Явище при стікання струму в землю. Явища при стікання струму в землю через одиночний і груповий заземлювач
Види заземлюючих пристроїв
заземлення
НС природного походження
Надзвичайні ситуації природного характеру виникають в результаті небезпечних природних явищ або стихійних лих.
Надзвичайні ситуації природного характеру загрожують мешканцям нашої планети з початку цивілізації. Розмір збитку залежить від інтенсивності природних катастроф, рівня розвитку суспільства і умов життєдіяльності.
НС природного характеру поділяються на: геологічні, метеорологічні, гідрологічні, природні пожежі, біологічні та космічні.
Всі природні НС підкоряються наступним загальним закономірностям:
· Для кожного виду НС характерна певна просторова прив'язка.
· Чим більше інтенсивність (потужність) небезпечного природного явища, тим рідше воно трапляється.
· Кожному НС природного характеру передують деякі специфічні ознаки (передвісники).
· При всій несподіванки природного НС її поява може бути передбачене.
· У багатьох випадках можуть бути передбачені пасивні та активні захисні заходи від природних небезпек.
1. Геофізичні небезпечні явища: землетруси; виверження вулканів.
2. Геологічні небезпечні явища (екзогенні геологічні явища): зсуви; сіли; пилові бурі; обвали, осипи, куруми, ерозія, схиловий змив і ін.
3. Метеорологічні і агрометеорологічні небезпечні явища:
бурі (9-11 балів), урагани (12-15 балів), смерчі, торнадо, шквали, вертикальні вихори; крупний град, сильний дощ (злива), сильний туман; сильний снігопад, сильна ожеледь, сильний мороз, сильна хуртовина, заморозки; сильна спека, посуха, суховій.
4. Морські гідрологічні небезпечні явища:
тропічні циклони (тайфуни), цунамі, сильне хвилювання (5 і більше балів), сильне коливання рівня моря; ранній крижаний покрив, натиск льодів, інтенсивний дрейф льодів, непрохідний лід; відрив прибережних льодів і ін.
5. Гідрологічні небезпечні явища:
високі рівні вод (повені), повені; затори і зажори, низькі рівні вод та ін.
6. Гідрогеологічні небезпечні явища:
низькі рівні грунтових вод; високі рівні ґрунтових вод.
7. Природні пожежі: лісові пожежі; пожежі степових і хлібних масивів; торф'яні пожежі, підземні пожежі горючих копалин.
8. Інфекційні захворювання людей:
поодинокі випадки екзотичних та особливо небезпечних інфекційних захворювань; групові випадки небезпечних інфекційних захворювань та ін.
9. Інфекційна захворюваність сільськогосподарських тварин:
поодинокі випадки екзотичних та особливо небезпечних інфекційних захворювань; інфекційні захворювання невиявленої етіології та ін.
10. Ураження сільськогосподарських рослин хворобами та шкідниками:
масове поширення шкідників рослин; хвороби не виявленої етіології та ін.
70.работа щодо захисту персоналу об'єкта при загрозі та виникненні НС
Заходи щодо захисту персоналу. З отриманням інформації про загрозу виникнення надзвичайної ситуації КЧС об'єкта починає функціонувати в режимі підвищеної готовності і приймає на себе безпосереднє керівництво всією діяльністю об'єктового ланки РСЧС.
Комісія з НС з моменту отримання даних про загрозу виникнення НС повинна:
Забезпечити виконання всього комплексу заходів щодо захисту персоналу об'єкта та населення в стислі терміни;
Прийняти рішення завчасно, в можливо ранні терміни, відповідно до що складається обстановкою;
Вибрати заходи і здійснити їх в послідовності, яка визначається обстановкою.
Керівник об'єкта - голова КЧС з виникненням загрози НС привертає всіх членів комісії, керівників структурних підрозділів та командирів формувань, організовує і проводить на об'єкті такі основні заходи:
Підсилює чергово-диспетчерської служби;
Здійснює спостереження і контроль за станом навколишнього середовища, обстановкою на потенційно небезпечних ділянках об'єкта і прилеглих до них територіях;
Прогнозує можливість НС на об'єкті, її масштаби і наслідки;
Перевіряє системи і засоби оповіщення і зв'язку;
Вживає заходів щодо захисту персоналу та населення, території і підвищенню стійкості роботи об'єкта;
Підвищує готовність сил і засобів, призначених для ліквідації можливої \u200b\u200bнадзвичайної ситуації, уточнює плани їх дій і при необхідності робить висування до ділянок передбачуваних робіт (дій);
Готує до можливої \u200b\u200bевакуації персонал і населення прилеглих до об'єкту ділянок міста (селища), а при необхідності проводить її (в заміську зону - тільки за розпорядженням вищестоящої КЧС).
Єдина державна система запобігання та ліквідації надзвичайних ситуацій вирішує питання щодо захисту населення і територій від надзвичайних ситуацій природного, техногенного та іншого характеру за допомогою комплексу заходів, що забезпечує в мірое час захист населення, територій і навколишнього середовища, матеріальних і культурних цінностей держави. Об'єднує в себе органи управління, сили і засоби федеральних органів виконавчої влади, органів виконавчої влади суб'єктів Російської Федерації, органів місцевого самоврядування, організацій, до повноважень яких належить вирішення питань щодо захисту населення і територій від надзвичайних ситуацій.
· Основні завдання РСЧС:
· Розробка правових і економічних норм, пов'язаних із захистом населення
· Підготовка населення до дій при надзвичайних ситуаціях
· Прогнозування надзвичайних ситуацій
· Оцінка і ліквідація соціально-економічних наслідків НС
· Нагляд і контроль у сфері захисту населення і террріторіі від надзвичайних ситуацій
· Міжнародне співробітництво в галузі захисту населення і територій
· Ліквідація НС
71.протівопожарная безпеку на машинобудівному підприємстві
Пожежна безпека повинна дотримуватися на будь-якому машинобудівному підприємстві. Від того, наскільки грамотно вона поставлена, залежить життя працівників та збереження обладнання.
Пожежна охорона - система організаційних і технічних заходів по боротьбі з пожежами шляхом безпосереднього гасіння виниклих пожеж та проведення профілактичних заходів.
Система протипожежного захисту - сукупність організаційних заходів і технічних засобів, спрямованих на запобігання впливу на людей небезпечних факторів пожежі та обмеження матеріальних збитків від неї.
Нагляд за дотриманням протипожежних правил і норм на підприємствах і в організаціях здійснюють державні органи. Державний нагляд покладено на головне управління пожежної охорони Міністерства внутрішніх справ РФ і його органи на місцях.
Для загального керівництва пожежною безпекою на великих підприємствах створюють пожежно-технічні комісії (ПТК), очолювані заступником керівника або головним спеціалістом. Ці комісії розробляють заходи з пожежної профілактики, залучаючи до роботи широке коло співробітників і громадських активістів.
На великих підприємствах з робітників і службовців створюються добровільні пожежні дружини (ДПД). Їх склад визначається керівником підприємства або організації. Особовий склад ДПД проходить спеціальну підготовку по боротьбі з вогнем і правилам протипожежної безпеки.
