12.4 Электробезопасность

Согласно ПУЭ помещение вулканизационного производства является помещением с повышенной опасностью, характеризуется наличием токопроводящих, железобетонных полов, и возможности прикосновения человека к имеющим соединение с землей технологическим аппаратам с одной стороны и металлическим корпусом электрооборудования – с другой и отнесем к I-му классу.

Вулканизационное производство является электроприемником II-ой категории в нормальных режимах обеспечивается электроэнергия от двух независимо взаимно-резервирующих источников питания (ПУЭ).

Согласно ГОСТ 12.1.030-81(96)(01) «Электробезопасность. Методы защиты» и ГОСТ 12.1.019-79(01) для обеспечения электробезопасности применены следующие технические способы и средства:

Для безопасного обслуживания электроустановок, по условиям эксплуатации, корпуса электрооборудования занулено и заземлено.

Для защиты электрооборудования от режима короткого замыкания кабельной линии питающей электродвигатель, применяется автоматический выключатель, разрывающий электрическую цепь при межфазных замыканиях и замыканиях на землю.

Электрооборудование установлено нормального исполнения степень защиты IР44.

В качестве основных мероприятий по защите от статического электричества предусмотрен отвод зарядов посредством заземления оборудования, норма - 4 Ом.

Применяются материалы увеличивающие электропроводность диэлектрика, трубопроводы покрыты антистатическим покрытием.

В проектируемом цехе все оборудование и трубопроводы в нем на всей протяженности заземлены.

Защита зданий, сооружений от прямых ударов молний и вторичных ее проявлений выполнена по инструкции по проектированию и защите от молний зданий и сооружений.

Интенсивность грозовой деятельности в регионе 40-60г/год. Среднегодовое число ударов молний в 1 км² земной поверхности в месте расположения установки n=6.

В соответствии с «Инструкиией по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87) и «Инструкиией по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаиий» (СО 153—34.21.122 — 2003) здание относится к сооружениям III категории и подлежит защите от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенииалов по наземным (надземным) металлическим коммуникациям.

По вероятности вызванного молнией пожара или масштаба возможных разрушений и сложности молниезащитных устройств, проектируемый цех относится к категории взрыво-пожароопасности Г. Последствия удара молнии - дополнительные последствия, зависящие от условий производства - от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции. Согласно СО 153-34.21.122-2003 определён тип молниезащиты Б, категория II.

Для защиты от прямых ударов молнии на кровле здания предус­матрено устройство молниеприемной сетки. Молниеприемная сетка выполнена из стальной оцинкованной проволоки диаметром 8мм. и уложена на кровлю здания непосредственно. Сетка имеет ячейки площадью не более 144 кв.м (12x12 кв.м). Узлы сетки соединены при помощи соединительных клемм. Все металлические элементы здания, расположенные на кровле (трубы, вентиляционные устройства, пожарные лестницы), присоединены к молниеприемной сетке. В качестве токоотводов от молниеприемной сетки предусмотрены опуски из круглой оцинкованной стали диаметром 8 мм, проклады­ваемые по наружной стене не реже, чем через 25 м по всему периметру здания.

Для защиты от прямых ударов молнии пространства под навесом предусматрено использование в качестве молниеприемной сетки металлической конструкции кровли навеса. В качестве токоотводов, соединяющих конструкцию кровли навеса с заземлителем, используются металлические колонны навеса. В качестве заземлителя предусматрен протяженный заземлитель, выполненный из стальной полосы 4x40, уложенной в траншее по периметру здания на глубине 0.7 м. Молниеприемная сетка соединена токоотводами с арматурой колонн.

При расчете молниеотводов учитывается необходимость получения определенной зоны защиты, которая представляет собой пространство, защищаемое от прямых ударов молний.

Для одиночного стержневого молниеотвода при высоте молниеотвода до 60 м, радиус защиты

(12.14)

где - разность высот молниеотвода и защищаемого объекта, или активная высота;

- высота молниеотвода;

- высота защищаемого объекта.

Из формулы (12.14) следует, что наибольший радиус защиты получается на поверхности земли, где , при угле защиты .

Высота цеха – 28м, отсюда, если взять высоту молниеотвода h=50м, то:

При длине цеха – 88 м, и ширине цеха – 150 м, необходимо установить 6 молниеотводов высотой 50 м.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности.

Для снижения расходов, идущих на заземляющие устройства, на предприятии широко используются естественные заземлители. В качестве естественных заземлителей используются подземные части стальных и железобетонных конструкций и сооружений; железобетонные фундаменты производственных зданий и сооружений; технологические, кабельные и совмещенные (стальные и железобетонные) эстакады; проложенные в земле металлические трубопроводы; открыто проложенные металлические стационарные трубопроводы; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Заземление устанавливается: на корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников; на приводы электрических аппаратов; на вторичные обмотки измерительных трансформаторов; на каркасы распределительных щитов управления, щитков и шкафов; на металлические конструкции распределительных устройств, на металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт; на металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, проводов; на стальные трубы электропроводки и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования; на арматура светильников, металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников и др.

Нормы и техника выполнения защитного заземления регламентированы «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

Все элементы конструкций используемых в цепи заземления объединены в единую систему.

Для стороны 10 кВ в соответствии с ПУЭ [4] сопротивление заземляющего устройства определяется по формуле:

(12.15)

где - расчетный ток замыкания на землю, (А).

Определяем ток замыкания на землю

, (12.16)

где U _ном – номинальное напряжение сети, кВ

L_кл – длина кабельной линии , км

Тогда сопротивление заземления

=6,25Ом.

Сопротивление заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1 кВ не должно быть больше 4Ом, поэтому за расчетное сопротивление принимаю Сопротивление искусственного заземлителя, при отсутствии естественных принимается равным допустимому сопротивлению заземляющего устройства

Определим расчетное удельное сопротивление грунта с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзание его зимой:

, (12.17)

где - удельное сопротивление грунта (суглинок – от 40 до 150Ом∙м);

- коэффициент сезонного изменения (для II климатической зоны принимается k_c=1,45).

Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя.

∙, (12.18)

где – длина вертикального заземлителя, (от 3 до 5м); - диаметр вертикального заземлителя, (0,015м); - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, (0,7+L/2,м).

∙

Ориентировочное число вертикальных заземлителей (влияние горизонтальных заземлителей не учитывается, полагая что их проводимость будет идти в запас надежности):

(12.19)

N'=

Потребное число вертикальных заземлителей с учетом их взаимного экранирования (при коэффициенте использования =от 0,78 до 0,82, при=40 и; где=300 м - периметр контура расположения электродов):

(12.20)

N=

Окончательно принимается к установке 10 вертикальных электродов, расположенные по контуру цеха.

Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м от здания, то длину по периметру определяем по формуле:

(12.21)

где А – длина здания, м;

В – ширина здания м;

Расстояние между электродами по ширине объекта:

(12.22)

Расстояние между электродами по длине объекта:

(12.23)

Для уточнения принимаем среднее значение отношения:

(12.24)

Определяем уточненное значение сопротивления горизонтальных электродов:

(12.25)

Определяем уточненное значение сопротивления вертикальных электродов:

(12.26)

Определяем фазное сопротивление защитного заземления:

(12.27)

R_ЗУФ=2,6 Ом<4 Ом.

Защитное заземление эффективно.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

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

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым

проводами) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой могут быть плавкие предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле, автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки.

Зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью.

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.

Защитное отключение может служить дополнением к системам заземления и зануления, а также в качестве единственной и основной мере защиты. 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.