Файл: Лекция 1 введение. Теоретические, научные основы безопасности жизнедеятельности. Предмет, цели и задачи дисциплины.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 353
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, тогда как в сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю приводит к созданию особо опасных условий.
Р
исунок 3.1 – Замыкание на землю в сети с заземленной нейтралью
Заземление нейтрали имеет еще одно существенное преимущество: так как напряжение фаз по отношению к земле не превосходит фазное напряжение, то изоляция электрических сетей и электрооборудования может быть рассчитана на фазное напряжение, а не на линейное, как это производится в сетях с изолированной нейтралью.
Однако заземление нейтрали достигает желаемой цели далеко не во всех случаях.
Принятое условие, что сопротивление рабочего заземления равно нулю, как правило, не выполняется. Напряжение замкнувшейся на землю фазы распределяется пропорционально сопротивлениям rр и rзм (см. рисунок 3.1). Тогда напряжение в нулевой точке источника будет равно Uо = I3rр, а напряжение относительно земли в месте замыкания Uзм = I3rзм.
Из рисунка 3.1 следует, что в действительности напряжение, приложенное к телу человека, будет больше фазного, т.е. Uч= U2 Uо.
При рассматриваемых условиях в сетях с заземленной нейтралью замыкание на землю изменяет напряжение рабочих фаз относительно земли. Это изменение в основном зависит от соотношения сопротивлений rр и rзм.
Таким образом, если сети с изолированной нейтралью весьма опасны в аварийном режиме, то сети с заземленной нейтралью являются опасными в нормальном рабочем режиме, так как сопротивление изоляции фаз относительно земли при однофазном прикосновении не играют никакой роли. Человек подвергается в этом случае воздействию тока
(3.2)
где rп - сопротивление пола.
Если сопротивление пола мало (проводящие полы), а величиной сопротивления рабочего заземления rр можно пренебречь, то при определении величины тока, протекающего через тело человека, воспользуемся выражением
(3.3)
Иначе говоря, при прикосновении человека к одной из фаз он оказывается под полным фазным напряжением.
Итак, если в сетях с изолированной нейтралью при однофазном прикосновении сопротивление изоляции сети ограничивает величину тока, протекающего через тело человека, то в сетях с заземленной нейтралью оно не имеет в этом смысле никакого значения.
Даже при идеальной изоляции относительно земли ток, протекающий через тело человека при однофазном прикосновении, будет определяться только величиной фазного напряжения и сопротивления тела человека.
Например, при U = 220 В и Rч = 1000 Ом
т.е. ток достигает весьма опасной для жизни человека величины.
ЛЕКЦИЯ № 13
РАЗДЕЛ 4. УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ТЕМА № 5. ПРАВОВЫЕ, НОРМАТИВНО - ТЕХНИЧЕСКИЕ И
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЖД
Занятие № 1. Вопросы безопасности жизнедеятельности в законах и
подзаконных актах
Учебные вопросы
1. Законы и подзаконные акты.
2. Нормативно-техническая документация.
Время: 2 часа.
Литература
1. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.
1. Законы и подзаконные акты
Правовую основу обеспечения безопасности жизнедеятельности составляют соответствующие законы и постановления, принятые представительными органами Российской Федерации (до 1992 года – РСФСР) и входящих в нее республик, а также подзаконные акты:
- указы президентов;
- постановления, принимаемые Правительствами РФ и входящих в нее государственных образований;
- постановлениями, принимаемыми местными органами власти и специально уполномоченными на то органами.
Сегодня Правительство РФ состоит из структур трех уровней:
- федеральное министерство;
- федеральная служба;
- федеральное агентство.
Все эти структуры являются взаимосвязанными, и каждая имеет специализацию.
Федеральное министерство вырабатывает общую политику отрасли, принимает нормативные правовые акты и несет политическую ответственность за состояние дел в подотчетной ему сфере. Однако при этом оно не обладает полномочиями выдавать лицензии, принимать решения по отношению к конкретным организациям и лицам, управлять федеральным имуществом.
Федеральная служба следит за исполнением гражданами и организациями требований, установленных законом.
Федеральное агентство оказывает государственные услуги и управляет федеральным имуществом (ГУПы, казенные предприятия, акции в федеральной собственности), но не может устанавливать правила поведения и осуществлять надзор за деятельностью граждан и организаций (выдавать разрешения, лицензии, квоты и т.п.). Выступает заказчиком по федеральным целевым программам и финансирует подведомственные учреждения.