ДПД очолює командир, який підпорядковується безпосередньо керівнику підприємства або організації і керівнику протипожежного технічної комісії (ТВК). Особовий склад ДПД підрозділяється на бойові розрахунки стосовно робочих змінах. Кожен бойовий розрахунок очолює командир, який підпорядковується командиру ДПД та керівнику зміни.
Добровільні пожежні дружини контролюють виконання протипожежних правил і норм і готовність засобів пожежогасіння на підприємствах, проводять роз'яснювальну роботу серед співробітників з питань пожежної безпеки, викликають пожежні команди в разі виникнення пожежі, вживають заходів для її гасіння.
Велику протипожежну профілактичну роботу проводять добровільні протипожежні товариства (ДПО), що створюються на підприємствах і в організаціях. В члени ДПО приймаються громадяни України, які досягли 18-річного віку, які знають і визнають статут товариства. Для членів ДПО встановлена \u200b\u200bемблема, формений одяг та знаки розрізнення.
Для контролю за дотриманням правил пожежної безпеки обираються громадські контролери, які в своїй роботі керуються спеціальним положенням. Громадським контролерам органів Держпожежнагляду спільно з радами добровільних протипожежних товариств видаються посвідчення встановленого зразка, їм надано право контролю з питань пожежної безпеки на підприємствах.
На підприємствах для оповіщення керівників, членів ДПД та інших працівників у разі пожежі розробляється система їх виклику. При цьому извещателям повинен бути забезпечений вільний доступ до телефонів і інших засобів зв'язку.
Окремі приміщення підприємств (наприклад, приміщення складів оптових баз, великі магазини) обладнуються спеціальною автоматичною пожежною сигналізацією, яка може бути виведена до охорони або взята на пульт місцевих органів внутрішніх справ
цивільна оборона
Громадянська оборона (ЦО) - це система заходів з підготовки до захисту та у справах захисту населення, матеріальних і культурних цінностей на території РФ від небезпек, що виникають при веденні військових дій або наслідок цих дій, а також при виникненні НС природного і техногенного характеру.
3) Завдання ГО.
· Навчання населення в області ГО;
· Оповіщення населення про небезпеки, що виникають при веденні військових дій або внаслідок цих дій, а також при виникненні НС природного і техногенного характеру;
· Евакуація населення, матеріальних і культурних цінностей у безпечні райони;
· Надання населенню притулків і ЗІЗ;
· Проведення заходів по світловий маскування та інших видів маскування;
· Проведення аварійно-рятувальних робіт у разі виникнення небезпеки для населення при веденні військових дій або внаслідок цих дій, а також внаслідок НС природного і техногенного характеру;
· Першочергове забезпечення населення, постраждалого під час воєнних дій або внаслідок цих дій, в тому числі медичне обслуговування, включаючи надання першої медичної допомоги, термінове подання житла і прийняття інших невідкладних заходів;
· Боротьба з пожежами, що виникли при веденні військових дій або внаслідок цих дій;
· Виявлення і позначення районів, що піддав радіоактивного, хімічного, біологічного та іншого зараження;
· Санітарна обробка населення, знезараження будівель і споруд, спеціальна обробка техніки і територій;
· Відновлення та підтримання порядку в районах, які постраждали під час воєнних дій або внаслідок цих дій, а також внаслідок НС природного і техногенного характеру;
· Термінове відновлення функціонування необхідних комунальних служб у воєнний час;
· Розробка і здійснення заходів, спрямованих на збереження об'єктів, необхідних для стійкого функціонування економіки та виживання населення у воєнний час;
· Забезпечення сил і засобів ГО.
5) Структура і органи управління ГО.
а) Президент РФ:
· Затверджує План цивільної оборони РФ;
· Вводить в дію План цивільної оборони на території РФ ...;
· Затверджує структуру, склад військ цивільної оборони і штатну чисельність військовослужбовців військ ГО, ...;
· Здійснює інші повноваження в області ГО ... відповідно до законодавства РФ.
б) Уряд РФ:
· Забезпечує проведення єдиної державної політики в області ГО;
· Керує організацією веденням ГО ...
в) Органи виконавчої влади та організації:
· Планують і організовують проведення заходів щодо ГО;
· Здійснюють навчання населення і своїх працівників;
· Проводять заходи щодо сталого функціонування в воєнний час.
· Державну політику в області ГО здійснює Міністерство у справах цивільної оборони, надзвичайних ситуацій і ліквідації наслідків стихійних лих (МНС Росії).
г) Органами, що здійснюють управлінням ГО, є:
· МНС РФ, спеціально уповноважений на вирішення завдань в області ГО, і його територіальні органи, створювані в установленому порядку;
· Структурні підрозділи федеральних органів виконавчої влади, спеціально уповноважені на рішення завдань у сфері ДО;
· Структурні підрозділи (працівники) організацій, спеціально уповноважені на рішення завдань у сфері ДО, створювані в порядку встановленому Урядом РФ.
Явища стікання струму в землю
Небезпека ураження людини електричним струмом багато в чому визначається явищами, що виникають при стіканні електричного струму в землю.
Відтік струму в землю відбувається тільки через провідник, який перебуває з нею в безпосередньому контакті. Такий контакт може бути випадковим або навмисним. В останньому випадку провідник або група з'єднаних між собою провідників, що знаходяться в контакті з землею, називається заземлювачем.
Відтік струму в землю - це явище, при якому відбувається різке зниження потенціалу, що опинилися під напругою металевих частин обладнання (корпусу, станини і т.д.), до потенціалу заземлювача φ 3: φ 3 \u003d I 3 R 3,
де - величина струму, що стікає в землю;
- опір, яке дорівнює опору заземлювального пристрою.
Причинами стікання струму в землю є: замикання струмоведучих частини на заземлений корпус електрообладнання; падіння проводу на землю; використання землі в якості проводу і т.д
Відтік струму в землю супроводжується виникненням не тільки на заземлителе, але і в землі навколо заземлювача, а отже, і на поверхні землі деяких потенціалів.
Види заземлюючих пристроїв
заземлення - електричне з'єднання предмета з провідного матеріалу з землею. Заземлення складається з заземлювача (провідної частини або сукупності з'єднаних між собою провідних частин, що знаходяться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище) і заземлюючого провідника, яка з'єднує заземлювальний пристрій з заземлювачем. Заземлювач може бути простим металевим стрижнем (найчастіше сталевим, рідше мідним) або складним комплексом елементів спеціальної форми.
Розрізняють такі види заземлений:
захисне - виконують з метою забезпечення електробезпеки при замиканні струмоведучих частин на землю;
робоче - призначене для забезпечення нормальних режимів роботи установки;
блискавкозахисному - для захисту електрообладнання від перенапруг і блискавкозахисту будівель і споруд.
Розрізняють природні і штучні заземлювачі.
Природні заземлювачі - це різні конструкції і пристрої, які за своїми властивостями можуть одночасно виконувати функції заземлювачів: водопроводи та інші металеві трубопроводи (крім трубопроводів горючих або вибухових рідин і газів, а також трубопроводів, покритих ізоляцією від корозії), металеві та залізобетонні конструкції будівель і споруд, які мають надійне з'єднання з землею.
