Кафедра «Промышленная безопасность и охрана труда»

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Кафедра «Промышленная безопасность и охрана труда»

Электробезопасность

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

для всех направлений подготовки УГНТУ

УФА 2012

Учебно-методическое пособие по теме «Электробезопасность» предназначено для всех направлений подготовки в УГНТУ, изучающих дисциплину БЖД.

В теоретическом разделе рассмотрено действие электрического тока на организм человека,а также факторы, влияющие на исход поражения электрическим током.

Описаны основные меры по обеспечению электробезопасности в электроустановках.

В исследовательном разделе описаны приборы и порядок выполнения лабораторной работы «Исследование эффективности средств электробезопасности в электроустановках до 1 кВ» и требования к отчету.

В расчетном разделе приведены исходные данные и порядок расчета защитного заземления в электроустановках при проведении практической работы «Расчет систем электробезопасности в сетях переменного тока дои свыше 1кВ», и требования к оформлению отчета. Приведены также контрольные вопросы по теме «Электробезопасность".

Составители: Гилязов А.А., доц., канд.техн.наук

Вадулина Н.В., доц., канд.техн.наук

Киреев И.Р., доц., канд.техн.наук

Рецензент: Абдрахимов Ю.Р., проф., зав. кафедрой «Промышленная безопасность и охрана труда»

СОДЕРЖАНИЕ

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………………...2 1.1. Действие электрического тока на организм человекаи основные факторы, влияющие на исход поражения……………………………………………...........2

1.2.Условия и основные причины поражения током …..................................…3

1.3. Основные защитные меры в электроустановках………………….....................4 1.3.1.Изоляция токоведущих частей………….....................................................7

1.3.2.Защитное заземление ………………………………………..….........…...8

1.3.3.3ануление…………………………………………………..…….................11

1.3.4.3ащитное отключение……………………………………………………………12

1.3.5.Электрозащитные средства…………………………………………….….13

2.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ Лабораторная работа «Исследование эффективности средств электробезопасности в электроустановках до 1 кВ»………..14

2.1.Измерение сопротивления изоляции..............................................................14

2.2.Измерение сопротивления защитного заземления……............................…16

3. РАСЧЕТНЫЙРАЗДЕЛ Практическая работа «Расчет систем электробезопасности в сетях переменного до и свыше 1 кВ»…….…………….18

3.1. Исходные данные для расчета……………………………………………………..20

3.2. Порядок расчета защитного заземления в электроустановках…………………….20

4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ к теме «Электробезопасность»……………..21

ПРИЛОЖЕНИЕ1……………………………………………..……...........22

ПРИЛОЖЕНИЕ 2…...........................................................................................22

ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………..............………..23

ПРИЛОЖЕНИЕ 4…..........................................................................…….…23

ПРИЛОЖЕНИЕ 5….......................................................................................24

ЦЕЛЬ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ПОСОБИЯ

Целью учебно-методического пособия «Электробезопасность» являются:

1.Ознакомление с действием электрического тока на организм человека и
основными факторами, влияющими на исход поражения.

2.Ознакомление с основными защитными мерами в электроустановках.

3.Выполнение лабораторной работы «Исследование эффективности средств электробезопасности в электроустановках до 1 кВ» с оформлением отчета.

4.Выполнение практической работы «Расчет систем электробезопасности в сетях переменного тока до и свыше 1 кВ»с оформлением отчета.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙРАЗДЕЛ

Защитные меры в электроустановках

В соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 (1999, 2009) и ГОСТ 12.1.030-81 (2001), электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электробезопасность обеспечивается:

1)конструкцией электроустановки;

2)техническими способами и средствами защиты;

3)организационными мероприятиями.

Конструкция электроустановки должна соответствовать условиям их эксплуатации и обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с токоведущими и движущими частями электроустановки.

К техническим способам и средствам защиты относятся: изоляция токоведущих частей, защитное заземление, зануление, защитное отключение, малое напряжение и др.

Защитное заземление

Защитное заземление - наиболее распространенная, весьма эффективная и простая мера защиты от поражения током. Защитное заземление (ГОСТ 12.1.009-2002 (2009)) - преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом - металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения между корпусом или другими частями электроустановки, оказавшимися под напряжением, и землей до безопасного значения. Это достигается созданием между корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения с достаточно малым сопротивлением.

Область применения защитного заземления - трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и выше 1 кВ с любым режимом нейтрали.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030.81 (2001г.) защитное заземление электроустановок следует выполнять:

- при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и
выше постоянного тока - во всех случаях;

- при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от

110 до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных.

Во взрывоопасных помещениях защитное заземление выполняется независимо от величины напряжения.

На рис. 1.1 приведена принципиальная схема защитного заземления.

Рис 1.1 Принципиальная схема защитного заземления:

1 - электроустановка; 2 - заземлитель;

3 - заземляющий проводник; 4 - плавкие предохранители (пп)

Как видно из рис. 1.1, корпус заземляющего электрооборудования в случае замыкания одной из фаз на корпус, может оказаться под напряжением, равным

где I₃ - ток замыкания на землю;

R₃-допустимое значение сопротивления защитного заземления.

