Отчёт по безопасности жизнедеятельности МИИТ. отчёты безопасность жиизнедеят-ти. Отчет по лабораторным работам по дисциплине Безопасность жизнедеятельности

• Название: Отчет по лабораторным работам по дисциплине Безопасность жизнедеятельности
• Анкор: Отчёт по безопасности жизнедеятельности МИИТ
• Дата: 23.02.2022
• Размер: 1.46 Mb.
• Имя файла: отчёты безопасность жиизнедеят-ти.docx
• Тип: Отчет; #371233
• страница: 1 из 10

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ) »
Институт пути, строительства и сооружений
Кафедра "Управление безопасностью в техносфере"
Отчет по лабораторным работам

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Выполнили студенты группы ЭБЭ-241

Долматова Анна

Солодько Анастасия

Чернухина Софья

Мурченко Вера

Задорожный Андрей

Амбарцумян Артем

Быстрова Владислава


Принял

Лозовский Е.Ю.

Москва- 2017 г.

Лабораторная работа 1 “Исследование электрического поля заземленного электрода и шаговых напряжений”
Цель работы - научить студентов определять потенциалы то­чек на поверхности почвы, анализировать закон их изменения, определять шаговые напряжения вблизи одиночного и группо­вого заземлений.
Теоретические сведения

Замыкание на землю может произойти из-за контакта ме­жду токоведущими частями и заземленным корпусом при по­вреждении электрической изоляции оборудования, падении на землю оборванного провода и др. В этих случаях ток сте­кает в землю через электрод, который контактирует с грун­том. Металлический проводник (электрод), погруженный в грунт, называется заземлителем.

Ток, стекая с заземлителя в землю, распределяется по значительному ее объему. Пространство вокруг заземлителя, где потенциалы не равны нулю, называется полем растекания тока. Если человек находится в поле растекания тока, то ток проходит через его ноги.

Напряжение между двумя точками электрической цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжени­ем шага или шаговым напряжением.

Закон распределения потенциалов в электрическом поле заземлителя описывается сложной зависимостью, определяе­мой размерами, формой заземлителя и электрическими свой­ствами грунта.

Для выявления закона распределения потенциалов грун­та в поле растекания тока сделаем следующее допущение: ток I_З стекает в землю через одиночный полусферический заземлитель радиуса r₀ погруженный в однородный изо­тропный грунт с удельным электрическим сопротивлением r (рис. 1).

Линии растекающегося тока направлены по радиусам от заземлителя, как от центра, а сечения земли как проводника представляют собой полусферы с радиусами r<r₁<r₂<...<r_n.


Рис. 1 Растекание тока в грунте с полусферического

заземлителя
Поверхности этих сечений соответственно равны:
.

Ток распределяется по этим поверхностям равномерно, так как грунт однородный и изотропный. Плотность тока d на поверхности грунта в точке А, находящейся на расстоя­нии xот центра заземлителя, определяется как отношение то­ка замыкания на землю I_З к площади поверхности полусфе­ры радиусом х:

(1)

Для определения потенциала точки А, лежащей на по­верхности радиусом X. выделим элементарный слой толщи­ной dx (см. рис. 1). Падение напряжения в этом слое:

dU=Edx , (2)

где Е = dr – напряженность электрического поля.

Потенциал точки А или напряжение этой точки относи­тельно земли равен суммарному падению напряжения от точки А до бесконечно удаленной точки с нулевым потенци­алом:

(3)

Подставив в выражение (3) соответствующие значения из выражений (1) и (2), а также значение Е. получим

(4)

Проинтегрировав выражение (4) по х, получаем выражение для потенциала точки А, или напряжения этой точки отно­сительно земли, в следующем виде:

(5)

Так как , то (5) принимает вид:



Из полученного выражения видно, что по мере удаления от заземлителя потенциал точек снижается, и имеет место ги­перболическая зависимость потенциала точки от расстояния (рис. 2).


