Охрана труда и техника безопасности

В процессе дипломного проектирования ведется опытно-конструкторская разработка устройства постановки помех. В рамках разработки проводится эксперимент. Задачей эксперимента является выяснение зависимости подавления полезного сигнала в приемном устройстве сигналом с изменяющейся частотой. Работы проводятся на лабораторном стенде радиотехнической лаборатории. При проведении эксперимента работа происходит при искусственном освещении, измерительная аппаратура использует высокое напряжение.

1. Влияние внешних факторов на организм человека и требования, предъявляемые к этим факторам в радиотехнической лаборатории

Действие электрического тока на организм человека.

Степень воздействия электротока на организм человека зависит от его величины о протяженности воздействия. В случае если устройства питаются от напряжения 380/220 В или 220/127 В в электроустановках с заземленной нейтралью применяется защитное зануление.

Назначение зануления.

Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью. Зануление осуществляет защиту путем автоматического отключения поврежденного участка электроустановки от сети и снижение напряжения на корпусах зануленного электрооборудования до безопасного на время срабатывания защиты. Из всего выше сказанного делаем вывод, что 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. Далее приведем принципиальную схему зануления на рис. 23:

Рис. 23. Схема зануления.

Ro - сопротивление заземления нейтрали

Rh - расчетное сопротивление человека;

1- магистраль зануления;

2- повторное заземление магистрали;

3- аппарат отключения;

4- электроустановка (паяльник);

5- трансформатор.

Сила тока зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления участка тела. Сопротивление участка тела складывается из сопротивления тканей внутренних органов и сопротивления кожи. При расчете принимается R=1000 Ом. Воздействие тока различной величины приведено в таблице 9.1.

Таблица 1

Ток, мА	Воздействие на человека
	Переменный ток	Постоянный ток
0,5	Отсутствует	Отсутствует
0,6-1,5	Легкое дрожание пальцев	Отсутствует
2-3	Сильное дрожание пальцев	Отсутствует
5-10	Судороги в руках	Нагрев
12-15	Трудно оторвать руки от проводов	усиление нагрева
20-25	руки парализует немедленно	усиление нагрева
50-80	Паралич дыхания	затруднение дыхания
90-100	при t>3 сек – паралич сердца	паралич дыхания

К электроустановкам переменного и постоянного тока при их эксплуатации предъявляют одинаковые требования по технике безопасности.

2. Расчетная часть

Расчет зануления

Спроектировать зануление электрооборудование с номинальным напряжением 220 В и номинальным током 10 А.

Для питания электрооборудования от цеховой силовой сборки используется провод марки АЛП, прокладываемый в стальной трубе. Выбираем сечение алюминиевого провода S=2.5 мм. Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали.

Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением (3*50+1*25) мм в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка - 0,25 км. Участок защищен автоматом А 3110 с комбинированным расщепителем на ток Iном=100 А.

Второй участок проложен кабелем АВРЕ (3*25+1*10) мм длиной 0,075 км. Участок защищен автоматическим выключателем А 3134 на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ=1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400/220 В.

Магистраль зануления на первых двух участках выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на третьем участке - стальной трубой.

Рис. 24. Схема питания оборудования

TT - трансформатор

ТП - трансформаторная подстанция

РП - распределительный пункт

СП - силовой пункт.

Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя:

(9.1)

где Кп - пусковой коэффициент = 0,5...4,0

Значение коэффициента К принимается в зависимости от типа электрических установок:

1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то К выбирается в пределах 1,25ё1,4

2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит от величины тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения К принимают і3.

3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то так же Кі3.

Выбираем стандартный предохранитель на 15 А.

Так как в схеме приведен участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление. Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом.

Расчетная проверка зануления

Определим расчетное значение сопротивления трансформатора:

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода для каждого из участков:

(9.2)

где l - длина провода

S - сечение провода

r - удельное сопротивление материала (для алюминия r=0,028 0м_*мм²/км).

Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для трех участков:

Ом (9.3)

Ом (9.4)

Ом (9.5)

R_Ф1=0,14 0м; R_Ф2=0,084 0м; R_Ф3= 0,336 0м:

Полное активное сопротивление фазного провода: R_Фе =О, 56 0м;

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода с учетом температурной поправки, считая нагрев проводов на всех участках равным Т=55 С.

Ом, (9.6)

 где

град - температурный коэффициент сопротивления алюминия.

Активное сопротивление нулевого защитного проводника:

Ом (9.7)

Ом (9.8)

Для трубы из стали: r=1,8 Ом/км

Ом (9.9)

Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно:

R_{M3 å} =R_{M3 1}+R_{МЗ 2}+R_M33=0,544 Oм (9.10)

Определяем внешние индуктивные сопротивления. Для фазового провода:

Х'_Ф= Х'_ФМ - Х_ФL ; (9.11)

Для магистрали зануления:

Х'_М3= Х'_М3М - Х_{М3 L} ; (9.12)

где

Х'_М3 и Х'_ФМ- индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления;

Х_М3 и Х_Ф1- внешние индуктивные сопротивления самоиндукции.

Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления определяются по формуле:

Х'_ФМ = Х'_{М3 М} =0145 lg(d_ФМ3) , (9.13)

где d - расстояние между фазным и нулевым проводом. (для 1 и 2 d=15 мм, для 3 d=9.5 мм)

Х’_ФМ1=Х’_М3М=0,145 lg15=0,17 Ом. (9.14)

Х’_ФМ2=Х’_М3М=0,145 lg15=0,17 Ом. (9.15)

Х’_ФМ3=Х’_М3М=0,145 lg9,5=0,142 Ом. (9.16)

Суммарное сопротивление на всех участках:

Х’_ФМ =Х’_М3М =3_*0,145=0,482 Ом (9.17)

Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле:

X_ФL = X'_L* L , где X'_L- удельное сопротивление самоиндукции, Ом/м.

X'_L1 =0,09_*0,25=0,023 Oм

X'_L2=0,068_*0,075=0,005 Oм

X'_L3 =0,03_*0,03=0,0009 Oм

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода:

Х_ФL=0,029 Oм

X_M3L1 =0,068_*0,25=0,017 Oм

X_M3L2 =0,03_*0,075=0,0025 Oм

X_M3L3=0,138_*0,03=0,004 Oм.

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления:

X_M3L=0,024 Oм

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление:

Х_Ф'=0,435-0,0314=0,453 Ом

Х_М3'=0,435-0,0244=0,458 Ом

Определяем внутреннее индуктивное сопротивление:

Х_Ф"_1-2= X_M3"_1-2=0,057_*0,075=0,001 Ом

Х_Ф"₃=0,0157_*0,03=0,0005 Oм

Полное сопротивление фазного провода и магистрали зануления:

Z_Ф=0,78 Ом

Z_M3=0,79 Oм

Ток однофазного КЗ определим по формуле:

I_КЗ =220/(0,78+0,79)=132 А (9.18)

Сравним расчетные параметры с допустимыми: I_КЗ=132>12 А

Кроме того, должно выполняться условие: Z_M3 < 2 _* Z_Ф

Условие выполняется.