ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО «Марийский государственный университет»

Безопасность жизнедеятельности

Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов специальности 100400 — безопасность жизнедеятельности

Йошкар-Ола, 2008

ББК Б1

УДК 57.022.001.25

Б 400

Рецензенты:

В.В.Кошкин,канд. физ.-мат. наук, доц. МарГТУ;С.В.Волков,канд. техн. наук, доц. МарГУ

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом МарГУ

Б 400 Безопасность жизнедеятельности: Методические указания/ Мар. гос. ун-т; сост.: А.С. Грачев. — Йошкар-Ола, 2008.— 44с.

В указаниях к контрольным работам приведены варианты заданий и рассмотрены примеры решения типичных задач для выполнения контрольных работ по курсу «Безопасность жизнедеятельности» со студентами электроэнергетического факультета очной и заочной форм обучения.

Даны краткие методические указания и приведены требования к составлению отчетов.

ББК Б1

УДК 57.022.001.25

© Грачев А.С., 2008

© ГОУВПО «Марийский государственный университет», 2008

Введение

Студенты должны заранее готовиться к выполнению контрольной работы: ознакомиться с ее содержанием, уяснить цели и задачи, поставленные в задании, повторить соответствующий теоретический материал по лекциям и рекомендованнойлитературе.

Студенты выполняют контрольную работу самостоятельно по индивидуальному заданию. Номер задания соответствуетномеру фамилии студента в списке группы.

Работа сдается преподавателю на проверку в установленные учебным планом сроки. При невыполнении студентом контрольнойработы последний к экзамену не допускается. Контрольная работа остается на кафедре.

Требования по оформлению контрольной работы

Оформлять контрольные работы надо в компьютерном исполнении на одной стороне листа белой бумагт формата А4, в соответствии с требованиями ГОСТа 7.32-2001 «Отчет о научно-исследовательской работе. Структура оформления».

В качестве рекомендации предлагается использовать текстовый редактор Microsoft Word for Windows, как наиболеераспространенный и удобный для выполнения работ подобного рода. При наборе рекомендуется использовать шрифтTimesNewRoman, выбранный в стилеNormal.Normal.

Работая над набором рукописи отчета, следует придерживаться общепринятых правил оформления текстовых документов:

– размер листа: 210 ×297мм;

– размер полей: правое — 10 мм, левое — 30 мм, верхнее— 20мм, нижнее — 20мм;

– отступ от края до колонтитула (как правило, по умолчанию):верхнего — 1,25см, нижнего — 1,25см;

– высота букв, цифр и других знаков — не менее 1,8 мм(кегль 14 пт, или, в порядке исключения, 12 пт);

– интерлиньяж (межстрочный интервал) — 1,5 (полуторный);

– абзацный отступ — 1,25 см(5 знаков);

– размер символов в редакторе формул и уравнений: обычный — 14 пт, крупный индекс — 14 пт, мелкий индекс — 11 пт;

– колонцифра (номер страницы) кегль — 14 пт;

– заголовки структурных элементов работы и разделов основной части работы — полужирные прописные буквы, кегль — 14 пт, выравнивание по левому краю с абзацным отступом;

– заголовки параграфов работы (подразделов), заголовки пунктов работы и заголовки подпунктов работы — полужирные строчные буквы, кегль — 14 пт, выравнивание по левому краю с абзацными отступами, с прописной буквы.

Образец оформления титульного листа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО «Марийский государственный университет»

Контрольная работа по теме: ___________________________________________________

Выполнил:

студент ЭС-31

Петров И.И.

Принял:

доцент

Грачев А.С.

Йошкар-Ола, 2008

Варианты контрольных работ

Вариант	№ задания	Iз (А)	Iгр (А)	r (м)	t1 (м)	t2 (м)	х (м)	S (м)	L (м)	a (м)	G (кг)	d (м)	L1 (км)	ч г/см3	 (Ом·м)
1	1	100		0,5	3	4	3								100
	2	200		0,3	2	4	2								100
	3	100		0,5	3	2	5								110
2	1		30	0,5				40							120
	2		50	1,0				30							120
	3		27	0,4				20							110
3	1	1					20		3						100
	2	100					20		4						100
	3	1000					30		3						100
4	1									1,2	43			1,05
	2									1,6	53			1,05
	3									1,8	80			1,05
5	1											3	50
	2											4	20
	3											5	0,24

