WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

Pages:     | 1 || 3 |

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ (МИИГАиК) СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО УЧЕБНОМУ КУРСУ ...»

-- [ Страница 2 ] --

Общий вид лабораторной установки представлен на рисунке 1. Стенд представляет собой передвижной стол, выполненный в виде металлического сварного каркаса 1, на котором установлена столешница 3. На столешнице размещены: микроволновая СВЧ-печь 5 марки "Плутон СП-18" (рис. 2), координатное устройство 4 с датчиком 6 и микроамперметром 7. Последний служит для регистрации наличия СВЧ измерения и связан гибким проводом с датчиком координатного устройства, дающим сигнал об излучении. Координатное устройство обеспечивает четыре степени свободы и позволяет фиксировать наличие излучения перед печью, слева и справа от нее с помощью датчика, расположенного на вертикальной направляющей координатного устройства. Все элементы координатного устройства выполнены из органического стекла во избежание искажения сигнала с датчика. Датчик состоит из фторопластового корпуса, полуволнового вибратора и выпрямительного СВЧ-диода. СВЧ - печь приподнята над столешницей на четырех опорах, что дает возможность фиксировать наличие излучения ниже основания печи.

–  –  –

В качестве нагрузки в печи используется строительный красный кирпич "М-150", устанавливаемый на неподвижную подставку, в качестве которой может быть использована неглубокая столовая фаянсовая тарелка. На столешнице имеются пазы 8 для установки сменных защитных экранов, используемых для изучения экранирующих свойств различных материалов. Количество сменных защитных экранов - семь.

Защитные экраны с размерами 350х600 мм выполнены из следующих материалов:



1. Сетка полутомпаковая, с диаметром ячеек 0,25 мм;

2. Сетка полутомпаковая, с диаметром ячеек 2,5 мм;

3. Лист алюминиевый;

4. Плита асбестоцементная;

5. Органическое стекло;

6. Армированная резина;

7. Коврик резиновый.

- 90 Сменные экраны хранятся под столешницей в отдельных ячейках 2. Сигнал с датчика поступает на микроамперметр, закрепленный на съемной панели, которая устанавливается в центре стола, заподлицо с поверхностью столешницы. Стенд предназначен для эксплуатации в помещении при температуре от +10 С до +35 С и относительной влажности воздуха до 80%.

–  –  –

3.3.1. К работе со стендом допускаются лица, прошедшие первичный инструктаж, ознакомленные с устройством стенда и порядком выполнения лабораторной работы.

3.3.2. Не следует работать с открытой дверью СВЧ-печи т.к. при этом излучается микроволновая энергия.

- 91 Запрещается самостоятельно регулировать или ремонтировать дверь, панель управления, выключатели системы блокировки, или какие-либо другие части печи.

Ремонт производится только специалистами.

3.3.4. СВЧ-печь должна быть заземлена.

3.3.5. Не допускается включение и работа СВЧ-печи без нагрузки. Рекомендуется в перерывах между рабочими циклами оставлять в печи стакан с водой. При случайном включении печи вода полностью поглотит микроволновую энергию.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Ознакомиться с мерами по технике безопасности при проведение лабораторной работы и строго выполнять их.

4.2. Подключить СВЧ-печь к сети переменного тока.

4.3. В печь на подставку (перевернутая фаянсовая тарелка) положить кирпич.

Закрыть дверь печи.

4.4. Установить режим работы печи. Включение печи в рабочей режим осуществляется путем последовательного нажатия клавиш в соответствии с приведенным ниже рисунком

–  –  –





4.5. Разместить датчик в непосредственной близости от печи по оси "X". Перемещая датчик по осям "Y" и "Z" в пределах возможности координатного устройства, определить зоны наиболее интенсивного излучения и с помощью микроамперметра зафиксировать их численные значения. Данные замеров занести в табл. 3. Построить график зависимости интенсивности излучения от расстояния.

4.6. Расположить датчик в зоне наиболее интенсивного излучения на оси "X" на расстоянии мм от лицевой поверхности печи. Зафиксировать показания микроамперметра.

4.7. Поочередно устанавливать семь сменных защитных экранов и фиксировать значения микроамперметра.

–  –  –

5. ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

5.1. Общие сведения.

