Расчет защитного заземления
Одним из опасных факторов, которые могут воздействовать на человека, является электрический ток. Число травм, вызванных электрическим током, невелико и составляет 0,1-1% от общего числа несчастных случаев на производстве, но из общего числа смертельных несчастных случаев 10-20% происходит в результате поражения электрическим током. В мире от действия электрического тока погибает ежегодно до 25 тыс. человек. Поэтому вопросам электробезопасности следует выделять большое внимание.
Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает механическое, термическое, электролитическое и биологическое действие.
Опасность поражения электрическим током может возникнуть при проведении работ, связанных с использованием электрических сетей для питания электроприемников (в данном случае ЭВМ).
При питании электроприемников от электрических сетей причинами электропоражений может явиться случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или к конструктивным частям электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции.
При оценке опасности прикосновения человека одновременно к двум точкам электрической цепи принимают что, сопротивление человека электрическому току является чисто активным с величиной этого сопротивления равным 1000 Ом [8].
Защитные меры в электроустановках можно условно разделить на технические средства безопасности, которые применяются непосредственно в электроприемниках и меры безопасности эксплуатации производственных электрических сетей.
К техническим средствам безопасности, применяемых в электроприемниках, относятся системы блокировок, обеспечивающие отключение питания электроприемников если не закрыта опасная зона, концевые выключатели, экраны, предохранители, предельные автоматы, схемы защитного отключения, двойная изоляция и другие. Конкретные технические решения о защитных мерах в электроприемниках должны приниматься на этапах их проектирования на основе тщательного анализа факторов опасности поражения электрическим током.
Существует много разнообразных технических средств, обеспечивающих безопасность электроприемников. При эксплуатации электрических сетей из всех средств коллективной защиты наибольшее распространение получили: защитное заземление и защитное отключение.
Защитное заземление применяется в сетях переменного тока с изолированной нейтралью и с напряжением до 1000В. Оно заключается в соединении нетоковедущих металлических частей электроустановки с землей. Заземление подключают к электроприемнику посредством заземляющего проводника, поэтому при конструированни оборудования и приборов, которые должны питаться от сетей переменного тока, должны предусматриваться болты, клеммы или винты для заземления. Основным элементом защитного заземления является заземляющее устройство [8]
Для расчета заземляющего устройства необходимы следующие данные:
сопротивление заземляющего устройства
,
требуемое по нормам ПУЭ;удельное сопротивление грунта;
длина, диаметр, и глубина расположения в грунте искуственных заземлителей;
повышающий коэффициент
.
В
соответствии с ПУЭ сопротивление
заземляющего устройства
должно быть не более 4 Ом. Для мощности
источников электроэнергии до 100кВА
,
а при токах замыкания на землю более
500А
.
Удельное сопротивление грунта ρ зависит от характера грунта и его влажности. Данные об удельном сопротивлении для некоторых видов грунта и их влажности приведена в таблице 8.
Таблица 8 - Удельное сопротивление грунта
Вид грунта |
Удельное
сопротивление грунта ρ,
|
Удельное сопротивление грунта при влажности 10-20% к массе грунта ρ, |
Песок |
4 - 7 |
7 |
Каменистый грунт |
1,5 - 4 |
3 |
Суглинок |
0,4 - 1,5 |
1 |
Садовая земля |
0,2 - 0,6 |
0,4 |
Глина |
0,08 - 0,7 |
0,4 |
Чернозем |
0,09 - 5,3 |
2 |
Торф |
0,1 - 0,3 |
0,2 |
На практике опытным путем замеряют заземление одиночного заземлителя, а по нему рассчитывают удельное сопротивление грунта.
Для постоянных заземляющих устройств в качестве искуственных заземлителей используют стальные трубы диаметром 40-60 мм или стержни из уголковой стали, забиваемые вертикально в грунт. Если вместо труб используют заземлители из уголковой стали, то для расчетов применяют так называемый эквивалентный диаметр:
,
где b - ширина стороны уголка.
Наиболее часто при устройстве искусственного заземления применяют вертикальные заземлители, которые забивают на глубину h=0,5 ...0,8 м от поверхности земли.
На рис. 39 приведена схема установки в земле вертикального одиночного трубчатого заземлителя.
Рисунок 39 - Схема установки в земле вертикального одиночного трубчатого заземлителя
При таком расположении заземлителей удается в течение всего года иметь наиболее устойчивое значение сопротивления заземляющего устройства, чем, например, при расположении в горизонтальном направлении заземлителей.
Диаметр трубы и глубину ее забивки выбирают в зависимости от характера грунта, руководствуясь экономическими соображениями. Влияние длины и глубины цилиндрического заземлителя показано на рисунок 40 (грунт песчанный, влажный). Влияние диаметра заземлителя на сопротивление растеканию тока меньше, чем влияние, оказываемое глубинной забивки.
Повышающий
коэффициент
- это коэффициент, учитывающий глубину
забивки одиночных заземлителей и
влажность грунта, в среднем может быть
принят как
.
