Раздел 2. Безопасность труда

Задача 7. Обосновать метод защиты от поражения электриче­ским током исходя из показателей помещения цеха: относительной влаж­ности воздухаφ_п, %, и температуры воздуха в помещении цехаt_в,^оС (см. табл. 10).

Таблица 10

Исходные данные для обоснования защиты от поражения током

№ пп	Показатели	Численные значения (выбор варианта по последней цифре № зачетной книжки)
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	Температура воз­духа, tв,^оС	18	20	22	24	35	36	37	26	28	30
2	Относительная влажность φп, %	65	67	70	73	75	78	80	82	85	87

Указания к решению задачи

1. В соответствии с ПУЭ–2002 для приведенных в табл. 8 показателей указать, к какой категории по опасности поражения электрическим током относится помещение цеха (см. приложение В).

2. Для принятой выше категории помещения обосновать схему пита­ния электрооборудования: для помещений без повышенной опасности предпочтительнее трехфазная трехпроводная сеть с изолированной ней­тралью, для помещений с повышенной опасностью или особо опасных – трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью.

3. Для принятой схемы питания электрооборудования обосновать ме­тод защиты от поражения электрическим током: в помещениях без повы­шенной опасности принять защитное заземление, для помещений с повы­шенной опасностью – защитное зануление и для помещений особо опас­ных – защитное отключение.

4. Представить принципиальную схему и выполнить расчет принятого метода защиты.

Расчет защитного заземления

Принимается линейное напряжение 380 В,  мощность питающего трансформатора W_тр= 3∙W, гдеW– общая установленная мощность элек­трооборудования, кВт, принимается из исходных данных для задачи 1 (см. табл. 5).

1) Обосновать нормативное сопротивление заземляющего устройстваR_Зв соответствии с ПУЭ–2005: сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования, в сетях с изолиро­ванной нейтралью напряжением до 1000 В не должно превышать 4 Ом. Допускается сопротивление заземления не более 10 Ом, если мощность питающих генераторов и трансформаторов не превышает 100 кВ·А.

2) По заданному сопротивлению естественного заземлителя (конст­руктивные элементы зданий, трубопроводы и т.п.) R_е= 20 Ом, определить требуемое со­противление искусственного заземлителя

3) Рассчитать сопротивления вертикальных R_ви горизонтальныхR_гзаземлителей, Ом:

где ρ– удельное электрическое сопротивление грунта; рекомендуется при­нять для суглинкаρ= 100 Ом∙м;

l_в– длина одиночного вертикального электрода, принятьl_в= 2…3 м;

l_г– длина горизонтальной полосы связи, м, следует принять равной

периметру помещения (см. задачу 1, табл. 5);

d– максимальный поперечный размер (ширина уголка, диаметр тру-

бы) вертикального электрода; рекомендуется принять d= 0,05 м;

b – ширина горизонтальной полосы связи, следует принять b= 0,06 м;

h– заглубление заземляющего устройства, следует принятьh= 0,8 м.

4) Общее число вертикальных электродовnопределяется из условия

5) Сопротивление искусственного заземляющего устройства, состоя­щего из сопротивления вертикальных электродов R_ви соединяющей их горизонтальной полосыR_г, рассчитывается из условия:

где η_в— коэффициент использования вертикальных заземлителей;  при-

нять η_в= 0,7;

η_г — коэффициент использования горизонтальных заземлителей; при-

нять η_г= 0,5.

Если приведенное выше условие не выполняется, то необходимо изменить R_в иR_г и расчет повторить.

Расчет защитного зануления

Принять линейное напряжение 380 В,  мощность питающего транс­форматора W_тр= 3∙W, гдеW– общая установленная мощность электро­оборудования, кВт, принимается из исходных данных для задачи 1 (см. табл. 5), питающий трансформатор расположен на расстоянииl= 500 м.

1) Задавшись предварительно стандартными сечениями фазного и ну­левого проводов S_ф,н(6, 10, 16, 25, 35, 50 мм²), определить ток короткого замыкания при учете только активной составляющей сопротивления в цепи «фаза–нуль»:

где U_ф — фазное напряжения в сети, В;

R_ф— активное сопротивление фазного провода, Ом;

R_н — активное сопротивление нулевого провода, Ом.