Під штучними заземлювачами розуміють закладені у металеві електроди, спеціально призначені для пристрою заземлення.
Електроустановки щодо заходів електробезпеки поділяються на:
- електроустановки напругою вище 1 кВ в мережах з глухозаземленою або ефективно заземленою нейтраллю;
- електроустановки напругою вище 1 кВ в мережах з ізольованою або заземленою через дугогасящий реактор або резистор нейтраллю;
- електроустановки напругою до 1 кВ в мережах з глухозаземленою нейтраллю;
- електроустановки напругою до 1 кВ в мережах з ізольованою нейтраллю.
Залежно від місця розміщення заземлювача щодо заземлюється обладнання розрізняють два типи заземлюючих пристроїв: виносне і контурне.
Виносне заземлюючих пристроїв (рис. 4.4) характеризується тим, що заземлювач винесено за межі майданчика, на якій розміщено заземлюючих обладнання, або зосереджений на деякій частині цього майданчика. Тому виносне заземлюючих пристроїв називають також зосередженим.
Контурне заземлюючих пристроїв (рис. 4.5) характеризується тим, що електроди його заземлювача розміщуються по контуру (периметру) площадки, на якій знаходиться заземлюючих обладнання, а також всередині цієї площадки. Часто електроди розподіляються на майданчику по можливості рівномірно, і тому контурне заземлюючих пристроїв називається також розподіленим.
Набрякання струму в землю відбувається тільки через провідник, що знаходиться в безпосередньому контакті з землею. Такий контакт може бути випадковим або навмисним. В останньому випадку провідник, що знаходиться в контакті з землею, називається заземлювачем або електродом.
При стікання струму в землю відбувається різке зниження потенціалу заземлені струмоведучих частини до значення Ф3 (В), рівного добутку струму, що стікає в землю I3 (А) на опір, яке цей струм зустрічає на своєму шляху R3 (Ом):
φ \u003d I3R3 (25)
Це явище, вельми сприятливий за умовами безпеки, використовується як міра захисту від ураження струмом при випадковому появі напруги на металевих струмоведучих у частинах, які з цією метою заземлюють. Однак поряд зі зниженням потенціалу заземлені струмоведучих частини при стікання струму в землю виникають і негативні явища, а саме, поява потенціалів на заземлителе і знаходяться в контакті з ним металевих частинах, а також на поверхні грунту навколо місця набрякання струму в землю, що може становити небезпеку для життя людини.
Характер розподілу потенціалів на поверхні землі, т. Е. Зміна величини потенціалу при змінах відстані до заземлювача, можна оцінити, розглянувши випадок набрякання струму I3 (А) в землю через найбільш простий заземлитель - полушар радіусом r (м) (рис. 64).
Мал. 64. Розподіл потенціалу на поверхні землі навколо полушаровой заземлювача
Для спрощення вважаємо, що земля в усьому своєму обсязі однорідна, т. Е. В будь-якій точці володіє однаковим питомим опором р (Ом-м). У цьому випадку струм в землі буде розтікатися в усі сторони по радіусах напівкулі і щільність його в землі буде спадати в міру віддалення від заземлювача. На відстані х від центру напівкулі щільність струму (А / м2) буде
j \u003d I3 / 2пx2
В обсязі землі, де проходить струм, виникає так зване «поле розтікання струму». Теоретично воно тягнеться до нескінченності. Однак в дійсних умовах вже на відстані 20 м від заземлювача перетин шару землі, по якому проходить струм, виявляється настільки великим, що щільність струму тут практично дорівнює нулю. Отже, і поле розтікання можна вважати поширюється лише на відстань 20 м від заземлювача.
При постійному струмі, а також при змінному струмі з частотою 50 Гц поле розтікання струму можна розглядати як стаціонарне електричне поле. Тому
На підставі цього легко визначити потенціал будь-якої точки на поверхні землі, наприклад точки А, віддаленої від центру заземлювача на відстані х (див. Рис. 64). Він дорівнює падінню напруги в грунті на ділянці від х до нескінченності, т. Е.
, (26)
де dU падіння напруги в елементарному шарі землі завтовшки dx:
Потенціал точки А за виразом (26)
Мінімальний потенціал, т. Е. Φ \u003d 0, буде мати точка, що лежить в нескінченності, т. Е. При х \u003d ∞. Практично область нульового потенціалу на поверхні землі починається зазвичай на відстані 20 м від заземлювача.
Максимальний потенціал буде при найменшому значенні х, т. Е. Безпосередньо на заземлителе (х \u003d r):
, (28)
Вирішивши спільно рівняння (27) і (28), отримаємо
, (29)
Замінивши твір постійних φ3г на К, отримаємо рівняння рівносторонній гіперболи
φ \u003d K * 1 / x
Отже, потенціал на поверхні землі навколо полушаровой заземлювача змінюється за законом гіперболи, зменшуючись від свого максимального значення φ3 до нуля в міру віддалення від заземлювача (див. Рис. 64).
Для вертикального стрижневого заземлювача рівняння потенційної кривої має такий вигляд:
де l - довжина заземлювача, м,
Максимальний потенціал, т. Е. Потенціал стрижневого заземлювача, буде при найменшому значенні х, т. Е. При х \u003d 0,5 d:
тут d - діаметр заземлювача, м.
Опір заземлювача розтіканню струму. Струм, що проходить через заземлювач в землю, долає опір, зване опором заземлювача розтіканню струму або просто опором розтікання. Воно має три складових: опір самого заземлювача, перехідний опір між заземлювачем і грунтом і опір ґрунту.
Дві перші частини в порівнянні з третьою дуже малі, тому ними нехтують і під опором заземлювача розтіканню струму розуміють опір ґрунту розтіканню струму.
Опір розтіканню будь-якого заземлювача R3 (Ом) визначається за виразом (25) як частка від ділення потенціалу заземлювача φ3 (В) на струм J3 (А), що протікає в землю через заземлювач.
Так, наприклад, опір розтікання одиночного полушаровой заземлювача, потенціал якого визначається виразом (28), буде:
Формули для обчислення опорів деяких заземлювачів наведені в табл. 14.
За умовами безпеки заземлення повинно мати відносно малим опором. Тому в практиці застосовується, як правило, груповий заземлювач, т. Е. Заземлитель, що складається з декількох паралельно включених одиночних заземлювачів (електродів).
При великих відстанях між електродами (більше 40 м) струм кожного електрода проходить по «своєму», окремій ділянці землі, в якому струми інших заземлювачів не проходять. В цьому випадку навколо кожного одиночного заземлювача виникають самостійні потенційні криві, взаємно не перетинаються. При однакових розмірах, а отже, при однакових опорах одиночних заземлювачів R0 опір групового заземлювача Rгp буде:
Rгp \u003d R0 / n
де п - кількість одиночних заземлювачів.
При малих відстанях між електродами (менше 40 м) поля розтікання струмів як би накладаються одне на інше, а потенційні криві взаємно перетинаються і, складаючись, утворюють сумарну потенційну криву (рис. 65).
