5.5. Електробезпека і розрахунок заземлення

Безпека експлуатації електростаткування в приміщенні лабораторії забезпечена наступними мірами захисту: застосування ізоляції, огорожа струмоведучих частин, застосування малих величин напруги (за вийнятком блоків живлення, які заземляють), ізоляція електричних частин від землі.

Науково-досліжницька лабораторія відноситься до сухих приміщень, із нормальною температурою й вологістю повітря, а також маєізольовану підлогу (паркет), тому за небезпекою ураження електричним струмом вона відноситься до першого класу, тобто приміщення без підвизеної небезпеки.

Проте основні причини ураження електричним струмом залишаються:

• Двофазне дотикання;

• Однофазне дотикання;

• Дотик до корпусу обладнання, яке не проводить струм, але опинилося під напругою;

• Перебування в зоні діїатмосферної (статичної) електрики;

• Вхід у зону дії електромагнітного поля.

Правильна організація експлуатації й обслуговування ПК, основної та контрольно-вимірювальної апаратури регламентована «Правилами технічної експлуатації електроустановок споживачів і правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів» (ПТЕ і ПТБ споживачів) і «Правилами побудови електропристроїв» (ППЕ). Згідно умов роботи обладнання, застосовують захиствід ураження електричним струмом методом заземлення.

Науково-досліжницька лабораторія обладнана контуром-шиною захисного заземлення, який з’єднується із заземлювачем. Контур-шина – це сітка з мідного дроту діаметром 6 мм у перерізі і вкладена під всією площею приміщення. Розмір комірок сітки 1200 мм. Місця перетину дротів пропаяні із застосуванням біокислотного флюсу. Для з’єднання заземлюючих провідників на шину наварено гвинти М8. Ці гвинти використовуються як елемент з’єднання з затискачами, які розташовані на задній стінці основної та контрольно-вимірювальної апаратури.

В процесі виготовлення та регулювання дослідного взірця спроектованого приймача наддовгих хвиль максимальна споживана потужність електроенергії не перевищує 1кВт.

Виберемо тип запобіжника та рповедемо розрахунок захисного заземлення в лабораторії.

Тип запобіжника повинен задовольняти умову:

(5.9)

де І_н – номінальний струм споживання (А), І_р – розрахункове значення струму (А).

Розрахункове значення струму обчислюється за формулою:

І_р = P/U (5.10)

де Р – максимальна споживана потужність, в лабораторії (1 кВт),U – напруга живлення (220 В):

І_р = 1·10³/220 = 4.55 (А) (5.11)

Значення І_Н вибираємо у 253 рази більшим від значення І_р, щоб виконувалась умова (5.1):

І_н = 2.5·І_р = 2.5·4.55 = 11.375 (А) (5.12)

У відповідності з отриманим результатом вибираємо запобіжник типу ВП1Т6-1-15 А.

Електрообладнання лабораторії (комп'ютери та контрольно-вимірювальна аппаратура) відноситься до класу пристроїв із напругою живлення до 1000 В. Згідно класифікації приміщень за ступенем небезпеки ураження електричним струмом (ПУЕ 1.1.6.) приміщення лабораторії відноситься до першого класу (без підвищеної небезпеки). Живлення електрообладнання здійснюється від сітки змінного струму 220 В 50 Гц. Подача напруги здійснюється за допо­могою загального вимикача. Загальний вимикач, за допомогою якого можна обезструмити електрообладнання, розташований при вході в лабораторію. Подача живлення до електрообладнання здійснюється за допомогою ізольованих електрокабелів. Параметри ізоляції перевіряються двічі на рік. Вони відпові­дають вимогам ДНАОП 1.1.10-1.01-2000.

Основним технічним засобом захисту в системі електробезпеки лабораторії являється захисне заземлення (рис. 5.3.), яке забезпечує захист людей від ураження електричним струмом при дотиканні до металевих неструмопровідних частин, які можуть опинитися під напругою внаслідок пошкодження ізоляції. Воно виконано з'єднанням корпусів комп'ютерів та контрольно-вимірювальних приладів (генератор ВЧ сигналів ГЗ-25, генератор амплітудно-модульованих сигналів ГЗ-55, осцилограф СІ-64, аналізатор спектру СА1-5, електронний вольтметр В-74), що використовуються при експериментальних дослідженнях спроектованих вузлів пристрою, з контуром-шиною захисного заземлення, яка з’єднана із заземлювачем.

Рис. 5.3. Схема захисного заземлення

Опір захисного заземлення в лабораторії відповідає вимогам ПУЕ 1.7.65, згідно яких в електроустановках з напругами живлення до 1 кВ при потужності трансформатора менше 100 кВт R_зн повинен бути не більше 10 Ом, що підтверджується наступним розрахунком.

Вихідними даними для розрахунку є:

- Допустимий опір розтікання струму в землі заземлювального пристрою R_зн = 10 Ом;

- питомий опір грунту в місці встановлення заземлювача Ом/м;

- тип грунту – суглинок;

- тип заземлювача – труба, діаметром d=0.05 м і довжиною l=2 м;

- конструкція заземлювача – розташування по контуру.

Розрахунок проводимо за наступною методикою:

Визначимо розрахунковий опір землі:

(5.13)

де - коефіцієнт сезонності, який враховує коливання питомого опору при зміні вологості ґрунту протягом року; використовується заземлювач довжиною l = 2 м при глибины закладання выд вершини h = 0.5 м;= 1.1 – для четвертої кліматичної зони (схема розташування заземлювачів наведена на рис. 5.3). Тоді:

(Ом·м)

Опір R_B, розтікання струму в землі від одного вертикального заземлювача визначається за формулою (5.14) :

(5.14)

де l – довжина заземлювача (l = 2 м);

d = 0.05 м – діаметр заземлювача за таблицею при U<1 кВ та при S<100 кВА;

t – відстань від поверхні до середини заземлювача: t = h+l/2=0.6+2/2=1.6 (м).

(Ом) (5.15)

Приблизна кількість заземлювачів:

(шт.) (5.16)

Знаходимо із таблиць коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів, який враховує ефект екранування при вибраному значенні k = a/l, де a – віддаль між заземлювачами, м; k = 1 при a = 2 м. Отже коефіцієнт використання вертикального заземлювача за таблицями дорівнює .

Кількість вертикальних заземлювачів з урахуванням , обчислюємо за формулою:

(шт.) (5.17)

Довжина горизонтального заземлювача для розміщення по контуру

L = a·n = 2.7 = 14 (м) (5.18)

Опір горизонтального заземлювача R_г (ОМ), прокладеного на глибині h = 0.5 м від поверхні землі:

(Ом) (5.19)

де b = 0.04 м – ширина штабової сталі, з якої виготовлений заземлювач.

Обчислюємо загальний опір:

(5.20)

де - коефіцієнт використання горизонтального заземлювача (= 0.34).

Отже нормуюча умова R_з<R_{З норм.} Виконується. Тобто 6.95 Ом < 10 Ом.