2. Величину активных сопротивлений фазного и нулевого проводов R_ф иR_нопределить по формуле:

,

где ρ_э— удельное электрическое сопротивление, принять для алюминие­-

вых проводов ρ_э= 0,028 Ом∙мм²/м;

l_ф,н— длина провода (фазного, нулевого), принятьl_ф,н= lм;

S_ф,н — поперечное сечение проводов (фазного, нулевого), рекоменду­-

ется задаться S_ф = 16 мм²,S_н = 10 мм².

3) Ток срабатывания отключающего устройства (автомата или плавкой вставки):

где U_л— линейное напряжения в сети, В, ;

k_п— коэффициент пуска (k_п = 5…7);

cos α— коэффициент мощности (cos α = 0,85…0,92);

k_р— коэффициент режима работы (k_р= 1,6…2,5).

4) По току срабатывания подбирается плавкая вставка из стандартного ряда и проверяется условие срабатывания защиты:

I_кз  k_з∙I_ср ,

где k_з— коэффициент запаса (k_з = 1,25 для автоматической защиты;k_з = 3 для плавкой вставки).

В случае невыполнения последнего условия выбирается ближайшее большее значение из стандартного ряда 16, 25, 35, 50 мм², и расчет повто­ряется.

Расчет защитного отключения

Принять, что реле тока включено в цепь заземления корпуса относи­тельно земли; фазное напряжение в сети питания U_ф= 220 В; активное со­противление тела человекаR_h= 1000 Ом. При этом величину заземления корпуса относительно землиR_Знеобходимо выбрать, руководствуясь тре­бованиями ПУЭ-2005 (см. выше).

1) Определяется ток, А, проходящий через реле тока, являющегося дат­чиком срабатывания в цепи питания отключающей катушки:

где I_h— ток, А, проходящий через тело человека, коснувшегося корпуса электроустановки, оказавшегося под напряжением при замыкании одной из фаз питающей сети.

2) Безопасная величина силы тока, А, через тело человека определяется по формуле Ме­ждународной электротехнической комиссии (МЭК):

,

где t_доп– допустимое время срабатывания отключающей катушки, прини­-

мается равным не более 0,1…0,2 с.

Литература: [1, 2, 5].

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1

Нормы освещенности помещений промышленных предприятий (СНиП 23–05–95*)

Наимень–ший или эквивалентный раз мер объекта различения, мм	Разряд зритель– ной работы	Подраз–ряд зри– тельной работы	Искусственное освещение					Естественное освещение		Совмещенное освещение
			Освещенность, лк			Сочетание нор– мируемых вели–чин показателя ослепленности и коэффициента пульсации		КЕО, ен, %
			при системе комбинированного освещения		При системе общего освещения			при верхнем или комби–нирован– ном ос–вещении	при боко–вом осве–щении	при верхнем или комбинированном освещении	при боко–вом осве–щении
			всего	в том числе от общего		Р	Кп, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Менее 0,15	I	а	5000 4500	500 500	– –	20 10	10 10
		б	4000 3500	400 400	1250 1000	20 10	10 10	–	–	6,0	2,0
		в	25000 2000	300 200	750 600	20 10	10 10
		г	1500 1250	200 200	400 300	20 10	10 10
От 0,15 до 0,30	II	а	4000 3500	400 400	– –	20 10	10 10
		б	3000 2500	300 300	750 600	20 10	10 10	–	–	4,2	1,5

Продолжение табл. А.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
		в	2000 1500	200 200	500 400	20 10	10 10
		г	1000 750	200 200	300 200	20 10	10 10
От 0,30 до 0,50	III	а	2000 1500	200 200	500 400	40 20	15 15
		б	1000 750	200 200	300 200	40 20	15 15	–	–	3,0	1,2
		в	750 600	200 200	300 200	40 20	15 15
		г	400	200	200	40	15
Св. 0,50	IV	а	750	200	300	40	20
до 1,0		б	500	200	200	40	20
		в	400	200	200	40	20	4	1,5	2,4	0,9
		г	–	–	200	40	20
Св. 1,0	V	а	400	200	300	40	20
до 5		б	–	–	200	40	20
		в	–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6
		г	–	–	200	40	20
Более 5	VI		–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6
	VII		–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6
	VIII	а	–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6
		б	–	–	75	–	–	1	0,3	0,7	0,2
		в	–	–	50	–	–	0,7	0,2	0,5	0,2
		г	–	–	20	–	–	0,3	0,1	0,2	0,1