Рис. 2 Кривые распределения потенциалов полусферического заземлителя
Потенциал заземлителя радиусом r₀или напряжение заземлителя относительно земли:

(6)

Заземлитель обладает наибольшим потенциалом. Точки, лежащие на поверхности грунта, имеют тем меньший потен­циал, чем дальше они находятся от заземлителя. В пределе потенциал удаленных точек грунта стремится к нулю. Причи­на подобного распределения потенциалов кроется в своеоб­разной форме проводника (земли), сечение которого возрас­тает пропорционально второй степени радиуса полусферы (рис. 3).

Ток, стекая с заземлителя, растекается по земле, которая оказывает сопротивление протеканию тока. Сопротивление растеканию тока заземлителя определяется, как суммарное сопротивление грунта от заземлителя до точки с нулевым по­тенциалом. Для полусферического заземлителя, находящего­ся в однородном изотропном грунте, сопротивление растека­нию R_РАС имеет вид:

(7)

Наибольшее сопротивление растеканию тока оказывают слои земли (грунта) лежащие вблизи заземлителя, так как ток протекает здесь по малому сечению. В этих точках име­ют место наибольшие падения напряжения.



Рис. 3 Упрошенная модель проводника земли

По мере удале­ния от заземлителя сечение проводника (земли) увеличива­ется и сопротивление растеканию тока уменьшается, а сле­довательно, уменьшается и падение напряжения. На расстоя­нии 10¸20 м от заземлителя сечение проводника (земли) становится настолько большим, что земля практически не оказывает сопротивления проходящему току. Таким образом, потенциал точек грунта, находящихся на расстоянии 10¸20 м от одиночного полусферического заземлителя, практически равен нулю.

Шаговое напряжение определяется, как разность потенци­алов между точками, например А и Б (см. рис. 4).

. (8)
Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние r, то ее потенциал, исходя из (5) при полусферическом заземлителе получим в виде :



Точка Б находится от заземлителя на расстоянии r+a, т. е. точка Б отстоит от точки А на величину шага человека a. Потенциал точки Б:


Наибольшее значение шаговое напряжение имеет вблизи заземлителя. По мере удаления от заземлителя шаговое на­пряжение уменьшается. Если ноги человека находятся на оди­наковом расстоянии от заземлителя, т. е. на линии равного потенциала (на эквипотенциали), то шаговое напряжение равно нулю. Пусть расстояние от заземлителя до эквипотенциали, на которой находится человек, равно r, тогда шаго­вое напряжение равно нулю.



Рис. 4 Возникновение шагового

напряжения
Значение шагового напряжения зависит от размера шага. Уменьшение его приводит к снижению шагового напряжения. Шаговое напряжение зависит от напряжения заземлителя:

(10)

где – коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой.

Коэффициент напряжения шага b_Ш зависит от формы и конфигурации заземлителя и положения относительно зазем­лителя точки, в которой он определяется. Чем ближе к заземлителю, тем больше b_Ш и, следовательно, больше шаговое напряжение. Человек, находящийся вне поля растекания то­ка (на расстоянии 10–20 м от заземлителя), не попадает под действие шагового напряжения, так как b_Ш = 0. Как вид­но из выражения для определения коэффициента шага, его значение меньше единицы. Таким образом, шаговое напряже­ние составляет часть напряжения на заземлителе. Получен­ное выражение для определения b_Ш справедливо только для полусферического заземлителя.

Для другой формы заземлителей, а также для заземлителей, состоящих из нескольких электрически соединенных ме­жду собой электродов, распределение потенциалов определя­ется сложными зависимостями. Следовательно, и коэффици­ент напряжения шага в различных случаях определяется очень сложными выражениями. Для одиночного протяженного заземлителя длиной l >20 м b_Ш=0,14, а для заземлителя, состоящего из ряда стержней, соединен­ных полосой, b_Ш= 0,10.