Вариант	№ задания	Lr (м)	d (м)	LВ (км)	а (м)	Rh (Ом)	х (м)	r0 (Ом)	L (м)	Р (Вт)	LВ (м)	Lг (м)	tВ (м)	 (Ом·м)
6	1	10	0,1	210	0,8	1000	5							150
	2	20	0,05	300	0,8	1000	10							150
	3	30	0,1	100	0,6	1000	15							150
7	1		0,1					8	1,5	200				90
	2		0,1					4	1,5	100				90
	3		0,1					8	1,5	250				150
8	1										4	650	0,5	150/50
	2										10	650	0,3	150/50
	3										6	650	0,5	100/90

Вариант	№ задания	Iном1 (А)	Iном2 (А)	k	L (м)	Iз (А)	l (м)	s (м)	к1 (кОм)	rзм (Ом)	r (кОм)	С (мкФ)	tВ (м)	 (Ом·м)
9	1	125	80	3
	2	150	100	3
	3	170	120	3
10	1				3	10								100
	2				4	50								120
	3				5	100								120
11	1					10	5	3						100
	2					20	5	3						100
						50	10	6						100
12	1								10	25
	2								20	25
	3								40	25
13	1										3	0
	2										20	0,05
	3										60	1,2

Вариант	№ задания	Rе (Ом)	lк.л. (км)	Lв.л. (км)	lв (м)	d (мм)	t (м)	S (м2)	h1 (м)	l (м)	s (мм2)	rоп (Ом)	nт (шт)
14	1	15	70	65	5	12	0,8
	2	18	100	100	3	16	0,7
	3	20	120	80	5	12	0,8
15	1				5	12	0,8	6300	2,8	250	50	12	1
	2				5	12	0,8	5300	2,8	250	50	12	1
	3				5	12	1,0	6300	2,8	250	50	12	1

Вариант	№ задания	rзм (Ом)	r (кОм)	С (мкФ)	S (мм)	l (м)	Iном (А)	D (м)	d (см)	Rр (Ом)	Хр (Ом)	Hп (м)	H0 (м)	r0 (см)
16	1	100	10	0,1
	2	50	10	0,1
	3	4	10	0,1
17	1				40×4	200	125
	2				30×5	400	150
	3				60×5	600	200
18	1							0,01	1,4
	2							0,6	1,4
	3							3	1,4
19	1									400	200
	2									600	300
	3									800	400
20	1								1050			22	8,65	1,51
	2								1050			24	9,0	1,51
	3								1100			30	12	1,51

Вариант	№ задания	rзм (Ом)	Н (м)	d (м)	S (мм2)	l (км)	Rз (Ом)	D (м)	d (см)	Rр (Ом)	Хр (Ом)	Hп (м)	H0 (м)	r0 (см)
21	1		8,3	4	95
	2		11	5	120
	3		11	4	95
22	1					200
	2					20
	3					0,02
23	1					200	20
	2					20	20
	3					0,02	20
24	1					200
	2					20
	3					0,02
25	1			4
	2			6
	3			8

Вариант 1. ТокI_з = 100 Астекает в землю через металлический предмет неправильной формы, который может быть условно уподоблен шару диаметромr = 0,5 м. Предмет погружен в землю на глубинуt₁ = 3 м; ток к нему подается по изолированному проводу. Удельное сопротивление грунта= 100Ом·м.

Требуется: определить потенциал _с на металлическом трубопроводе С, проложенном в земле на глубине t₂ = 4 м и нарасстоянии по горизонтали от центра шарах = 3м.

Вариант 2. ТокI_гр = 30 А стекает с группового заземлителя, состоящего из трех одинаковых полушаровых электродов радиусомr = 0,5 м, размещенных в вершинах равностороннего треугольника.

Требуется:определить_грпри расстоянии между центрами электродовS = 40 м; удельное сопротивление земли равно 120Ом·м(земля однородная).

Вариант 3. Ток стекает в землю через стержневой заземлитель круглого сечения, погруженный в землю на глубинуL = 3 м.

Требуется:определить потенциал точкиАна поверхностиземли, отстоящей от центра заземлителя на расстояниих = 20 м,при токе I_з = 10 А; удельное сопротивление земли = 100 Ом·м.