5.2. Описания оборудования и приборов.

5.3. Данные измерений (табл. 3, табл. 4).

–  –  –

АНАЛИЗ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

ТОКОМ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы:

1. Изучить возможности поражения человека переменным электрическим током промышленной частоты (50Гц) трехфазных сетей напряжением до 1 кВ.

2. Дать навыки в проведении исследований опасности поражения человека переменным электрическим током в различных вариантах контакта с проводами трехфазных сетей напряжением до 1 кВ.

Учебные вопросы:

1. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ при нормальном режиме работы сети.

2. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ при аварийном режиме работы сети.

3. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ при нормальном режиме работы сети.

4. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ при аварийном режиме работы сети.

5. Определение изменения тока, проходящего через цепь тела человека при прямом прикосновении к фазному проводу сети в зависимости от активного сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли при заданной

- 95 емкости фазных проводов для двух типов сети при нормальном режиме работы.

6. Определение изменения тока, проходящего через цепь тела человека при прямом прикосновении к фазному проводу сети в зависимости от емкости фазных проводов относительно земли при заданном значении активного сопротивления изоляции проводов для двух типов сети при нормальном режиме работы.

Порядок проведения работы:

1. Изучить общие сведения об электробезопасности.

2. Ознакомиться с устройством и работой лабораторного стенда.

3. Получить у преподавателя задание на проведение измерений.

4. Ознакомиться с требованиями безопасности при выполнении работы.

5. Произвести измерения на лабораторном стенде.

6. Представить отчет о выполненной работе.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Под электробезопасностью понимается система организационных, технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества. В процессе выработки, передачи, распределения, трансформирования и потребления электрической энергии на производстве и в быту возможно случайное попадание человека под напряжение и поражение его электрическим током.

Электрический ток не имеет запаха, цвета и бесшумен. Неспособность организма человека обнаруживать его до начала действия приводит к тому, что работающие часто не осознают реально имеющейся опасности и не принимают своевременно необходимых защитных мер. Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший часто не может оказать себе помощь. При неумелом же оказании помощи может пострадать и тот, кто пытается помочь.

1.1 Действие электрического тока на организм человека Степень поражения организма человека электрическим током зависит от сопротивления тела человека и величины приложенного к нему напряжения, силы тока, проходящего через тело, длительности его воздействия, пути прохождения, рода и частоты тока, индивидуальных особенностей пострадавшего и факторов окружающей среды.

- 96 Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление тела человека - величина переменная, зависящая от множества факторов, в том числе и от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды. Наличие на коже различного рода повреждений - потертостей, порезов, ссадин - резко уменьшает ее электрическое сопротивление в этих местах.

Сопротивление тела человека зависит от возраста и пола людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей - меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и степенью огрубения верхнего слоя кожи. При расчетах обычно принимают сопротивление тела человека, равное 1000 Ом. Главным фактором, определяющим исход поражения, является величина тока, прошедшего через человека Iчел. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного тока величиной 0,6-1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым. При токе 10-15 мА возникают судороги в мышцах, и человек не может самостоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть. Такой ток принято называть неотпускающим. Ток меньшего значения называют отпускающим. При 50-100 мА возникают судороги мышц грудной клетки, в результате чего дыхание прекращается, и через 5-7 минут человек умирает от удушья. Ток более 100 мА до 5 А уже через 1-2 секунды вызывает фибрилляцию сердца - хаотическое разновременное сокращение волокон сердечной мышцы (фибрилл), в результате сердце перестает нормально сокращаться, и кровообращение в организме прекращается. Ток более 5 А приводит к немедленной остановке сердца и параличу дыхания. При возникновении нарушений в функционировании сердца или органов дыхания пострадавшему необходимо срочно оказать первую помощь в виде искусственного дыхания. Следует иметь в виду, что ток, непосредственно протекающий через сердце человека 1с составляет лишь часть тока, протекающего через тело человека Iчел,. С учетом величины (Iс/Iчел в %) и вероятности возникновения того или иного пути тока в теле человека, в порядке убывания опасности поражения возможны следующие случаи: правая рука-ноги - (6,7%); левая рука-ноги (3,7%); рука-рука - (3,3%); нога-нога - (0,4%).