Нахождение человека в поле растекания тока может при­вести к поражению, если шаговое напряжение U_Шпревыша­ет допустимое по условиям электробезопасности значение U_ДОП. Зона вокруг заземлителя, в которой U_Ш>U_ДОП, на­зывается опасной зоной. Радиус опасной зоны зависит от на­пряжения на заземлителе и удельного сопротивления грунта.


Рис. 5 Кривые распределения потенциалов

группового заземлителя
Пусть заземлитель состоит из двух полусферических элек­тродов. Картина распределения потенциалов для такого заземлителя представлена на рис. 5. Поля растекания зазем­лителей накладываются друг на друга, и любая точка поверх­ности грунта между электродами имеет значительный потен­циал. Вследствие этого шаговое напряжение снижается.

Для снижения шаговых напряжений заземлители распо­лагают по контуру на небольшом расстоянии друг от друга, что приводит к выравниванию потенциалов за счет наложе­ния полей растекания. Иногда при выполнении контурного заземления внутри контура прокладывают горизонтальные полосы, которые дополнительно выравнивают потенциалы внутри контура (рис. 6).


Рис. 6 Заземлитель с выравниванием потенциалов:

вид в плане (вверху); форма потенциальной кривой (внизу)

Контурное заземление обеспечивает безопасность работ в зоне заземления, так как шаговое на­пряжение U_Ш < U_ДОП, т. е. опасная зона отсутствует. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунте укладывают специальные металлические шины, соеди­ненные с заземлителем (см. рис. 7). При этом спад потенци­алов происходит по пологой кривой, и шаговые напряжения снижаются.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ (УПРОЩЕННЫЙ ВАРИАНТ)
2.1 Описание установки

Изучение электрического поля на поверхности почвы вблизи заземлителя производится на учебном стенде (рис. 8). На нем представлены измерительные клеммы на которых требуется измерить напряжение. Данные клеммы имитируют точки потенциалов на соответствующем указанном расстоянии от заземлителя. Место установки заземлителя принято клемме “0”.


Рис. 7 Кривая изменения потенциала за пределами контура

I – без выравнивания; II – с выравниванием
Кнопка выбора типа заземлителя и кнопка выбора сопротивления грунта служат для установки требуемых условий эксперимента. Регулятором силы тока заземлителя устанавливают необходимое значение. Сила тока заземлителя отображается на амперметре. Необходимые измерения производятся путем подключения минусовой клеммы вольтметра к “Земле”, а плюсовой к измеряемой клемме. Результат измерения отображается на вольтметре.


Рис. 8 Принципиальная схема экспериментальной установки

2.2 Порядок проведения работы

1. Кнопкой включения (см. рис. 8) включили установку. Установили заданную преподавателем силу тока заземлителя, удельное сопротивление грунта, и тип заземлителя.

Электрические парамет­ры установки занесли в табл. 1.
Таблица 1

Электрические парамет­ры установки

I, А	r, Ом∙м
10	700

2. Приняли величину допустимого шагового напряжения равной 100 В.

3. Подключая плюсовую клемму к измерительным клеммам замерили напряжение вольтметром. Результаты занесли в табл.3

4. Приняли что опытные показатели равны реальным.

5. . По данным табл. 3 построили график распределения по­тенциалов в зависимости от расстояния до заземлителя U_ОП=f(l), а так же график экви­потенциальных линий.

6. Научились определять по графику шаговые напряже­ния и рассчитывать радиус опасной зоны при заданных ус­ловиях. Для этого на графике распределения потенциалов от­ступили от заземлителя на размер шага 1,0 м, определяя по­тенциалы точек U_Н1 и U_Н2 (U_Н1 – потенциал ноги, расположенный ближе к заземлителю; U_Н2 – потенциал другой ноги).

Разность этих потенциалов составляет шаговое напряже­ние. Результирующие данные занесли в табл. 2.

