ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ОЦЕНКЕ ЭЛЕКТРОПОРАЖЕНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ. Задача Произвести оценку опасности электропоражения человека, оказавшегося в ситуации, указанной на рис. 1

• Название: Задача Произвести оценку опасности электропоражения человека, оказавшегося в ситуации, указанной на рис. 1
• Дата: 25.03.2023
• Размер: 259.29 Kb.
• Имя файла: ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ОЦЕНКЕ ЭЛЕКТРОПОРАЖЕНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ.docx
• Тип: Задача; #1014636
• страница: 1 из 5

Вначале идут примеры решения задач, затем варианты для самостоятельной работыПримеры решения задач по оценке электропоражения, проектированию и расчёту элементов и средств заЩиты от электрического тока
Задача 1. Произвести оценку опасности электропоражения человека, оказавшегося в ситуации, указанной на рис. 3.1.



Рис. 3.1. Схема включения человека в электрическую сеть:

R₁ = R₂ = R = 200 кОм; r_зм = 100 Ом; U = 220 В
Человек стоит на влажном песчаном грунте в обуви с кожаной подошвой.
Решение

Чтобы оценить, опасно ли такое прикосновение человека к токоведущим частям, необходимо знать ток, протекающий через человека I_h, или напряжение, действующее на него U_np, и сравнить эти значения с допустимыми.

Согласно п. 2 (табл. 1.1)


где U = 220 В – напряжение сети;

R₁ = 200 кОм – сопротивление изоляции проводов сети по отношению к земле;

R_ch – сопротивление в цепи человека (формула 1.1):

R_ch = R_h + R_oб + R_ос,

откуда R_h (1 кОм) – сопротивление тела человека;

R_об (0,5 кОм) – сопротивление обуви (прил., табл. 3);

R_oc (1,6 кОм) – сопротивление основания (прил., табл. 1),

значит, R_ch = 1 + 0,5 + 1,6 = 3,1 кОм;

R_э – эквивалентное сопротивление согласно п. 2 (табл. 1.1):



где r_зм (100 Ом) – сопротивление замыкания провода на землю:

значит,

Тогда



Вывод. Предельно допустимое значение тока через человека при t ≥ 1 с равно 6 мА (табл. 1.5), значит, прикосновение человека к проводу сети в данном случае опасно.
Задача 2. Рассчитать ток, проходящий через человека, стоящего на мокром полу в обуви с кожемитовой подошвой и касающегося заземленного корпуса установки, находящейся в аварийном режиме (рис. 3.2). Установка питается трехфазным напряжением от сети с изолированной нейтралью. Сделать вывод относительно опасности такого прикосновения.



Рис. 3.2. Схема включения человека в электрическую цепь (U= 380/220 В)
Решение

1. Для определения тока через человека необходимо знать напряжение прикосновения (действующего в данной ситуации на человека):



где I_з – ток через заземлитель:



где R₃ – сопротивление заземлителя. Оно не должно превышать 4 Ом в сети с указанными напряжением и мощностью [1]; R – сопротивление изоляции. В нормальном режим работы сети сопротивление заземлителя не должно опускаться ниже 500 кОм [1].

2. Ток через человека



где R_ch = R_h + R_oб + R_ос ;

R_об = 0,5 кОм (прил., табл. 3);

R_ос = 0,1 кОм,

значит, R_ch = 1 +0,1 +0,5 = 1,6 кОм.
Вывод. Так как предельно допустимый ток при продолжительном воздействии (более 1 с) в заданных условиях равен 6 мА, то человеку опасность поражения током не угрожает.
Задача 3. Сравнить опасность электропоражения персонала при прикосновении к поврежденной (пробой фазы на корпус) заземленной электроустановке при питании ее от трёхфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и от трёхфазной сети с изолированной нейтралью при следующих условиях: напряжение в сети U = 380/220 В, сопротивление заземления нейтрали r₀ = 4 Ом, сопротивление изоляции фазных проводов по отношению к земле R = 500 кОм, сопротивление заземления установки R₃ = 4 Ом. Сделать вывод об эффективности защитного заземления в сетях с различным режимом нейтрали заземленной и изолированной от земли.
Решение

1. Представим указанные условия схематично (рис. 3.3).



Рис. 3.3. Схема включения человека в электрическую цепь для различных цепей
2. Для сравнения степени опасности однофазного прикосновения в указанных случаях (а, б) необходимо знать значения тока, протекающего через человека, либо значения напряжений прикосновения, которые соответственно равны [1]:

для случая «а»



для случая «б»



Вывод. Как видно из результатов расчёта, защитное заземление эффективно в сетях с изолированной нейтралью.
Задача 4. Подобрать типовое реле в УЗО, работающем на токе замыкания на землю, и используемое для обеспечения электробезопасности персонала в установке, питающейся от трёхфазной четырёхпроводной сети с заземлённой нейтралью.
Решение

Представим схему УЗО на токе замыкания на землю в указанных условиях (рис. 3.4).