Мал. 65. Потенційна крива групового заземлювача і поле розтікання струму при відстані між електродами S< 40 м
Корисна інформація:
відповідь: Відтік струму в землю відбувається тільки через провідник, що знаходиться в безпосередньому контакті з землею. Такий контакт може бути випадковим або навмисним.
В останньому випадку провідник або група з'єднаних між собою провідників, що знаходяться в контакті з землею, називається заземлювачем. Крім того, одиночний провідник, що знаходиться в контакті з землею, називається також поодиноким заземлителем, або заземлюючим електродом, або просто електродом, а заземлювач, який складається з декількох паралельно з'єднаних електродів, називається також груповим або складним заземлителем.
Причинами стікання струму в землю є: замикання струмоведучих частини на заземлений корпус електричного обладнання, падіння проводу на землю, використання землі в якості проводу і т. П. У всіх цих випадках відбувається різке зниження потенціалу (т. Е. Напруги щодо землі) заземлити токоведущей частини до значення, рівного добутку струму, що стікає в землю I з, А, на опір, яке цей струм зустрічає на своєму шляху, тобто. опір заземлювача розтіканню струму, Rз,Ом: Фз \u003d Iз * Rз.
Це явище, вельми сприятливий за умовами безпеки, використовується як міра захисту від ураження струмом при випадковому появі напруги на металевих неструмоведучих частинах, які з цією метою заземляются. Однак поряд зі зниженням потенціалу заземлені струмоведучих частини при стікання струму в землю виникають і негативні явища, а саме поява потенціалів на заземлителе і знаходяться в контакті з ним металевих частинах, а також на поверхні грунту навколо місця стікання струму в землю. Виникаючі при цьому різниці потенціалів окремих точок ланцюга струму, в тому числі точок на поверхні землі, можуть досягати великих значень, що є небезпекою для людини.
Напруга дотику при одиночному і груповому заземлителе.
відповідь:
Напруга доторку Uпр - різниця потенціалів між двома точками токоведущей ланцюга, в кіт. включена людина.
Uпр \u003d I h * R h (де Ih - ток схожий по шляху рука - нога, R h - опір тіла людини). В області захисних заземлень, занулення і т.п. одна з цих точок має потенціал заземлювача φз, В, а інша - потенціал підстави в тому місці, де стоїть людина, φос, В.
У цьому випадку напруга дотику буде: Uпр \u003d φз- φос \u003d φз * α 1, де α1 - коефіцієнт, званий коефіцієнтом дотику, що враховує форму потенційної кривої.
Напруга дотику при одиночному заземлителе: Нехай ми маємо обладнання, наприклад електродвигуни, корпуси яких заземлені за допомогою одіночногозаземлітеля (електрода) (рис. 14.4) .При замиканні на корпус одного з цих двигунів (молніеобразной стрілкою) на заземлителе і на всіх приєднаних до нього металевих частинах, в тому числі на корпусах двигунів, з'явиться потенціал Uпр.
Поверхня землі навколо заземлювача також матиме потенціал, що змінюється по кривій, що залежить від форми і розмірів заземлювача. Напруга дотику для людини, що стосується заземленого корпусу двигуна і стоїть на землі (випадок 1), характеризується відрізком АВ і від форми потенційної кривої і відстані (х) між людиною і заземлювачем: чим далі від заземлювача знаходиться лю-на, тим більше Uпр. Безпечний випадки: При найменшому значенні х , тобто коли людина стоїть безпосередньо на заземлителе (випадок 3).
Напруга дотику при груповому заземлителе: Поля розтікання струмів електродів групового заземлювача накладаються одне на інше, всі крапки поверхні на ділянці між електродами мають потенціали, відмінні від 0. Тому в будь-якому місці цієї ділянки U пр<φз, α1<1.
Як і в випадку одиночного заземлювача, Uпр \u003d 0 і a \u003d 0 тоді, коли людина, торкаючись заземленого предмета, варто безпосередньо на електроді, що входить до складу групового заземлювача.
Напруга кроку.
відповідь: Напруга кроку - напруга між 2-ма точками ланцюга струму, що знаходяться одна від одної на відстані кроку, на кіт. одночасно варто чол-к. Напруга кроку залежить від форми потенційної кривої, т. Е. Від типу заземлювача, і змінюється від деякого максимального значення до нуля зі зміною відстані від заземлювача (рис. 1).
Максимальні значення U ш - (довжина кроку 0,8 м) буде при найменшій відстані від заземлювача, коли людина однією ногою стоїть безпосередньо на заземлителе, а інший - на відстані кроку від нього. Пояснюється це тим, що потенціал навколо заземлювачів розподіляється по увігнутим кривим і, отже, найбільший перепад виявляється, як правило, на початку кривої.
Малюнок 1 - Крокові напруга при одиночному заземлителе.
Найменші значення U ш - буде при нескінченно великій відстані від заземлювача, а практично за межами поля розтікання струму, т. е. далі 20 м. У цьому місці U ш »0. На відстанях, менших 20 м, U шматиме проміжне значення, залежне від типу заземлювача.
Напруга кроку при груповому заземлителе:
Малюнок 2 крокові напруга при груповому заземлителе.
У межах площі, на якій розміщені електроди групового заземлювача, напруга кроку менше, ніж при одиночному заземлителе, але також змінюється від деякого максимального значення до нуля при видаленні від електродів (рис. 2).
Читайте також:
|
Відтік струму в землю відбувається тільки через провідник, що знаходиться в безпосередньому контакті з землею і супроводжується різким зниженням потенціалу заземлені струмоведучих частини до значення φ 3 (В), рівного добутку струму, що стікає в землю на опір, яке цей струм зустрічає на своєму шляху R 3 (Ом):
Це явище сприятливо за умовами безпеки, використовується як міра захисту від ураження струмом при випадковому появі напруги на металевих струмоведучих частинах, які з цією метою заземлюють. Однак, поряд зі зниженням потенціалу заземлені струмоведучих частини відбуваються і негативні явища - поява потенціалів на заземлителе і знаходяться в контакті з ним металевих частинах, а також на поверхні грунту навколо місця стікання струму в землю, що може становити небезпеку для життя людини. Розглянемо розподіл потенціалу на поверхні землі навколо полушатрового заземлювача.
Максимальний потенціал буде при найменшому значенні х, тобто безпосередньо на заземлителе (х \u003d 2). Мінімальний потенціал, тобто φ \u003d 0 буде мати точка, що лежить в нескінченності, т.ч. при х \u003d?. Практично це відстань починається з 20м від заземлювача. Розподіл потенціалу на поверхні землі залежить від форми заземлюючих.
Напруга дотику U м - різниця потенціалів двох точок електричного кола, яких одночасно стосується людина, тобто падіння напруги в опорі тіла людини.
Розглянемо напруга дотику при одиничному заземлителе Напруга дотику характеризується відрізках AB і залежить від форми потенційної кривої і відстані х, чим далі від заземлювача знаходиться людина, тим більше U пр і навпаки. При х \u003d 20м (в точці 1) U пр має найбільше значення U пр - φ 3, a \u003d 1. Це найбільш небезпечний випадок дотику, коли людина стоїть безпосередньо на заземлителе (точка 2) х \u003d 0 U пр \u003d 0; а \u003d 0 це безпечний випадок -людина не береться впливу напруги, хоти він і знаходиться під потенціалом f 3. При інших значення х в межах від 0 до 20 (точка 3) U пр плавно зростає від 0 до φ 3, а а від 0 до 1.
