Контрольная работа: Расчет защитного заземления

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Ангарская государственная техническая академия»

Кафедра «Экология и безопасность деятельности человека»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

ВАРИАНТ № 7

Проверил: к.б.н, доцент

Малышкина Н.А

Ангарск, 2015

Практическая работа 1. Расчет защитного заземления

Цель работы - приобретение практических навыков в определении основных параметров заземления и самостоятельном решении инженерной задачи расчета защитного заземления электроустановки.

Исходные данные:

Ход работы

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию, с учетом сезонных изменений, составляет Rв= 18 Ом. Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна протяженность линий 6 кВ - кабельных км, воздушных км.

Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной 3 м, диаметром d=12 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода - стальной полосы длиной Lг=50 м, сечением 6х50 мм.

Расчетный ток замыкания на землю на стороне с напряжением U=6 кВ определяем по формуле:

Требуемое сопротивление растеканию заземлителей, принимаемое общим для установок 6 и 0,4 кВ, рассчитываем по формуле:

Ом

Требуемое сопротивление искусственного заземления определяем по формуле:

Ом

Определяем расчетное удельное сопротивление земли по формуле:

= 120 * 2,0 = 240 Омм.

Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя по формуле:

Ом.

Rв = (240/2*3,14*3) * (ln(2*3/12)+1/2 ln ((4*9,5+3)/(4*9,5-3))= 22,6 Ом.

Рассчитываем приближенное (минимальное) количество вертикальных стержней по формуле:

= 22,6 / 2,78 = 8,13= 10 стержней

Определяем конфигурацию группового заземлителя - ряд или контур -- с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:

по контуру =1,05*6*10 = 63м.

ряд = 1,05*6*(10-1) = 56,7м.

где а - расстояние между вертикальными стержнями, м, определяемое по формуле (8):

где коэффициент кратности, равный 1, 2, 3;

длина вертикального стержня.

Электроды располагаем в ряд.

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального стержня Rr, Ом. В случае горизонтального полосового заземлителя расчет выполняется по формуле:

гдерасчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м; длина горизонтальной полосы, м; ширина полосы, м; расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной полосы.

Выбираем коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы с учетом числа вертикальных стержней и отношения расстояния между стержнями (а к их длине ( l=3) и для удобства сводим их в таблицу.

Коэффициенты использования в вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков, и т. п.) без учета влияния полосы связи

Коэффициенты использования г горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды (трубы, уголки и т. п.) группового заземлителя

Рассчитываем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

= (22,6 * 36,4)/ 22,6 *0,75 +36,4*0,74*10 = 2, 89

Полученное сопротивление растекания тока группового заземлителя не превышает требуемое сопротивление.

Рассчитанные параметры ЗУ сводим в таблицу.

Практическая работа 2. Расчет частот электромагнитного поля, используемых производственных условиях. Защита от воздействия ЭМИ.

заземление электроустановка защита допустимый

Цель работы: провести расчет ЭМП, часто используемых в производственных условиях и сравнить их с допустимыми величинами для разработки мероприятий по защите от воздействия ЭМП.

Исходные данные

Ход работы

1. Оценка уровня воздействия электростатического поля.

1 Производим расчет предельно допустимого уровня напряженности электростатического поля при воздействии на персонал более одного часа за смену по формуле:

EПДУ = 60 / = 60/2,236 = 26,83

где EПДУ - предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (ЭСП), кВ/м; t - время воздействия, ч.

Согласно ГОСТ 12.1.045 -84: ЕПДУ = 60 кВ/м в течение 1 часа.

2 Определяем допустимое время пребывания в ЭСП по формуле:

= = (60/35)2 =1,31

где Ефакт - фактическое значение напряженности ЭСП, кВ/м.

Вывод: время пребывания в ЭСП в данном случае не регламентируется, так как расчетный уровень ЕПДУ равен 26,83, т.е. соответствует условию ЕПДУ < 20 кВ/м.

Оценка уровня воздействия электромагнитных полей (ЭМП) различных диапазонов частот.

ЭМП промышленной частоты.

Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля (ЭП) на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м (ГОСТ 12.1.002-84).

Оценка и нормирование ЭМП промышленной частоты на рабочих местах персонала проводится дифференцированно в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле.

1) Производим расчет допустимого времени пребывания персонала в ЭП при напряженностях от 5 до 20 кВ/м по формуле:

Т = (50 / Е) - 2,

где Е - напряженность электрического поля в контролируемой зоне (Е1, Е2, Е3), кВ/м; Т - допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч.

При Е от 20 до 25 кВ/м T = 10 мин. Пребывание в ЭП с Е > 25 кВ/м без средств защиты не допускается.

Т1 = (50/11) - 2= 2,55ч.

Т2 = (50/12) - 2 = 2,16ч.

Т3 = (50/13) - 2 =1,85ч.

