2.2.4 Розрахунок завдань з техніки безпеки.
Завдання 1.Розрахувати силу струму, що проходить через людину у випадках однофазного, двофазного дотику дотрифазної мережі, ізольованої від землі (380 В), та трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю (220 В) у випадку нормальної роботи. Опір ізоляції проводів rіз= 300 кОм, ємність мережі незначна С≈ 0, приміщення вологе, підлога бетонна Rпідлоги=0,1 кОм, взуття шкіряне Rвзуття=0,5 кОм опір тіла людини Rтіла= 1,5 кОм, опір заземлення Rо= 4 Ом.
Розв’язання.
Розрахунок сили струму Іл, що протікає через людину, ведемо згідно [43, 46 ] за такими показниками:
Rл– опір людини (Rл = Rтіла + Rвзуття + Rпідлоги),Ом;
rіз – oпip ізоляції проводів відносно землі, Ом.
Uф– фазна напруга мережі,В;
Uл – лінійна
напруга мережі, В;
;
С – ємність проводів відносно землі, Ф.
Для трифазної мережі, ізольованої від землі, сила струму, що проходіть через тіло людини за однофазного дотику під час нормального режиму роботи обладнання, розраховується за формулою:
.
(2.25)
За відсутності ємнісної складової струму СА = СВ =СС = 0 (для нерозгалужених повітряних мереж), за умови rА = rВ = rС = rіз
(відчутна
сила струму).
Для трифазної мережі, ізольованої від землі, сила струму, що проходіть через тіло людини за двофазного дотику під час нормального режиму роботи обладнання, розраховується за формулою:
.
(2.26)
(смертельна
сила струму).
Для трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю за нормального режиму роботи сила струму, що проходіть через тіло людини за однофазного дотику, розраховується за формулою:
.
(2.27)
(фібріляціна
сила струму)
Для трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю за нормального режиму роботи сила струму, що проходіть через тіло людини за двофазного дотику, розраховується за формулою:
.
(2.28)
А
(смертельна сила струму).
Завдання 2.Розрахувати захисне
заземлення. В якості електродів прийняти
вертикальні стержні, довжиною lв= 3 м. Відношення відстані між вертикальними
електродами до їх довжини
.
Глибина закладання вертикальних і
горизонтальних заземлювачівhB = 0,8 м,
грунт – пісок. Розташування заземлювачів
попередньо приймають за чотирикутним
контуром. Лінійна напруга мереж, Uл=6 кВ, опір природного заземлення 10 Ом,
довжина кабельних ліній 20 км.
Розв’язання.
Визначаємо допустимий опір заземлюючого пристрою Rд: в електроустановках напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю за потужності генераторів та трансформаторів більше 100 кВтRд= 4 Ом.
Необхідний опір штучних заземлювачів Rшт.з.:
(2.29)
де Rпр.з.– опір природних заземлювачів;
Rд– допустимий опір заземлення.
Rшт= 10·4/(10-4) = 6,67 Ом
Питомий опір ґрунту, ρрозр, Омм, визначаємо за формулою [43,46]:
(2.30)
де ψ – коефіцієнт сезонності (ψІІІ= 1,3);
ρ – табличне значення питомого опору ґрунту, Омм (ρпісок=500 Омм).
Омм
Опір розтікання струму вертикального заземлювача Rв, Ом:
.
(2.31)
де lв – довжина горизонтального заземлювача;
d – діаметр стержня, d = 0,05 м;
t – відстань від поверхні землі до середини заземлювача визначається за формулою:
м
(2.32)
де hв–глибина закладання заземлювачів (прийняти за 0,8 м).
Ом
Теоретична кількість вертикальних заземлювачів n, штук, з урахуванням коефіцієнта використання ηв=0,7:
.
(2.33)
Довжина з'єднувальної смужки горизонтального заземлювача lC, м:
,
(2.34)
де Lв– відстань між вертикальними заземлювачами, (Lв = 3м);
nв – необхідна кількість вертикальних заземлювачів.
м
Опір розтіканню струму горизонтального заземлювача (з'єднувальної стрічки) RГ, Ом:
, (2.35)
де d – еквівалентний діаметр смуги шириною b, d =0,95b, b = 0,15 м.
Ом.
Коефіцієнт використання горизонтального заземлювача ηгвідповідно до необхідної кількості вертикальних заземлювачів nBдорівнює: 0,27.
Результуючий опір заземлювального електроду з урахуванням з’єднувальної смуги:
(2.36)
Ом
Загальний опір заземлювача [25]:
Ом
<Rд=4Ом.
Оскільки опір заземлювача менший за допустиме значення, то розрахунок виконано вірно.