Правовую основу охраны окружающей среды в стране и обеспечение необходимых условий труда составляет федеральный закон РФ № 52-ФЗ от 30.03.1999 года «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», в соответствии с которым введено санитарное законодательство, включающее указанный закон и нормативные акты, устанавливающие критерии безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды его обитания и требования к обеспечению благоприятных условий его жизнедеятельности.
Ряд требований по охране труда и окружающей среды зафиксировано в законе РСФСР «О предприятиях и предпринимательской деятельности» (1991 год) и в законе РФ «О защите прав потребителей» (1992 год с последующими изменениями).
Важнейшим законодательным актом, направленным на обеспечение экологической безопасности, является федеральный закон РФ № 7-ФЗ от 10.01.2002 года «Об охране окружающей природной среды».
Из других законодательных актов в области охраны окружающей среды следует отметить Водный кодекс РФ № 167-ФЗ от 16.11.1995 года, Земельный кодекс РФ № 136-ФЗ от 25.10.2001 года, федеральные законы РФ № 126-ФЗ от 21.02.1997 года «О недрах», № 174-ФЗ от 23.11.1995 года «Об экологической экспертизе» и № 96-ФЗ от 04.05.1999 года «Об охране окружающего воздуха».
Среди законодательных актов по охране труда следует отметить федеральный закон РФ № 181-ФЗ от 23.06. 1999 года «Об основах охраны труда в РФ» и Трудовой кодекс РФ № 197-ФЗ от 30.12.2001 года с изменениями 2006 года, устанавливающих основные правовые гарантии в части обеспечения охраны труда.
Правовую основу организации работ в чрезвычайных ситуациях и в связи с ликвидацией их последствий составляют федеральные законы № 68-ФЗ от 21.12.1994 года «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», № 69-ФЗ от 21.12.1994 года О пожарной безопасности» и № 170-ФЗ от 21.10.1995 года «Об использовании атомной энергии».
Среди подзаконных актов в этой области следует отметить Постановлении Правительства РФ № 1113 от 05.11.1995 года «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций».
ЛЕКЦИЯ № 14
РАЗДЕЛ 5. БЕЗОПАСНОСТЬ В ОТРАСЛИ
ТЕМА 6. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
ТОКОМ ПРИ ПРЯМОМ И КОСВЕННОМ ПРИКОСНОВЕНИИ
Занятие № 1. Защитное заземление
Учебные вопросы
1. Назначение и область применения.
2. Устройство и нормирование параметров защитного заземления.
Время: 4 часа.
Литература
1. Охрана труда в электроустановках. Под ред. Проф. Б.А. Князевского. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1977. – 320 с.
2. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Главы 7.5, 7.6, 7.10. Изд. 7-е. – СПб.: Изд. ДЕАН, 2002. – 176.
1. Назначение и область применения
1.1. Назначение защитного заземления
Поражения, вызванные прикосновением к конструкциям или корпусам электрических машин, трансформаторов и электрических аппаратов, оказавшихся под напряжением вследствие повреждения изоляции, предотвращаются путем устройства защитных заземлений.
Назначение защитного заземления заключается в создании между металлическими конструкциями или корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения достаточно малого сопротивления. Наличие такого соединения снижает ток, протекающий через параллельно присоединенное сопротивление тела человека до безопасной величины.
Принцип действия защитного заземления схематично представлен на рисунке 1.1,а.
Рисунок 1.1. Защитное заземление в двухпроводной сети
Присоединим корпус однофазной электроустановки к одиночному заземлителю. Прикасаясь к корпусам электроустановок, человек с сопротивлением Rч подключается параллельно сопротивлению заземлителя rз и сопротивлению изоляции первой фазы r1. Кроме того, он будет находиться в последовательном соединении с сопротивлением изоляции второй фазы r2.
Эквивалентная схема такого соединения показана на рис.1.1,б.
Общая проводимость трех параллельно включенных проводимостей равна
. (1.1)
Проводимость всей однофазной цепи составит
. (1.2)
Из условия равенства тока в общей цепи находим
, (1.3)
откуда напряжение Uч, приложенное к телу человека, равно
. (1.4)
После сокращения членов выражения в числителе и знаменателе получаем следующее выражение:
. (1.5)
Ток, протекающий через тело человека, определим из выражения
. (1.6)
Так как значения величин g1, g2, gч значительно меньше по сравнению с проводимостью заземлителя gз, то в знаменателе ими можно пренебречь, тогда величина тока, протекающего через тело человека, определится следующим выражением
. (1.7)
Выражая проводимости g2, gч, gз через сопротивление, получим следующее значение тока
. (1.8)
Из выражения (1.8) можно сделать вывод о том, что величину тока, протекающего через тело человека, можно уменьшить, увеличивая сопротивление тела человека и изоляции сети, или существенно уменьшая сопротивление заземляющего устройства.