Степень поражения зависит от времени воздействия тока. Это обстоятельство нашло отражение в ГОСТ 12.1.038-82, где указаны допустимые значения напряжения прикосновения Uпр и тока Iчел, проходящего через человека по пути рука-рука и рука-ноги.

Некоторые значения этих величин применительно к электроустановкам напряжением до 1 кВ, приведены в таблице 1.

–  –  –

Указанные в таблице значения Uпр, Iчел, и позволяют разрабатывать средства защиты, в частности зануление, защитное заземление и отключение, обеспечивающие требуемый уровень безопасности. Исход поражения зависит также от частоты и рода тока.

Установлено, что наиболее опасен для человека ток промышленной частоты (50 Гц).

Постоянный ток напряжением до 500 В менее опасен, чем переменный частотой (50 Гц), а при напряжении более 600 В, постоянный ток опаснее переменного. С увеличением частоты переменного тока, проходящего через тело человека, полное сопротивление тела уменьшается, а величина проходящего тока возрастает. Однако уменьшение сопротивления возможно лишь в пределах частот от 0 до 50-60 Гц, дальнейшее же повышение частоты сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450-500 кГц. Но эти токи сохраняют опасность ожогов, как в случае возникновения электрической дуги, так и при прохождении их непосредственно через тело человека. Снижение опасности поражения током с увеличением частоты становится практически заметным при частоте 1-2 кГц.

1.2 Виды поражения электрическим током

Существуют два, отличающихся один от другого, вида поражения электрическим током; внутреннее - электрический удар и внешнее - электрические травмы.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц. Возникает электрический удар при длительном прохождении тока через тело человека, что приводит к поражению внутренних органов и сопровождается сокращениями мышц.

Исход воздействия тока на организм при этом может быть различен - от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т.е. до смертельного поражения.

Электрические удары условно можно разделить на 4 степени:

судорожное сокращение мышц без потери сознания;

1-я судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся 2-я

- 98 дыханием и работой сердца;

потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо 3-ья того и другого вместе);

клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения от 4-я случайной причины, например от электрического тока (7 - 8 минут).

Электрические травмы в отличие от электрического удара связаны с поражением внешних частей тела. К электротравмам относятся: ожоги, электрические метки, электрометаллизация кожи, электролиз крови, электроофтальмия, косвенный травматизм.

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой. Ожоги наружные термические происходят при коротких замыканиях и при электрической дуге. Ожоги внутренних органов могут привести к тяжелым последствиям. Электрические знаки (знаки тока или электрические метки) представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Знаки имеют круглую или овальную форму диаметром 8-10 мм с углублением в центре.

Металлизация кожи - это проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.

Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой, электросварочных работах и т.п.

Электроофтальмия - воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимою света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

1.3 Виды трехфазных электрических сетей

Электрические сети и электроустановки по условиям электробезопасности разделяют на два класса: до 1кВ и выше 1 кВ.

Трехфазные сети в зависимости от режима нейтрали источника тока (заземлена нейтраль или нет), а также от наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырем схемам:

1. Трехпроводной с заземленной нейтралью (рис. 1);

2. Трехпроводной с изолированной нейтралью (рис. 2);

3. Четырехпроводной с заземленной нейтралью (рис. 3);

4. Четырехпроводной с изолированной нейтралью (рис. 4).

–  –  –

Рис.2. Схема трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью Рис.3. Схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью Рис. 4. Схема трехфазной четырехпроводной сети с изолированной нейтралью На рисунках 1, 2, 3, 4 показаны только вторичные обмотки трехфазных трансформаторов, питающих рассматриваемые сети. Кроме того, распределенные по длине провода сети, активное сопротивление изоляции и емкость его относительно земли на схемах представлены эквивалентными сосредоточенными элементами R и С.

Нейтральная точка обмотки источника (нейтраль), например трехфазного трансформатора, или потребителя энергии, например трехфазного электродвигателя, - это точка, напряжение которой, относительно всех внешних выводов обмотки, одинаково по абсолютному значению.

Нейтраль обычно образуют обмотки, соединенные в звезду.

- 100 Заземленная нейтраль называется нулевой точкой. Нейтраль, непосредственно присоединенная к заземлителю или через малое сопротивление (например, через обмотки трансформатора тока), называется глухозаземленной нейтралью.