Рисунок
40 - График, показывающий влияние глубины
цилиндрического заземлителя на
сопротивление растеканию тока
По удельному сопротивлению грунта ρ и повышающемуся коэффициенту находиться расчетное удельное сопротивление грунта
Сопротивление растеканию одиночного заземлителя можно вычислить по формуле
(19)
где
- расчетное удельное сопротивление
грунта, Ом*см; l,d - длина и диаметр трубы
одиночного заземлителя, см;
,
см (см. рис. 4.4.3); h - глубина
заложения трубы.
Приближенное число заземлителей
, (20)
где
- нормируемое значение заземляющего
устройства.
При
определении фактического сопротивления
растеканию тока для соединительной
полосы между одиночными заземлителями
необходимо учитывать коэффициент
использования полосы
,
так как между соединительной полосой
и трубами происходит взаимное
экранирование.
Одиночные заземлители в групповом заземлителе могут быть расположены в ряд (рис. 4.4, а) или по контуру, как показано на рис. 4.4, б.
Рисунок 41 - Одиночные заземлители в групповом заземлителе
Коэффициенты
использования
вертикальных стержневых заземлителей,
можно определить из табл. 9.
Таблица 9 - Коэффициент использования
Число заземлителей, шт. |
Отношение расстояний между заземлителями к их длине (a/l) |
||||||
Размещение заземлителей |
|||||||
в ряд |
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 |
0,8 |
|
10 |
0,59 |
0,74 |
0,81 |
0,55 |
0,68 |
0,76 |
|
20 |
0,48 |
0,67 |
0,76 |
0,42 |
0,63 |
0,71 |
|
40 |
|
|
|
0,41 |
0,58 |
0,66 |
|
60 |
|
|
|
0,35 |
0,55 |
0,64 |
|
100 |
|
|
|
0,3 |
0,52 |
0,62 |
|
В
табл. 10 приведены значения коэффициентов
использования
полос связи горизонтального полосового
заземлителя, соединяющего вертикальные
стержневые заземлители.
Таблица 10 - Коэффициент использования
Отношение расстояния между заземлителями к их длине |
Число стержневых заземлителей n, шт |
|||||||
2 |
4 |
6 |
10 |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
Заземлители размещены в ряд |
||||||||
1 |
0,85 |
0,77 |
0,72 |
0,62 |
0,42 |
|
||
2 |
0,94 |
0,89 |
0,84 |
0,75 |
0,56 |
|||
3 |
0,96 |
0,92 |
0,88 |
0,82 |
0,68 |
|||
Заземлители размещены по контуру |
||||||||
1 |
|
0.45 |
0,4 |
0,34 |
0,27 |
0,22 |
0,2 |
0,19 |
2 |
|
0,55 |
0,48 |
0,4 |
0,32 |
0,29 |
0,27 |
0,23 |
3 |
|
0,7 |
0,64 |
0,56 |
0,45 |
0,39 |
0,36 |
0,33 |
Для
нахождения коэффициентов использования
труб предварительно задаются расположением
труб в групповом заземлении (в ряд или
по контуру), а далее принимают расстояние
между трубами. При небольшом количестве
труб (менее 5) они располагаются в ряд,
при большом - по контуру. Расстояние
между трубами выбирают из соотношения
По приближенному числу заземлителей n' по табл. 10 определяют коэффициент использования труб. После этого находим число труб:
(20)
с
учетом найденного коэффициента
.
Затем уточняем коэффициент использования
труб с учетом найденного количества
труб n и определяем сопротивление
растеканию тока труб группового
заземлителя:
(21)
Сопротивление
растеканию тока одиночной полосы связи
в
Омах определяется по формуле
, (22)
, (23)
где
-
длина полосы связи, см; h
- расстояние от поверхности земли до
полосы связи, см; b - ширина
полосы связи, см.
В
табл. 10 определяем коэффициент
использования полосы связи
и вычисляем сопротивление растеканию
тока полосы связи
с учетом найденного коэффициента
использования:
,
Ом (24)
Общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства:
(25)
Произведем расчеты для данного проекта:
Исходные данные:
заземлители размещены по контуру в два ряда;
сопротивление заземляющего устройства
размеры одиночного заземлителя l=2м;
расстояние между трубами а=2м; глубина заложения труб h=0,8м;
размер соединительной полосы связи 25•4мм;
грунт - суглинок; повышающий коэффициент .
Расчеты:
1 Определяется расчетное сопротивление грунта:
для
суглинка
.
2 Определяется сопротивление растеканию тока одиночного трубчатого вертикального заземлителя:
3 Ориентировочное число заземлителей (труб) без учета коэффициента использования:
,
округлив получаем 14 заземлителей
4 По табл. 4.2 определяется коэффициент использования для трубы:
.
5 Число труб в грунтовом заземлителе с учетом коэффициента использования:
,
округлив получим 21 заземлитель
Уточняется коэффициент использования для 21 трубы (таблица 10):
.