Таблица 2

Определение опасной зоны

Номер шага	UН1, В	UН2, В	UШ, В
1	2199	1110	1089
2	1110	561	549
3	561	383	178
4	383	287	96
5	287	239	48
6	239	195	44
7	195	165	30
8	165	148	17
9	148	134	14
10	134	126	8
11	126	117	9
12	117	108	9
13	108	100	8
14	100	91	9
15	91	95	-4

Если полученное шаговое напряжение больше допустимо­го U_ДОП,то делали следующие шаги до тех пор, пока полученное шаговое напряжение не станет меньше допустимого. Все данные занесли в табл. 2. На графике распределения по­тенциалов показали опасную зону.


Таблица 3

Результаты измерений и расчетов

L, м	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
UОП, В	2199	1110	561	383	287	239	195	165	148	134	126	117	108	100	91	95

7. Определили величину опасной зоны по графику экви­потенциальных линий. Для этого на графике отложили вели­чину шага L_Г.Э. Если на величину шага приходится две или больше эквипотенциальных линий, то шаговое напряжение, возникающее при этом, будет больше допусти­мого, следовательно, это опасная зона. Если величина шага будет меньше, чем расстояние между двумя соседними экви­потенциальными линиями, то возникающее шаговое напряже­ние будет меньше допустимого по условиям электробезопас­ности. Опасную зону на графике эквипотенциальных линий заштриховали.

8. Сделали выводы по результатам проделанной работы


Вывод: В ходе лабораторной работы мы усвоили ,как измерять напряжение с помощью клемм и проводить необходимые расчеты, которые помогли определить величину опасной зоны по графику экви­потенциальных линий.
Лабораторная работа 2 “Контроль и расчет защитного заземления”
Цель работы - ознакомить с принципом действия, областью применения и конструкцией защитного заземления, научить методам контроля и расчета сопротивления заземляющего устройства
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

При замыкании одной из токоведущих частей электроустановки на ее корпус, выполненный из прово­дящего материала (метал), он оказывается под напряже­нием.

Прикосновение к этому корпусу человека (так называемое косвенное прикосновение) приводит к воз­никновению тока через него I_Ч который может привес­ти к электротравме.

В целях электробезопасности, с соответствия с Правилами устройством и эксплуатацией, в дальнейшем ПУЭ (1), необходимо проводящий корпус электроуста­новки заземлить, т.е. выполнить электрическое соедине­ние проводящих частей электроустановки (нормально не находящихся под напряжением) с проводящими частями, находящихся в электрическом контакте с землей и на­зываемыми заземлителем.

Совокупность заземлителя и проводников соеди­няющих заземлитель с проводящим корпусом электро­установки называют заземляющим устройством.

На рис.1 представлена схема электроустановки, на корпус которой произошло замыкание токоведущего провода и которого касается человек.

Откуда видно, что при электрическом соединение корпуса электроустановки с заземлителем, происхо­дит параллельное соединение сопротивлений человека R_Ч и заземлителя R_ЗУ,
Тогда, величина тока через человека составит:

I_Ч=(I_ЗR_ЗУ)/R_Ч+R_ЗУ

где I_З- ток замыкания на землю


Рис.1 Схема, замыкания токоведущего провода на корпус электроустановки потребителя
Если поставить условие R_ЗУ « R_Ч, то

I_Ч=I_З/(R_Ч/R_ЗУ)

т.е. защитное заземление уменьшает величину тока через человека в соотношение R_Ч/R_ЗУ раз. При от­сутствии заземляющего устройства I_Ч=I_З.

А так как электрическое сопротивление человека принимается величиной постоянной, равной 1000 Ом, то необходимые условия электробезопасности (допусти­мый ток через человека I_ЧДОП) при установленном зна­чении тока замыкания I_Змогут быть достигнуты только при определенном значении R_ЗУ.

Величина тока замыкания в общем случае опре­деляется напряжением и схемой электрической сети, к которой подключена электроустановка. В соответствии с ПУЭ это может быть:

Сеть напряжением выше 1кВ с глухозаземленной или эффективно-заземленной нейтралью;

• 
  сеть напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью;
  
• 
  сеть напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;
  
• 
  сеть напряжением до 1 кВ с изолированной ней­тралью.
  

