Охорона праці при проектуванні систем автоматизації виробництва

                                  Z_П=    ,                            (3.14)

     де R_Ф, R_Н - активні опори нульового та фазового провідників;

     Х_Ф, Х_Н - внутрішні індуктивні опори нульового та фазового провідників;

     Х_З - зовнішній індуктивний опір петлі фаза - нуль.

     Для розрахунку активних опорів R_Ф та  R_Н вибираємо перетин, довжину, матеріал фазового та нульового провідників. Опір провідників, виготовлених з кольорових металів, можна визначити за формулою:

                             R=r

,                                                         (3.16)

     де r - питомий опір провідника: для міді r = 0,018, для алюмінію  
r = 0,028 , l - довжина провідника, м;    S – площа поперечного перетину провідника, мм².

     Значення  Х_Ф і Х_Н для мідних і алюмінієвих провідників мали (близько 0,0156 Ом/км).

     Зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль визначається:

Х_З= wL= 0,1256 Ln

,

     де  Д і d – відстань між проводами  і діаметр проводу відповідно.

     При малих значеннях Д, сумірних с  діаметром проводу d, опір Х_З незначний (не більше 0,1 Ом/км) і їм можна нехтувати.

     Для розрахунку занулення задаються  слідуючи вихідні дані: потужність трансформатора, Р_Т; фазова напруга, U_Ф; тип проводки і запобіжників; матеріал і перерізи фазних і нульових провідників; номінальний струм плавкої вставки або спрацювання автомата, І_Н; допустиму напругу дотику на корпусі електроустановки, U_ПР,ДОП та ін. 
 

     3.4.2 Порядок розрахунку

     1. Визначають струм однофазного  короткого замикання за формулою (3.13).

     Значення  опору трансформатора обирається з справ очних таблиць в залежності від потужності трансформатора, напруги та схеми з’єднання. 

     2. Визначають розрахункову кратність  струму замикання:

     К= , яка повинна бути більша за гранично допустиму К_Д. Якщо К виходить меншою за допустиме значення, необхідно збільшити переріз проводки  ( в першу чергу нульового проводу) до виконання умови К К_Д. 

     3. Визначають максимальну напругу  на корпусі електроустановки, яка  не повинна перевищувати допустиму напругу дотику 42 В, а в особливо небезпечних приміщеннях – 12 В:

                                           U_K.MAX = І_K • R_H ≤ U_ПР.ДОП.   ,                             (3.17)

     де R_H - опір нульового провідника , Ом.;

               І_K - струм короткого замикання, А.

     Якщо  умова (3.17) не виконується, то для зниження U_K.MAX необхідно зменшувати опір нульового дроту (збільшивши його переріз чи проклавши паралельно декілька провідників). 
 

     Приклад 3.6

     Розрахувати систему занулення при потужності трансформатора Р_Т =560 кВА. З’єднання обмоток трансформатора – зіркою. U_Ф = 380В. Матеріал фазного дроту – мідь, L_Ф =20 м, S_Ф = 5 мм², матеріал нульового дроту – алюміній, L_Н = 20 м, S_Н = 5 мм². Зовнішній індуктивний опір петлі фаза –нуль Х_З = 1 Ом. Допустима напруга дотику U_ПР.ДОП=42 В. Номінальний струм спрацювання автомата І_Н = 100А. 

     Розв’язок

     1. Визначаємо струм однофазного  короткого замикання:

     І_К=   .

       За табл. 3.18, Z_T = 0,129 Ом. 

     2. Визначаємо активні опори фазного  та нульового провідників:

     R_Ф =r_Ф   = Ом;

     R_Н =r_Н   = Ом.

     Тоді  І_К=   .

     І_К= 353 А; 

     3. Визначаємо розрахункову кратність  струму замикання:

     К= = =3,53;                     К=3,53.

     Оскільки  допустимий коефіцієнт кратності струму короткого замикання                                                        для  автомата Кд=1,25, то виконуються умови К ≥ Кд   (3,53 >1,25). 

     4. Визначаємо максимальну напругу на корпусі електроустановки:

     U_K.MAX = І_K • R_H = 353 • 0,112 .

     U_K.MAX = 39,5 В.

     Тобто, U_K.MAX ≤  U_ПР.ДОП (39,5<42) .

     Умови виконуються.  
 

