КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Занятие

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Занятие № 2.6. ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ: ИЗУЧИТЬ НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ЗАЗЕМЛЕНИЙ И ЗАНУЛЕНИЙ. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЛЮДЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ. 2. НАЗНАЧЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ. 3. УСТРОЙСТВО ЗАЗЕМЛЕНИЙ И ЗАНУЛЕНИЙ. 1

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОСНОВНАЯ 1.Агунов М.В., Маслаков М.Д., Пелех М.Т. Пожарная безопасность электроустановок: Учебное пособие.  СПб.: Санкт-Петербурский университет ГПС МЧС России, 2010. – 106 с. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ 1. Маслаков М.Д., Скрипник И.Л. Пожарная безопасность электроустановок: Методические рекомендации по выполнению курсового проекта для курсантов очного и слушателей заочного обучения по специальности 280104.65 – “Пожарная безопасность” / Под. общей редакцией В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт - Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010. – 67 с. 2. Черкасов В.Н., Зыков В.И. Обеспечение пожарной безопасности электроустано-вок: учебное пособие. – М.:ООО “Издательство “Пожнаука”, 2010. – 406с. 3. Собурь С.В. Пожарная безопасность электроустановок: Справочник. – М.:Пожкнига, 2003. – 280 с. 4. Сибикин Ю.Д. Электробезоасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий: Учебник/ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.:ПрофОбрИздат, 2002. – 240с. Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 2 2

НОРМАТИВНЫЕ ПРАВОВЫЕ АКТЫ ФЕДЕРАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ 1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г № 123 – Ф3 “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”. 2. Постановление правительства Российской Федерации от 24.02.2010 № 86. Технический регламент о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах. ГОСТ, НПБ, ППБ, РД, ВППБ, СНиП 3. Правила устройства электроустановок.-7‑е изд., перераб. и доп.– 2009. 4. ППБ-01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. 5. НПБ 242-97. Классификация и методы определения пожарной опасности электрических кабельных линий. 6. НПБ 248-97*. Кабели и провода электрические. Показатели пожарной опасности. Методы испытаний. Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 3 3

КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 3 4 ВАРИАНТ №1 ВАРИАНТ №2 Вопрос №1 К чему приводит понижение номинального напряжения у асинхронных электродвигателей? Вопрос №2 Что такое коэффициент загрузки электродвигателя? Вопрос №1 Какова величина допустимого отклонения напряжения от номинального на зажимах электродвигателей? Вопрос №2 Что такое кратность пускового тока электродвигателя?

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Вопрос 1. ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЛЮДЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ помещения с повышенной опасностью особо опасные помещения территория открытых электроустановок Электрическая травма Электрический удар помещения без повышенной опасности В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются виды поражения человека электрическим током 5

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ПОМЕЩЕНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТЬЮ характеризуются наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырость или токопроводящая пыль 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 токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.) высокая температура 6

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ОСОБО ОПАСНЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность: ТЕРРИТОРИЯ ОТКРЫТЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается К ОСОБО ОПАСНЫМ ПОМЕЩЕНИЯМ. одновременно два или более условий повышенной опасности особая сырость химически активная или органическая среда 7

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Электрической травмой называется ярко выраженное местное нарушение тканей организма (кожи, мышц, костей, связок). Характерными её проявлениями являются ожоги, электрические кресты, металлизация кожи, механические повреждения. Электрическим ударом называется возбуждение тканей, вызванное электрическим током в организме и сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц (например, рук, ног). В более тяжелых случаях наблюдается потеря сознания, нарушение работы сердечно – сосудистой системы или легких, что может привести даже к смертельному исходу. При электрическом ударе могут быть и другие виды нарушения деятельности организма – спазмы мозговых и коронарных сосудов, паралич дыхания и т.п. Степень поражения электрическим током зависит от величины и рода тока, частоты, продолжительности воздействия, путей протекания тока, состояния здоровья человека и других факторов. 8

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ НА ЧЕЛОВЕКА 9

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Защита от поражения электрическим током применение двойной (усиленной) изоляции электрооборудования размещение токоведущих частей на недоступной высоте применение индивидуальных защитных средств (перчатки, галоши, коврики и т.п.) защита от попадания высшего напряжения на сторону низшего ограждения сигнализация блокировка понижение напряжения выравнивание потенциалов защитное отключение заземление и зануление 10

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ БЕЗ ЗАЗЕМЛЕНИЯ 11

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ СУЩНОСТЬ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ 12

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников; система TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении система TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении система ТТ – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника; система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания система IT – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены. ОБОЗНАЧЕНИЯ ТИПОВ СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ 13

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ N-проводник нулевой рабочий проводник в электроустановке до 1 кВ, предназначенный для питания однофазных электроприемников и соединенный с заземленной нейтралью трансформатора на подстанции РЕ-проводник защитный проводник, применяемый для каких-либо защитных мер от поражения электрическим током в случае повреждения и для соединения открытых проводящих частей: - с другими открытыми проводящими частями; - со сторонними проводящими частями; с заземлителями, заземляющим проводником или заземленной токоведущей частью. PEN-проводник совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник в электроустановке до 1 кВ, совмещающий в себе функции нулевого рабочего и защитного проводников. Совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников обозначается 14

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ СЕТЬ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 15

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ (ПУЭ п. 1.7.109. ) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах металлические трубы водопровода, проложенные в земле обсадные трубы буровых скважин металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т. п. рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. 16

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ трубопроводов канализации и центрального отопления трубопроводы горючих жидкостей трубопроводы горючих или взрывоопасных газов и смесей алюминиевые оболочки кабелей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой Не допускается использовать в качестве заземлителей ! 17

