CC BY
53
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Западной зоне России: Сб. науч. тр. - С-Пб.: СЗНИИМЭСХ 2001. -Вып.72. - С. 120-124.
3. Усовершенствованные технологии производства пророщенного зерна и гидропонной зелени: Методические рекомендации. - Вологда: СЗНИИМЛПХ 1990. - 24 с.
Получено 29.05.2003.
УДК 631.371.001.25
А.П.КАЗИМИР, д-р техн. наук
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Изложены современные требования электробезопасности людей и животных и меры по предотвращению пожаров, методические основы выбора необходимых технических средств, методы расчета параметров средств защиты.
Сельскохозяйственные помещения обладают рядом особенностей (повышенная влажность, наличие агрессивных газов и паров, запыленность и др.), предъявляющих повышенные требования надежности к техническим средствам защиты. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что сельскохозяйственные животные по сравнению с человеком более чувствительны к действию электрического тока. Их необходимо защищать не только от возможного электропоражения, но и от возможной электропатологии (от снижения продуктивности животных под воздействием малых напряжений прикосновения, безопасных для их жизни).
В аварийных режимах электроустановки на ее открытых проводящих частях (корпусах) может появляться потенциал
Фз = 1з • R3.
Здесь I3 - величина тока короткого замыкания в А, стекающего в землю через сопротивление заземления R3, Ом. В случае прикосновения человека или животного в это время к корпусу электрооборудо-
102
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
вания они окажутся под напряжением U, величина которого определяется разностью потенциалов между корпусом и полом в зонах нахождения людей или размещения животных. Электробезопасность их будет обеспечена лишь в том случае, если эта разность потенциалов U не будет превышать указанных ниже значений [1], зависящих от продолжительности возможного воздействия напряжения U на живой организм (полного времени срабатывания защиты).
Время возможного свыше
воздействия напряжения прикосновения, с Наибольшее допус- 0,2 0,5 1,0 5,0 10,0 10,0 не бо-
тимое напряжение прикосновения, В 150 100 75 35 25 лее 12
Для исключения электропатологии у животных предельно допустимое напряжение U переменного тока в зоне их размещения не должно превышать 0,2 В [1] при нормальном режиме работы электроустановок.
Электробезопасность людей и сельскохозяйственных животных в настоящее время может быть обеспечена применением автоматического отключения питания с помощью автоматических выключателей (АВ), устройств защитного отключения (УЗО), уравнивания электрических потенциалов (УЭП), устройств выравнивания электрических потенциалов (УВЭП) и повторного заземления нулевого защитного проводника (РЕ).
АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ ПИТАНИЯ. Автоматическое отключение питания при повреждении изоляции предназначено для предотвращения появления напряжения прикосновения, длительность воздействия которого может представлять опасность. Для защиты электроустановок от возможных аварийных режимов (трехфазных и двухфазных коротких замыканий, а также однофазных замыканий на корпус электрооборудования) используются предохранители (ПР) и автоматические выключатели (АВ). Элементом (расцепителем), реагирующим на величину тока короткого замыкания, у предохранителя служит плавкая вставка (ПВ), а у автоматического выключателя
103
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
(АВ) - тепловой (Т) или электромагнитный (М), а при наличии того и другого - комбинированный (К) расцепитель.
Чтобы расцепитель защитного аппарата успешно сработал в нужное время (отключил аварийную установку за возможно короткое время), он должен быть правильно выбран. Следует иметь в виду, что плавкая вставка (ПВ) предохранителя и тепловой (Т) расцепитель автоматического выключателя успешно сработают лишь в том случае, если в аварийном режиме через них будет протекать ток величиной не менее трехкратного номинального тока. Другими словами, должно выполняться условие:
к = 1з / 1н — 3
где 1Н - номинальный ток плавкой вставки или теплового расцепителя, А;
I3 - возможная величина тока короткого замыкания в месте установки защитного аппарата, А; к - кратность отношения токов.
Если электроустановка располагается во взрывоопасном помещении, то следует обеспечить срабатывание предохранителей при к — 4, а автоматических выключателей - при к — 6.
При определении возможной величины тока короткого замыкания I3 следует исходить из того факта, что аварийный режим может возникнуть в любое время суток, а значит и в то время, когда под действием максимальной нагрузки напряжение в питающей электросети понижено. Поэтому рекомендуется при определении I3 применять коэффициент 0,85. Следовательно,
1з = 0,85 иф / Z§_0,
где Иф - фазное напряжение электросети, В;
2ф_0 - полное сопротивление петли фаза - нуль, полученное расчетным путем или измеренное специальным прибором, Ом.