2) Рассчитываем время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП по формуле:

< 8(ч)

где Тпр - приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребывания в ЭП нижней границы нормируемой напряженности, ч; tE1, tE2, tE4, tEn - время пребывания в контролируемых зонах напряженностями Е1, Е2, Е3, Еn, ч; TE1, TE2, TE3, TEn - допустимое время пребывания для соответствующих зон, ч.

Тпр= 0,8/2,55+1,7/2,16+1,0/ 1,85 =1,65 ч.

Различие в уровнях напряженности ЭП контролируемых зон устанавливается в 1 кВ/м.

Требования действительны при условии, что проведение работ не связано с подъемом на высоту, исключена возможность воздействия электрических разрядов на персонал, а также при условиях защитного заземления всех изолированных от земли предметов, конструкций, частей оборудования, машин, механизмов, к которым возможно прикосновение работающих в зонах влияния ЭП.

Вывод: допустимое время пребывания в контролируемых зонах равно: в зоне Е1 = 2,55 ч., в зоне Е2 = 2,16 ч., в зоне Е3 = 1,85 ч. Приведенное время в зонах с различной напряженностью равно 1,65 ч.

ЭМП диапазона частот 30 кГц - 300 ГГц.

Оценка и нормирование ЭМП осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ). Энергетическая экспозиция ЭМП определяется как произведение квадрата напряженности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека

1) Рассчитываем энергетическую экспозицию в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц по формулам:

ЭЭЕ = Е2 · Т,

ЭЭН = Н2 · Т,

где Е - напряженность электрического поля, В/м; Н - напряженность магнитного поля, А/м; Т - время воздействия на рабочем месте за смену, ч.

ЭЭЕ = 42 * 5 = 80

ЭЭН = 0,152 *5 = 0,11

2) Рассчитываем энергетическую экспозицию по плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц по формуле:

ЭЭППЭ = ППЭ · T,

где ППЭ - плотность потока энергии (мкВт/см2).

1 Вт/м2 = 100 мкВт/см2

ЭЭППЭ =700 * 5 = 3500

3) Определяем предельно допустимый уровень ЭМП для средств связи и телевизионного вещания по формуле:

Епду = 21 · ,

где ЕПДУ - значение предельно допустимого уровня напряженности электрического поля, В/м; f- частота, МГц.

Епду = 21 *175 -0,37 = 3,11

4) Рассчитываем предельно допустимый уровень плотности потока энергии при локальном облучении кистей рук при работе с микрополосовыми устройствами по формуле:

ППЭПДУ = (К · ЭЭППЭпду ) / Т ,

где ЭЭППЭпду- предельно допустимый уровень энергетической экспозиции потока энергии диапазона частот 300 МГц-300 ГГц;

K -коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5;

Т - время пребывания в зоне облучения за рабочий день (рабочую смену), ч.

ППЭПДУ = (12,5 * 200) / 5 = 500

5) Рассчитываем предельно допустимую плотность потока энергии при облучении лиц от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования с частотой не более 1 кГц и скважностью не менее 20 по формуле:

ППЭПДУ = К · (ЭЭППЭпду / Т),

где K -коэффициент ослабления биологической активности прерывистых воздействий, равный 10.

ППЭПДУ = 10 · (200 / 5) = 400

6) Определяем предельно допустимое значение интенсивности ЭМИ в диапазоне 60 кГц - 300 МГц (ЕПДУ, НПДУ, ППЭПДУ) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) по формулам:

ЕПДУ = (ЭЭ Епду / Т)1/2,

НПДУ = (ЭЭ Нпду / Т)1/2 ,

ППЭПДУ = ЭЭППЭпду / Т ,

где ЕПДУ, НПДУ и ППЭПДУ - предельно допустимые уровни напряженности электрического, магнитного поля и плотность потока энергии; ЭЭEпду, ЭЭHпду, и ЭЭППЭпду - предельно допустимые уровни энергетической экспозиции в течение рабочего дня (рабочей смены).

ЕПДУ = (20000/ 5)1/2 =63,25

НПДУ = (200 / 5)1/2 = 6,32

ППЭПДУ = 400/ 5 = 80

Вывод по полученным расчетам.

В результате расчетов получились следующие значения, которые сравниваем с нормативными табличными значениями:

- табличное значение ЭЭЕ = 800, расчетное ЭЭЕ = 80;

- табличное значение ЭЭН не установлено, расчетное значение ЭЭН = 0,11;

- расчетное значение ЭЭППЭ = 3500, что соответствует условию:

ЭЭППЭ < ЭЭППЭ (для диапазона частот 300 МГц-300 ГГц принять равным 8000 мкВт/см2), 3500<8000;

- расчетное значение Епду (для средств связи) = 3,11

- табличное значение ППЭПДУ не установлено, расчетное значение

ППЭПДУ = 80;

- ППЭПДУ (от антенн) = 400

Значения предельно допустимых уровней напряженности для частот 30 кГц-300 МГц:

- табличное значение 63, расчетное значение электрической (ЕПДУ) = 63,25 ,