Напруга кроку (U ш) і різниця потенціалів φ x і φ x + a двох точок на поверхні землі в зоні розтікання струму, які знаходяться одна від одної на відстані кроку а й на яких стоїть людина (а ~ 0,8), так падіння напруги в опорі тіла людини R h (Ом).
Одиночний провідник, що знаходиться в контакті з землею, називається одиночним заземлителем . Поодинокі заземлювачі розрізняються формою, розмірами і способами здійснення контакту з землею.
Розподіл потенціалів на поверхні землі (потенційна крива) має свої особливості для:
кульового заземлювача, находящегосяся в землі на великій глибині;
кульового заземлювача поблизу поверхні землі;
полушаровой заземлювача;
стрижневого заземлювача;
дискового заземлювача.
Потенційна крива заземлювача будь-якої форми на відносно великій відстані від нього (в порівнянні з розмірами заземлювача) наближається до потенційної кривої полушаровой заземлювача і описується рівнянням, В ( х- відстань від заземлювача, м):
Важливо відзначити також і те, що потенціал землі на відстані понад 20 м від заземлювача будь-якої форми, як і в разі полушаровой заземлювача, при невеликих токах, що стікають з заземлювача, можна вважати практично рівним нулю.
В. Опір розтікання струму одиночного заземлювача
Опір заземлювача розтіканню струму. Струм, що проходить через заземлювач в землю, долає опір, зване опором заземлювача розтіканню струму або просто опором розтікання.
Воно має три складових:
опір самого заземлювача;
перехідний опір між заземлювачем і грунтом (т. е. контактний опір між поверхнею заземлювача і прилеглими до неї частинками землі);
опір ґрунту.
Два перших доданків в порівнянні з третім малі, тому під опором заземлювача розтіканню струму розуміють опір ґрунту розтіканню струму.
Оскільки щільність струму в землі на відстані більше 20 м від заземлювача практично дорівнює нулю, можна вважати, що опір стікає току надає лише відповідний обсяг землі; для одиночного заземлювача це півсфера радіусом 20 м. Однак при різних формах і розмірах заземлювача опір цього обсягу землі по-різному.
Тому вирази для обчислення опорів розтікання струму одиночних заземлювачів різної форми мають свої особливості:
Опір розтікання струму одиночного кульового заземлювача;
Опір розтікання струму полушаровой заземлювача;
Опір розтікання струму одиночних заземлювачів інших типів.
До сих пір, розглядаючи явища стікання струму в землю, ми вважали, що земля в усьому своєму обсязі однорідна, Т. Е. В будь-якій точці володіє однаковим питомим опором , Омм . . В дійсності земля має шарувату будовуі реально необхідно визначати опору заземлювачів розтіканню струму в багатошарових грунтах.
С. Електричні властивості ґрунтів
Електричний опір землі
Земля є поганим провідником електричного струму: провідність її в кілька мільярдів разів менше провідності металів.
Грунт являє собою дисперсне пористе тіло, що складається з трьох частин: твердої, рідкої (связаннних вода і вільна вода) і газоподібної(Рис. 2.18).
Мал. 2.18. Схематична структура грунту
1 тверда частина; 2 - зв'язана вода;
3 - вільна вода;
4 - газоподібна частина (повітря, пари води)
Електричний опір ґрунту характеризується його об'ємним питомим опором , т. е. опором куба грунту з ребром завдовжки 1 м. Одиницею об'ємного питомої опору є Ом на метр (Ом х м).
Значення землі коливається в широких межах: від десятків до тисяч Ом на метр. Воно залежить від багатьох факторів, в тому числі від:
вологості,
температури,
роду грунту,
ступеня його уплотненности,
від пори року.
Вимірювання питомого опору грунту. При проектуванні заземлювального пристрою необхідно знати грунту в тому місці, де буде споруджуватися заземлення. Користуватися для цієї мети даними таблиць можна, так як в них наводяться орієнтовні значення , які можуть відрізнятися від справжніх в десятки і сотні разів.
Питомий опір однорідної землі
Питомий опір однорідної землі визначається методом разового (або глибокого) зондування (інакше цей метод називається методом простого пробного електрода) за допомогою контрольного зонда в два етапи. Спочатку контрольний зонд - стрижневий електрод у вигляді суцільного стрижня або труби діаметром d\u003d 4-5 см з гострим наконечником - занурюється в землю вертикально до глибини l, М передбачуваного закладення заземлювачів так, щоб верхній його кінець височів над землею, і змиритися його опір розтіканню R вим, Ом.
Потім визначається шукане виміряний питомий опір землі, Ом * м за формулою для розрахунку стрижневого заземлювача:
(2.49)
Для більшої точності вимірювань контрольний зонд занурюють в землю не менше ніж в трьох - чотирьох місцях досліджуваної майданчики
Замикання на землю може статися через контакт між струмоведучими частинами і заземленим корпусом при пошкодженні електричної ізоляції обладнання, падінні на землю обірваного дроту та ін. В цих випадках струм стікає в землю через електрод, який контактує з грунтом. Металевий провідник (електрод), занурений в грунт, називається заземлювачем.
Струм, стікаючи з заземлювача в землю, розподіляється по значному її обсягу. Простір навколо заземлювача, де потенціали не рівні нулю, називається полем розтікання струму. Якщо людина перебуває в полі розтікання струму, то струм проходить через його ноги.
Напруга між двома точками електричного кола струму, що знаходяться одна від одної на відстані кроку, на яких одночасно стоїть людина, називається напругою кроку чи кроковим напругою.
Закон розподілу потенціалів в електричному полі заземлювача описується складною залежністю, яка визначається розмірами, формою заземлювача і електричними властивостями грунту.
Для виявлення закону розподілу потенціалів грунту в полі розтікання струму зробимо наступне припущення: ток I З стікає в землю через одиночний півсферичний заземлитель радіусу r 0 занурений в однорідний ізотропний грунт з питомим електричним опором r (рис. 1).
Лінії розтікається струму спрямовані по радіусах від заземлювача, як від центру, а перетину землі як провідника є півсфери з радіусами rr 1 r 2<...>r n.
Мал. 1 Розтікання струму в грунті з полусферического
заземлювача
Поверхні цих перетинів відповідно рівні:
Струм розподіляється по цих поверхнях рівномірно, так як грунт однорідний і ізотропний. Щільність струму d на поверхні грунту в точці А, що знаходиться на відстані xвід центру заземлювача, визначається як відношення струму замикання на землю I З до площі поверхні півсфери радіусом х:
Для визначення потенціалу точки А, що лежить на поверхні радіусом X.виділимо елементарний шар товщиною dx (Див. Рис. 1). Падіння напруги в цьому шарі:
dU \u003d Edx, (2)
де Е \u003d Dr - напруженість електричного поля.