Вариант 4. Определить ток, стекающий в землю через тело человека, находящегося вблизи воздушной линии (ВЛ) электропередачи сверхвысокого напряжения, где напряженность электрического поля на уровне роста человекаЕ = 15 кВ/м; решение надо выполнить, используя точное и приближенное значения коэффициента деполяризации эллипсоидаN_а (получить два значения тока, протекающего через тело человекаI_h1 и I_h2). Рост подростка м; масса тела G = 43 кг; плотность тела человека (среднее значение)г/см³.

Вариант 5. При подготовке к пофазному ремонту ВЛ 35кВбыл отключен один из проводов (фаза) ВЛ, который подлежал ремонту. На этом проводе наводился электростатический потенциал от влияния двух оставшихся под напряжением проводов. Опоры линии — П-образные с горизонтальным расположением проводов, без грозозащитных тросов; расстояние между соседними проводамиd = 3 м; высота крепления проводов к гирлянде изоляторовН_п = 12,09 м;габарит линии (наименьшее расстояние по вертикали от провода до земли)Н₀ = 7 м; взаимная емкость между проводамиС_a,b = 1,9·10^-9 Ф/км;марка провода АС-150; расчетный радиус проводаr = 0,85 см; сопротивление тела человекаR_h = 1000 Ом.

Требуется: определить потенциал, напряжение прикосновенияU_пр и токI_h, протекающий через тело человека при прикосновении его к отключенному проводу длинойL₁ = 50 км (один пролет линии).

Вариант 6. На ВЛ электропередачи напряжением 35 кВоборвался провод и замкнулся на металлическую трубу, лежащую на земле. Провод упал на середину трубы.

Находящиеся вблизи трубы два человека оказались под напряжением. При этом один их них стоял одной ногой на торце трубы, а другой — на земле на продольной оси трубы нарасстоянии шага от торца.

Длина трубы L_r = 10 м;диаметр трубыd = 0,1 м;длина электрически связанных воздушных линий электросети 35 кВ, частью которых является поврежденная,L_В = 210 км; удельноесопротивление земли = 150 Ом·м; сопротивление тела человекаR_h = 1000 Ом; длина шага человекаа = 0,8 м.

Требуется: вычислить коэффициенты напряжения шагаи, а также напряжение шагаU_ш пострадавшего, стоявшего одной ногой на трубе.

Вариант 7. На конечной опоре — деревянном столбе воздушной ЛЭП 400/230 Впроизошел обрыв нулевого рабочего провода (НРП), идущего в осветительную арматуру наружного освещения, установленную на этой опоре. В результате лампа в арматуре погасла.

Электромонтер, чтобы устранить повреждение, поднялся на высоту металлической приставки (пасынка) к опоре и взялся за конец оборванного нулевого провода, идущего от светильника. При этом он был смертельно поражен током.

Расследование показало, что осветительная линия — фазный провод, от которого питалась лампа, не была отключена, но вследствие обрыва НРП лампа не горела и оборванный конец НРП, которого коснулся электромонтер, был под напряжением относительно земли U = 230 В. В момент прикосновения к проводу электромонтер стоял обеими ногами на приставке к опоре— отрезке железнодорожного рельса, заглубленном в землю.

Сопротивление тела человека R_h = 1000 Ом; сопротивление обувиR_об = 800 Ом;сопротивление заземления нейтрали питающего трансформатораr₀ = 8 Ом; удельное сопротивлениеземли = 90 Ом·м; длина участка рельса, заглубленного в землюL = 1,5 м; мощность лампы в светильникеР = 200 Вт.

Требуется: вычислить ток, поразивший электромонтера.

Вариант 8.Вычислить сопротивление группового заземлителя в двухслойной земле, состоящего из вертикальных стержневых и горизонтальных полосовых электродов. Расчетные значения удельных сопротивлений верхнего и нижнего слоев земли= 150Ом·м,= 50Ом·м; толщина (мощность) верхнего слоя землиh = 2 м; длина вертикального электродаL_В = 4 м; глубина погружения в землю верхнего конца вертикального электродаt_В = 0,5 м.

Вариант 9. Трехфазная четырехпроводная линия напряжением 380/220 Впитает два электродвигателя. Двигатели защищены от токов КЗ плавкими предохранителями с номинальными токамиI_ном1 = 125 А(электродвигатель 1) иI_ном2 = 80 А(электродвигатель 2). Фазные провода линии — медные, сечением 25 мм². Нулевой защитный проводник — стальная полосасечением 40×4 мм. Источник тока — трансформатор 400 кВА, 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток /Y_н. Коэффициенткратности тока.

