книги / Промывочные жидкости и тампонажные смеси
..pdfместом обрыва эта опасность резко повышается, поскольку на пряжение относительно земли оборванного участка нулевого провода и присоединенных к нему корпусов может достигать фазногонапряжениясети. Рассмотрим обаэтих случая.
------ z I
Рис.П.38.Замыкание накорпус всети,не имеющей повторныхзаземлений нулевогозащитного проводника
При замыкании фазы накорпусв сети, неимеющей повторно го заземления нулевого защитного проводника (рис. П.38), уча сток нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли U„:
(П.47) где /к- ток КЗ, проходящий по петлефаза—нуль, A;zmполное
сопротивлениеучастканулевого защитногопроводника, обтекае мого током 1К,Ом (т.е. участкаАВ).
Напряжение £/„ будет существовать в течение аварийного
периода, т.е. с момента замыкания фазы на корпус до автома тическогоотключенияповрежденной установки отсети.
Если для упрощения пренебречьсопротивлением обмотокис точникатокаи индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники об
ладают лишь активными сопротивлениями |
и Дю, то (П.47) |
приметвид |
|
Если нулевой защитный проводник имеет повторное заземле ние с сопротивлением гп(на рис. П.38 это заземление показано
штриховым контуром),то ииснизитсядозначения
Гп+Г0
где /3—ток, стекающий в землю черезсопротивление гп, A; UAB-
падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке АВ, В; г0 —сопротивлениезаземлениянейтрали источникатока,Ом.
Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника снижает напряжение на зануленных корпусах в период замыка нияфазы накорпус.
Рис.П.39.Замыкание на корпусприобрывенулевогозащитногопроводника о—всетибез повторногозаземления нулевогозащитногопроводника;6—всети с повторнымзаземлением нулевогозащитного проводника
При случайном обрыве нулевого защитного проводника и за мыкании фазы накорпусзаместом обрыва(при отсутствии повтор ного заземления)напряжениеотносительно земли участка нулевого защитного проводниказа местом обрываи всех присоединенных к нему корпусов, втом числе корпусов исправных установок,окажет ся близким по значению фазному напряжению сети (рис. П.39, а). Это напряжениебудет существовать длительно, поскольку повреж денная установка автоматически не отключится, и ее будет трудно обнаружитьсреди исправных установок, чтобы отключить вручную.
Если женулевой защитный проводник имеетповторное заземле ние, то при его обрыве сохранится цепь, по которой ток/, течет
через землю (рис П.39, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихсязаместом обрыва, снизитсядо
U„ = /,гп= U^rn Гп+ Г0
При этом корпусаустановок, присоединенных к нулевому за щитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительноземли
Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возни кающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы накорпусза местом обрыва, но не можетустра нитьее полностью, т.е. обеспечитьтех условий безопасности, ко торыесуществовали дообрыва.
Расчет зануления. Цель расчета —определитьусловия, при ко торых занулениенадежно выполняетвозложенныенанего задачи быстро отключаетповрежденную установку отсети и в тоже вре мя обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период. В соответствии с этим за нуление рассчитываютнаотключающую способность, атакжена безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчетзаземления нейтрали) и накорпус (расчетповтор ного заземлениянулевого защитногопроводника).
При замыкании фазы назануленный корпусэлектроустановка автоматически отключится, если токоднофазногоКЗ (т. е. между фазным и нулевым защитным проводниками) /кудовлетворяет
условию
/к>*/ном, |
(П.48) |
где к —коэффициент кратности номинального тока плавкой вставки предохранителя или уставки тока срабатывания автома тическоговыключателя. ЗначениекоэффициентаАзависитотти па защиты электроустановки. Если защита осуществляется авто матическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), т.е. срабатывающим без выдержки време нилокпринимаетсяравным 1,25—1,4.
Если установказащищаетсяплавкими предохранителями, вре мя перегорания которых зависит от тока (уменьшается при его росте),то дляускоренияотключенияпринимаютк> 3.
Если установка защищается автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характе ристикепредохранителей,то такжек>3.
в
Рис.П.40.Схемыдля расчетазануления всети переменноготока на отключающуюспособность а - полная;б,в-упрощенные
Значение /к зависит от фазного напряжения сети С/ф и со
противлений цепи, в том числе от полных сопротивлений транс форматора z1,фазного проводника ^ ,нулевого защитного провод
ника zm, внешнего индуктивного сопротивления петли (контура)
фазный проводник—нулевой защитный проводник (петли фазануль)Хп, а такжеотактивных сопротивлений заземлений нейтрали обмоток источникатока(трансформатора) г0и повторного заземле ниянулевого защитного проводникагп(рис. П.40, а). Поскольку г0и гп, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями цепи, можно не приниматьво вниманиепараллельную ветвь, обра зованную ими. Тогда расчетная схема упростится (рис. П.40, б), а выражениедлятокаКЗ в комплексной формебудетиметь вид
; --------. Zj3+Zt+Zm+jXn
где ZT—комплексноеполноесопротивлениеобмотоктрехфазно го источникатока(трансформатора), Ом; —комплексноепол ноесопротивлениефазногопровода, Ом; Zm—комплексноепол ноесопротивлениенулевого защитногопроводника, Ом.