Потенціал точки А або напруга цієї точки відносно землі дорівнює сумарному падінню напруги від точки А до нескінченно віддаленої точки з нульовим потенціалом:
(3)
Підставивши у вираз (3) відповідні значення з виразів (1) і (2), а також значення Е.отримаємо
(4)
Проинтегрировав вираз (4) по х,отримуємо вираз для потенціалу точки А, або напруги цієї точки відносно землі, в наступному вигляді:
(5)
Так як 
, То (5) набуває вигляду:
З отриманого виразу видно, що в міру віддалення від заземлювача потенціал точок знижується, і має місце гіперболічна залежність потенціалу точки від відстані (рис. 2).
Мал. 2Криві розподілу потенціалів полусферического заземлювача
Потенціал заземлювача радіусом r 0 або напруга заземлювача щодо землі:
(6)
Заземлювач має найбільший потенціал. Точки, що лежать на поверхні грунту, мають тим менший потенціал, чим далі вони знаходяться від заземлювача. У межі потенціал віддалених точок грунту прямує до нуля. Причина подібного розподілу потенціалів криється у своєрідній формі провідника (землі), перетин якого зростає пропорційно другого ступеня радіуса півсфери (рис. 3).
Струм, стікаючи з заземлювача, розтікається по землі, яка чинить опір протіканню струму. Опір розтікання струму заземлювача визначається, як сумарний опір грунту від заземлювача до точки з нульовим потенціалом. Для полусферического заземлювача, що знаходиться в однорідному ізотропному грунті, опір розтіканню R РАС має вигляд:
Найбільший опір розтікання струму надають шари землі (грунту) лежать поблизу заземлювача, так як струм протікає тут по малому перетину. У цих точках мають місце найбільші падіння напруги.
Мал. 3Упрошенная модель провідника землі
У міру віддалення від заземлювача перетин провідника (землі) збільшується і опір розтікання струму зменшується, а отже, зменшується і падіння напруги. На відстані 10¸20 м від заземлювача перетин провідника (землі) стає настільки великим, що земля практично не чинить опору проходить току. Таким чином, потенціал точок грунту, що знаходяться на відстані 10¸20 м від одиночного полусферического заземлювача, практично дорівнює нулю.
Крокові напругу визначається, як різниця потенціалів між точками, наприклад А і Б (див. Рис. 4).
Так як точка А віддалена від заземлювача на відстань r, То її потенціал, виходячи з (5) при напівсферичним заземлителе отримаємо у вигляді:
Точка Б знаходиться від заземлювача на відстані r + a,т. е. точка Б відстоїть від точки А на величину кроку людини a.Потенціал точки Б:
Мал. 4виникнення крокової
напруги
Найбільше значення крокові напругу має поблизу заземлювача. У міру віддалення від заземлювача крокова напруга зменшується. Якщо ноги людини знаходяться на однаковій відстані від заземлювача, т. Е. На лінії рівного потенціалу (на еквіпотенціалі), то крокові напругу дорівнює нулю. Нехай відстань від заземлювача до еквіпотенціалі, на якій знаходиться людина, так само r, Тоді крокові напругу дорівнює нулю.
Значення крокової напруги залежить від розміру кроку. Зменшення його призводить до зниження крокової напруги. Крокові напругу залежить від напруги заземлювача:
де - коефіцієнт напруги кроку, що враховує форму потенційної кривої.
Коефіцієнт напруги кроку b Ш залежить від форми і конфігурації заземлювача і положення щодо заземлювача точки, в якій він визначається. Чим ближче до заземлювача, тим більше b Ш і, отже, більше крокові напругу. Людина, що знаходиться поза полем розтікання струму (на відстані 10-20 м від заземлювача), не підпадає під дію крокової напруги, так як b Ш \u003d 0. Як видно з виразу для визначення коефіцієнта кроку, його значення менше одиниці. Таким чином, крокові напругу становить частину напруги на заземлювачі. Отриманий вираз для визначення b Ш справедливо тільки для полусферического заземлювача.
Для іншої форми заземлювачів, а також для заземлювачів, що складаються з декількох електрично з'єднаних між собою електродів, розподіл потенціалів визначається складними залежностями. Отже, і коефіцієнт напруги кроку в різних випадках визначається дуже складними виразами. Для одиночного протяжного заземлювача довжиною l \u003e 20 м b Ш \u003d 0,14, а для заземлювача, що складається з ряду стрижнів, з'єднаних смугою, b Ш \u003d 0,10.
Знаходження людини в полі розтікання струму може призвести до ураження, якщо крокові напругу U Ш перевищує допустимий за умовами електробезпеки значення U ДОП. Зона навколо заземлювача, в якій U Ш\u003e U ДОП, називається небезпечною зоною. Радіус небезпечної зони залежить від напруги на заземлювачі і питомого опору грунту.
Мал. 5Криві розподілу потенціалів
групового заземлювача
Нехай заземлитель складається з двох напівсферичних електродів. Картина розподілу потенціалів для такого заземлювача представлена \u200b\u200bна рис. 5. Поля розтікання заземлювачів накладаються один на одного, і будь-яка точка поверхні грунту між електродами має значний потенціал. Внаслідок цього крокові напругу знижується.
Для зниження крокових напруг заземлювачі розташовують по контуру на невеликій відстані один від одного, що призводить до вирівнювання потенціалів за рахунок накладення полів розтікання. Іноді при виконанні контурного заземлення всередині контуру прокладають горизонтальні смуги, які додатково вирівнюють потенціали всередині контура (рис. 6).
Мал. 6Заземлювач з вирівнюванням потенціалів:
вид в плані (вгорі); форма потенційної кривої (внизу)
Контурне заземлення забезпечує безпеку робіт в зоні заземлення, так як крокові напругу U Ш U ДОП, т. Е. Небезпечна зона відсутня. Щоб зменшити крокові напруги за межами контуру, в грунті укладають спеціальні металеві шини, з'єднані з заземлювачем (див. Рис. 7). При цьому спад потенціалів відбувається по пологій кривій, і крокові напруги знижуються.
ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО
Методичні вказівки до практичної роботи з курсу
"Безпека життєдіяльності"
для студентів усіх спеціальностей
Кемерово 2004
Мета роботи: освоїти методику визначення електричного опору заземлюючих пристроїв.
В процесі виконання роботи студенти повинні:
- вивчити вплив електричного струму на організм людини;
- ознайомитися з принципом дії заземлюючих пристроїв;
- вивчити типи і конструкції існуючих пристроїв для заземлення електрообладнання;
- оцінити залежність опору розтікання заземлюючого пристрою від деяких параметрів;
1. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Серед усіх видів виробничих травм електротравми становлять близько 11%, але ураження електричним струмом призводить до тяжких наслідків. Так, серед випадків зі смертельними наслідками частка електротравм досягає 20-40%. Велика частина постраждалих переходить на інвалідність. Причому наслідки електротравм можуть проявлятися через багато років після події. У 30% випадків важкі наслідки від ураження електричним струмом розвиваються в перші десять днів, в 15% - через два місяці, в 35% - через рік і в 20% виявляються через два роки.
