, до потенціалу, близького за величиною до потенціалу заземленого устаткування.

Принципова схема захисного  заземлення має вигляд, зображений на рис.9.7.

 

Рисунок 9.7 – Принципові схеми захисного заземлення:

а – в мережі з ізольованою  нейтраллю до 1000 В і вище;

б – в мережі із заземленою нейтралю вище 1000 В;

1 – заземлене устаткування;

2 – заземлювач захисного заземлення;

3 – заземлювач робочого заземлення:

r_з, r_р – опори відповідно захисного і робочого заземлень;

I_з – струм замикання на землю

 

ПУЕ обмежує величини опору захисного  заземлення. Для установок до 1000 В, якщо потужність джерел електричного струму Р > 100 кВт, тоді R_З = 4 Ом; при Р < 100 кВт – R_З = 10 Ом.

 

Улаштування захисного заземлення

 

Конструктивно захисне заземлення є сукупністю заземлювачів, що знаходяться в ґрунті, і  проводу, який з'єднує їх з устаткуванням, що заземлюється.

Самі заземлювачі можуть бути двох видів:

а) штучні - виконані спеціально для  цілей заземлення;

б) природні - пристосовані  для  заземлення вже існуючі конструкції.

Природними заземлювачами можуть бути використані металеві трубопроводи, за винятком тих, що вміщують горючі гази і рідини, і трубопроводи, покриті ізоляцією від корозії.

Використовуються обсадні труби колодязів, свердловин, арматура будівель із залізобетону, що має контакт із землею, свинцеві оболонки кабелів, прокладених в землі.

Використання природних заземлювачів дає певний економічний ефект, але вони мають також істотний недолік - вони доступні не електротехнічному персоналу і можуть бути пошкоджені як заземлювачі.

Якщо опір природних заземлювачів не задовольняє вимоги ПУЕ або  їх взагалі немає, то додають або  влаштовують штучні заземлювачі.

У траншею глибиною 0,8 м забивають труби завдовжки 3-4 м (або прутки).  Верхні кінці, що виступають, з'єднують смугою зв'язку і два кінці якої заводять в приміщення, а траншею засипають. З'єднання труб зі смугою зв'язку дозволяється  тільки зварюванням, а в приміщенні допускається болтове з'єднання.

Порядок розрахунку штучного заземлення такий:

1 У відповідності  до вимог пуе визначається допустимий опір проходженню струму в заземленні R_з. Для мереж з напругою до 1000 В можна взяти R_з = 4 Ом.

2 Визначається  питомий опір ґрунту, який рекомендовано для розрахунків, r_табл, Ом×см.

3 Визначаються  підвищувальні коефіцієнти для  вертикальних заземлювачів (труб або стрижнів) К_П.Т та для з’єднувальної смуги К_П.С, які враховують зміну опору ґрунту в різні пори року залежно від наявності опадів.

Приблизні значення питомих опорів ґрунтів, r_табл

 

Грунт	Значення, які  рекомендуються для розрахунків, Ом×см
Пісок	70000
Супісок	30000
Суглинок	10000
Глина	4000
Чорнозем	2000
Торф	200

 

Значення підвищувальних коефіцієнтів К_П.Т, К_П.С

за кліматичними зонами

 

Клі-матична зона	Тип заземлювачів
	Горизонтально прокладені   заземлювачі (смугові та ін.)  при глибині від поверхні   ґрунту hг=0,8 м, КП.С	Стрижневі вертикально   встановлені заземлювачі   при глибині від поверхні землі hb=0,5-0,8 м, КП.T
І	4,5-7	1,8-2
ІІ	3,5-4,5	1,6-1,8
ІІІ	2,5-4	1,4-1,6
ІV	1,5-2	1,2-1,4