Контрольная работа по" Безопасности жизнедеятельности"

Принцип действия зануления. При замыкании фазного провода на зануленный корпус электропотребителя (рис. 1) образуется цепь тока однофазного короткого замыкания (то есть замыкания между фазным и нулевым защитным проводниками). Ток однофазного короткого замыкания вызывает срабатывание максимальной токовой защиты, в результате чего происходит отключение поврежденной электроустановки от питающей сети. Кроме того, до срабатывания максимальной токовой защиты происходит снижение напряжения поврежденного корпуса относительно земли, что связано с защитным действием повторного заземления нулевого защитного проводника и перераспределением напряжений в сети при протекании тока короткого замыкания.

Рисунок 1. Принципиальная схема зануления в системе TN - S

Следовательно, зануление обеспечивает защиту от поражения электрическим током при замыкании на корпус за счет ограничения времени прохождения тока через тело человека и за счет снижения напряжения прикосновения.

В качестве максимальной токовой защиты, обеспечивающей быстрое отключение электроустановки в аварийном режиме могут использоваться плавкие предохранители и автоматические выключатели, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле, осуществляющие защиту от перегрузки, автоматы с комбинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки и др.

 

5. Принцип действия защитного заземления.

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Защитное заземление следует отличать от других видов заземления, например, рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Рабочее заземление — преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи, например нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередачи, а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно (т. е. путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты — пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т. п.

Заземление молниезащиты — преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Рассмотрим два случая. Корпус электроустановки не заземлен. В этом случае прикосновение к корпусу электроустановки также опасно, как и прикосновение к фазному проводу сети.

Корпус электроустановки заземлен. В этом случае напряжение корпуса электроустановки относительно земли уменьшится и станет равным:

Напряжение прикосновения и ток через тело человека в этом случае будут определяться по формулам:

где a1- коэффициент напряжение прикосновения.

Уменьшая значение сопротивления заземлителя растеканию тока RЗ, можно уменьшить напряжение корпуса электроустановки относительно земли, в результате чего уменьшаются напряжение прикосновения и ток через тело человека.

Заземление будет эффективным лишь в том случае, если ток замыкания на землю IЗ практически не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя. Такое условие выполняется в сетях с  изолированной нейтралью (типа IT) напряжением до 1 кВ, так как в них ток замыкания на землю в основном определяется сопротивлением изоляции проводов относительно земли, которое значительно больше сопротивления заземлителя (рис.2).

Рисунок 2. Схема сети с изолированной нейтралью (типа IT) и защитным заземлением электроустановки

В сетях переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ защитное заземление в качестве основной защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении не применяется, т.к. оно не эффективно (рис. 3).

Рисунок 3. Схема сети с заземленной нейтралью и защитным заземлением электроустановки

Область применения защитного заземления:

1. электроустановки напряжением до 1 кВ в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока с изолированной нейтралью (система IT);
2. электроустановки напряжением до 1 кВ в однофазных двухпроводных сетях переменного тока изолированных от земли;
3. электроустановки напряжением до 1 кВ в двухпроводных сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока (система IT);
4. электроустановки в сетях напряжением выше 1 кВ переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки обмоток источников тока.

 

6. Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием.

Наиболее часто используемой сетью на предприятиях связи является четырехпроводная трехфазная с заземленной нейтралью и нулевым проводником. Схема подключения оборудования к такой сети с обеспечением электробезопасности обслуживающего персонала показана на рисунке 4.

На схеме: PEN – совмещенный нулевой проводник в электроустановках до 1000 В сочетает функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего проводника N.

Нулевой защитный проводник PE обеспечивает зануление корпусов (металлических) оборудования.

Нулевой рабочий проводник N обеспечивает необходимый режим питания электроустановки.

FU1,…,FU6 – предохранители (плавкие вставки).

Rп – повторное заземление нулевого проводника для обеспечения зануления оборудования в случае обрыва нулевого провода и уменьшения напряжения на корпусах оборудования при коротком замыкании фазы на корпус. Обычно Rп ≥ R0, но не более 30 Ом.

№1, №2 – трехфазные электроустановки (потребители).

 

Рисунок 4. Схема четырехпроводной трехфазной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием

 

 

Задача 2.

1. Определить ток короткого замыкания и проверить удовлетворяет ли он ПУЭ (Правила устройства электроустановок) для перегорания плавкой вставки предохранителя: Iкз > 3In. Проверить для значений In = 20, 30, 50, 100 А.
2. Рассчитать ток, проходящий через тело человека при прикосновении к корпусам электрооборудования в трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.
3. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей так, чтоб R3 не превышало 4 Ом для оборудования, подключенного к четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.

 

Исходные данные:

Rn = 20 Ом

Zn = 1,6 Ом

Zk = 0,9 Ом

Rзм = 100 Ом

l = 2 м

d = 0,07 м

t = 2 м

ŋз = 0,69 м

Uф = 220 В

Вид грунта = суглинок

Р = 80 Ом*м

Rh = 1000 Ом

 

Решение:

1) Рассчитаем ток короткого замыкания:

Iкз = Uф / Zn

Iкз = 220 / 1,6 = 137,5 А

Проверим, удовлетворяет ли ток КЗ ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя: Iкз > 3In.