Проходячи через організм, електрострум виробляє термічне, електролітичне, механічне та біологічне дію. Термічна дія проявляється в інтенсивному нагріванні тканин, розташованих на шляху руху струму. Електролітична дія струму проявляється в розкладанні органічних рідин, зміні руху іонів солей. Механічна дія струму обумовлено електродинамічним ефектом і вибухоподібним освітою пара, що призводить до розшарування і розриву тканин. Біологічна дія струму проявляється в подразненні і збудженні живих тканин.
Електротравми можуть викликати і різні захворювання. Найчастіше після ураження електричним струмом фіксуються розвиток діабету, захворювання щитовидної залози, статевих органів, серцево-судинної системи, провокуються хвороби алергічної природи. Наслідком електротравм можуть бути несподівані кровотечі, вегетативні розлади, ураження центральної нервової системи.
Вихід ураження людини електрострумом залежить від сили струму і тривалості його проходження через організм, характеристики струму (змінний чи постійний, частота), шляхи проходження струму в тілі людини. Величина струму, що проходить через організм, залежить від напруги і площі дотику, стану шкірного покриву, фізичного і психічного стану людини. Змінний струм небезпечніший постійного до напруги 500 В. При більш високій напрузі більш небезпечним стає постійний струм.
Опір тіла людини зменшується при збільшенні впливає напруги. При напрузі 40-45 В настає пробою шкірних покривів, що представляють основну електричний опір в організмі, після чого опір тіла людини практично дорівнює опору внутрішніх тканин (близько 1 кОм).
За ступенем впливу на людину можна виділити наступні граничні значення струму: відчутний, неминучий і фібрілляціонние. Відчутний струм, який викликає відчутні подразнення, при змінному струмі з частотою 50 Гц знаходиться в діапазоні 0,6-1,5 мА. Больові відчуття фіксуються при величині струму 2,0-2,5 мА. Початок судом в руках відбувається при струмі 5,0-7,0 мА. Неотпускающий струм, який викликає сильні болі і утруднене дихання, судомні скорочення м'язів, при яких людина не здатна самостійно звільнитися від струмоведучих частин, виникає в діапазоні 20,0-25,0 мА. Параліч дихання відбувається при струмі 50,0-80,0 мА. Фібрілляціонние струм, значення якого знаходиться на рівні 90-100 мА, призводить до порушення ритмічних скорочень м'язів серця і виникнення хаотичних скорочень окремих м'язових волокон з частотою до 700 за хвилину, що може викликати припинення перекачування крові і загибель організму.
Допустимим вважається струм, при якому людина може самостійно звільнитися від електричного кола. При тривалості впливу більше 10 с - це 2 мА, при контакті від 1 до 10 с - це 6 мА.
2. ВІДОМОСТІ ПРО захисного заземлення
2.1. ПРИНЦИП ДІЇ захисного заземлення
Будь-яке електрообладнання може виявитися під напругою при несправності ізоляції струмоведучих частин. Причинами порушення ізоляції можуть бути механічні пошкодження, дія хімічно агресивного середовища, підвищення температури, неправильна експлуатація електроустановок. Несподіванка несправності і непідготовленість до неї людей призводить, як правило, до нещасних випадків.
Основним захисним заходом від ураження електрострумом на електроустановках є установка захисного заземлення. Захисним заземленням називається навмисне з'єднання з землею металевих частин електрообладнання, які не перебувають під напругою в звичайних умовах, але які можуть опинитися під напругою в результаті порушення ізоляції струмоведучих частин.
Захисна дія досягається шляхом зниження напруги на корпусі електроустаткування за рахунок стікання струму на землю через заземлюючих пристроїв малого електричного опору. Чим менше буде опір заземлювального пристрою, тим менше буде напруга на заземленому корпусі обладнання, що зменшить величину струму, що проходить через людину. Другий захисний ефект заземлювального пристрою може бути обумовлений вирівнюванням напруги між обладнанням і землею, на якій знаходиться людина, за рахунок збільшення потенціалу землі в місці стікання струму. Тому для запобігання нещасних випадків від ураження електричним струмом перед монтажем заземлювального пристрою розраховують його параметри з умови зниження величини струму, що протікає через людину, до допустимих рівнів.
Захисне заземлення застосовується в усіх електроустановках змінного струму напругою 380 В і вище та постійного струму напругою 440 В і більше. У приміщеннях з підвищеною небезпекою заземляють електроустановки з напругою змінного струму 42 В і більше, а постійного струму починаючи зі 110 В. У вибухонебезпечних приміщеннях заземлення застосовують незалежно від величини напруги.
Контрольні вимірювання заземлюючих пристроїв повинні проводитися не рідше одного разу на рік в період найменшої провідності. Один раз влітку при найбільшому просиханні грунту, а на наступний рік - взимку при найбільшому промерзанні грунту.
2.2. КОНСТРУКЦІЯ заземлюючих пристроїв
Конструктивно заземлення складається з заземлювачів (електродів) і заземлюючих провідників (рис. 1). Заземлювачі можуть бути природними або штучними. Як природні заземлювачі використовують прокладені в землі металеві трубопроводи (за винятком трубопроводів з горючими рідинами і газами), металеві елементи та арматура залізобетонних конструкцій будівель і споруд тощо Як штучні заземлювачі використовуються сталеві труби діаметром 25-60 мм з товщиною стінок не менше 3,5 мм, уголковая або смугова сталь перетином не менше 48 мм 2, а також пруткова сталь діаметром не менше 10 мм. Довжину вертикальних заземлювачів (електродів) рекомендується приймати на рівні 2,0-5,0 м. Відстань від поверхні грунту до початку одиночного вертикального заземлювача (заглиблення електрода) становить 0,5-0,8 м.
Електричний зв'язок між вертикальними заземлювачами здійснюється заземляющими магістральними провідниками, що виготовляються зазвичай зі смугової сталі перетином не менше 48 мм 2 або стали круглого перетину діаметром не менше 6 мм. Заземлювальні провідники з'єднують заземлюються об'єкти з заземлювачами і виготовляються зазвичай зі сталі прямокутного або круглого перетину. Заземляющие магістральні провідники з'єднуються з вертикальними заземлювачами за допомогою зварювання. Заземлюються об'єкти з'єднуються з заземлюючим пристроєм через болтові з'єднання або шляхом зварювання.
Заземлювальні пристрої можуть бути виносного або контурного типу. При контурному заземленні (рис. 1) заземлювачі розташовуються рівномірно по периметру майданчика, на якій знаходиться електрообладнання. Виносне осередкове заземлюючих пристроїв (рис. 2) розташовується за межами майданчика, де встановлено підлягає заземленню устаткування. Схема виносного заземлювального пристрою при розташуванні електродів в ряд приведена на рис. 3.