Таблица А.2

Коэффициент использования светового потока для светильников с люминисцентными лампами

Индекс помещения, i	Тип светильника
	ОД			ОДР и ПВЛ-6			ОДО			ШОД			ОДОР			ВОД, ВЛВ, ВЛН
	При коэффициентах отражения потолка ρпти стен ρст, %
ρпт ρст	30 10	50 30	70 50	30 10	50 30	70 50	30 10	50 30	70 50	50 30	50 50	70 50	30 10	50 30	70 50	50 30	50 50	70 50
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 3 3,5 4 5	20 25 29 33 35 38 40 43 42 51 54 56 57 60 62 64 66	25 29 33 36 39 42 44 48 52 54 57 59 60 63 65 66 69	30 34 38 42 45 47 50 53 57 60 62 64 65 67 69 70 72	21 24 27 29 32 34 36 39 43 46 49 51 52 55 57 58 60	24 27 29 33 36 38 41 44 47 50 52 54 55 58 59 61 62	28 32 35 38 41 44 46 48 52 54 56 58 59 62 63 64 65	19 22 25 28 31 33 36 38 42 45 47 49 50 53 55 56 58	21 26 29 33 36 38 41 44 48 51 53 55 56 59 61 62 65	29 32 36 40 42 46 48 51 54 59 61 63 65 67 69 70 72	14 18 21 24 27 29 31 34 32 40 42 44 45 48 50 51 53	16 21 24 27 30 32 34 37 40 43 45 47 48 50 52 54 56	22 28 32 35 38 41 43 40 50 53 55 57 59 61 63 65 67	17 20 23 26 28 30 33 35 38 41 43 45 46 43 50 51 53	20 24 28 31 33 35 37 40 43 46 48 50 51 53 55 56 58	26 30 34 37 40 42 45 48 51 54 56 58 59 61 63 64 66	14 17 20 22 25 27 28 30 33 35 37 38 40 42 44 45 47	17 20 24 26 28 30 31 33 36 38 40 41 42 44 46 47 48	18 22 25 27 30 32 33 35 38 40 42 43 44 46 48 49 50

Таблица А.3

Наивыгоднейшее значение отношения

Тип светильника	Отношение 
Универсаль без затемнителя У, Люцетта Л, Шар молочный ШМ Универсаль с затемнением УМ Глубокоизлучатель эмалированный ГЭ ГС ГК Глубокоизлучатель фарфоровый Ф С люминисцентными лампами ОД, ОДР, ОДО, ОДОР, ПВЛ–6, ВОД, ВЛН	1,5 1,4 1,4 0,9 0,7 2,0 1,4 1,5

Таблица А.4

Светотехнические характеристики источников света (ГОСТ 19190–84)

Лампы накаливания			Люминисцентные лампы
Тип лампы и мощность, Вт		Световой поток при напряжении 220 В, лм	Тип лампы и мощность, Вт		Световой поток при напряжении 220 В, лм
НБ – НБК– НГ – ЗК – ДБ – ДБК –	15 25 40 60 75 100 150 200 100 150 200 300 500 750 1000 1500 300 500 100 150 200 300 100	105 210 380 650 950 1320 2100 2950 1450 2000 2800 4500 8200 13100 18500 28000 3600 6400 1110 1740 2500 3700 1190	ЛДЦ – ЛД – ЛХБ – ЛТБ –	15 20 30 40 65 80 15 20 30 40 65 80 15 20 30 40 65 80 15 20 30 40 65 80	500 820 1450 2100 3050 3740 590 920 1640 2340 3570 4870 675 935 1720 3000 3820 4440 700 975 1720 3000 3930 4440