Снижение опасности прикосновения к корпусам электрооборудования с нарушенной изоляцией путем уменьшения величины сопротивления заземляющего устройства является наиболее простой и доступной мерой.
Защитное действие заземляющего устройства достигает цели при выполнении следующего условия
, (1.9)
где Uпр доп – допустимое напряжение прикосновения.
Условие (1.9) можно выполнить:
уменьшая ток замыкания Iз за счет увеличения сопротивления изоляции сети;
уменьшая сопротивление заземления rз путем заложения большого количества заземлителей в грунт.
При больших значениях величины сопротивления заземляющего устройства оно нецелесообразно, так как при протекании тока замыкания на корпусах заземленного электрооборудования возникает опасный потенциал.
Добиться того, чтобы напряжение на корпусах электрооборудования было меньше Uпр доп при протекании тока замыкания, можно путем уменьшения величины сопротивления заземляющего устройства, т. е. путем создания сложной системы заземления. В некоторых случаях это условие трудновыполнимо, поэтому прибегают к использованию зануления или схем защитного отключения.
1.2. Область применения защитного заземления
Защитное заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления.
Это возможно в сетях с изолированной нейтралью напряжением до и выше 1 000 В, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток практически не зависит от величины сопротивления заземления.
Защитное заземление применяется также в сетях с большими токами замыкания на землю, т. е. в сетях напряжением выше 1 000 В с эффективно заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, при этом срабатывает максимальная токовая защита.
Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть выше 1 000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.
Коэффициентом замыкания на землю в трехфазной электрической сети называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.
В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 000 В ток замыкания на землю тем больше, чем меньше сопротивление заземления, что значительно снижает эффективность защитного заземления.
Поэтому, согласно [1] в электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью защитное заземление применяется совместно с занулением.
Защитное заземление электроустановок в соответствии с ПУЭ следует выполнять выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока.
В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты при косвенном прикосновении может потребоваться при более низких напряжениях, например, 25 В переменного и 60 В постоянного тока или 12В переменного и 30 В постоянного тока при наличии требований соответствующих глав ПУЭ.
Требования защиты при косвенном прикосновении (обязательное заземление) распространяются на:
1) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т. п.;
2) приводы электрических аппаратов;
3) каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемных или открывающихся частей, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 50 В переменного тока или более 120 В постоянного тока;
4) металлические конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, кабельные муфты, оболочки и броню контрольных и силовых кабелей, оболочки проводов, рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;
5) металлические оболочки и броню контрольных и силовых кабелей и проводов на напряжения до 50 В переменного тока и до 120 В постоянного тока, проложенные на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т. п., с кабелями и проводами на более высокие напряжения;
6) металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников;
7) электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.
Перечень оборудования, которое не требуется заземлять, перечислено в ПУЭ, п. 1.7.48.
2. Устройство и нормирование параметров защитного заземления
2.1. Устройство защитного заземления
Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
Для заземления электроустановок могут быть использованы естественные и искусственные заземлители.
Под естественными заземлителями следует понимать находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного назначения, используемые для целей заземления.
В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах ;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле ;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрофицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие, находящиеся в земле, металлические конструкции и сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеют допустимые значения, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно.
Под искусственными заземлителямипонимают заземлители, специально выполненные для целей заземления. Для их сооружения необходимы дополнительные трудозатраты.
Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными.
Они не должны иметь окраски.
Материал и наименьшие размеры заземлителей должны соответствовать приведенным в таблице 2.1.
Стержни длиной 2,5 - 3 м погружаются (забиваются) в грунт вертикально в специально подготовленной вокруг защищаемой территории траншее (рисунок 2.1).
Заземлители закладывают как можно глубже. Это необходимо, чтобы обеспечить контакт с точками грунта, не подверженными промерзанию или высыханию.
По типу расположения одиночных заземлителей заземляющие устройства делятся на две группы:
одиночные заземлители, когда в качестве заземляющего устройства используется один вертикальный электрод или протяженный электрод;
групповые сосредоточенные заземлители, когда одиночные заземлители располагаются друг от друга на расстоянии не более длины электрода.
Одиночные заземлители могут располагаться по контуру и в ряд.
На практике в большинстве случаев используют не одиночные, а групповые сосредоточенные заземлители. С помощью таких заземлителей удается достичь требуемого нормами малого сопротивления заземлителя.
Рисунок 2.1 – Установка трубчатого заземлителя в траншее:
а – траншея; б – расположение электрода в грунте.
