Требования к электробезопасности

Помещение, в котором располагается вычислительная лаборатория, можно охарактеризовать как сухое, беспыльное, с нормальной температурой воздуха, с изолирующими полами, с небольшим количеством заземленных предметов. Поэтому, согласно классификации помещений по опасности поражения электрическим током помещение вычислительной лаборатории можно отнести к первому классу - помещения без повышенной опасности.

Все электрооборудование вычислительной лаборатории подключено к трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью.

Основными источниками опасности, с точки зрения электробезопасности, в вычислительной лаборатории являются ПЭВМ. В качестве одной из основных мер защиты персонала от поражения электрическим током является применение рабочего заземления и зануления.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник – это проводник соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью. В сетях напряжением до 1000 В опасность поражения током различна и зависит от режима нейтрали, параметров сети, а также от условий эксплуатации оборудования.

Существенное влияние на опасность поражения электрическим током при однофазном включении оказывает режим нейтрали.

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазами и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденное электрооборудование от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматические выключатели с максимальной токовой защитой.

Расчет зануления имеет целью определить условия, при которых оно будет надежно выполнять свои функции, т.е. быстро отключает поврежденную установку от сети. Для этого произведем расчет на отключающую способность.

При замыкании фазы на зануленный корпус ПЭВМ автоматически отключится, если значение тока однофазного короткого замыкания Iк удовлетворяет условию:

Iк ³ k * I_ном, где

I_ном - номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (выключатели, используемые в помещении лаборатории имеют номинальный ток I_ном = 5 А);

k - коэффициент кратности номинального тока (поскольку защита осуществляется автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), номинальный ток которого I_ном = 5 А, то
k = 1, 4).

Величина, стоящая в правой части данного неравенства, имеет следующее значение:

k * I_ном = 1, 4 * 5 = 7(А).

При расчете зануления, для проверки обеспечения отключения замыканий между фазным и нулевым проводами ток замыкания Iк определяется по приближенной формуле, некоторая неточность (около 5%) которой ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимой:

I_к = U_ф / (zП + zТ / 3), где

U_ф - фазное напряжение сети (в используется сеть напряжением
220 В);

zТ - полное сопротивление трансформатора (данная величина зависит от мощности трансформатора (250 кВ*А), напряжения (6 - 10 кВ) и схемы соединения его обмоток (звезда/звезда) и равна zТ = 0, 312 Ом);

zП - полное сопротивление петли фаза-нуль определяется по следующей формуле:

, где

X_ф, X_{н, з} - внутренние индуктивные сопротивления, соответственно, фазного проводника и нулевого защитного проводника;

X_П - внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль;

R_ф, R_{н, з} - активные сопротивления, соответственно, фазного и нулевого защитного проводников.

Поскольку индуктивная составляющая полного сопротивления петли фаза - нуль учитывается только при расчетах для электродвигателей, то в данном случае выражение для расчета полного сопротивления петли фаза-нуль приобретает следующий вид:

zП = R_ф + R_{н, з}.

Значения активных сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников из цветных металлов (в данном случае используются проводники из алюминия) зависят от сечения s, длины l и материала каждого из проводников и определяются по формуле:

R = ρ * l / s, где

ρ - удельное сопротивление проводника (для алюминиевых проводников ρ = 0, 028 Ом*мм²/м);

l - длина проводника (как для фазного, так и для нулевого защитного проводников данная величина определяется расстоянием от ПЭВМ, до распределительного щита и равна l = 200 м);

s - площадь сечения проводника (площадь сечения фазного проводника s_ф = 30 мм²; площадь сечения нулевого защитного проводника sн, з = 45 мм²).

Таким образом, активное сопротивление фазного проводника:

R_ф = 0, 028 * 200 / 30 = 0, 186(Ом);

активное сопротивление нулевого защитного проводника:

R_{н, з} = 0, 028 * 200 / 45 = 0, 124(Ом).

Итак, ток короткого замыкания, проходящий по петле фаза-нуль, имеет следующую величину:

I_к = 220 / ((0, 312 / 3) + 0, 186 + 0, 124) = 531, 4(А).

Поскольку величина тока короткого замыкания I_к = 531, 4 А значительно превышает величину k * I_ном = 7 А, то отключающая способность системы зануления обеспечена и ПЭВМ, расположенное в помещении вычислительной лаборатории, будут быстро отключены от источника питания в случае возникновения аварийного режима.