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ НАИМЕНЬШИЕ РАЗМЕРЫ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ ПРОВОДНИКОВ, ПРОЛОЖЕННЫХ В ЗЕМЛЕ 18

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ Если сопротивление растеканию тока re заземлителя, полученное измерением или по данным аналогичных случаев, окажется достаточным, другие заземлители не требуются. При недостаточном сопротивлении естественных заземлителей сопротивление искусственных заземлителей определяется по формуле: где rз – требуемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства по ПУЭ. При невозможности или нецелесообразности использования естественных заземлителей сопротивление искусственных заземлителей должно удовлетворять требованию rиск.  rз. Так как искусственные заземлители состоят из горизонтальных и вертикальных заземлителей соединенных параллельно, то где rв – сопротивление вертикальных заземлителей току растекания; rг - сопротивление горизонтальных заземлителей току растекания. 1 2 19

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ Сопротивление одиночного цилиндрического электрода может быть подсчитано по формуле где расч. – расчетное удельное сопротивление грунта (Омм); l – длина трубы или стержня (м); d – наружный диаметр трубы или стержня (м); t – глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня(м). Если одиночный заземлитель представляет обычно применяемую на практике трубу диаметром 0,05 м и длиной 2,5 м, забиваемую на глубину 0,7 м, считая от поверхности земли до верха трубы (t = 0,7 + 1,25 = 1,95), то . 3 4 Вместо труб могут быть использованы более дешёвые заземлители из уголковой стали. Сопротивление растеканию таких электродов определяется по (3), введя вместо d эквивалентный диаметр заземлителя из уголковой стали dу. 20

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ Эквивалентный диаметр dу угловой стали рассчитывают исходя из активной поверхности растекания тока по формуле: 5 где b – ширина полки уголка. Если пользоваться упрощенной формулой (4), сопротивление одиночного электрода длиной 2,5 м получается равным: - для угловой стали 50505 мм 6 - для угловой стали 60606 мм 7 Сопротивление растеканию тока протяженных горизонтальных заземлителей определяют по формулам: где rо. п. и rо. кр. – сопротивления полосового и круглого горизонтальных заземлителей (Ом). 8 9 21

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ Обычно устраивают сложные заземлители из нескольких (а иногда из большого количества) вертикальных электродов, которые соединяют параллельно металлической полосой, также являющейся электродом. Электроды такого заземлителя располагают на расстоянии друг от друга, обычно равном 1 – 3 длинам электрода, из-за чего возникает так называемое взаимное экранирование электродов. Явление экранирования происходит в результате наложения электрических полей при растекании тока в землю. Сопротивление каждого электрода при этом растет. Экранирование приводит к существенному увеличению их сопротивления. Сопротивление растеканию тока n вертикальных электродов с учетом их экранирующего влияния определяют по формуле: 10 где rо. в. – сопротивление одиночного вертикального заземлителя (формулы 3 – 7); в – коэффициент использования вертикальных заземлителей. Сопротивление растеканию тока горизонтальных полос, связывающих вертикальные заземлители, с учетом экранирующего влияния полос: где rо. п. – сопротивление горизонтальной соединительной полосы без экранирующего влияния на неё (см. формулы 8 и 10); г – коэффициент использования горизонтальных соединительных полос (см. таблицу 3). 11 22

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 23

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 24 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ Сопротивление всего заземляющего устройства определяют по (2). Перед расчетом заземляющих устройств следует измерить удельное сопротивление грунта в реальных условиях на площадке, предназначенной для сооружения заземлителя. Удельное сопротивление грунта, полученное измерением, умножают на коэффициент K учитывающий климатические условия перед измерением (см. таблицу 4): Для средней полосы России применяют: - K1 – в том случае, если грунт влажен и измерениям предшествовали большие осадки; - K2 – если грунт средней влажности и измерениям предшествовали небольшие осадки; - K3 – если грунт сухой и перед измерениями не было осадков.

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА КОЭФФИЦИЕНТ, УЧИТЫВАЮЩИЙ КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЕРЕД ИЗМЕРЕНИЕМ 25

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЗАДАЧА Определить соответствие защитного заземления передвижной электростанции полевого стана вырабатывающей трехфазное напряжение 380 В требованиям пожарной безопасности и ПУЭ. В качестве искусственного заземлителя используются четыре стальные трубы забитые в грунт на глубине 0,7 м от поверхности диаметром 0,05 м, длиной 2,5 м, соединенные параллельно горизонтальной стальной полосой шириной 0,05 м. Расстояние между расположенными по контуру трубами 7,5 м. Грунт представляет собой сухой чернозем средней полосы России с измеренным удельным сопротивлением 49 Омм. РЕШЕНИЕ. Определяем расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатических условий перед измерениями: 26

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 2) Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя: 4) Определяем сопротивление растеканию тока вертикальных электродов: 5) Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя: 7) Определяем сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы связывающей вертикальные заземлители с учетом экранирующего влияния: 8) Определяем сопротивление всего заземляющего устройства: 9) Принятый вариант защитного заземления соответствует требованиям пожарной безопасности и ПУЭ. 3) B таблице 3 находим коэффициент использования вертикальных стержней в = 0,85. 6) B таблице 3 находим коэффициент использования горизонтальной полосы г = 0,70. 27

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ 1. Повторить : - материал практического занятия № 2.6. 2. Изучить вопросы: - общие сведения об электроприводе; - обеспечение пожарной безопасности электродвигателей и аппаратов управления; пожарная профилактика силовых электроустановок. 3. Исполнить расчеты по курсовому проекту по пройденному материалу 28