На рисунке 2.2, а показана конструкция заземлителей открытого и закрытого распределительного устройств (ОРУ и ЗРУ) в виде сетки 2 или контура 3 с приваренными к ним вертикальными электродами 1, образующими общую большую конструкцию с размерами по горизонтали в десятки и даже сотни метров.
Когда заземлитель выполнен в виде контура или сетки с вертикальными электродами, электрическое поле в основном зависит от контурного объема всего заземлителя S(l+t), где S – площадь, занимаемая заземлителем, (l+t) – глубина расположения нижних обрезов вертикальных электродов.
Таблица 2.1 – Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
Рисунок 2.2 – Виды заземлителей:
а – ОРУ и ЗРУ, б – промышленного предприятия (цеха), в – передвижной электроустановки; 1 – вертикальные электроды; 2 – сетка; 3 – контур; 4 – полоса (провод); 5 – заземляющий проводник.
2.2. Нормирование параметров защитного заземления
Нормирование параметров защитного заземления в электроустановках осуществляется ПУЭ [2].
Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1000 В сети с эффективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований к их сопротивлению, либо к напряжению прикосновения, а также с соблюдением требований к конструктивному выполнению и к ограничению напряжения на заземляющем устройстве. Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей.
В электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства R, Ом, при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть:
но не более 10 Ом,
где I – расчетный ток замыкания на землю, А.
В электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью для земли с удельным сопротивлением более 500 Омм, если мероприятия (с.10) не позволяют получить приемлемые по экономическим соображениям заземлители, допускается повысить требуемые значения сопротивлений заземляющих устройств в 0,002 раз, где - эквивалентное удельное сопротивление земли, Омм. При этом увеличение сопротивлений заземляющих устройств должно быть не более десятикратного.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью нейтраль генератора или трансформатора трехфазного переменного тока, средняя точка источника постоянного однофазного тока, один из выводов источника однофазного тока должны быть присоединены к заземлителю при помощи заземляющего проводника.
Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
При удельном сопротивлении земли более 100 Омм допускается увеличивать указанные выше нормы в 0,01 раз, но не более десятикратного.
Сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, должно соответствовать условию:
где R – сопротивление заземляющего устройства, Ом;
UПР – напряжение прикосновения, значения которого принимается равным 50 В;
I – полный ток замыкания на землю, А.
Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом.
Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВА, в том числе суммарная мощность генераторов или трансформаторов, работающих параллельно.
В электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью для земли с удельным сопротивлением более 500 Омм, если ниже перечисленные мероприятия не позволяют получить приемлемые по экономическим соображениям заземлители, допускается повысить требуемые значения сопротивлений заземляющих устройств в 0,002 раз, где - эквивалентное удельное сопротивление земли, Омм. При этом увеличение сопротивлений заземляющих устройств должно быть не более десятикратного.
Заземляющие устройства электроустановок в районах с большим удельным сопротивлением земли, в том числе в районах многолетней мерзлоты, рекомендуется выполнять с соблюдением требований, предъявляемых к напряжению прикосновения.
При сооружении искусственных заземлителей в районах с большим удельным сопротивлением земли рекомендуются следующие мероприятия:
а) устройство вертикальных заземлителей увеличенной длины, если с глубиной удельное сопротивление земли снижается, а естественные углубленные заземлители (например, скважины с металлическими обсадными трубами) отсутствуют;
б) устройство выносных заземлителей, если вблизи (до 2 км) от электроустановки есть места с меньшим удельным сопротивлением земли;
в) укладка в траншеи вокруг горизонтальных заземлителей в скальных структурах влажного глинистого грунта с последующей трамбовкой и засыпкой щебнем до верха траншеи;
г) применение искусственной обработки грунта с целью снижения его удельного сопротивления, если другие способы не могут быть применены или не дают необходимого эффекта.
В районах многолетней мерзлоты кроме выше перечисленных рекомендаций следует:
а) помещать заземлители в непромерзающие водоемы и талые зоны;
б) использовать обсадные трубы скважин;
в) в дополнение к углубленным заземлителям применять протяженные заземлители на глубине около 0,5 м, предназначенные для работы в летнее время при оттаивании поверхностного слоя земли;
г) создавать искусственные талые зоны путем покрытия грунта над заземлителем слоем торфа или другого теплоизоляционного материала на зимний период и раскрытия их на летний период.
ЛЕКЦИЯ № 15
РАЗДЕЛ 5. БЕЗОПАСНОСТЬ В ОТРАСЛИ
Р
исунок 3.1 – Замыкание на землю в сети с заземленной нейтралью
Заземление нейтрали имеет еще одно существенное преимущество: так как напряжение фаз по отношению к земле не превосходит фазное напряжение, то изоляция электрических сетей и электрооборудования может быть рассчитана на фазное напряжение, а не на линейное, как это производится в сетях с изолированной нейтралью.
