Задание для самостоятельных расчетов

Индивидуальные варианты для выполнения расчета берутся из таблицы 3.6.

Задание 3.1. В лабораторном помещении работает передатчик мощностью Р_изл Вт, длина волны электромагнитного излучения  см, коэффициент направленного действия антенны G_о. В процессе работы с передатчиком главный максимум может быть длительно направлен на отдельные рабочие места, расположенные на расстоянии 2 м и более. Длительность облучения составляет полный рабочий день (8 часов). Оценить возможность защиты расстоянием.

Определить минимальную толщину алюминиевого листа экрана, при которой проникающее через кожух излучение по интенсивности не превышает допустимое. Подобрать соответствующий поглощающий материал для облицовки кожуха изнутри.

Провести оценку эффективности экрана, окружающего данный источник излучения. Размеры камеры А∙В∙С. Экран изготовлен из медной сетки. Диаметр проволоки D₀ мм, шаг сетки d мм.

Таблица 3.6.

Варианты данных для выполнения задания

Номер варианта	Ризл,Вт	,см	G0	А,м	В,м	С,м	D0,мм	d,мм
1	5	5	500	3	2	1.5	0.2	20
2	10	10	660	2	1.5	1	0.1	15
3	15	15	1 000	1.5	1	1	0.05	10
4	20	20	500	2	1.5	1	0.1	10
5	30	3	1 000	1.5	1.5	1.5	0.2	10
6	40	20	1 500	2	1	1	0.3	15
7	30	30	2 000	3	2	1	0.4	20
8	5	40	400	2	1.5	0.5	0.5	12
9	10	30	200	1.5	1.5	1.5	0.1	5
10	15	20	100	0.7	0.7	0.7	0.2	10
11	20	10	50	1	1	1	0.3	12
12	30	5	40	0.5	1	1.5	0.4	15
13	40	3	20	1.5	1	0.5	0.5	20
14	50	2	10	2	2	2	0.6	25
15	60	100	100	3	3	3	0.1	5
16	5	200	200	3.5	2	1	0.05	3
17	10	70	300	2	1	1	0.01	2
18	15	30	400	1	0.5	0.5	0.02	4
19	20	10	500	1	1	1	0.03	10
20	30	15	600	1.5	1.5	1.5	0.04	15
21	50	20	700	2	1	0.5	0.05	20
22	60	30	800	3	1.5	1	0.06	25
23	70	40	900	3.5	1	1.5	0.07	30
24	80	50	1 000	1	1	1	0.1	40
25	100	100	500	2	1	0.5	0.2	30
26	90	90	400	1	1.5	1	0.3	20
27	80	80	300	0.5	0.5	1	0.4	15
28	70	70	200	1.5	1	1	0.5	10
29	60	50	100	2	2	2	0.6	15
30	50	40	50	0.5	1	1.5	0.7	20

Задание 3.2. Человек, находящийся вблизи действующей электроустановки, оказывается в области создаваемого ею электрического поля, которое при определенной интенсивности вредно для здоровья людей. Вместе с тем, электрическое поле обусловливает возникновение электрического тока, стекающего в землю через тело человека и также являющегося отрицательным фактором.

Вредное воздействие на здоровье людей ограничивается предельно допустимыми уровнями напряженности электрического поля. В то же время, для оценки степени влияния электрического поля следует проводить расчет тока, проходящего через человека.

Рост человека a = 1,2 м; масса тела G = 43 кг; плотность тела ρ_п = 1,05 г/см³.

Требуется рассмотреть частный случай – определить значение тока, стекающего в землю через тело человека, находящегося вблизи воздушной линии электропередачи (ВЛ) сверхвысокого напряжения, где напряженность электрического поля на уровне роста этого человека достигает Е = 15 кВ/м; решение надо выполнить, используя точное и приближенное значения коэффициента деполяризации эллипсоида N_a (получить два значения тока, проходящего через человека – I_h1 и I_h2).