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблица Б.1

Предельно допустимые уровни напряженности электрической и магнитной составляющих в диапазоне частот 30 кГц … 300 МГц в зависимости от продолжительности воздействия

Продолжи-­ тельность воздейст­вия Т, ч	Епду, В/м			Нпду, А/М
	0,03 – 3 МГц	3 –30 МГц 1	30 – 300 МГц	0,03 – 3 МГц	3 – 30 МГц 1
8,0 и более	50	30	10	5,0	0,30
8,0 и более	50	30	10	5,0	0,30
7,5	52	31	10	5,0	0,31
7,0	53	32	11	5,3	0,32
6,5	55	33	11	5,5	0,33
6,0	58	34	12	5,8	0,34
5,5	60	36	12	6,0	0,36
5,0	63	37	13	6,3	0,38
4,5	67	39	13	6,7	0,40
4,0	71	42	14	7,1	0,42
3,5	76	45	15	7,6	0,45
3,0	82	48	16	8,2	0,49
2,5	89	52	18	8,9	0,54
2,0	100	59	20	10,0	0,60
1,5	115	68	23	11,5	0,69
1,0	141	84	28	14,2	0,85
0,5	200	118	40	20,0	1,20
0,25	283	168	57	28,3	1,70
0,125	400	236	80	40,0	2,40
0,08 и менее	500	296	80	50,0	3,00
Примечание. При продолжительности воздействия менее 0,08 часа дальнейшее повышение интенсивности воздействия не допускается.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Классификация помещений

по степени опасности поражения электрическим током

(Извлечение из ПУЭ-2005, 7-е изд. , глава 1)

1.1.8. Сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха превышает 75%.

1.1.9. Особо сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

1.1.10. Жаркие помещения – помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура превышает постоянно или периодически (более 1 сут.) +35°С (например, помещения с сушилками, обжигательными печами, котельные).

1.1.11. Пыльные помещения – помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п.

Пыльные помещения разделяются на помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью.

1.1.12. Помещения с химически активной или органической средой - помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

1.1.13. В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

1) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность (см. ниже п. 2 и п. 3);

2) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

сырость или токопроводящая пыль (см. 1.1.8 и 1.1.11);

токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

высокая температура (см. 1.1.10);

возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой;

3) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

особая сырость (см. 1.1.9);

химически активная или органическая среда (см. 1.1.12);

одновременно два или более условий повышенной опасности (см. 1.1.13, п. 2);

4) территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1) Охрана труда в машиностроении: учебник для машиностроитель­ных вузов/Е.Я.Юдин, С.В.Белов, С.К.Баланцев и др.; под ред. Е.Я.Юдина и С.В.Белова — 5‑е изд., перераб. и доп. — М.:Машиностроение, 2005.— 606 с.

2) Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: справочник/С.В.Белов, А.Ф.Козьяков, О.Ф.Партолин и др.; Под ред.  С.В.Белова.— М.:Машиностроение, 1989.—368 с.,ил.

Дополнительная

3) P 2.2.2006 – 05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда.

4) СНиП 23–05–95*. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. – М.:Минстрой России, 2002. 

5) Правила устройства электроустановок/Минэнерго России, 7‑е изд., перераб. и доп.— М.:Энергоатомиздат, 2005. 

6) СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.– М., Госстрой России, 2003. 

7) ГОСТ 12.1.005–88*. ССБТ. Общие санитарно–гигиенические требо­вания к воздуху рабочей зоны.— М.:Издательство стандартов, 1998. 

8) ГОСТ 12.1.003–83^*. ССБТ. Шум. Общие требования безопасно­сти.— М.:Издательство стандартов, 1991.

9) ГОСТ 12.1.012–90*. ССБТ. Вибрационная опасность.— М.:Издательство стандартов, 1996.

10) ГОСТ 12.1.006–84*. ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению кон­троля.— М.:Издательство стандартов, 1984.

12) СанПиН 2.2.4.1191–03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

13) СанПиН 2.2.4.1329–03 «Требования по защите персонала от воздействия импульсных ЭМП».

14) СанПиН 2.2.4-2.1.8.055–96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)».

БЕЗОПАСНОСТЬ 

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