Проводник, присоединенный к нулевой точке, называется нулевым проводником или PEN - проводом.

При напряжении до 1 кВ в нашей стране применяют в основном две трехфазные сети: трехпроводную с изолированной нейтралью напряжением 36, 42, 127, 220, 380, 660 В (см. рис. 2) и четырехпроводную с глухозаземленной нейтралью напряжением 220/127, 380/220, 660/380 В (см. рис.3).

Схемы, изображенные на рисунках 1 и 4 в сетях до 1 кВ, используют очень редко, лишь в специальных установках (передвижных, лабораторных и т.п.). По технологическим соображениям предпочтительнее четырехпроводная сеть, поскольку она позволяет использовать два рабочих напряжения - фазное UФ, и линейное Uл. Например, от четырех проводной сети 380/220 В можно питать как силовую нагрузку (СН) (рис. З), так и осветительную (ОН), для которой допускается напряжение не выше 220 В.

При напряжении выше кВ применяют две схемы трехфазных сетей:

трехпроводную с изолированной нейтралью (рис. 2) при напряжении до 35 кВ включительно; трехпроводную с эффективно заземленной нейтралью (рис. 1) при напряжении 110 кВ и выше. В последней сети нейтраль присоединяют к заземлителю непосредственно или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением, благодаря чему при случайном замыкании одной или двух фаз на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли не превышает 1,4Uф, и возможность распространения аварии исключается. Четырехпроводные схемы (рис. 3 и 4) при напряжении выше 1кВ не используют, поскольку при таких напряжениях нет необходимости в четвертом проводе. Анализ опасности электрических сетей сводится к определению тока, проходящего через человека, попавшего под напряжение. Это может произойти:

1. При прикосновении человека к токоведущим частям. В трехфазных сетях различают двухфазное и однофазное прикосновение (рис. 2 и 3).

2. При прикосновении к нетоковедущим, но токопроводящим частям электроустановок, случайно оказавшимся под напряжением. Прикосновение к незаземленным частям, на которые накоротко замкнулась фаза сети, практически равносильно прикосновению к этой фазе (см. рис. 2).

3. В случае попадания человека под напряжение шага, когда он находится вблизи места замыкания на землю фазы сети напряжением выше 1 кВ, (рис. 1).

–  –  –

Под двухфазным прикосновением понимают одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 2 и 3). Двухфазное прикосновение более опасно.

При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука-рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети:

U Л 3 Uф, то - есть напряжению между фазными проводами сети.

Ток, проходящий через человека при прикосновении к двум фазам, в сети с линейным напряжением Uл=380В, при сопротивлении тела человека Rчел 1000 Oм, будет равен:

–  –  –

Однофазным называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением. Однофазное прикосновение менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньшим оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

При однофазном прикосновении, когда человек в обуви и стоит на каком либо основании, сопротивление в цепи тела человека принимают активным:

Rчел Rчел Rоб Rос, где: Rоб и Rос - активные сопротивления обуви и основания, способствующие растеканию тока с ног человека.

- 102 В этом случае ток, проходящий через тело человека, зависит от сопротивления Rчел и напряжения, приложенного к нему. Напряжение, в свою очередь зависит, прежде всего, от режима нейтрали источника питания и состояния изоляции фаз. Рассмотрим этот вопрос подробнее применительно к промышленным трехфазным сетям напряжением до 1 кВ:

четырехпроводной с глухозаземленной нейтралью (рис. 3) и трехпроводной с изолированной нейтралью (рис. 2).

1.6 Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью

–  –  –

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд предназначен для выполнения студентами лабораторных работ по анализу электробезопасности трехфазных электрических сетей переменного тока напряжением до 1 кВ и оценке работоспособности устройства защитного отключения (УЗО).

Стенд позволяет моделировать источник питания сети: трехфазный потребитель электроэнергии, подключенный к сети с использованием устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный (остаточный) ток; два типа сети:

трехфазную трехпроводную с изолированной нейтралью и трехфазную четырехпроводную с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ. Лицевая панель стенда представлена на рисунке 5.