В сетях с изолированной нейтралью где ток за­мыкания на землю не зависит от сопротивления зазем­ляющего устройства, защитное заземление наиболее эффективно и является основной технической мерой защиты при косвенном прикосновении.

В сетях с глухозаземленной нейтралью защитное заземление приводит к снижению тока через человека, но необходимых условий электробезопасности можно достичь только при срабатывании максимальной токо­вой защиты, т.е. автоматическим отключением электро­питания поврежденной установки.

Заземлители могут быть как естественными так и искусственными.

В качестве естественных заземлителей исполь­зуют, находящиеся в земле металлические предметы различного назначения как-то:

• 
  водопроводы и другие металлические трубо­проводы, за исключением трубопроводов горючих жид­костей, горючих или взрывоопасных газов или смесей;
  
• 
  подземные металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений;
  
• 
  металлические оболочки, проложенных в земле кабелей (алюминиевые оболочки не допускается ис­пользовать, так как алюминий в почве окисляется, окись алюминия является изоляцией);
  

• 
  рельсовые пути магистрального не электрифицированного транспорта.
  

Искусственные заземлители изготавливают из черной или оцинкованной стали без окраски.
Выбор параметров и конструкций заземляющих устройств (размеров, способов расположения его эле­ментов) определяется видом и типом электроустановки, а также требованиями ПУЭ.

Для переносных, передвижных электроустановок заземлители выполняются в виде одного или группы вертикальных, либо горизонтальных электродов. На территории стационарных электроустановок заземлители сооружаются в виде заглубленных сеток, уложенных в земле на глубине 0,5 - 0,8 м и вертикальных электро­дов.
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Типовые конструкции комбинированных заземлителей и их стандартные размеры приведены в таблице 1.

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншеи глубиной 0,7 – 0,8 м, после чего уголки или трубы заглубляют специальными механизмами – копрами, гидропрессами. Стальные стержни диаметром 10-12 мм, длиной 4 – 4,5 м ввертывают в землю с помощью специальных приспособлений, а более заглубленной вибраторами.
3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. 
   Усвоить назначение, принцип действия, область приме­нения защитного заземления. Разобраться с устройством ес­тественных и искусственных заземлителей, заземляющих проводников.
   
2. 
   Изучить компенсационный метод измерения сопротив­ления растеканию тока заземлителей. Ознакомиться с прин­ципиальной схемой и правилам пользования прибором М-416.
   
3. 
   Собрать последовательно схемы для измерений сопро­тивлений Rx, Rz и R_в, выполнить измерение этих величин прибором М-416, полученные результаты занести в отчет по лабораторной работе.
   

Rx, Ом

Rz, Ом

Rв. Ом

4. По исходным данным, которые задаются преподавате­лем, выполнить расчет защитного заземления методом коэф­фициентов использования.
Rx*5 = 2,5 Ом

Rz*5 = 8,9 Ом

Rв*20 = 5 Ом
Расчет защитного заземления методом коэф­фициентов использования.

№	вертикальный электрод	горизонталь- ный электрод	расстояние между электрод. а, м	грунт	клима- тичес-кая зона	располо- жение
3	круглая сталь d = 10 мм длина l = 3 м; tо = 80 см.	полоса 440 мм; b = 40 мм	5	садовая земля	IV	в ряд

Наибольшее допустимое значение сопротивления R_доп, Ом, заземляющего устройства. Для электроустановок напряжением до 1 кВ R_доп = 10 Ом при помощи генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее;
Удельное сопротивление грунта

= 40*1,1=44 Ом

_г = 40 – удельное сопротивление грунта, принимаемое в зависимости от грунта

К= 1,1 – климатический коэффициент (коэффициент сезонности), учитывающий влияние климатической зоны и влажности грунта на его сопротивление.
Сопротивление R_в, Ом, одиночного вертикального электрода по расчетным зависимостям, приведенным в таблице 4.