При расчете зануления допустимо применять приближенную формулудлявычислениядействительногозначения(модуля)тока КЗ 1К, в которой модули сопротивлений трансформатора и петли фаза-нуль zr и z„ складываютсяарифметически:
zT/3+zn |
(П.49) |
|
Некоторая неточность(около 5%) этойформулы ужесточаеттре бованиябезопасности и поэтому считаетсядопустимой.
Полное сопротивление петли фаза-нуль в действительной форме(модуль):
г. = -М + R~>>2+(X* *x» +x«f ■ |
(П.50) |
Расчетная формула вытекает из (П.48) —(П.50) и имеет сле дующий вид
а<____ и*__________
z,/3+J(Rt +R„f+(Xt +X„+Xnf
Расчет зануления на отключающую способность является по верочным расчетом правильности выборапроводимости нулевого защитного проводника, а точнее, достаточности проводимости петли фаза—нуль.
Значение zTзависитот мощности трансформатора, напряже
нияи схемы соединенияего обмоток, атакжеотконструктивного исполнения трансформатора. При расчетах зануления значение zr беретсяизтаблиц.
Значения /?фи /?нз дляпроводниковизцветных металлов (медь,
алюминий) определяют по известным данным сечению, длине и материалу проводников. При этом искомоесопротивление
R = рl/s ,
где р —удельное сопротивление проводника, равное для меди 0,018,дляалюминия0,028 Оммм2/м.
Если нулевой защитный проводник стальной, то его активное сопротивление Rmопределяется по табл. П.8, где приведены зна
чения сопротивлений различных стальных проводников при раз ной плотности тока частотой 50 Гц. Для этого необходимо задать
профильи сечение проводника, атакжезнатьего длину и ожидае мое значениетока КЗ, который будет проходить по этому провод нику в аварийный период. Сечениепроводникапринимаютизрас чета, чтобы плотностьтокаКЗ в нем былапримерно0,5-2,0А/мм2.
Значения Хф и Хт для медных и алюминиевых проводников
сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км), поэтому ими можно пре небречь. Для стальных проводников внутренние индуктивные со противленияоказываютсядостаточно большими, и их определяютс помощью табл. П.8. При этом также необходимо знать профиль и сечениепроводника,егодлину и ожидаемоезначениетока/к.
Значение Х„ может быть определено по формуле для индук
тивногосопротивлениядвухпроводной линии с проводами круг логосеченияодинаковогодиаметраd,м
Х„=(йЬ = (й^1\п— , п d
где со - угловая скорость, рад/с; L —индуктивностьлинии, Гн; цг относительная магнитная проницаемость среды; р0=4я10"7-
магнитная постоянная, Гн/м; /- длиналинии, м; Z) —расстояние между проводами линии, м.
Рис.П.41.Красчетусопротивления повторного заземления нулевого защитного проводника
а - замыканиефазы на корпус;б- схема замещения
При малых значениях Д соизмеримых с диаметром прово довd, т.е. когда фазный и нулевой проводники расположены в непосредственной близости один от другого, сопротивление Ха незначительно(не более0,1 Ом/км)и им можнопренебречь.
При замыкании фазы назануленный корпус (рис. П.41) нуле вой защитный проводникнаучасткезаближайшим к месту замы
канияповторным заземлением (т.е. заточкой А), атакжезануленное оборудование, присоединенное к этому участку проводника, оказываются под некоторым напряжением относительно земли UH.Наибольшеезначение
Uитах = 7,гп//1, |
(П.51) |
где /3- частьтокаоднофазного КЗ, стекающаяв землю черезпо вторные заземления нулевого защитного проводника; п —число повторных заземлений нулевого защитного проводника; гпсо противление одного повторного заземления нулевого защитного проводника(принимаем, что все повторныезаземленияобладают одинаковымисопротивлениями), Ом.
Это напряжение существует до момента отключения защитой поврежденной установки, т.е. кратковременно. Однако значение (/нтах можетбыть достаточно большим и представлятьопасностьдля людей дажепри кратковременном его существовании. Крометого, при отказеили задержкезащиты (из-занеисправности автоматиче ского выключателя, завышенных уставок, при несоответствующих плавких вставках предохранителей и т.п.) это напряжение может существовать длительно. В целях устранения возникающей при этом опасности поражения людей током необходимо, чтобы UH^ не превышало допустимого значения напряжения прикосновения Uaрлол.Очевидно, это условие выполняется при определенном зна чении гп,откоторого зависиттакженеизвестный ток/,(П.51).
Найдем это значение гп.Для схемы замещения (рис. П.41, 6) можнонаписать:
V, |
|
IHZmrn |
|
п |
(rQ+ rJn)n ’ |
||
|
откуда
где /н—часть тока однофазного КЗ, проходящего по нулевому защитному проводнику от места замыкания фазы на корпус до нейтральной точки источникатока, А;z^ —полноесопротивление участка нулевого защитного проводника, по которому проходит ток/н,Ом.