Наибольшие допустимые значения сопротивления заземляющих устройств, установленные ПУЭ, приведены в табл. 1.1.

Наибольшее значение силы тока однофазного замыкания на землю в сетях напряжением 380 или 220 В с изолированной нейтралью может быть

I₃ ≤10А. Поэтому имеем при наличии защитного заземления U₃<<U_ф, и ток, проходящий через человека, будет равен

Из этого выражения следует, что для обеспечения электробезопасности необходимо, чтобы сопротивление защитного заземления было как можно меньше.

Таким образом, эффективность защитного заземления в электроустановках состоит в уменьшении тока, проходящего через организм человека.

Таблица 1.1

Допустимые значения сопротивления защитного заземления

в электроустановках

Характеристика электроустановок	Наибольшие допустимые значения сопротивления Из, Ом
1 . Электроустановки напряжением до 1 кВ сети с изолированной нейтрал	R₃ ≤ 4,0
2. То же при суммарной мощности питающих генераторов или трансформаторов не более 100 кВА	R ₃ ≤10,0
3. Электроустановки напряжением выше 1 кВ с большими токами замыкания на землю (1₃≥500А)	R ₃ ≤ 0,5
4. Электроустановки напряжением выше 1 кВ с малыми токами замыкания на землю (1₃<500А)	но не более 10
5. При одновременном использовании заземлителей для электроустановок до и выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью

Заземляющее устройство состоит из заземлителей и заземляющих проводников.

Заземлители, в основном, выполняются в виде вертикально погруженных стальных труб диаметром 30...50 мм, уголков размером от 40х40 мм до 60 х 60 мм и стержней диаметром 10 ... 12 мм, сваренных по верхним концам горизонтальной соединительной полосой (сечением не менее 4х12 мм или круглого сечения диаметром не менее 6 мм).

По расположению заземлителей относительно корпусов электроустановки различают:

· выносное(заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования);

· контурное заземление (заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого оборудования на некотором расстоянии друг от друга).

Измерение сопротивления защитного заземления, согласно ПУЭ, производится после монтажа, через год после включения в эксплуатацию, а в последующем - после ремонта электроустановки, ежегодно - цеховых электроустановок и через 3 года - на подстанциях потребителей. Испытания проводятся летом при наибольшем просыхании почвы и зимой при наибольшем её замерзании.

Проверку оформляют актом. Внешний осмотр проводят не реже 1 раза в 6 месяцев, а в помещении с повышенной опасностью и особо опасных не реже 1 раза в 3 месяца.

Зануление

Зануление, как и защитное заземление является эффективной мерой защиты от поражения электрическим током. Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.019-2002,2009).Недопустимо к применению термин - синоним «защитное зануление».

Задача зануления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания одной из фаз на корпус. Разрешается эта задача отключением поврежденной электроустановки сети.

Рисунок 1.2- Схема зануления

Принцип действия зануления (см. рисунок 1.2) - превращение замыкания одной из фаз на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводом), с целью вызвать короткое замыкание, способное обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой могут быть плавкие предохранители (пп), магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле, автоматы (А), осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки.

Зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с изолированной нейтралью, а также в трехпроводных сетях постоянного тока с глухозаземленной средней точкой.

В сети с заземлением корпус приемника нельзя заземлять, не присоединив его к нулевому защитному проводу.

При занулении необходимо выполнение следующих условий:

гдеК – коэффициент К=1,4...1,6 - для автомата;

К=3...6 - для взрывоопасных помещений;

I_пл.вст. - ток срабатывания плавкой вставки предохранителя.

2) R₀≤2 Ом при U=660В

R₀≤4 Ом при U=380В

R₀≤8 Ом при U=220В

3) Кроме того, нулевой провод повторно заземляют (R_п) через каждые 250 м, что позволяет снизить напряжение на корпусе относительно земли в момент короткого замыкания и особенно при обрыве нулевого провода.

Одновременное зануление и заземление одного и того же корпуса, а точнее - заземление зануленного корпуса не только не опасно, а напротив, улучшает условия безопасности, т.к. создает дополнительное заземление нулевого защитного провода.

Защитное отключение

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

При применении этого вида защиты безопасность обеспечивается быстродействующим (0,1 - 0,2 с) отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.

Схемы и конструкции устройств защитного отключения основаны на различных принципах действия. На рис. 1.3 приведена наиболее простая схема защитного отключения, срабатывающего при появлении напряжения на корпусе относительно земли. В схемах этого типа датчиком может служить реле напряжения R₃, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем – R_в.

Рис. 1.3. Схема защитного отключения, срабатывающего при появлении напряжения на корпусе относительно земли:

P ₃ - защитное реле; К₃- замыкающие контакты P₃; AB - автоматический выключатель; K _н — контрольная кнопка; R ₃ - защитное заземление; R_B — вспомогательное заземление

Защитное отключение - весьма перспективная мера защиты на предприятиях химической промышленности, особенно в помещениях, особо опасных в отношении поражения электрическим током, а также во взрывоопасных зонах.