- 104 Рис. 5 Схема лабораторной установки Стенд включается автоматом S2 в положении 1. При этом загораются индикаторы (желтого, зеленого и красного) цветов, расположенные рядом с фазными проводами А, В,

С. Переключатель S1 предназначен для изменения режима нейтрали исследуемой сети:

левое положение - изолированная нейтраль; правое - заземленная нейтраль. Нейтраль заземляется через сопротивление RO 4 Ом. Переключатель S3 предназначен для подключения PEN - провода (верхнее положение). Нижнее положение переключателя S3 означает отключение нулевого PEN – провода. Значения активных сопротивлений фазных проводов и PEN - провода (RAE, RBE. RCЕ, Rреn), могут изменяться с помощью шестипозиционных переключателей S4, S6, S8, S10 и имеют значения ( ; 100; 25; 10; 2.5;

1 кОм).

Значения емкостей фазных проводов и PEN - провода (САЕ, СBЕ,. ССЕ, Среn) относительно земли могут изменяться с помощью семипозиционных переключателей S5,

- 105 S7, S9, S11 и имеют значения (0; 0,02; 0,1; 0,25; 0,5: 1; 2,5 мкФ). Переключатель S12 предназначен для моделирования аварийных режимов работы исследуемых сетей.

Положение "О" переключателя S12 соответствует нормальному режиму работы сети.

Положения А, В, С переключателя S12 - соответствуют замыканию фазных проводов А, В, С на землю. Причем сопротивление растеканию тока в месте замыкания на землю – Rзм с помощью переключателя S14 может принимать различные значения (10, 100, 1000 Ом). Тело человека имитируется в схеме стенда резистором Rh, который может подключаться к каждому проводу сети или к проводу сети на стороне трехфазного потребителя электроэнергии, подключенного к сети через УЗО. Значение Rh может быть задано дискретно (1, 5, 10 кОм) с помощью переключателя S13 либо плавно в пределах от 0 до 100 кОм, с помощью переменного резистора Rh. Установка значений Rh (1, 5, 10 кОм) производится переключателем S13 при положении ручки резистора Rh - "О".

Переключатель S15 предназначен для моделирования прямого прикосновения человека к проводу исследуемой сети. Положение "О" переключателя S15 - человек не касается фазного провода сети. Положения А, В. С, PEN переключателя S15 - человек касается фазных проводов А, В, С или PEN - провода. Положение УЗО переключателя человек касается фазного провода на стороне трехфазного потребителя S15электроэнергии при нажатой кнопке S16.

Трехфазный потребитель электроэнергии (ТПЭ) показан на лицевой панели стенда в виде корпуса, подключенного к сети с помощью УЗО, реагирующего на дифференциальный (остаточный) ток. Корпус трехфазного потребителя электроэнергии может быть занулен с помощью переключателя S18 (правое положение). С помощью кнопки S17 моделируется замыкание фазного провода на корпус. При нажатой кнопке S17 загорается красный индикатор на корпусе ТПЭ. На лицевой панели УЗО расположены кнопки "ПУСК" (при нажатии этой кнопки трехфазный потребитель подключается к сети и загорается красный индикатор на лицевой панели УЗО), "СТОП" (отключение трехфазного потребителя от сети); "КОНТРОЛЬ" (оперативный контроль УЗО).

Значения активных сопротивлений изоляции (RAi, RBi, RCi) и емкостей (СAi, СBi,, СCi) фазных проводов относительно земли в зоне защиты УЗО установлены на стенде и не меняются в процессе работы. В правой части лицевой панели стенда размещены индикаторы трех цифровых приборов: миллисекундомера, амперметра и вольтметра.

Миллисекундомер - предназначен для измерения времени срабатывания (мс) УЗО, кнопка сброс обнуляет показания миллисекундомера; он срабатывает при нажатой кнопке S16.

- 106 Амперметр - предназначен для измерения тока (мА) в цепи тела человека Ih (положение А1 переключателя амперметра) и установки УЗО Iуст (положение А2 переключателя амперметра). Амперметр имеет четыре предела измерения (2; 20; 200; 2000 мА).