Допущения:

• Заменить тело человека равной ему по высоте и объему половиной вытянутого эллипсоида вращения (овоида) с полуосями a и b, стоящей на земле так, что большая его полуось перпендикулярна поверхности земли;

• Принять материал эллипсоида однородным с электрической проводимостью, равной средней электрической проводимости тела человека. Однако вначале следует считать, что полуэллипсоид выполнен из непроводящего материала с относительной диэлектрической проницаемостью ε_r;

• Полагать, что электрическое поле до внесения в него полуэллипсоида было однородным, поэтому результирующее поле внутри непроводящего полуэллипсоида также будет однородным;

• Считать, что вектор напряженности внешнего электрического поля Е направлен вертикально, т.е. по большой полуоси эллипсоида.

Задание 3.3. Известно, вблизи электроустановок промышленной частоты (50 Гц) сверхвысокого и ультравысокого напряжения – 330 кВ и выше (воздушных линий электропередачи, подстанции, распредсутройств и др.) возникает интенсивное электрическое поле, вредное для здоровья людей. Поэтому существующие нормы ограничивают длительность пребывания людей в электрическом поле в зависимости от его напряжения и от категории людей (персонал, обслуживающий электроустановки; сельскохозяйственный персонал; население). При необходимости нахождения людей в электрическом поле напряженностью Е выше допустимого значения или большей продолжительностью, чем предусмотрено нормами, требуется применение защитных средств – экранирующих костюмов, экранов и др.

Допустим, что в открытом распредустройстве 500 кВ предстоит плановая работа на ряде участков с повышенной напряженностью Е электрического поля. Работа будет проводиться без применения защитных средств – экранов, экранирующих костюмов и др.

Продолжительность работы зависит от ее объема и составляет:

• 60 минут на участке 1, где Е = 10 кВ/м;

• 90 минут на участке 2, где Е = 8 кВ/м.

Требуется вычислить наибольшее допустимое время выполнения работ для третьего участка, где Е = 6 кВ/м, имея в виду, что приведенное время, эквивалентное биологическому эффекту времени пребывания человека в электрическом поле, не должно превышать 8 ч в течение рабочего дня.

Задание 3.4. На воздушной линии электропередачи ВЛ напряжением 10 кВ оборвался один из проводов. Участок этого провода длиной 2L лег на землю.

Человек, идущий поперек оси участка провода, лежащего на земле, наступил одной ногой точно на середину этого участка, а другой ногой – на землю на расстоянии шага от первой. Человек подвергся воздействию шагового напряжения и упал на землю, однако остался жив.

Длина линии электросети, в состав которой входит и поврежденный участок, составляет: воздушных – L_в = 105 км, кабельных – L_к = 12 км; длина участка провода, лежащего на земле – 2L = 18м; длина шага а = 0,8 м удельное сопротивление земли ρ = 100 Ом∙м; диаметр провода d = 0,02 м; сопротивление тела человека R_h = 1000 Ом.

Требуется вычислить потенциал оборванного провода и шаговое напряжение пострадавшего.

Указания: принять, что участок провода, лежащий на земле, погружен в землю на половину его диаметра; сопротивление обуви пострадавшего и сопротивление растекания тока с его ног вследствие сырой погоды принять равными нулю..

Тема 4. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от опасного и вредного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и электростатических разрядов.

Организационные мероприятия по электробезопасности – это правильная организация и внедрение безопасных методов работ; обучение и инструктаж электротехнического персонала; контроль и надзор за выполнением правил техники безопасности; механизация и автоматизация технологических процессов.

Технические мероприятия по электробезопасности – это обеспечение нормальных метеорологических условий в рабочей зоне, нормированной освещенности, применение ограждений, блокировок коммутационных электроаппаратов, спецодежды и спецобуви, а также необходимых защитных мер и средств.

В качестве технических защитных мер в электроустановках применяют:

1. для защиты от случайного прикосновения (опасного приближения) человека к токоведущим элементам:

• малые напряжения;

• электрическое разделение сетей;

• контроль и профилактику повреждений изоляции;

• компенсацию емкостной составляющей тока замыкания на землю;

• двойную изоляцию;

2. для защиты человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к нетоковедущим элементам, оказавшимся под напряжением в результате неисправности электрооборудования:

• защитное заземление;

• зануление;

• защитное отключение.

Необходимые меры в каждом конкретном случае зависят от вида электрических сетей и возможных вариантов подключения к ним человека, типа электроустановок, их параметров и условий эксплуатации.