Электрозащитные средства

Одним из действенных мер защиты от поражения электрическим током является применение электрозащитных средств.

Электрозащитные средства (ГОСТ 12.1.009-2002,2009) – переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

По назначению электрозащитные средства условно делятся на:

1. Изолирующие, которые подразделяются на:

а) основные (до 1 кВт - диэлектрические перчатки, электроинструмент с изолирующими ручками и др.)

б) дополнительные ( до 1 кВт-диэлектрические галоши, коврики и подставки)

2. ограждающие защитные средства (для временного ограждения токоведущих частей электроустановки);

3.вспомогательные (не защитит от падения с высоты подъема на опоры и др.);

K ОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ТЕМЕ «ЭЛЕКТРБЕЗОПАСНОСТЬ»

1.Какое действие оказывает электрический ток, проходя через организмчеловека?

2.Виды поражений электрическим током.

3.Укажите основные факторы, влияющие на исход поражения электрическим током.

4.Значение порогового отпускающего тока (переменного и постоянного).

5.Значение смертельного тока для человека (переменного и постоянного).

6.Значение активного сопротивления тела человекаR_Ч, принимаемое при расчетах.

7.Что понимается под «двухфазным» и «однофазным» прикосновением?

8.Основные причины поражения электрическим током в электроустановках.

9.Укажите виды изоляции в электроустановках

10.Минимальное сопротивление изоляции в электроустановках до 1 кВ.

11.Каким прибором осуществляется измерение сопротивления изоляции. Принцип действия прибора.

12.Что понимается под защитным заземлением?

13.Принцип действия защитного заземления.

14.Область применения защитного заземления.

15.Укажите значения наибольшего допустимого сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и свыше 1 кВ

16. Укажите виды заземлителей.

17.Каким прибором осуществляется измерение сопротивления защитного заземления?Принцип действия прибора.

18.Что понимается под занулением?

19.Область применения зануления.

20.Выполнение каких условий необходимо при занулении в электроустановках?

21.Что понимается под защитным отключением?

22.Область применения защитного отключения.

23.Что понимается под электрозащитными средствами? Их деление по назначению.

24.В каком порядке осуществляется расчет защитного заземленияв электроустановках.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Приближенные значения удельных сопротивлений различных грунтов

Вид фунта	Удельное сопротивление ρ_грОм • м
Вид фунта	возможные пределы колебаний	при влажности 10 …20 % к весу грунту
Глина	8…70	40
Чернозем	9. ..63	20
Садовая земля	30. ..60	40
Суглинок	40. ..150	100
Супесь	150… 400	300
Песок	400… 700	700

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Признаки климатических зон и соответствующие им коэффициенты сезонности Ψ для однородного грунта

Характеристика климатической зоны и тип заземлителя		Климатические зоны СССР
		1		2		3		4
Признаки климатических зон
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С		-20. ..-15		-14. ..-10		-10. ..0		0…+5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С		+10. ..+18		+18… +22		+22… +24		+24… +25
Среднегодовое количество осадков, см		40		50		50		30. ..50
Продолжительность замерзания вод, дни		190. ..170		150		100		0
Коэффициент сезонности Ψ
Вертикальные электроды длиной 2…3 м при глубине заложения вершин 0,5… 0,8 м	1,8. ..2,0		1,5. ..1,8		1,4. ..1,6		1,2. ..1,4
Горизонтальные электроды при глубине заложения 0,8 м	4,5… 7,0		3,5. ..4,5		2,0. ..2,5		1,5. ..2,0

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Формулы для вычисления сопротивления растеканию тока одиночных заземлений

Тип заземлителя	Схема	Расчетные формулы	Условия применения
Стержневой круглого сечения (труба) или уголковый у поверхности земли			l>>d Для уголка шириной b, d=0.95b
То же в земле			l >>d t₀≥0.5м t=t₀+0.5*l
Протяженная полоса или круглая сталь на поверхности земли			l_n>>d
Протяженная полоса или круглая сталь на поверхности земли
То же в земле			l_n>>d
То же в земле			L_n≥ 4t

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Коэффициенты использования η_в вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи

Число заземлителей	Отношение расстояния между электродами а₁ к их длинеl
	Электроды размещены в рад			Электроды размещены по контуру
	1	2	3	1	2	3
2	0,85	0,91	0,94	—	-	-
4	0,73	0,83	0,89	0,69	0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61	0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56	0.68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63	0,71
40	-	-	-	0,41	0,58	0,66
60	-	-	-	0,39	0,55	0,64
100	-	-	-	0,36	0,52	0,62

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Коэффициент использования η_г горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальныеэлектроды

Отношение расстояния между вертикальными электродами к их длинеa/l	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-	-
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
Вертикальные электроды размещены по контуру
1	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20		0,19
2	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27		0,23
3	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36		0,33