Вольтметр - предназначен для измерения напряжении (В) фазных проводов А, В, С относительно земли. Подключение вольтметра к фазным проводам осуществляется с помощью переключателя в позиции А, В, С.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ

3.1. К работе с лабораторным стендом допускаются лица, ознакомленные с устройством стенда и мерами безопасности при выполнении лабораторной работы.

3.2. Включать стенд в сеть можно только с разрешения преподавателя.

3.3. Нельзя оставлять стенд включенным без присмотра.

3.4. При обнаружении неисправности в стенде отключить его от сети и сообщить о неисправности преподавателю.

3.5. После окончания работы выключить стенд тумблером S2 (поставить в положение "О").

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ при нормальном режиме работы сети

1. Изолировать нейтраль, поставить переключатель S1 в левое положение.

2. Отключить PEN – провод, поставить переключатель S3 в нижнее положение.

3. Переключатель S12 установить в положение "О".

4. Установить значения активных сопротивлений изоляции (переключатели S6, S8, S1O) и емкостей (переключатели S7, S9, S11) фазных проводов относительно земли в соответствии с заданием преподавателя.

5. Установить значение сопротивления Rh цепи тела человека, (переключателем S13) в соответствии с заданием преподавателя. При этом ручка регулятора резистора Rh должна находиться в положении "О".

6. Установить переключатель S15 в положение "A".

7. Включить стенд - переключатель S2 поставить в положение "1". Убедиться в

- 107 наличии напряжения фазных проводов с помощью вольтметра (UA=UB=UC).

8. Произвести измерение тока IrA в цепи тела человека с помощью амперметра, выбрав необходимый предел измерения. Положение переключателя амперметра A1".

9. Повторить измерения тока в цепи тела человека IrB, IrC для положения B и С (переключателя S15).

10. Выключить стенд - переключатель S2 поставить в положение - "О".

4.2. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ при аварийном режиме работы сети (замыкание одного из фазных проводов на землю)

1. В дополнение к действиям, выполненным в п. 4.1 перевести переключатель S12 в любое из трех положений - А, В, С.

2. Переключателем S14 установить значение Rзм в соответствии с заданием преподавателя.

3. Включить стенд - переключатель S2 поставить в положение "1".

4. Произвести измерения токов в цепи тела человека IrA, IrB, IrC, (соответственно положению переключателя S15 - А, В, С) с помощью амперметра, выбрав необходимый предел измерения. Положение переключателя амперметра - "АI".

5. Выключить стенд - переключатель S2 поставить в положение - "О".

4.3. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ при нормальном режиме работы сети

1. Заземлить нейтраль - поставить переключатель S1 в правое положение.

2. Подключить PEN - провод поставить переключатель S3 в верхнее положение.

3. Переключатель S12 установить в положение "О".

4. Установить значения активных сопротивлений изоляции (переключатели S4, S6, S8, S10) и емкостей (переключатели S5, S7, S9, S11) фазных проводов относительно земли в соответствии с заданием преподавателя.

5. Установить значение сопротивления цепи тела человека Rh переключателем S13 (в соответствии с заданием преподавателя). При этом ручка регулятора резистора Rh, должна находиться в положении "О".

- 108 Установить переключатель S15 в положение "А".

7. Включить стенд- переключатель S2 поставить в положение "1"

8. Произвести измерение тока IrA в цепи тела человека с помощью амперметра, выбрав необходимый предел измерения. Положение переключателя амперметра AI".

9. Повторить измерения токов в цепи тела человека Irв, Irc, для положений В и С переключателя S15.

10. Выключить стенд - переключатель S2 поставить в положение - "О".

4.4. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленный нейтралью напряжением до 1 кВ при аварийном режиме работы сети (замыкание одного из фазных проводов на землю)

1. В дополнение к действиям, выполненным в п. 4.3 перевести переключатель S12 в любое из трех положений - А, В, С.

2. Переключателем S14 установить значение Rзм в соответствии с заданием преподавателя.

3. Включить стенд - переключатель S2 поставить в положение "1".

4. Произвести измерения токов в цепи тела человека IrA, IrB, IrC (соответственно положению переключателя S15 - А, В, С) с помощью амперметра, выбрав необходимый предел измерения. Положение переключателя амперметра - "A1".

5. Выключить стенд - переключатель S2 поставить в положение - "О".