Однако заземление нейтрали достигает желаемой цели далеко не во всех случаях.
Принятое условие, что сопротивление рабочего заземления равно нулю, как правило, не выполняется. Напряжение замкнувшейся на землю фазы распределяется пропорционально сопротивлениям rр и rзм (см. рисунок 3.1). Тогда напряжение в нулевой точке источника будет равно Uо = I3rр, а напряжение относительно земли в месте замыкания Uзм = I3rзм.
Из рисунка 3.1 следует, что в действительности напряжение, приложенное к телу человека, будет больше фазного, т.е. Uч= U2 Uо.
При рассматриваемых условиях в сетях с заземленной нейтралью замыкание на землю изменяет напряжение рабочих фаз относительно земли. Это изменение в основном зависит от соотношения сопротивлений rр и rзм.
Таким образом, если сети с изолированной нейтралью весьма опасны в аварийном режиме, то сети с заземленной нейтралью являются опасными в нормальном рабочем режиме, так как сопротивление изоляции фаз относительно земли при однофазном прикосновении не играют никакой роли. Человек подвергается в этом случае воздействию тока
(3.2)где rп - сопротивление пола.
Если сопротивление пола мало (проводящие полы), а величиной сопротивления рабочего заземления rр можно пренебречь, то при определении величины тока, протекающего через тело человека, воспользуемся выражением
(3.3)Иначе говоря, при прикосновении человека к одной из фаз он оказывается под полным фазным напряжением.
Итак, если в сетях с изолированной нейтралью при однофазном прикосновении сопротивление изоляции сети ограничивает величину тока, протекающего через тело человека, то в сетях с заземленной нейтралью оно не имеет в этом смысле никакого значения.
Даже при идеальной изоляции относительно земли ток, протекающий через тело человека при однофазном прикосновении, будет определяться только величиной фазного напряжения и сопротивления тела человека.
Например, при U = 220 В и Rч = 1000 Ом
т.е. ток достигает весьма опасной для жизни человека величины.
ЛЕКЦИЯ № 13
РАЗДЕЛ 4. УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ТЕМА № 5. ПРАВОВЫЕ, НОРМАТИВНО - ТЕХНИЧЕСКИЕ И
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЖД
Занятие № 1. Вопросы безопасности жизнедеятельности в законах и
подзаконных актах
Учебные вопросы
1. Законы и подзаконные акты.
2. Нормативно-техническая документация.
Время: 2 часа.
Литература
1. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.
1. Законы и подзаконные акты
Правовую основу обеспечения безопасности жизнедеятельности составляют соответствующие законы и постановления, принятые представительными органами Российской Федерации (до 1992 года – РСФСР) и входящих в нее республик, а также подзаконные акты:
- указы президентов;
- постановления, принимаемые Правительствами РФ и входящих в нее государственных образований;
- постановлениями, принимаемыми местными органами власти и специально уполномоченными на то органами.
Сегодня Правительство РФ состоит из структур трех уровней:
- федеральное министерство;
- федеральная служба;
- федеральное агентство.
Все эти структуры являются взаимосвязанными, и каждая имеет специализацию.
Федеральное министерство вырабатывает общую политику отрасли, принимает нормативные правовые акты и несет политическую ответственность за состояние дел в подотчетной ему сфере. Однако при этом оно не обладает полномочиями выдавать лицензии, принимать решения по отношению к конкретным организациям и лицам, управлять федеральным имуществом.
Федеральная служба следит за исполнением гражданами и организациями требований, установленных законом.
Федеральное агентство оказывает государственные услуги и управляет федеральным имуществом (ГУПы, казенные предприятия, акции в федеральной собственности), но не может устанавливать правила поведения и осуществлять надзор за деятельностью граждан и организаций (выдавать разрешения, лицензии, квоты и т.п.). Выступает заказчиком по федеральным целевым программам и финансирует подведомственные учреждения.
Правовую основу охраны окружающей среды в стране и обеспечение необходимых условий труда составляет федеральный закон РФ № 52-ФЗ от 30.03.1999 года «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», в соответствии с которым введено санитарное законодательство, включающее указанный закон и нормативные акты, устанавливающие критерии безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды его обитания и требования к обеспечению благоприятных условий его жизнедеятельности.
Ряд требований по охране труда и окружающей среды зафиксировано в законе РСФСР «О предприятиях и предпринимательской деятельности» (1991 год) и в законе РФ «О защите прав потребителей» (1992 год с последующими изменениями).
