Основы физиологии труда. Защитное зануление

       Фактор  внияния играет важную роль при поражении электрическим током. На рисунке 13 представлен график зависимости освобождаемости студентов при поражении электрическим током, если им известно о том, что установка находится под напряжением. 

       

       Рисунок 13. Зависимость освобождения студентов от времени, проинформированных о возможной опасности. 

       Тело  человека является проводником электрического тока. Однако проводимость живой ткани  в отличие от обычных проводников  обусловлена не только ее физическими  свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, протекающими лишь в живой материи.

       В живой ткани нет свободных  электронов, и поэтому она не может  быть уподоблена металлическому проводнику, электрический ток в котором  представляет собой упорядоченное  движение свободных электронов.

       Сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость  от множества факторов, в том числе  от состояния кожи, параметров электрической  цепи, физиологических факторов и  состояния окружающей среды.

       Большинство тканей тела человека содержит значительное количество воды (до 65 %). Поэтому живую  ткань можно рассматривать как  электролит, т. е. раствор, разлагающийся  химически при прохождении по нему тока, и, таким образом, считать, что она обладает ионной проводимостью. Иными словами, можно полагать, что  перенос электрических зарядов  в живой ткани осуществляется не свободными электронами, как в  металлических проводниках, а заряженными  атомами или группами атомов —  ионами, подобно тому, как это  происходит в электролитах.

       В живой ткани наблюдается явление  межклеточной миграции (перемещения) энергии, т. е. резонансного переноса энергии  электронного возбуждения между  возбужденной и невозбужденной клетками. Поэтому можно предположить, что живая ткань обладает также электронно-дырочной проводимостью, свойственной полупроводникам, в которых перенос зарядов осуществляется электронами проводимости и дырками.

       Таким образом, тело человека можно рассматривать  как проводник особого рода, имеющий  переменное сопротивление и обладающий в какой-то мере свойствами проводников  первого (полупроводники) и второго (электролиты) рода. При поражении  человека электрическим током основным поражающим фактором является ток, проходящий через его тело.

 

       

       Предельно допустимые величины напряжений и токов

 
 

       Предельно допустимые величины напряжений и токов  согласно ГОСТ 121.038-82 ССБТ приведены в таблице 2. 

       Таблица 3. Предельно допустимые величины напряжений и токов 

 

 

       

       Схема, назначение, принцип  действия и область применения зануления. Необходимость повторного заземления нулевого провода

 

       Зануление применяют в четырех проводных  сетях с глухо-заземленной нейтралью  напряжением до 1000В. Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени  воздействия электрического тока на человека.

       Согласно "Правил Устройства Электроустановок" (ПУЭ):

       «1.7.31. Защитное зануление в электроустановках  напряжением до 1 кВ - преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.»

       Схема защитного зануления показана на рисунке 14.

       

       Рисунок 14. Схема защитного зануления. 
1 – Эл. установка; 
2 – Нулевой ввод; 
3 – Зануляющий проводник; 
4 – Зануляющая магистраль; 
5 – Выводы контура повторного зануления; 
6 – Трубчатые заземлители; 
7 – Соединительная полоса. 

       Повторное заземление нулевого провода необходимо для обеспечения лучшей защиты человека от поражения электрическим током. Как видно из рисунка 15. при обрыве нулевого провода, при переходе электрического тока на корпус электроустановки ток короткого замыкания протекает через сопротивление повторного заземления и сопротивления заземления (r0), и фазу (С). 
 

         

       Рисунок 15. Повторное заземление нулевого провода.

 

       

       Задача

 

       Необходимо выбрать номинальные токи плавких вставок предохранителей и определить предельно допустимые сопротивления петли «фаза-нуль» для потребителей, питающихся от сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

       Указания  к решению задачи:

1. Составить однолинейную схему питания потребителей электрической энергии на формате А4.
2. Определить номинальные токи потребителей электрической энергии.
3. Для электрических двигателей с к.з. ротором определить пусковые токи.
4. Определить расчетные значения номинальных токов плавких вставок.
5. В соответствии с расчетными значениями выбрать ближайшие большие значения стандартных плавких вставок предохранителей из следующего ряда: 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 А.
6. Определить необходимые значения токов короткого замыкания в соответствии с требованиями ПТЭ ЭП.
7. Определить предельно допустимые значения сопротивлений петли «фаза-нуль».
8. Выбрать номинальный ток плавкой вставки для защиты всей группы потребителей электрической энергии.
9. Результаты расчета представить в табличной форме.

 

       

       Исходные  данные:

 

       Таблица 4. Мощности потребителей эл. энергии, кВт 

       Примечание:

1. Кратность пускового тока для эл. двигателей с к.з. ротором принять равной 5…6,25.
2. Коэффициент мощности потребителей принять 0,7…0,8.
3. Коэффициент запаса плавкой вставки принять 2,5 – для легких условий пуска; 2,0 – для тяжелых условий пуска.

 

       

             Решение:

1. Составим однолинейную схему питания потребителей электрической энергии.

       

 

       Рисунок 16. Однолинейная схема питания потребителей электрической энергии

2.  Определим номинальные токи потребителей:

 

       Для установки № 1-6: 

       

, А 

       

       

       

       

       

       

 

       Для установок № 7-8 

       

       

3. Для двигателей с коротко замкнутым ротором  определяим пусковые токи.

 

       I_пуск=К_п×I_н, A, 

       где К_п – кратность пускового тока. 

       I_пуск(1) = К_п×I_н(1) = 5,1×11,77 = 60,03 А

       I_пуск(2) = К_п×I_н(2) = 5,3×9,5 = 50,35 А

       I_пуск(3) = К_п×I_н(3) = 5,5×6,24 = 34,32 А

       I_пуск(4) = К_п×I_н(4) = 5,7×2,26 = 12,88 А

       I_пуск(5) = К_п×I_н(5) = 5,9×36,46 = 215,11 А

       I_пуск(6) = К_п×I_н(6) = 6,1×47,98 = 292,68 А

4. Расчетаем значения номинальных токов плавких вставок.

 

       

, 

       где b - коэффициент запаса плавкой вставки. 

       

;

       

;

       

;

       

;

       

;

       

;

       

;

       

.

5. Выберем ближайшие большие значения стандартных плавких вставок предохранителей по ГОСТу:

 

       

= 32 А;

       

= 25 А;

       

= 15 А;

       

= 6 А;

       

= 125 А;

       

= 125 А;

       

= 63 А;

       

= 10 А.

6. Определеним необходимые значения токов к.з. в соответствии с требованиями ПУЭ:

 

       I_к.з. = К×I_пл.вст., К=3. 

       I_к.з.(1) = К×I_{пл.вст.(1)}= 3×32 = 96А

       I_к.з.(2) = К×I_{пл.вст.(2)}= 3×25 = 75А

       I_к.з.(3) = К×I_{пл.вст.(3)}= 3×15 = 45А