                                                              Таблиця 3.18

Розрахункові  повні опори Z_Т, Ом  масляних трансформаторів

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.5 РОЗРАХУНОК БЛИСКАВКОЗАХИСТУ ОБ’ЄКТІВ

     3.5.1 Загальні відомості

     Блискавкозахистом називається комплекс захисних пристроїв, які призначені для забезпечення безпеки людей, захисту будівель і споруд, приладів та матеріалів від вибухів, загорянь і руйнування. Для сприймання електричного розряду блискавок і відводу струмів блискавки в землю служать спеціальні пристрої – блискавковідводи. Блискавковідводи складаються із несучої частини (опори); блискавкоприймача, який безпосередньо сприймає удари блискавки; струмовідводу (спуску), що з’єднує блискавкоприймач з заземлювачем і заземлювача для відводу струму в землю.

     Блискавковідводи  поділяють на стрижневі, тросові  і сітчасті. По кількості діючих блискавкоприймачів їх поділяють на одиночні, подвійні і многократні (три і більше).

     Захисна дія блискавковідводів заснована на властивості блискавки вражати найбільш високі і добре заземлені металеві споруди. Завдяки цьому більш низькі за висотою будинки, яки входять у зону захисту даного блискавковідводу, не будуть уражені блискавкою.   
 

     3.5.2 Порядок обґрунтування і розрахунку блискавкозахисту

     1. Визначають очікувану на рік кількість уражень блискавкою будівель, не обладнаних блискавкозахистом за формулою:

               N=    ,                               (3.18)

     де  В і А - відповідно ширина і довжина будівлі, що має в площі прямокутну форму, м;

     Н_М - найбільша висота будівлі (споруди), м;

     n – середньорічна кількість ударів  блискавки на 1 км² земної поверхні в місці розташування будівлі (табл. 3.19).

     Середньорічна кількість ударів блискавки на 1 км² земної поверхні (n) залежіть від інтенсивності грозової діяльності К (табл. 3.20). 

     2. Встановлюється категорія захисту об’єкта. (табл. 3.21).

     В залежності від характеру необхідних заходів по блискавкозахисту, всі  будинки і споруди поділяються на три категорії. До І категорії відносяться промислові будинки і споруди з вибухонебезпечними зонами класів В-І і В-ІІ, розташовані на всій території України. До ІІ категорії відносяться промислові будинки і споруди класів В-Іа, В-Іб і В-ІІа, розташовані у місцевості з середньою грозовою діяльністю К, рівною десяти і більше годинам на рік. До ІІІ категорії відносяться інші виробничі, сільськогосподарські, житлові і суспільні будинки, споруди та склади, об’єкти класів П-І, П-ІІ, П-ІІа.

     Блискавкозахист І і ІІ категорії передбачає захист будівель і споруд від прямих влучень блискавок, від електростатичної і електромагнітної індукції  і заносу високих потенціалів через надземні і підземні металічні конструкції і комунікації. 

     3. Обирається тип і конструкції  блискавковідводів.

     Для об’єктів з блискавкозахистом І  категорії блискавковідводи на спорудах не встановлюються, а стрижневий блискавковідвід повинен мати діелектричний стояк (частину його) висотою, не менше 8 м над спорудою, при опорі заземлення не більше 10 Ом.

     Відстань  струмовода від споруд повинна бути не менше 8 м.

     Допустима відстань від стрижневого блискавковідводу або від тросового стояка до споруди - не менше 4 м. При цьому висота троса над спорудою приймається в межах 3-7 м (при висоті тросового стояка від 65 до 150 м відповідно). Слід також враховувати і прогин тросу.

     Захист  від прямого удару блискавки  будівель та споруд, які відносяться до ІІ та ІІІ категорій, може бути здійснений або за допомогою окремих неізольованих стрижневих та тросових блискавковідводів, що встановлюються на будівлях (відстань від них до будівлі не нормується), або ж шляхом заземлення металевої покрівлі, чи влаштуванням блискавкоприймача з металевої сітки із сталевого дроту діаметром 6-8 мм. (з чарункою 6 х 6 м., та 12 х 12 м. для ІІ і ІІІ категорій відповідно). 

     4. Визначається зона захисту блискавковідводу.

     Зона  захисту блискавковідводу – це частина простору, у середині якого будівля або споруда захищена від прямих ударів блискавок з певним ступенем надійності.

     Зона  захисту типу А володіє ступенем надійності 99,5% і вище, а зона захисту типа Б – 95% і вище.

     Для об’єктів, які відносяться до І категорії блискавкозахисту, передбачають блискавковідводи із зонами захисту тільки типу А. 
 

     Зона  захисту для одиночного стрижневого блискавковідводу показана на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Зони захисту А і Б одинарного стрижневого блискавковідводу:

Нх  – висота об’єкту (будинку); Rx – радіус кола горизонтального  перетину на висоті Нх; Н – висота блискавковідводу