Действие электрического тока на живую ткань в отличие от действия других материальных факторов (например, пара, хими ческих веществ, излучения) носит своеобразный и разносторон ний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производиттермическое, электрическое и механическое (ди намическое) действия, являющиеся обычными физико-химичес кими процессами, присущими материи, как живой, так и нежи вой; одновременно электрический ток производит и биологиче ское лействие, которое является специфическим процессом, свойственным лишьживой ткани.
Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участковтела, нагреведовысокой температуры кровеносных со судов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные рас стройства.
Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числеи крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химическогосостава.
Механическое (динамическое) действиетока выражается в рас слоении, разрыве и других подобных повреждениях различных тканей организма: мышечной ткани, стенок кровеносных сосу дов, сосудов легочной ткани, в результате электродинамического эффекта, а также мгновенноговзрывоподобногообразования па раотперегретой током тканевой жидкости и крови.
Биологическое действиетокапроявляется в раздражении и воз буждении живых тканей организма, а также в нарушении внут ренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.
Указанное многообразиедействий электрическоготока наор ганизм нередко приводит к.различным электротравмам, которые условно можно свести к двум видам местным электротравмам, когда возникает местное повреждение организма, и общим элек тротравмам, так называемым электрическим ударам, когда по ражается (или создается угроза поражения) весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.
Местнаяэлектротравма—ярко выраженное местное наруше ние целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вы званное воздействием электрического тока или электрической дуги. Чаще всего это поверхностные повреждения, т. е. пораже ниякожи, а иногдадругих мягких тканей, а такжесвязоки костей.
Электрический ожог —самая распространенная электротрав ма ожоги возникают у большей части (63 %) пострадавших от электрическоготока, причем третьих (23 %)сопровождаетсядру гими травмами —знаками, металлизацией кожи и офтальмией.
В зависимости от условий возникновения различают два ос новных вида ожога: токовый (или контактный), возникающий при прохождении токанепосредственночерезтело человекав ре зультате его контакта с токоведущей частью, и дуговой, обуслов ленный воздействием натело человекаэлектрической дуги.
Токовый (контактный)ожогвозникаетпри воздействии относи тельно небольшого напряжения —не выше 2 кВ. При более высо ких напряжениях, как правило, образуется электрическая дуга или искра,котораяи обусловливаетвозникновениедугового ожога.
Электрическиезнаки,именуемыетакжезнаками токаили элек трическими метками, представляютсобой резкоочерченныепят насерого или бледно-желтого цветана поверхности телачелове ка, подвергшегося действию тока. Обычнознаки имеют круглую или овальную форму и размеры 1—5мм с углублением в центре. Встречаются знаки и в виде царапин, небольших ран, бородавок, кровоизлияний в кожу, мозолей и мелкоточечной татуировки. Иногда форма знака соответствует форме участка токоведущей части, которого коснулся пострадавший, а при воздействии ipoзового разряданапоминаетфигуру молнии.
Металлизация кожи —проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Такое явление встречается при коротких за мыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нафузкой и т. п. При этом мельчайшиебрызги расплавленногоме талла под влиянием возникших динамических сил и теплового потокаразлетаютсяво все стороны с большой скоростью. Каждая из этих частичекимеетвысокую температуру, номалый запасте плоты и, какправило, неспособнапрожечьодежду. Поэтому по ражаются обычнооткрытые части тела —руки и лицо. Поражен ный участок кожи имеет шероховатую поверхность. Пострадав ший ощущает на пораженном участке больотожогов под дейст
вием теплоты занесенного в кожу металла и испытывает напря
жениекожи отприсутствияв ней инородноготела. Механические повреждения являются в большинстве случаев
следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кро веносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов и дажепере ломы костей.
Механические повреждения происходят при работе в основном в установкахдо1000 В приотносительнодлительном нахождении чело века под напряжением. Эю, как правило,серьезные травмы,требую щие длительного лечения. К счастью, механические повреждения возникают довольно редко —примерно у 1%лиц, пострадавших от тока.
Электроофтальмия —воспаление наружных оболочек глаз — роговицы и конъюнктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазноеяблоко), возникающеев результате воздействиямощного потокаультрафиолетовых лучей, которые энергичнопоглощают сяклетками организмаи вызываютв них химические изменения. Такое облучение возможнопри наличии электрической дуги, ко торая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасныхлучей. Электроофтальмиянаблюдается примерноу 3 %пострадавших от тока.
Электрическийудар являетсяследствием протеканиятокачерез тело человека; при этом под действием тока происходитвозбуж дение живых тканей организма, проявляющееся в непроизволь ных судорожных сокращенияхразличных мышц тела, и под угро зой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нор мальной работы различныхего органов и систем сердца, легких, центральной нервной системы и др.
Исход воздействия электрическоготока на организм человека зависитотрядафакторов, в том числеотзначенияи длительности прохождениятока через его тело, родаи частоты тока, а такжеот индивидуальных свойствчеловека. Электрическоесопротивление телачеловекаи приложенноек нему напряжениетакжевлияютна исход поражения, нолишьпостольку, посколькуони определяют значениетока, проходящегочерезчеловека.
Различаютдва основныхэтапасмерти клиническую и биоло гическую.