Важнейшим законодательным актом, направленным на обеспечение экологической безопасности, является федеральный закон РФ № 7-ФЗ от 10.01.2002 года «Об охране окружающей природной среды».
Из других законодательных актов в области охраны окружающей среды следует отметить Водный кодекс РФ № 167-ФЗ от 16.11.1995 года, Земельный кодекс РФ № 136-ФЗ от 25.10.2001 года, федеральные законы РФ № 126-ФЗ от 21.02.1997 года «О недрах», № 174-ФЗ от 23.11.1995 года «Об экологической экспертизе» и № 96-ФЗ от 04.05.1999 года «Об охране окружающего воздуха».
Среди законодательных актов по охране труда следует отметить федеральный закон РФ № 181-ФЗ от 23.06. 1999 года «Об основах охраны труда в РФ» и Трудовой кодекс РФ № 197-ФЗ от 30.12.2001 года с изменениями 2006 года, устанавливающих основные правовые гарантии в части обеспечения охраны труда.
Правовую основу организации работ в чрезвычайных ситуациях и в связи с ликвидацией их последствий составляют федеральные законы № 68-ФЗ от 21.12.1994 года «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», № 69-ФЗ от 21.12.1994 года О пожарной безопасности» и № 170-ФЗ от 21.10.1995 года «Об использовании атомной энергии».
Среди подзаконных актов в этой области следует отметить Постановлении Правительства РФ № 1113 от 05.11.1995 года «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций».
ЛЕКЦИЯ № 14
РАЗДЕЛ 5. БЕЗОПАСНОСТЬ В ОТРАСЛИ
ТЕМА 6. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
ТОКОМ ПРИ ПРЯМОМ И КОСВЕННОМ ПРИКОСНОВЕНИИ
Занятие № 1. Защитное заземление
Учебные вопросы
1. Назначение и область применения.
2. Устройство и нормирование параметров защитного заземления.
Время: 4 часа.
Литература
1. Охрана труда в электроустановках. Под ред. Проф. Б.А. Князевского. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1977. – 320 с.
2. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Главы 7.5, 7.6, 7.10. Изд. 7-е. – СПб.: Изд. ДЕАН, 2002. – 176.
1. Назначение и область применения
1.1. Назначение защитного заземления
Поражения, вызванные прикосновением к конструкциям или корпусам электрических машин, трансформаторов и электрических аппаратов, оказавшихся под напряжением вследствие повреждения изоляции, предотвращаются путем устройства защитных заземлений.
Назначение защитного заземления заключается в создании между металлическими конструкциями или корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения достаточно малого сопротивления. Наличие такого соединения снижает ток, протекающий через параллельно присоединенное сопротивление тела человека до безопасной величины.
Принцип действия защитного заземления схематично представлен на рисунке 1.1,а.
Рисунок 1.1. Защитное заземление в двухпроводной сети
Присоединим корпус однофазной электроустановки к одиночному заземлителю. Прикасаясь к корпусам электроустановок, человек с сопротивлением Rч подключается параллельно сопротивлению заземлителя rз и сопротивлению изоляции первой фазы r1. Кроме того, он будет находиться в последовательном соединении с сопротивлением изоляции второй фазы r2.
Эквивалентная схема такого соединения показана на рис.1.1,б.
Общая проводимость трех параллельно включенных проводимостей равна
. (1.1)Проводимость всей однофазной цепи составит
. (1.2)Из условия равенства тока в общей цепи находим
, (1.3)откуда напряжение Uч, приложенное к телу человека, равно
. (1.4)После сокращения членов выражения в числителе и знаменателе получаем следующее выражение:
. (1.5)Ток, протекающий через тело человека, определим из выражения
. (1.6)Так как значения величин g1, g2, gч значительно меньше по сравнению с проводимостью заземлителя gз, то в знаменателе ими можно пренебречь, тогда величина тока, протекающего через тело человека, определится следующим выражением
. (1.7)Выражая проводимости g2, gч, gз через сопротивление, получим следующее значение тока
. (1.8)Из выражения (1.8) можно сделать вывод о том, что величину тока, протекающего через тело человека, можно уменьшить, увеличивая сопротивление тела человека и изоляции сети, или существенно уменьшая сопротивление заземляющего устройства.
Снижение опасности прикосновения к корпусам электрооборудования с нарушенной изоляцией путем уменьшения величины сопротивления заземляющего устройства является наиболее простой и доступной мерой.
Защитное действие заземляющего устройства достигает цели при выполнении следующего условия
, (1.9)где Uпр доп – допустимое напряжение прикосновения.
