Расчет защитного заземления

 

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением /9/.

Корпуса электрических машин и другие нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен, он окажется под напряжением (U_з, В), равным:

 

U₃ = I₃ R_3,     (6.1)

 

где U₃-напряжение заземления, В;

I₃-ток, стекающий в заземление, А;

R₃-сопротивление стекающего тока, Ом.

Человек, касающийся этого, корпуса попадает под напряжение прикосновения (U_пр, В), равным:

 

U_пр = U₃ ₁ _2,                      (6.2)

 

где U_пр– напряжение прикосновения, В;

₁ – коэффициент напряжения прикосновения;

₂ – коэффициент напряжения.

Выражение показывает, что чем меньше R₃ и _1, тем меньше ток через человека, стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования, который находится под напряжением. Таким образом, безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, имеющем малое сопротивление заземления R₃ и малый коэффициент напряжения прикосновения ₁.

Защитное заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтрально, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления.

Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунт закладывают специальные шины.

Расчетный ток замыкания на землю – наибольший возможный в данной электроустановке ток замыкания на землю.

В сетях напряжением до 1000 В ток однофазного замыкания на землю не превышает 10 А, так как даже при самом плохом состоянии изоляции и значительной емкости сопротивления фазы относительно земли не бывает менее 100 Ом (Z1 Ом). Отсюда ток замыкания на землю, I_h,А, в сети напряжением 380 В равен:

 

.      (6.3)

 

В «Правилах безопасной эксплуатации электроустановок» нормируются сопротивления заземления в зависимости от напряжения электроустановки.

В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления должно быть не выше 4 Ом.

Цель расчета заземления – определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлители на плане электроустановки, исходя из регламентированных Правилами значений допустимых сопротивлений заземления, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.

Расчет простых заземлителей производится в следующем порядке:

– определяется расчетный ток замыкания на землю, принимаем I_h=11,4 A, что обосновано выше;

– определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента

 

 _расч= _изм,                   (6.4)

 

где  _изм = 11² – удельное сопротивление грунта (для суглинков);

 = 1,8 – климатический коэффициент (при влажности 10–12%).

 _расч = 11²1,8 = 18 Омм;

– сопротивление естественных заземлителей R_e=5,7 Ом;

– определяется сопротивление искусственного заземлителя, если считать, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и общее их сопротивление не должно превышать норму R₃, Ом:

 

,          (6.5)

 

Так как к заземляющему устройству присоединяется корпус оборудования напряжением до 1000 В, сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять двум условиям:  и R₃  4 Ом. По первому условию

, принимаем R₃= 4 Ом как наименьшую.

.

– сопротивление одиночного вертикального заземлителяR_ст.од, Ом, рассчитывается по формуле:

 

, (6.6)

 

где d= 0,035 м – эквивалентный диаметр стержней;

l= 2,5 м  длина стержня;

Н = 2,25 м – глубина заложения от середины заземлителя до поверхности грунта;

 = 57,3.

– предварительно разместив заземлители на плане, определим число вертикальных заземлителей и расстояния между ними, по этим данным определяем коэффициент использования вертикальных стержней _ст.

Длина соединительной полосы (шины) равна периметру прямоугольника 31 м^2, т.е. 8 м. Вертикальные стержни размещаются по углам прямоугольника, всего 4 стержня, _ст = 0,66.

Сопротивление соединительных полос R_n,Ом, с учетом коэффициента использования полосы _n = 0,45, рассчитывается по формуле:

 

, (6.7)

 

где l = 8 м – длина шины;

b = 0,1 м – ширина шины;

H= 1 м – глубина заложения;      

 = 25,61 Ом

– требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней, R_cm, Ом, рассчитывается по формуле:

 

, (6.8)

 

.

– окончательно определяется число n, шт., вертикальных стержней:

 

, (6.9)

 

= 3,08  3.

Проведенные расчеты показали, что 4 штуки вертикальных стержней обеспечивают надежное заземление и предупреждение несчастного случая на участке.

 

6.3 Возможные чрезвычайные ситуации на объекте

 

В процессе осуществления трудовой деятельности существует опасность возникновения чрезвычайной ситуации /10/.