137,5 > 60 – удовлетворяет

137,5 > 90 – удовлетворяет

137,5 < 150 – не удовлетворяет

137,5 < 300 – не удовлетворяет

 

2) Рассчитаем ток, проходящий  через тело человека при прикосновении  к корпусам электрооборудования:

а) подключенного к нулевому проводу за местом обрыва, без повторного заземления нулевого провода

I1 = Uф /Rh А

I1 = 220 / 1000 = 0,22 А

б) подключенного к нулевому проводу перед местом обрыва, без повторного заземления нулевого провода

I2 = 0 А

в) подключенного к нулевому проводу за местом обрыва, с повторным заземления нулевого провода

IН = UН /Rh А

UН = (Uф * Rn ) / (R0 + Rn) = Iз * Rn

UН = (220*20) / (100 + 20) = 36,6 B

IН = 36,6 / 1000 = 0,036 А

г) подключенного к нулевому проводу перед местом обрыва, с повторным заземления нулевого провода

I0 = U0 /Rh  А

U0 = (Uф * R0 ) / (R0 + Rn) = Iз * Rn

UН = (220*100) / (100 + 20) = 183,33 B

IН = 183,33 / 1000 = 0,183 А

 

3) Рассчитаем заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей так, чтоб R3 не превышало 4 Ом.

Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t рассчитывается по формуле:

 

Rод = 0,366*80/2*(lg(2*2/0,07)+1/2*lg((4*2+2)/(4*2-2)) = 14,64*(1,757+1/2*0,222) = 27,347 Oм

 

Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования ŋз:

где Rэ – требуемое сопротивление заземляющегося устройства = 4 Ом

 

n = 24,347 / (0,69*4) = 8, 82 ≈ 9.

 

 

Задание 3

 

1. Какие аварийно-химически опасные вещества вам известны?

Аммиак, мышьяк, кислота соляная, кислота серная, хлор, фосфор, ртуть, окись азота, формальдегид.

 

2. Какие средства защиты предназначены для защиты населения в чрезвычайных ситуациях (индивидуальные, коллективные)?

Средства защиты работающих в зависимости от характера их применения подразделяются на две категории:

• средства коллективной защиты;
• средства индивидуальной защиты.

К средствам коллективной защиты относятся, например:

• Вентиляция, очистка, кондиционирование воздуха;
• Локализация вредных веществ;
• Источники света, осветительные приборы, светозащитные устройства, светофильтры;
• Звукоизолирующие и звукопоглощающие устройства, глушители шума;
• Виброизолирующие, виброгасящие и вибропоглощающие устройства;
• Теплоизолирующие устройства, устройства обогрева и охлаждения;
• Устройства защитного заземления, зануления, выравнивания потенциалов и понижения напряжения, молниеотводы и разрядники;
• Знаки безопасности и т. п.

Средство индивидуальной защиты (СИЗ) работающих – средство защиты, надеваемое на тело человека или его части или используемое им и направленное на предотвращение или уменьшение воздействия на работника опасных и вредных производственных факторов.  Согласно ГОСТ 12.4.011-89 средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделения на 12 классов:

• Костюмы изолирующие - предназначены для изоляции человека от воздействия опасных и вредных факторов и применяются в экстремальных и аварийных условиях;
• Средства защиты органов дыхания – к ним относятся респираторы, противогазы, пневмошлемы, пневмомаски, пневмокуртки;
• Одежда специальная защитная -  сюда относятся тулупы, пальто, полупальто, полушубки, накидки, плащи, полуплащи, халаты, костюмы, куртки, рубашки, брюки, шторы, комбинезоны, полукомбинезоны, жилеты, платья, сарафаны, блузы, юбки, фартуки, наплечники;
• Средства защиты ног - сапоги, сапоги с удлиненным голенищем, сапоги с укороченным голенищем, полусапоги, ботинки, полуботинки, туфли, бахилы, галоши, боты, унты, чувяки, тапочки, щитки, ботфорты, наколенники, портянки;
• Средства защиты рук - рукавицы, перчатки, полуперчатки, наладонники, напульсники, нарукавники, налокотники.;
• Средства защиты головы - каски защитные, шлемы, подшлемники, шапки, береты, шляпы, колпачки, косынки, накарманники;
• Средства защиты лица - щитки защитные;
• Средства защиты глаз - лицевые очки защитные, щитки, маски;
• Средства защиты органов слуха - противошумные наушники, противошумные вкладыши ("беруши"), противошумные шлемы;
• Средства защиты от падения с высоты и другие предохранительные средства - канаты, трасы и пояса, жилеты и вспомогательные портупеи, лебедки, страховочные и спасательные тали, подъемники, стропы, самозахватные, карабины, треноги, стационарные системы страховки (работа на мачтах, в заводских трубах, в шахтах) и др;
• Средства дерматологические защитные - подразделяются на защитные, очистителя кожи, репаративные средства;
• Средства защитные комплексные.

 

 

Задача 3

Определить границы и структуру зоны химического заражения при разрушении не обвалованной емкости, содержащей аварийно-химически опасное вещество, на открытой местности. Показать на рисунке. Как изменится глубина зоны заражения, если емкость будет обвалована?