Тип заземлителя	Схема	Формула	Условия применения
То же в земле			l >>d; t0  0,5 м; для уголка с шириной полки b d = 0,95b

Сопротивление R_в


Из таблиц определили:

а/l	При размещении в ряд
	в n	n	в
2	1,82	2	0,91
	2,61	3	0,87
	3,32	4	0,83
	4,05	5	0,81
	4,62	6	0,77

n=2; _в=0,91
С учетом схемы размещения заземлителя в грунте находим длину L, м, горизонтального проводника связи

-при расположении электродов в ряд
L= 1.05*(n-1)*a=1.05*(2-1)*5= 5,25 м
Удельное сопротивление грунта горизонтального проводника

= 40*1,5=60 Ом
Сопротивление R_г Ом, одиночного вертикального электрода

Тип заземлителя	Схема	Формула	Условия применения
Протяженный на поверхности земли (стержень, труба, полоса, кабель и т.п.) в земле			L >>D; L >> 4t; для полосы шириной b d = 0,5b

Сопротивление R_г Ом, одиночного вертикального электрода


Коэффициенты использования _г горизонтального электрода, соединяющего вертикальные электроды

а/l	Число вертикальных электродов
	2	4	6	8	10	20	30	40	50	60	70	100
При расположении электродов в ряд
1	0,85	0,77	0,72	0,67	0,62	0,42	0,31	-	0,21	-	-	-
2	0,94	0,89	0,84	0,79	0,75	0,56	0,46	-	0,36	-	-	-
3	0,96	0,92	0,88	0,85	0,82	0,68	0,58	-	0,49	-	-	-

_г=0,94
Определяем результирующие сопротивления, Ом, искусственного группового заземлителя
5,801
Вывод: В ходе лабораторной работы мы разобрались с принципом работы естественных и искусственных заменителей, научились выполнять расчет защитного заземления с помощью методов коэффициентов использования.

Лабораторная работа 3 “Исследование электрического сопротивления тела человека”
Цель работы – закрепление лекционного материала путем изучения параметров, определяющих опасность прикосновения к элементам электрической цепи.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Специфика воздействия электрического тока на организм человека.

Особенности возможного поражения током состоят в том, что действие субъективной защиты заблокировано отсутствием внешних признаков грозящей опасности, которые человек обычно может заблаговременно обнаружить: увидеть, услышать, обонять и т. п. В большинстве случаев человек включается в электрическую сеть из-за случайного прикосновения к элементам электрической цепи либо руками (путь тока "рука-рука"), либо рукой и ногами (путь тока "рука—ноги"). При протекании тока по пути "нога—нога" через сердце проходит 0,4 % общего тока, а по пути "рука—рука" — 3,3 %.

К характерным особенностям воздействия на человека электрического тока как вредного и опасного фактора относятся:

• 
  отсутствие внешних признаков грозящей электроопасности;
  
• 
  организм человека не обладает органами чувств, с помощью которых можно было бы дистанционно определить наличие электрического напряжения;
  
• 
  ток, протекающий через человека, действует не только в местах контактов и на пути протекания, но и рефлекторно – на деятельность других органов;
  
• 
  защитная реакция организма проявляется только после попадания человека под напряжение прикосновения.
  

Напряжением прикосновения называют напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

2. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током.

Опасность прикосновения к элементам электрической цепи зависит от многих факторов, к основным из которых относятся:

• 
  величина тока через человека – сила тока (главный поражающий фактор);
  
• 
  длительность воздействия тока;
  
• 
  род электрического тока (переменный, постоянный, неизменяющийся во времени ни по силе, ни по направлению);
  
• 
  индивидуальные особенности человека и «фактор внимания»;
  
• 
  параметры окружающей среды.
  

Рассмотрим подробнее влияние указанных факторов на опасность поражения электрическим током.