Условие (1.9) можно выполнить:
уменьшая ток замыкания Iз за счет увеличения сопротивления изоляции сети;
уменьшая сопротивление заземления rз путем заложения большого количества заземлителей в грунт.
При больших значениях величины сопротивления заземляющего устройства оно нецелесообразно, так как при протекании тока замыкания на корпусах заземленного электрооборудования возникает опасный потенциал.
Добиться того, чтобы напряжение на корпусах электрооборудования было меньше Uпр доп при протекании тока замыкания, можно путем уменьшения величины сопротивления заземляющего устройства, т. е. путем создания сложной системы заземления. В некоторых случаях это условие трудновыполнимо, поэтому прибегают к использованию зануления или схем защитного отключения.
1.2. Область применения защитного заземления
Защитное заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления.
Это возможно в сетях с изолированной нейтралью напряжением до и выше 1 000 В, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток практически не зависит от величины сопротивления заземления.
Защитное заземление применяется также в сетях с большими токами замыкания на землю, т. е. в сетях напряжением выше 1 000 В с эффективно заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, при этом срабатывает максимальная токовая защита.
Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть выше 1 000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.
Коэффициентом замыкания на землю в трехфазной электрической сети называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.
В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 000 В ток замыкания на землю тем больше, чем меньше сопротивление заземления, что значительно снижает эффективность защитного заземления.
Поэтому, согласно [1] в электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью защитное заземление применяется совместно с занулением.
Защитное заземление электроустановок в соответствии с ПУЭ следует выполнять выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока.
В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты при косвенном прикосновении может потребоваться при более низких напряжениях, например, 25 В переменного и 60 В постоянного тока или 12В переменного и 30 В постоянного тока при наличии требований соответствующих глав ПУЭ.
Требования защиты при косвенном прикосновении (обязательное заземление) распространяются на:
1) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т. п.;
2) приводы электрических аппаратов;
3) каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемных или открывающихся частей, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 50 В переменного тока или более 120 В постоянного тока;
4) металлические конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, кабельные муфты, оболочки и броню контрольных и силовых кабелей, оболочки проводов, рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;
5) металлические оболочки и броню контрольных и силовых кабелей и проводов на напряжения до 50 В переменного тока и до 120 В постоянного тока, проложенные на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т. п., с кабелями и проводами на более высокие напряжения;
6) металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников;
7) электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.
Перечень оборудования, которое не требуется заземлять, перечислено в ПУЭ, п. 1.7.48.
2. Устройство и нормирование параметров защитного заземления
2.1. Устройство защитного заземления
Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
Для заземления электроустановок могут быть использованы естественные и искусственные заземлители.
Под естественными заземлителями следует понимать находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного назначения, используемые для целей заземления.
В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах ;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле ;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрофицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие, находящиеся в земле, металлические конструкции и сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеют допустимые значения, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно.
Под искусственными заземлителямипонимают заземлители, специально выполненные для целей заземления. Для их сооружения необходимы дополнительные трудозатраты.
Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными.
Они не должны иметь окраски.
Материал и наименьшие размеры заземлителей должны соответствовать приведенным в таблице 2.1.
Стержни длиной 2,5 - 3 м погружаются (забиваются) в грунт вертикально в специально подготовленной вокруг защищаемой территории траншее (рисунок 2.1).
Заземлители закладывают как можно глубже. Это необходимо, чтобы обеспечить контакт с точками грунта, не подверженными промерзанию или высыханию.
По типу расположения одиночных заземлителей заземляющие устройства делятся на две группы:
одиночные заземлители, когда в качестве заземляющего устройства используется один вертикальный электрод или протяженный электрод;
групповые сосредоточенные заземлители, когда одиночные заземлители располагаются друг от друга на расстоянии не более длины электрода.
Одиночные заземлители могут располагаться по контуру и в ряд.
На практике в большинстве случаев используют не одиночные, а групповые сосредоточенные заземлители. С помощью таких заземлителей удается достичь требуемого нормами малого сопротивления заземлителя.
Рисунок 2.1 – Установка трубчатого заземлителя в траншее:
а – траншея; б – расположение электрода в грунте.
На рисунке 2.2, а показана конструкция заземлителей открытого и закрытого распределительного устройств (ОРУ и ЗРУ) в виде сетки 2 или контура 3 с приваренными к ним вертикальными электродами 1, образующими общую большую конструкцию с размерами по горизонтали в десятки и даже сотни метров.
Когда заземлитель выполнен в виде контура или сетки с вертикальными электродами, электрическое поле в основном зависит от контурного объема всего заземлителя S(l+t), где S – площадь, занимаемая заземлителем, (l+t) – глубина расположения нижних обрезов вертикальных электродов.