6 Сопротивление растеканию всех труб:
Длина полосы связи, объединяющей трубы в один групповой заземлитель:
,
где
7 Определяется сопротивление растеканию тока одиночной полосы связи:
,
Ом
где b=2,5 см, h=80см - расстояние от поверхности земли до полосы связи
8 По таблице 43 находиться коэффициент использования полосы связи
(заземлители
расположены по контуру, а/l=1 и n≈20):
9 Сопротивление растеканию тока полосы связи, объединяющей все трубы, с учетом коэффициента использования полосы связи:
10 Общее сопротивление заземляющего устройства:
что удовлетворяет поставленному условию: 3,491Ом < 4Ом
Вывод
В ходе анализа рабочего места были выявлены следующие негативные факторы воздействия на здоровье человека:
электромагнитное излучение;
возможность поражения статическим электричеством, электричеством сетей электроснабжения.
Был рассчитан коэффициент безопасности рабочего места по параметрам:
шум, постоянный и прерывистый.
электромагнитное излучение, напряженность магнитного поля и напряженность электрического поля.
Было
получено значение показателя безопасности
рабочего места 
.
На основании значения показателя можно сделать вывод о безопасности рабочего места.
Для устранения потенциально опасных факторов было применено инженерное решение в виде защитного заземления. Был проведен расчет защитного заземления, основная часть которого свелась к расчету заземляющего устройства. Результаты расчетов удовлетворяют нормам правил устройств электроустановок.
Заключение
В процессе работы над проектом были решены следующие задачи:
было дано описание общей структуры программного комплекса;
исследованы бизнес-процессы, протекающие на предприятии в рамках услуги по выдаче технического свидетельства;
были проанализированы недостатки текущих возможностей обработки заявлений;
с учетом найденных недостатков была создана модель «Как должно быть»;
разработано техническое задание на будущую систему;
разработана логическая и физическая модель БД;
разработана модель вариантов использования;
разработаны модели классов и последовательностей;
выбран язык программирования, а так же графическая библиотека;
разработано и протестировано программное обеспечение.
По результату выполненных работ можно сказать, что цель реализовать систему обеспечивающую доступ к электронным заявлениям, пришедшим с единого портала государственных услуг, для доступа к заявлениям и дальнейшей обработке заявлений была достигнута.
Список использованных источников
Портал государственных услуг Российской Федерации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gosuslugi.ru/pgu/content/ 120/290/309, свободный. – Загл. с экрана. (01.04.2012)
IBS Group Holding, Определение Business Intelligence, WMS в России. [Электронный ресурс], свободный. – Режим доступа: http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%9C%D0%AD%D0%92#.D0.97.D0.B0.D0.B4.D0.B0.D1.87.D0.B8_.D1.81.D0.B8.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.BC.D1.8B., свободный. – Загл. с экрана. (01.04.2012)
Министерство регионального развития РФ – Министерство Регионального развития РФ. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.minregion.ru/ministerstvo/, свободный. – Загл. с экрана. (01.04.2012)
Сертификация в строительстве [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.certif.org, свободный. – Загл. с экрана. (07.06.2012).
Файзрахманов Р. А., Селезнев К. А. Учебное пособие к практическим занятиям «Структурно функциональный подход к проектированию информационных технологий и автоматизированных систем с использованием CASE-средств» / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2005.
Вендров А.М. CASE – технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 1998.
Методическое руководство по проектированию ИС CASE средствами Platinum Technology (Login Work) BPWin, ERWin. – Пермь: ПГТУ, ГНИИМС, 2002.
Фомин А.Д. Руководство по охране труда-М.: АпрохимПресс,2003.
Цикритизис Д., Лоховски Ф. Модели данных. – М.: Финансы и статистика, 1985.
Приложение А
Техническое свидетельство
Приложение Б
Модель «Как есть»
Приложение В
Модель «Как есть», декомпозиция блока «Обработка заявления»
Приложение Г
Модель «Как есть», декомпозиция блока «Обработка входных документов»
Приложение Д
Модель «Как есть», декомпозиция блока «Обработка результата»
Приложение Е
Модель «Как должно быть», ручная обработка
Приложение Ж
Модель «Как должно быть», ручная обработка, декомпозиция блока «Обработка заявления»
Приложение И
Модель «Как должно быть», ручная обработка, декомпозиция блока «Обработка входных данных»
Приложение К
Модель «Как должно быть», ручная обработка, декомпозиция блока «Обработка результата»
Приложение Л
Модель «Как должно быть», электронная обработка
Приложение М
Модель «Как должно быть», электронная обработка, декомпозиция блока «Обработка заявления»
Приложение Н
Модель «Как должно быть», электронная обработка, декомпозиция блока «Обработка входных данных»
Приложение О
Модель «Как должно быть», электронная обработка, декомпозиция блока «Обработка результата»
Приложение П
Техническое задание