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, которая характеризуется резким нарушением установившегося процесса, оказывающая значительное отрицательное влияние на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу и окружающую среду.

Под источником чрезвычайной ситуации понимают опасное природное явление, аварию или опасное техногенное происшествие, распространение инфекционных заболеваний, в результате чего произошла или может возникнуть ЧС.

Для предупреждения возникновения пожара необходимо оборудовать помещение производственного цеха средствами пожарной сигнализации. Наиболее надежной системой пожарной сигнализации является электрическая пожарная сигнализация. Наиболее совершенные виды такой сигнализации дополнительно обеспечивают автоматический ввод в действие предусмотренных на объекте средств пожаротушения.

Для ликвидации начинающихся очагов пожара силами персонала, помещение оборудовано по действующим нормам первичными средствами пожаротушения, пожарным ручным инструментом и пожарным инвентарем. Для тушения электроустановок под напряжением до 380 В. Предусмотрено применение углекислотных (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8) или углекислотно-бромэтиловых огнетушителей (ОУБ-3, ОУБ-7). При возникновении пожара необходимо вызвать пожарную команду и отключить электропитание, эвакуацию людей производить через входные двери и запасные выходы. При тушении пожара следует учитывать недопустимость применения воды, так как это может стать причиной возникновения коротких замыканий и поражений электрическим током.

Возможные ЧС на объекте при сходе с рельса емкости содержащий хлор.

 

6.4 Оценка химической обстановки на объектах при выбросах сильнодействующих ядовитых веществ

Хлор

При нормальных условиях этот газ желто-зеленого цвета с резким раздражающим запахом. При обычном давлении затвердевает при температуре -101 ºС и сжижается при температуре – 34 °С. Плотность газообразного хлора примерно в 2,5 раза больше плотности воздуха, вследствие чего хлор стелиться по земле, скапливается в низинах, подвалах, колодцах, тоннелях, по берегамрек, озер /19/.

Используется он в производстве хлорорганических соединений, применяется для отбеливания тканей и бумажной массы, обеззараживания питьевой воды, как дезинфицирующее средство и в других отраслях промышленности.

Следует помнить, что предельно допустимые концентрации (ПДК) хлора в атмосферном воздухе следующие:

-среднесуточная концентрация вещества в атмосфере населенных мест – 0,03 мг/м³;

-предельно-допустимая максимальная разовая концентрация вещества в атмосфере населенных мест – 0,1 мг/м³;

– ориентировочный безопасный уровень воздействия вещества в воздухе рабочей зоны – 1 мг/м³/Н.Ф. Измеров, В.И. Саноцкий, К.К. Сидоров, 1997/.

Поражение возможно в основном через дыхательные пути, в меньшей степени – вследствие попадания капель на незащищенную кожу и слизистые оболочки. Оказывает сильное раздражающее действие на слизистую верхних дыхательных путей.

В легких случаях пораженные жалуются на першение в горле, жжение и чувство стеснения в груди, охриплость голоса, сухой кашель, затрудненное дыхание, легкая синюшность губ, резь в глазах, слезотечение.

При отравлениях средней тяжести наблюдается выраженная синюшность, дыхание учащенное, мучительный сухой лающий кашель («хлорный кашель»), в легких сухие и влажные хрипы.

В тяжелых случаях возможно развитие бронхита, бронхопневмонии; общее состояние тяжелое, выраженная синюшность, кашель, одышка, повышение температуры. Наибольшую опасность представляет возможность развитие отека легких: увеличивается одышка, дыхание клокочущее, отделение слизистой мокроты и пенистой жидкости желтовато-розового цвета, учащенное сердцебиение, в легких большое количество влажных хрипов.

В очень тяжелых условиях отравления может наступить молниеносная смерть в результате рефлекторной остановки дыхания. Иногда дыхание останавливалось через 5–25 минут после вдыхания газа нередко смерть наступает от химического ожога легких.