Требуется: проверить, обеспечена ли отключающая способность НЗП в линии.

Вариант 10. Человек стоит на земле на некотором расстоянии от заземлителя и касается заземленной металлической части, на которую произошло замыкание фазного провода электросети.

Длина заземлителя (заглубление в землю) L = 3 м; диаметр заземлителя 6см; расстояние от оси заземлителя до человека,касающегося заземленного оборудования, х = 2 м; удельноесопротивление земли= 100Ом·м; ток, стекающий в землю с заземлителя,I_з = 10 А.

Требуется: вывести уравнения для расчета напряжений прикосновения без учета сопротивления основания, на котором стоит человек, т.е.U_пр1, U_пр2, а также для определения соответствующих коэффициентов напряжения прикосновения₁,_2.

По полученным уравнениям вычислить значения указанных величин для частного случая — одиночного стержневого вертикального заземлителя круглого сечения.

Вариант 11. Человек коснулся оборванного и лежащего на земле провода воздушной линии, находящейся под напряжением. Длина участка провода, лежащего на земле,l = 5 м; расстояние от человека до этого участкаs = 3 м; диаметр провода2r = 1 см; ток замыкания на землю I_з = 10 А; = 100 Ом·м;R_h=1000Ом.

Определитьнапряжение прикосновенияU_пр.

Вариант 12. Человек прикоснулся к проводу однофазнойдвухпроводной линии, при замыкании провода на землю.

Дано:R_h = 1000 Ом;r₁ = r₂ = r = 10 кОм;r_зм = 25Ом.

Определить напряжение прикосновенияU_пр.

Вариант 13. Человек прикоснулся к фазе трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью 400 В; R_h = 1000 Ом.

ОпределитьI_hдля двух случаев:

1. при С₁=С₂=С₃= 0 иr₁=r₂=r₃=r= 3кОм;

2. при С₁=С₂=С₃=С= 0,03мкФиr₁=r₂=r₃=r=.

Вариант 14. Подстанция понизительная, имеет два трансформатора 6/0,4 кВс заземляющими нейтралями на стороне 0,4кВ; размещена в отдельно стоящем одноэтажном кирпичном здании.

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию (с учетом сезонных изменений)R_е = 15 Ом. Ток замыкания на землю — неизвестен, однако известна протяженность линии6 кВ — l_к.л. = 70 км, воздушных l_в.л. = 65 км. Заземлительпредполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длинойl_в = 5 м, диаметромd = 12 мм, верхние концы которых соединяются между собой с помощью горизонтального электрода — стальной полосы сечением 4×40 мм, уложеннойв землю на глубине t = 0,8 м. Расчетные удельные сопротивленияземли, полученные в результате измерений на участке, гдепредполагается сооружение заземлителя, и расчета равны: для вертикального электрода (l = 5 м)= 120Ом·м; для горизонтального электрода (длиной 50м)= 176Ом·м.

Задание.Рассчитать заземлитель подстанции 6/0,4 кВ.

Вариант 15. Рассчитать заземлитель подстанции 110/35/6 кВ.

Дано:Подстанция понизительная; имеет два трансформатора 110/35/6 кВс глухозаземленной нейтралью со стороны 110 кВ; для питания собственных нужд имеется трансформатор 6/0,4 кВс заземленной нейтралью со стороны низшего напряжения; распределительные устройства 110 и 35 кВ открытоготипа, 6кВ— закрытого.

Территория подстанции занимает площадь S = 6300 м².

Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальныхполосовых электродов сечением 4 × 40 мм и вертикальных стержневых электродов длинойl_в = 5 ми диаметромd = 12 мм; глубина заложения электродов в землюt = 0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли = 230 Ом·м, = 80 Ом·м; мощность верхнегослоя землиh₁ = 2,8 м.

В качестве естественного заземлителя предполагается использовать систему «трос–опора» двух подходящих к подстанции воздушных линий электропередачи 110 кВна металлических опорах с длиной пролетаl = 250 м; каждая линия имеетодин грозозащитный трос стальной сечением s = 50 мм²; расчетное (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опорыr_оп = 12 Ом; число опор с тросом на каждой линии больше 20; число тросов на опореn_т = 1; данные измерений сопротивления системы «трос — опоры» отсутствуют.