2.3. РОЗРАХУНОК заземлюючих пристроїв
Для забезпечення безпеки експлуатації електрообладнання проводять розрахунок заземлюючих пристроїв вже на стадії проектування. Електроустановки напругою до 1000 В при ізольованій нейтралі і потужності трансформатора понад 100 кВА повинні мати опір захисного заземлення не більше 4 Ом. при потужності
Мал. 1. Схема контурного заземлення електрообладнання:
1 - електрообладнання; 2 - будівля; 3 - внутрішній заземлюючий контур; 4, 5 - заземлюючі провідники; 6 - заземлення магістральний провідник; 7 - заземлювач
Мал. 2. Схема виносного осередкового заземлення
електрообладнання:
Мал. 3. Схема виносного заземлення електрообладнання при розташуванні електродів в ряд:
1 - електрообладнання; 2 - будівля; 3 - внутрішній заземлюючий контур; 4, 5 - заземлюючі провідники; 6 - заземлювач
трансформатора менше 100 кВА опір заземлення не повинен перевищувати 10 Ом.
Опір заземлювачів розтіканню струму залежить від їх числа, розмірів, питомого опору грунту. Опір одиночного стрижневого заземлювача (електрода) визначається за формулою, Ом
(1)
де ρ - питомий опір ґрунту, Ом · м; d - діаметр стрижневого заземлювача, м; l - довжина стрижневого заземлювача, м; h - глибина розміщення заземлювача, м
h \u003d 0,5l + h 0, (2)
де h 0 - відстань від поверхні грунту до початку одиночного заземлювача, від 0,5 до 0,8 м.
Для заземлювачів з кутової сталі попередньо визначають еквівалентний діаметр за формулою
де С - ширина полиць куточка, м.
Необхідні для розрахунку значення питомих опорів ґрунтів наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Кількість систем заземлення, необхідних для досягнення нормативного опору заземлюючих пристроїв, якi визначається за формулою
де R D - допустимий (нормативне) опір заземлення, Ом; η C - коефіцієнт сезонності; η I - коефіцієнт використання (екранування) в вертикальних заземлителях.
Забиті електроди з'єднуються металевою смугою перерізом не менше 48 мм 2. Довжина смуги для контуру дорівнює
L n \u003d 1,05a (N - 1), (5)
а при розташуванні електродів в ряд
де a - відстань між електродами, м; N - число електродів, шт.
Чисельні значення коефіцієнта сезонності в основному визначаються коливанням вологості грунту протягом року і задані в табл. 2.
Таблиця 2
Чисельні значення коефіцієнта використання (екранування) для вертикальних заземлювачів (електродів) при їх розміщенні по контуру і в ряд (виносна схема) наведені в табл. 3.
Таблиця 3
Опір розтіканню електричного струму з'єднує смуги, покладеної в землі, визначається за формулою, Ом
де L - довжина смуги, м; b - ширина смуги, м; h - глибина закладення смуги від поверхні землі, м.
Результуючий опір розтіканню електричного струму всього заземлювального пристрою визначається за формулою
де η p - коефіцієнт використання (екранування) горизонтальної сполучної смуги.
Чисельні значення коефіцієнта використання горизонтального смугового електрода в залежності від числа вертикальних електродів, що з'єднуються їм, наведені в табл. 4.
Таблиця 4
3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Для визначення параметрів заземлюючих пристроїв, якi необхідних для отримання допустимого електричного опору заземлення, що забезпечує безпеку працюючого персоналу в разі порушення ізоляції струмоведучих частин електроустановки, задається один з варіантів (табл. 5). У табл. 5 наведені вид грунту, порядок розташування вертикальних заземлювачів, розміри електродів і відстань між ними.
2. Відповідно до заданого варіантом вибирається значення питомої опору грунту з табл. 1 і розраховується опір одиночного електрода (R 0) по формулі (1). Відстань від поверхні грунту до початку заземлювача (h 0) приймається рівним 0,7 м. Результат заноситься в табл. 6.
3. Для розрахунку необхідної кількості вертикальних заземлювачів (електродів) застосовуємо метод послідовних наближень. На першому кроці визначають кількість електродів за формулою
де R D - допустимий опір заземлення, приймається рівним 4 Ом.
Коефіцієнт сезонності (η C) визначається з табл. 2 для місяця, що має найменше числове значення цього параметра.
На другому кроці, виходячи з попереднього числа необхідних електродів (отриманих за формулою (9)), по табл. 3 визначають коефіцієнт використання в вертикальних заземлителях (η I). Отриманий коефіцієнт підставляють в формулу (4) і розраховують необхідну кількість електродів.
Таблиця 5
На третьому кроці, за отриманим на другому кроці розрахунку числа вертикальних заземлювачів, визначають по табл. 3 уточнений коефіцієнт використання і знову розраховують необхідну кількість вертикальних заземлювачів за формулою (4). Отримана кількість вертикальних заземлювачів округляється до цілого числа. Коефіцієнти сезонності, використання (екранування) і розраховану кількість електродів заносяться в табл. 6.
4. За формулами (5) або (6) розраховують довжину горизонтальної металевої смуги, що з'єднує вертикальні електроди. Потім обчислюють опір розтікання струму з'єднує смуги, покладеної в землі, за формулою (7). Значення питомої опору грунту визначають за табл. 1. Ширина сталевої штаби дорівнює 12 мм, товщина 4 мм. Глибина закладення смуги від поверхні землі дорівнює 0,7 м. Отримані чисельні значення також заносять в табл. 6.
5. Результуючий опір розтіканню електричного струму всього заземлювального пристрою обчислюють за формулою (8). Коефіцієнт використання горизонтальної сполучної смуги визначають по табл. 4. Отримані значення заносяться в табл. 6.
6. Розрахунковий опір заземлювального пристрою порівнюють з допустимим. Якщо виконується умова R ≤ R D, то заземлюючих пристроїв вважається які забезпечують безпеку експлуатації електроустановок.
Таблиця 6
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Який вплив на організм людини надає проходження електричного струму?
2. Назвіть основні причини електротравматизму?
3. Що називається захисним заземленням?
4. За рахунок чого досягається захисну дію заземлення?
5. Коли застосовують захисне заземлення?
6. Що застосовується в якості природних заземлювачів?
7. Які вимоги пред'являються до пристрою заземлюючих провідників?
8. Від яких параметрів залежить опір заземлюючих пристроїв?
ЛІТЕРАТУРА
1. Міжгалузеві правила по охороні праці (правила безпеки) при експлуатації електроустановок. - М .: Изд-во НЦ ЕНАС, 2001. - 216 с.
2. Правила улаштування електроустановок. - 6-е изд. - СПб .: ДЕАН, 2001. - 928 с.
3. Правила експлуатації електроустановок споживачів. - СПб .: ДЕАН, 2000. - 320 с.
4. Долина П.А. Довідник з техніки безпеки. - М .: Вища школа, 1985. - 825 с.
5. Бєлов С.В. Безпека життєдіяльності: Учеб. для вузів / С.В. Бєлов, А.В. Ільницька, А.Ф. Козько та ін .; За заг. ред. С.В. Бєлова. - 2-е изд., Испр. і доп. - М .: Вища. шк., 1999. - 448 с.
укладачі
В'ячеслав Олексійович Портола
Людмила Миколаївна Денисова
ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО
ОПОРУ ЗАЗЕМЛЕННЯ
Методичні вказівки до практичної роботи з курсу
«Безпека життєдіяльності» для студентів усіх спеціальностей