Таблица 2.1 – Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
| Материал | Профиль сечения | Диаметр, мм | Площадь поперечного сечения, мм2 | Толщина стенки, мм |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Сталь черная | Круглый: для вертикальных заземлителей, для горизонтальных заземлителей Прямоугольный Угловой Трубный | 16 10 - - - 32 | - - - 100 100 - | - - - 4 4 3,5 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Сталь оцинкованная | Круглый: для вертикальных заземлителей, для горизонтальных заземлителей Прямоугольный Трубный | 12 10 - 25 | - - 75 - | - - 3 2 |
| Медь | Круглый Прямоугольный Трубный Канат многопроволочный | 12 - 20 1,8* | - 50 - 35 | - 2 2 - |
Рисунок 2.2 – Виды заземлителей:
а – ОРУ и ЗРУ, б – промышленного предприятия (цеха), в – передвижной электроустановки; 1 – вертикальные электроды; 2 – сетка; 3 – контур; 4 – полоса (провод); 5 – заземляющий проводник.
2.2. Нормирование параметров защитного заземления
Нормирование параметров защитного заземления в электроустановках осуществляется ПУЭ [2].
Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1000 В сети с эффективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований к их сопротивлению, либо к напряжению прикосновения, а также с соблюдением требований к конструктивному выполнению и к ограничению напряжения на заземляющем устройстве. Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей.
В электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства R, Ом, при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть:
но не более 10 Ом,где I – расчетный ток замыкания на землю, А.
В электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью для земли с удельным сопротивлением более 500 Омм, если мероприятия (с.10) не позволяют получить приемлемые по экономическим соображениям заземлители, допускается повысить требуемые значения сопротивлений заземляющих устройств в 0,002 раз, где - эквивалентное удельное сопротивление земли, Омм. При этом увеличение сопротивлений заземляющих устройств должно быть не более десятикратного.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью нейтраль генератора или трансформатора трехфазного переменного тока, средняя точка источника постоянного однофазного тока, один из выводов источника однофазного тока должны быть присоединены к заземлителю при помощи заземляющего проводника.
Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
При удельном сопротивлении земли более 100 Омм допускается увеличивать указанные выше нормы в 0,01 раз, но не более десятикратного.
Сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, должно соответствовать условию:
где R – сопротивление заземляющего устройства, Ом;
UПР – напряжение прикосновения, значения которого принимается равным 50 В;
I – полный ток замыкания на землю, А.
Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом.
Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВА, в том числе суммарная мощность генераторов или трансформаторов, работающих параллельно.
В электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью для земли с удельным сопротивлением более 500 Омм, если ниже перечисленные мероприятия не позволяют получить приемлемые по экономическим соображениям заземлители, допускается повысить требуемые значения сопротивлений заземляющих устройств в 0,002 раз, где - эквивалентное удельное сопротивление земли, Омм. При этом увеличение сопротивлений заземляющих устройств должно быть не более десятикратного.
Заземляющие устройства электроустановок в районах с большим удельным сопротивлением земли, в том числе в районах многолетней мерзлоты, рекомендуется выполнять с соблюдением требований, предъявляемых к напряжению прикосновения.
При сооружении искусственных заземлителей в районах с большим удельным сопротивлением земли рекомендуются следующие мероприятия:
а) устройство вертикальных заземлителей увеличенной длины, если с глубиной удельное сопротивление земли снижается, а естественные углубленные заземлители (например, скважины с металлическими обсадными трубами) отсутствуют;
б) устройство выносных заземлителей, если вблизи (до 2 км) от электроустановки есть места с меньшим удельным сопротивлением земли;
в) укладка в траншеи вокруг горизонтальных заземлителей в скальных структурах влажного глинистого грунта с последующей трамбовкой и засыпкой щебнем до верха траншеи;
г) применение искусственной обработки грунта с целью снижения его удельного сопротивления, если другие способы не могут быть применены или не дают необходимого эффекта.
В районах многолетней мерзлоты кроме выше перечисленных рекомендаций следует:
а) помещать заземлители в непромерзающие водоемы и талые зоны;
б) использовать обсадные трубы скважин;
в) в дополнение к углубленным заземлителям применять протяженные заземлители на глубине около 0,5 м, предназначенные для работы в летнее время при оттаивании поверхностного слоя земли;
г) создавать искусственные талые зоны путем покрытия грунта над заземлителем слоем торфа или другого теплоизоляционного материала на зимний период и раскрытия их на летний период.
ЛЕКЦИЯ № 15
РАЗДЕЛ 5. БЕЗОПАСНОСТЬ В ОТРАСЛИ