Расчетный ток замыкания на землю на стороне 110 кВсоставляет 5кА, на стороне 35кВ— 40А, на стороне 6кВ— 30А.

Вариант 16. Человек прикоснулся к проводу трехфазнойтрехпроводной сети 400 В с изолированной нейтралью в период,когда другой провод был замкнут на землю через сопротивлениеr_зм = 100 Ом; r₁ = r₂ = r₃ = r = 10 кОм; С₁ = С₂ = С₃ = С = 0,1 мкФ (Х_с = 32 кОм); R_h = 1000 Ом.

Определить ток, проходящий через человека.

Вариант 17. Определить активное сопротивление R_н.з. стальной полосы прямоугольного сечения s = 40×4 мм длинойl = 200 м, используемой в качестве нулевого защитного проводника электродвигателя. Номинальный ток плавких вставок предохранителей, защищающих электродвигатель,I_ном = 125 А; коэффициент кратности токаk = 3.

Вариант 18. Определитьвнешнее индуктивное сопротивлениех_ппетли «фаза — нуль» в случае, когда расстояние между фазным и нулевым проводамиD = 1 см, что может быть, когда в качестве нулевого защитного проводника используется четвертая жила или алюминиевая оболочка кабеля, либо стальная труба, в которой проложены фазные провода, и т.п. Диаметры обоих проводов одинаковыd=1,4см, частота тока 50 Гц.

Вариант 19. В конце линии 400/230Вимеется зануленныйпотребитель энергии (электродвигатель). Вследствие удаленностиего от питающего трансформатора возможны случаи отказазануления. Вместе с тем по условиям безопасности требуется безусловное отключение установки при замыкании фазы на корпус, причем напряжение прикосновенияU_пр.допне должно превышать длительно 60 В. Для выполнения этих условий снабжаем установку устройством защитного отключения, реагирующем на потенциал корпуса. При этом используем реле напряжения, у которого напряжение срабатыванияU_ср = 30 В, сопротивления обмотки активноеR_р = 400 Ом, индуктивноеХ_р = 200 Ом.

Принимаем, что при касании к корпусу человек стоит на сырой земле вне зоны растекания тока с заземлителей, то есть считаем, что а₁ = а₂ = 1.

Вариант 20. Определитьнапряженность электрического поля на высотеh = 2 мот земли на разных расстояниях от оси линии 500 кВ в середине промежуточного пролета. Линия имеет горизонтальное расположение проводов с расстоянием между нимиd = 10,5 м; фазы — расщепленные, состоящие из трех проводов АСО-500 радиусомr₀ = 1,51 смс шагом расщепленияа = 40 см. Высота подвеса проводов на опореH_п = 22 м, габарит линииH₀ = 8,65 м, средняя высота подвеса проводов над землейH_ср = 13,1 м. Грозозащитные тросы изолированы от опор, т.е. влияние их на электрическое поле проводов не учитываем.

Вариант 21. Определить электростатический потенциалотключенного и незаземленного провода трехфазной линии110 кВс горизонтальным расположением проводов. Провода маркиАС = 95 (r = 7 мм); Н = 8,3 м; d = 4 м.

Вариант 22. На отключенном и незаземленном проводе линии 110 кВнаводится электростатический потенциал=8,5кВ. Человек прикоснулся к этому проводу.

Определить I_h и U_пр для случая, когда l = 100 км, R_h = 1000 Ом.

Дано:С_ab = 1,1×10^-9 Ф/км.

Вариант 23. Человек прикоснулся к отключенному и заземленному проводу линии 110 кВ в то время как другие два провода находятся под напряжением.

Определить U_пр, I_h и R_з.б. Дано: R_з = 20 Ом; l = 100 км; С_ab = 1,1×10^-9 Ф/км; R_h = 1000 Ом; U_пр.доп = 40 В.

Вариант 24. Определить продольную э.д.с., наводимую на отключенном проводе линии 110 кВ длиной 100 км. Дано:М = 10^-9 Г/км; индуктирующий ток в нормальном режимеI = 35 А, а при замыкании одной фазы на землю (за пределами отключенного провода)I_з = 950 А.

Вариант 25. Определить Млинии 110 кВс горизонтальнымрасположением проводов, если расстояние между проводамиd = 4 м,а удельное сопротивление земли= 30Ом·м.