Первая медицинская помощь в очаге поражения, осуществляемая в порядке само и взаимопомощи:

– промыть глаза водой, лучше 2% раствором питьевой соды;

– надеть противогаз или ватно-марлевую повязку, смоченную 2% раствором питьевой соды;

-обработать пораженные участки кожи мыльным. раствором;

-немедленно покинуть очаг поражения, лучше транспортными
 средствами.

Планирование мероприятий по защите от сильнодействующих ядовитых веществ при производственных авариях

План организационных мероприятий включает:

- организацию и поддержание в постоянной готовности системы оповещения рабочих и служащих объекта и проживающего вблизи населения об опасности поражения СДЯВ и порядок доведения до них установленных сигналов оповещения;

- согласование с местным управлением по делам ГО и ЧС вопросов ис -
пользования в случае необходимости формирований других объектов
и городских средств оповещения. Порядок представления донесений

о возникновении очагов поражения;

- обучение личного состава формирований гражданской обороны объекта выполнению конкретных работ по ликвидации очагов заражения, образованных СДЯВ, которые имеются на объекте;

- накопление для обеспечения всех рабочих и служащих объекта, хранение и поддержание в готовности средств индивидуальной защиты (промышленных противогазов определенных марок, изолирующих и гражданских противогазов, средств защиты кожи;

- изыскание полупродуктов, продуктов и отходов производства, при -
годных для дегазации СДЯВ, подготовка необходимого оборудования для приготовления дегазирующих растворов и их подачи к местам возможных аварий, приспособление техники и приборов для проведения дегазационных работ.

К основным мероприятиям инженерно-технического характера, которые предусматриваются в плане, относятся следующие:

– оборудование емкостей, коммуникаций и производственных установок со СДЯВ автоматическими и ручными устройствами, предотвращающими утечку СДЯВ в случае аварии (клапаны отеекатели, клапаны избыточного давления, терморегуляторы, перепускные или сбрасывающие устройства и т.д.);

– возможное усиление конструкций емкостей и коммуникаций со СДЯВ или устройство над ними ограждений для защиты от повреждения обломками строительных конструкций при аварии (особенно на пожаро- и взрывоопасных предприятиях);

– строительство под хранилищами с некоторыми ядовитыми веществами подземных резервуаров с водой для приема СДЯВ, чаш, ловушек (аварийных амбаров) и направленных стоков;

- рассредоточение запасов СДЯВ, строительство для них заглубленных, или полузаглубленных хранилищ;

- оборудование рабочих помещений объекта средствами аварийной
сигнализации.

В плане по ликвидации последствий аварии предусматриваются следующие мероприятия:

- оповещение личного состава формированной о немедленном сборе;

- проведение разведки очага заражения и обозначение границ;

- оцепление очага заражения;

- проведение непрерывного метеорологического наблюдения и порядок информации о направлении движения паров СДЯВ (облака зараженного воздуха);

- укрытие в защитных сооружениях или вывод за границы очага заражения рабочих, служащих и населения;

- проведение спасательных работ и оказание медицинской помощи пострадавшим;

- проведение неотложных аварийно-восстановительных работ по ликвидации (локализации) аварии;

- проведение работ по дегазации СДЯВ в местах его выделения в атмосферу и на путях распространения паров;

- дегазация территории, сооружений и оборудования;

- полная специальная обработка.

Организация нейтрализации и обеззараживания СДЯВ Локализация зоны химического заражения на пути распространения ядовитого облака производится водяной завесой с помощью пожарных машин. Личный состав одевает средства индивидуальной защиты,

Вылившиеся СДЯВ засыпают слоем сыпучих материалов:

– землей;

- песком;

- шлаком

причем слой должен быть 15–25 см.

В дальнейшем этот материал собирают в специальные емкости и вывозят в специальные места – площадки обеззараживать.

Грунт, зараженный горючим СДЯВ, заливают керосином и выжигают.

Такие работы проводят и нейтрализующими растворами.

В зимнее время, если есть снег, его сгребают в кучи, валы, грузят снегопогрузчиком на транспортные средства и вывозят в отведенные места.

