2.2.4 Розрахунок завдань з техніки безпеки.

Завдання 1. Розрахувати силу струму, що проходить через людину у випадках однофазного, двофазного дотику до трифазної мережі, ізольованої від землі (380 В), та трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю (220 В) у випадку нормальної роботи. Опір ізоляції проводів r_із = 300 кОм, ємність мережі незначна С≈ 0, приміщення вологе, підлога бетонна R_{підлоги}=0,1 кОм, взуття шкіряне R_взуття=0,5 кОм опір тіла людини R_тіла = 1,5 кОм, опір заземлення R_о = 4 Ом.

Розв’язання.

Розрахунок сили струму І_л, що протікає через людину, ведемо згідно [43, 46 ] за такими показниками:

R_л – опір людини (R_л = R_тіла + R_взуття + R_{підлоги}), Ом;

r_із  – oпip ізоляції проводів відносно землі, Ом.

U_ф – фазна напруга мережі, В;

U_л –  лінійна напруга мережі, В; ;

С – ємність проводів відносно землі, Ф.

Для трифазної мережі, ізольованої від землі, сила струму, що проходіть через тіло людини за однофазного дотику під час нормального режиму роботи обладнання, розраховується за формулою:

. (2.25)

За відсутності ємнісної складової струму С_А = С_В =С_С = 0 (для нерозгалужених повітряних мереж), за умови r_А = r_В = r_С = r_із

(відчутна сила струму).

Для трифазної мережі, ізольованої від землі, сила струму, що проходіть через тіло людини за двофазного дотику під час нормального режиму роботи обладнання, розраховується за формулою:

. (2.26)

(смертельна сила струму).

Для трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю за нормального режиму роботи сила струму, що проходіть через тіло людини за однофазного дотику, розраховується за формулою:

. (2.27)

(фібріляціна сила струму)

Для трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю за нормального режиму роботи сила струму, що проходіть через тіло людини за двофазного дотику, розраховується за формулою:

. (2.28)

А (смертельна сила струму).

Завдання 2. Розрахувати захисне заземлення. В якості електродів прийняти вертикальні стержні, довжиною l_в = 3 м. Відношення відстані між вертикальними електродами до їх довжини . Глибина закладання вертикальних і горизонтальних заземлювачів h_B = 0,8 м, грунт – пісок. Розташування заземлювачів попередньо приймають за чотирикутним контуром. Лінійна напруга мереж, U_л =6 кВ, опір природного заземлення 10 Ом, довжина кабельних ліній 20 км.

Розв’язання.

Визначаємо допустимий опір заземлюючого пристрою R_д: в електроустановках напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю за потужності генераторів та трансформаторів більше 100 кВт R_д= 4 Ом.

Необхідний опір штучних заземлювачів R_шт.з.:

(2.29)

де R_пр.з. – опір природних заземлювачів;

R_д – допустимий опір заземлення.

R_шт = 10·4/(10-4) = 6,67 Ом

Питомий опір ґрунту, ρ_розр, Омм, визначаємо за формулою [43,46]:

(2.30)

де ψ – коефіцієнт сезонності (ψ_ІІІ= 1,3);

ρ – табличне значення питомого опору ґрунту, Омм (ρ_пісок=500 Омм).

Омм

Опір розтікання струму вертикального заземлювача R_в, Ом:

. (2.31)

де l_в – довжина горизонтального заземлювача;

d – діаметр стержня, d = 0,05 м;

t – відстань від поверхні землі до середини заземлювача визначається за формулою:

м (2.32)

де h_в  – глибина закладання заземлювачів (прийняти за 0,8 м).

Ом

Теоретична кількість вертикальних заземлювачів n, штук, з урахуванням коефіцієнта використання η_в=0,7:

. (2.33)

Довжина з'єднувальної смужки горизонтального заземлювача l_C, м:

, (2.34)

де L_в – відстань між вертикальними заземлювачами, (L_в = 3м);

n_в – необхідна кількість вертикальних заземлювачів.

м

Опір розтіканню струму горизонтального заземлювача (з'єднувальної стрічки) R_Г, Ом:

, (2.35)

де d – еквівалентний діаметр смуги шириною b, d =0,95b, b = 0,15 м.

Ом.

Коефіцієнт використання горизонтального заземлювача η_г відповідно до необхідної кількості вертикальних заземлювачів n_B дорівнює: 0,27.

Результуючий опір заземлювального електроду з урахуванням з’єднувальної смуги:

(2.36)

Ом

Загальний опір заземлювача [25]:

Ом < R_д= 4 Ом.

Оскільки опір заземлювача менший за допустиме значення, то розрахунок виконано вірно.