5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Обеспечение электробезопасности на рабочем месте оператора пэвм с учетом требований пуэ (правил устройства электроустановки)

^{Под электробезопасностью понимают систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электротока, электродуги, электромагнитного поля и статического электричества. Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока проявляется в виде электротравм и профессиональных заболеваний. Поэтому очень важно обеспечить безопасное рабочее место оператора ПЭВМ и свести к минимуму риск поражения электрическим током, несмотря на то, что помещение, в котором расположен ПК, относится к помещению без повышенной опасности, т.е. отсутствует сырость, проводящая пыль, высокая температура, газы, пары, а также токопроводящие полы.}

^{Так как персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) питается от трёхфазной электрической сети переменного тока на}­пряжением 380/220В с заземлённой нейтралью и имеет электропроводящие части, то оператор ЭВМ может быть поражен электри­ческим током на своем рабочем месте в случае замыкания на них фазного питающего напряжения се­ти. Рассматриваемый случай опасности поражения электрическим током следует отнести к установкам с рабочим напряжением до 1000B.

Для эффективной защиты от поражения током в случае прикосновения к корпусу компьютера и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус, необходимо организовать зануление оборудования. Принципиальная схема зануления приведена на рис. 5.1:

Рисунок 5.1 – Принципиальная схема зануления

На рисунке введены следующие обозначения: U_ф – фазное напряжение сети; R₀ – сопротивление заземления нейтрали; I_КЗ – ток короткого замыкания; R_Н – сопротивление нулевого защитного проводника; R_ЧЕЛ – сопротивление человека; I_ЧЕЛ – ток через человека; R_Ф – сопротивление фазного провода; НЗ – нулевой защитный проводник; НР – нулевой рабочий проводник; П – предохранитель.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (то есть замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты, и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Следовательно, основное назначение зануления – обеспечить срабатывание макси­мальной токовой защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замы­кания должен значительно превышать установку защиты или номинальный ток плавких вставок. Согласно правилам электробезопасности нулевой провод должен иметь надежные соединения, и должна обеспечиваться непрерывность цепи от каждого корпуса до нейтрали источника. Поэтому соединения нулевого провода до защищаемого корпуса выполняются сварными.

Выполним расчет зануления.

Расчет производится на отключающую способность зануления. Целью расчета зануления является определение тока однофазного короткого замыкания, удовлетворяющий условию срабатывания максимальной токовой защиты:

.

Исходные данные:

• напряжение сети Uф = 220В;

• мощность трансформатора S = 160кВ∙А;

• максимальное расстояние от трансформатора до потребителя 200м;

• коэффициент кратности номинального тока k₁ = 1,1;

• тип защиты – предохранители.

Определим номинальный ток , А, потребляемый вычислительным комплексом по формуле:

, А,

где - номинальный ток, потребляемый системным блоком ЭВМ;

=2,5А; - номинальный ток, потребляемый видео-дисплейным термина­лом (ВДТ); =1A; - номинальный ток, потребляемый периферийным оборудовани­ем;

=1,5А; .

Ток аппарата защиты (предохранителя) - I_пр, должен удовлетворять выбранному с запасом условию:

,

где I_ном - номинальный ток срабатывания автоматического выключателя, найденный выше (I_ном = 5 А);

k₁ - коэффициент кратности номинального тока I_ном плавкой вставки предохранителя принят: k₁=1,1 т.к. допускается I_пр=(1,1-1,2)I_ном.

Отсюда номинальный ток предохранителя I_пр должен быть:

Выбираем предохранитель с плавкой вставкой на номинальный ток 6А.

Расчетный ток короткого замыкания определяется с учетом сопротивления петли «фаза-нуль»:

,

где – ток короткого замыкания, А; U – фазное напряжение сети, U = 220В; Z_T – сопротивление трансформатора.

Учитывая, что мощность трансформатора 160 кВ∙А, Z_T/3 = 0,055Ом ; Z_n – сопротивление петли «фаза-нуль», Ом.

Сопротивление петли «фаза-нуль» определяется по формуле:

, Ом,

где R_Ф – активное сопротивление фазных проводников, Ом; R_Н – активное сопротивление петли «фаза-нуль», Ом.

Величины R_Ф и R_Н определяются для цветных металлов (в нашем случае медь) исходя из сечения и длины по формуле:

Ом,

где ρ – удельное сопротивление проводника, Ом∙мм²/м (для меди ρ = 0,018); l – длина провода (фазного 200м, петли «фаза-нуль» 200м); S – сечение проводника (фазного 0,75мм², петли «фаза-нуль» 0,5мм²). Сечение проводников выбираем исходя из потребляемой мощности, кВт и токовой нагрузки, А, согласно таблицам приведенным в ПУЭ.

Для нашего случая были взяты провода с медными жилами и мощностью электроприборов 220 В.

Таким образом, значения R_Ф и R_Н равны:

Внутреннее индуктивное сопротивление Х_Ф и Х_Н медных проводников сравнительно мало, поэтому ими можно пренебречь.

Величина внешнего индуктивного сопротивления Х_П, Ом, на единицу длины линии петли «фаза-нуль» определяется по формуле:

Ом,

где - угловая скорость, рад/с, ω = 2 π ƒ, при частоте тока ƒ = 50 Гц, ω = 314 рад/с;

- относительная магнитная проницаемость среды, в воздушной среде =1;- магнитная постоянная, Гн/м;=Гн/м;D - расстояние между проводами линии, D = 0,1м; - длина проводника,= 200м;

d – диаметр провода ,

Ом.

Величина полного сопротивления:

Ом.

Таким образом, ток короткого замыкания равен:

Необходимо учитывать, что ток короткого замыкания превышает или равен току предохранителя умноженного на k:

.

где k — коэффициент кратности номинального тока I_ном. Значение коэффициента k принимается в зависимости от ти­па защиты электроустановки. Так как установка защищается плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит, как известно, от тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения принимают k ≥ 3. Пусть k=3.

Тогда наименьший ток короткого замыкания по условиям срабатывания защиты равен:

Поскольку действительное значение тока короткого замыкания (18,01А) превышает наименьшее допустимое значение тока (18А) необходимого для срабатывания защиты в аварийном режиме, система защиты выбрана правильно и удовлетворяет требованиям электробезопасности.