Все работы проводят без перерыва до полного их завершения:

1)Организация прямой (телефонной) связи между диспетчерами объектов и оперативным дежурным ГЗГТУ – городского запасного пункта управления;

2)с получением данных дежурный ГЗПУ в любое время суток через РТУ (радиотехническое управление) передает речевое сообщение;

3)для дублирования сигналов оповещения предусмотрено задействовать машины милиции с громкоговорящими установками, направляя их по заранее определенным маршрутам.

4) на объекте устанавливаются аварийные пускатели в различных местах.

Кто первый обнаружил утечку СДЯВ при помощи пускателя подает сигнал тревоги, который поступает:

- к диспетчеру объединения;

- на газоспасательную станцию;

- в военизированную пожарную команду;

- в медико-санитарную часть.

Оценка химической обстановки на объектах, имеющих сильнодействующие ядовитые вещества

Оценка химической обстановки на объектах включает:

1) определение размеров и площади зоны химического заражения;

2) определение времени подхода зараженного воздуха к объекту;
 3) определение времени поражающего действия;

4) определение границ возможных очагов химического поражения;
5) определение возможных потерь людей в очагах химического поражения.

Определение размеров и площади зоны химического заражения

Глубина распространения облаков зараженного воздуха с поражающими концентрациями СДЯВ на открытый местности, км. (емкости обвалованы, скорость ветра 1 м/с). На объекте находится 10 тонн хлора, при инверсии находим по таблице 1, глубина распространения облаков зараженного воздуха составляет 49 км. По таблице 2 определяем поправочный коэффициент для скорости ветра 3 м/с, он равен 0,45. Глубина распространения облака зараженного воздуха равна

49·0,45=12,5 км

В соответствии с примечание к таблице 1 глубина распространения зараженного воздуха уменьшаем в 1,5 раза. Следовательно, искомая глубина будет равна:

12,5: 1,5=8 км

Определяем ширину зоны химического заражения.

Ширина (Ш) зоны химического заражения зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха и определяется по следующему соотношению:

Ш= 0,03 г. при инверсии

где Г – глубина распространения облака зараженного воздуха с поражающей концентрацией в км.

Ш=0,03·Г=0,03·8=0,24 км

Площадь заражения определяется по таблице 3.

При глубине 8 которым она составляет 0,96 км.

Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту

Время подхода облака СДЯВ к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушными потоками и определяется по формуле:

 

t=X/V,

 

где X – расстояние от источника заражения до заданного объекта в км;

V – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (по таблице 4)

Объект расположен на расстоянии 1 км от города, метеоусловия: инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Для скорости ветра 1 м/с в условиях инверсии по таблице 4 находим, что скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха составляет 5 км/ч.

Время подхода облака зараженного воздуха к городу:

t=1/5=0,2 часа

Определение времени поражающего действия

Время поражающего Действия СДЯВ зависит от времени его испарения из поврежденной емкости или с площади разлива. Время испарения некоторых СДЯВ при скорости ветра 1 м/с приведено в таблице 5. Значение поправочного коэффициента «К», учитывающего время испарения СДЯВ в зависимости от скорости ветра, приведены в таблице 6.

На объекте в результате взрыва произошло разрушение обвалованной емкости с хлором. Скорость ветра 1 м/с.

По таблице 5 находим, что время поражающего действия хлора (время испарения) при скорости 1 м/с равно 22 часов. По таблице 6 находим поправочный коэффициент для скорости ветра 1 м/с, он равен 1.

 

 

Заключение

Результаты модернизации поперечно–строгального станка модели 7307 можно сформулировать в виде следующих выводов:

– изменена кинематика коробки скоростей, что позволило обеспечить необходимые частоты двойных ходов для повышения производительности станка;

– произведена модернизация коробки подач станка;

– произведена модернизация узла ползуна;

– произведена модернизация узла суппорта;

– произведена модернизация кулисного механизма путем введения дополнительной детали – подшипников качения

Проведенные мероприятия по модернизации станка обеспечили повышение производительности в 1,13 раз, снижение трудоемкости на 13,63%, снижение штучного времени 5,00 мин до 4,4 мин. Экономия от снижения себестоимости составила 35702 руб./год, годовой экономический эффект 59352 руб./год.