книги / Промывочные жидкости и тампонажные смеси

местом 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

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

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:

Некоторая неточность(около 5%) этойформулы ужесточаеттре­ бованиябезопасности и поэтому считаетсядопустимой.

Полное сопротивление петли фаза-нуль в действительной форме(модуль):

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

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:

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.