Рис. 3.4. Схема УЗО на токе замыкания на землю в указанных условиях:

U = 380/220 В; Z_p = 32 Ом; R₃ = 10 Ом

Для подбора типового реле тока необходимо знать ток срабатывания реле (прил., табл. 22), который, согласно формуле (2.6), равен току уставки, т.е. I_ср = I_уст.

Ток уставки



где U_пр.доп – предельно допустимое напряжение прикосновения. При продолжительном воздействии тока (более 1 с) оно не должно превышать 42 В (табл. 1.5);

Z_p = 32 Ом – полное сопротивление обмотки реле;

R₃ = 10 Ом – сопротивление заземления.

Тогда



Вывод. Согласно приложению (табл.22), подходящим для заданных условий будет реле типа РТ40/2 при параллельном соединении обмоток.
Задача 5. Определить вероятность возникновения электротравмы в указанных условиях (рис. 3.5): U = 380/220 В, человек стоит на влажном бетонном полу в обуви с кожаной подошвой. Помещение сырое.




Рис. 3.5. Схема включения человека в электрическую цепь

Решение

Вероятность поражения человека током равна (формула 1.2):



где Р(G) – вероятность прикосновения человека к электроустановке. Согласно условию, человек прикоснулся к установке, значит, Р(G) = 1;

P(D) – вероятность появления на установке напряжения. По условию задачи (рис. 3.5) напряжение пробито на корпус установки, значит, P(D) = 1;

Р(А) – вероятность того, что при прикосновении к корпусу человек попадёт под напряжение. На корпусе электроустановки, согласно условию задачи, имеется напряжение, значит, Р(А) = 1;

Р(B) – вероятность того, что ток, проходящий через человека, превысит с учётом времени воздействия допустимое значение.

Предельно допустимое значение тока I_h.доп при длительном воздействии (более 1 с), согласно табл. 1.5, равно 6 мА. Значение токаI_h в указанных условиях равно (табл. 1.1, п. 3):



где U_ф – фазное напряжение, 220 В; r₀ – сопротивление заземления нейтрали источника, согласно табл. 19 (прил.), равное 4 Ом.

R_ch – сопротивление в цепи человека:

R_ch= R_h+ R_oб + R_oc,

где R_h = 1 кОм,

R_oб = 0,5 кОм (прил., табл. 4),

R_oc = 0,9 кОм (прил., табл. 3).

Значит, R_ch =1 + 0,9 + 0,5 = 2,4 кОм.

Тогда


А.


Так как такое значение I_h = 91,5 мА более чем в 10 раз превышает предельно допустимое значение тока I_h.доп, равное 6 мА, то Р(В) = 1. Таким образом, P = 1·1·1/1 = 1.
Вывод. В указанных условиях вероятность поражения человека электротоком равна 1.
Задача 6. Определить необходимость проектирования искусственного заземлителя заземляющего устройства, если известно, что для защитного заземления можно использовать железобетонный фундамент корпуса размерами 5x10 м, в котором будет эксплуатироваться установка, питающаяся от трехфазной сети с изолированной нейтралью. U = 220/127 В; Р_с = 100 кВ·А; мощность установки N_y ≈ 5 кВт. Известно, что верхний слой грунта, с которым контактирует фундамент – пористый известняк толщиной 1,5 м; нижний слой состоит из мела.
Решение

1. Согласно методике расчёта заземляющего устройства, вначале необходимо определить значение допустимого сопротивления защитного заземления R_з.доп, которое должно быть не более 4 Ом, так как напряжение в сети до 1000 В, а мощность сети более 100 кВ·А.

2. Так как на территории проектируемого заземляющего устройства в качестве естественного заземлителя по условиям задачи можно использовать железобетонный фундамент корпуса, то необходимо рассчитать его сопротивление растеканию тока и сравнить с требуемым (R_з.доп).

Сопротивление растеканию тока железобетонных фундаментов рассчитывается по формуле



где S, м² – площадь, ограниченная периметром здания на уровне поверхности земли. Согласно условию, S = 5·10 = 50 м²;

ρ_э, Ом·м – удельное эквивалентное электрическое сопротивление земли:



здесь ρ_1р и ρ_2p – соответственно удельное электрическое сопротивление верхнего и нижнего слоев земли: ρ_1р = 180 Ом·м (с учётом коэффициента сезонности – прил., табл. 7) и ρ_2p = 60 Ом·м (прил., табл. 9); h – толщина верхнего слоя земли, согласно условию, 1,5 м; α, β – коэффициенты. Так как ρ_1р > ρ_2p, то α = 3,6, а β = 0,1.

Подставив в формулу эти значения, найдем p_э:



Теперь можно определить R_cр:


Вывод. Так как требуемое сопротивление заземляющего устройства R_з.доп < 4 Ом, а естественный заземлитель обеспечит сопротивление растеканию тока лишь 6,9 Ом, то необходимо устройство ещё и искусственного заземлителя, сопротивление которого должно быть не больше значения, которое следует определить из соотношения





Отсюда R_иск ≈ 0,9 Ом.

Таким образом, искусственный заземлитель должен обеспечивать сопротивление не более 9 Ом.
Задания для самостоятельной работы