Если защита электроустановки осуществляется автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то уставка тока мгновенного срабатывания 1ср определяется по формуле:
104
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
1ср = 1н ■ К ■ К2,
где 1н - величина номинального тока используемого автоматического выключателя, А;
К - коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцепителя данного аппарата;
К2 - коэффициент, учитывающий возможный разброс заводских характеристик.
Коэффициент Ki различен у разных типов аппаратов, находится он в пределах от 10 до 14 и, как правило, указывается на корпусе аппарата. Для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А включительно принимается К2 > 1,4, а с номинальным током более 100 А - К2 > 1,25.
При использовании автоматического выключателя, например, типа АП-50 с номинальным током 1н = 10 А, имеющего только электромагнитный расцепитель, величина тока срабатывания определяется исходя из того, что для него К1 = 10 (указано на корпусе аппарата), а К2 = 1,4 ( у него 1н = 10 А < 100 А). Следовательно, л^обой наугад выбранный аппарат типа АП-50 сработает успешно, если через него будет протекать ток не менее
1ср = 1н ■ Ki ■ К2;
1Ср = 10 ■ 10 ■ 1,4 = 140 А.
УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ. Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током человека. Такая опасность может возникнуть при снижении сопротивления изоляции сети ниже определенного предела, при замыкании фазы на корпус, в случае прикосновения человека непосредственно к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Групповые линии, питающие розеточные сети, следует защищать устройствами защитного отключения (УЗО), реагирующими на дифференциальный ток, с номинальным током срабатывания (уставкой по дифференциальному току) не более 30 тА. Если на вводе в помещение предусмотрено УЗО и его уставка по дифференциальному току не превышает 30 тА, то дополнительная защита цепей штепсельных розеток не требуется.
105
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Следует иметь в виду, что УЗО наряду с электробезопасностью обеспечивает и защиту от возможного возникновения пожара при отказе изоляции токоведущих частей и появления тока утечки порядка 0,3 А и более. Поэтому правилами [1] рекомендуется во избежании возникновения пожара на вводе в сельскохозяйственное помещение устанавливать УЗО с уставкой по дифференциальному току не выше 300 тА.
При последовательной установке двух и более УЗО (например, на вводе в помещение, а затем в цепях штепсельных розеток) они должны образовывать селективную систему с отсрочкой по времени срабатывания.
Необходимо учитывать, что УЗО типа “А” реагируют как на переменные, так и на пульсирующие токи повреждений, а типа “АС” -реагируют только на переменные токи.
Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регулятором скорости, регулируемые источники света, компьютеры, телевизоры, видиомагнитофоны и др. аппараты.
Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых переносных и стационарных электроприемников в нормальном режиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 тА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети - из расчета 1 тА на 100 м длины фазного провода.
УРАВНИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ. Уравнивание электрических потенциалов - устранение разности электрических потенциалов между всеми одновременно доступными прикосновению открытыми проводящими частями стационарного электрооборудования и сторонними проводящими частями, включая металлические части строительных конструкций зданий, достигаемое соединением этих частей друг с другом при помощи проводников.
Все открытые и сторонние проводящие части, которых люди или животные могут прикасаться, должны быть электрически соединены между собой, с арматурой строительных железобетонных конструкций животноводческого помещения и с защитным проводником электроустановки (нулевым проводом). Эти части должны иметь видимые электрические связи с зануленным корпусом вводного щита, с вводной трубой водопровода, с редукторами кормораздаточных и навозоуборочных транспортеров, выполненные с помощью сварки поло-
106
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
совой сталью толщиной не менее 4 мм или катанкой диаметром не менее 8 мм.
Открытой проводящей частью называется токоведущая часть (например, корпус электрооборудования), доступная прикосновению человека или животного, которая может оказаться под напряжением при нарушении (пробое) изоляции токоведущих частей.
Сторонней проводящей частью называется проводящая часть (например, трубы автопоения или вакуум-насоса), которая не является частью электроустановки.
ВЫРАВНИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ. Выравнивание электрических потенциалов - снижение относительной разности электрических потенциалов между заземляющим устройством, открытыми проводящими частями и поверхностью земли (или другого электропроводящего основания) в нормальном и аварийном режимах работы, достигаемое соединением заземляющего устройства и открытых проводящих частей с уложенными в земле (на поверхности земли или на поверхности другого электропроводящего основания) электродами.
Для обеспечения при аварийных режимах электроустановок напряжений прикосновения и шага не более 12 В следует осуществлять выравнивание электрических потенциалов между всеми доступными для прикосновения людей или животных металлоконструкциями (трубопроводами, автопоилками, транспортерами раздачи кормов и уборки навоза, ограждениями боксов и другого стойлового оборудования и т.п.), которые могут оказаться под электрическим потенциалом, и полом, на котором находятся люди или размещаются животные. С этой целью в первую очередь рекомендуется [2] использовать естественное выравнивание электрических потенциалов технологическими и строительными металлоконструкциями (ЕВЭП Т и СМК), а в случае их недостаточности или отсутствия вообще, должны быть выполнены искусственные устройства выравнивания электрических потенциалов (УВЭП).
Выравнивающие проводники из стальной катанки диаметром не менее 8 мм следует закладывать в пол в каждом ряду размещения животных так, как это показано на рис. 1 (примерно под передними и задними ногами животного на расстоянии 1,2-1,4 м). Необходимо укладывать выравнивающие проводники в бетоне, а не снаружи, этим уменьшается их коррозия и увеличивается срок службы устройства.
107
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Во вновь строящихся помещениях выравнивающие проводники целесообразнее всего прокладывать непосредственно по песчаной, щебенчатой или другой подготовке пола перед заливкой его бетонным раствором.
В помещениях, находящихся в эксплуатации, выравнивающие проводники можно закладывать одним из двух способов. Первый из способов предусматривает необходимость делать штробы (неглубокие канавки) в бетонном полу вдоль размещения животных, закладывать в них выравнивающие проводники и затем заливать бетонным раствором. По второму способу выравнивающие проводники можно уложить и непосредственно по бетонному полу, но они при этом должны быть хорошо придавлены к полу деревянным настилом. Недостатком второго способа является сравнительно низкая устойчивость проводников против коррозии.
Рис. 1. Принцип заложения выравнивающих проводников:
1 - деревянный настил; 2 - выравнивающие проводники
Для контроля в процессе эксплуатации целостности выравнивающих проводников они должны по концам стойл иметь выход наружу и иметь возможность болтового присоединения (рис. 2) к металлоконструкциям помещения. Величина сопротивления одного выравнивающего проводника не должна превышать 1 Ом. Если эта величина превышает 1Ом, то необходима реконструкция УВЭП.
108
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
Рис. 2. Выводы выравнивающих проводников к болтовому соединению и схема проверки цепи
ПОВТОРНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ НУЛЕВОГО ЗАЩИТНОГО ПРОВОДНИКА. На вводе в животноводческое помещение должно быть выполнено повторное заземление нулевого провода воздушной линии (ВЛ) путем присоединения его в первую очередь к естественному заземлителю [2], образованному строительными и технологическими металлоконструкциями, контактирующими с землей, а при его недостаточности или отсутствии вообще - к искусственному заземлителю. Указанный заземлитель (естественный, искусственный или совместный) должен иметь величину сопротивления не более 30 Ом при удельном сопротивлении грунта в зоне его размещения до р =100 Ом м [3]. При удельном сопротивлении грунта р более 100 Ом м допускается увеличение указанных выше норм в 0,01 р раз, но не более десятикратного [3].
Пример. Если в месте сооружения повторного заземления нулевого провода удельное сопротивление грунта в результате проведенных измерений оказалось равным, например, 200 Ом • м, то нормативный документ [3] разрешает увеличить нормативную величину со-
109
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
противления заземления (30 Ом) в 0,01 р = 0,01 • 200 = 2 раза. Следовательно, в указанном в примере случае допустимая величина сопротивления может быть увеличена, но не более чем до 30 • 2 = 60 Ом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ Р 50571.14 - 96. Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 705. Электроустановки сельскохозяйственных и животноводческих помещений. - М., 1996.
2. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2002. - 176 с.
3. Объем и нормы испытаний электрооборудования /Под общей редакцией Алексеева Б.А., Когана Ф.М., Мимикояшина Л.Г. -6-е изд. - М.: НЦ ЭННС, 1998. - 256 с.
Получено 08.05.03.
110