4.5. Определение изменения тока, проходящего через цепь тела человека при прямом прикосновении к фазному проводу сети в зависимости от активного сопротивления изоляции фазных проводов при заданной емкости фазных проводов относительно земли для двух типов сетей при нормальном режиме работы

–  –  –

RAE RBE RCE R при C AE C BE CCE C const. Для этого:

1. Изолировать нейтраль - поставить переключатель S1 в левое положение.

2. Отключить PEN-провод - поставить переключатель S3 в нижнее положение.

3. Переключатель S12 установить в положение - "О".

4. Установить значение сопротивления цепи тела человека Rh переключателем S13

- 109 в соответствии с заданием преподавателя). При этом ручка регулятора резистора Rh должна находиться в положении "О".

5. Установить значения емкостей проводов относительно земли (переключатели S7, S9, S11) в соответствии с заданием преподавателя, например (CAE=CBE=CCE=0,l мкФ).

6. Включить стенд - переключатель S2 поставить в положение "1"

7. Произвести измерения тока IrА в цепи тела человека с помощью амперметра, устанавливая по очереди значения активного сопротивления фазных проводов RАЕ=RВЕ=RCE=R (переключатели S6, S8, S10): 1; 2,5; 10; 25; 100 к0м. Положение переключателя амперметра при измерениях - "A1".

8. Выключить стенд - переключатель S2 поставить в положение "О".

9. Заземлить нейтраль - поставить переключатель S1 в правое положение.

10. Подключить РEN-провод - поставить переключатель S3 в верхнее положение.

11. Повторить п.п. 3; 4; 5; 6, дополнительно выставив значения СPEN=С (переключатель S5).

12. Произвести измерения тока IrA в цепи тела человека с помощью амперметра, устанавливая поочередно значения активного сопротивления фазных проводов и PEN-провода относительно земли RAE=RBE=RCE=RPEN=R (переключатели S4, S6, S8, S10): (1; 2,5; 10; 25; 100 кОм).

13. Выключить стенд - переключатель S2 поставить в положение "О".

4.6. Определение изменения тока, проходящего через цепь тела человека при прямом прикосновении к фазному проводу сети в зависимости от емкости фазных проводов относительно земли при заданном значении активного сопротивления изоляции фазных проводов для двух типов сетей при нормальном режиме работы

1. Выполнить, позиции 1, 2, 3, 4 задания 4.5.

2. Установить значения активного сопротивления фазных проводов (переключатели в соответствии с заданием преподавателя, например S6, S8, S10) RAE=RBE=RCE=R=10 кОм.

3. Включить стенд - переключатель S2 поставить в положение "I".

4. Произвести измерения тока IrA в цепи тела человека с помощью амперметра, устанавливая по очереди значения емкости фазных проводов относительно земли CAE CBE CCE C (переключатели S7, S9, S11): 0; 0,02; 0,1;0.25;0,5;1.0;2,5 мкФ.

Положение переключателя амперметра при измерениях - "А1"

–  –  –

RAE RBE RCE RPEN R const ), выполняя действия аналогично позициям: 2;

3; 4; 5 для сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы.

5. ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Результаты работы представить по форме 5.1; 5.2; 5.3; 5.4.

5.1. Показатели измерения токов в цепи тела человека при нормальном режиме работы сетей. Задание 4.1; 4.3. Значения (UA=UB=UC), Rh ( RAE RBE RCE RPEN ) ( C AE C BE CCE C PEN ) – задаются преподавателем

–  –  –

5.2. Показатели измерения токов в цепи тела человека при аварийном режиме работы сетей. Задание 4.2 и 4.4. Значения (UA=UB=UC), Rh ( RAE RBE RCE RPEN ) ( C AE C BE CCE C PEN ) – задаются преподавателем

–  –  –

5.3 Показатели измерения токов, проходящих через тело человека в зависимости от активного сопротивления изоляции проводов I чел f ( Rиз ). Задание 4.5. Значения Rh (

–  –  –

5.4. Показатели измерения токов, проходящих через тело человека в зависимости от емкости фазных проводов относительно земли I чел f (C ). Задание 4.6. Значения Rh ( RAE RBE RCE RPEN ) - задаются преподавателем.

–  –  –

1. Изучить теоретические основы действия защитного заземления.

2. Получить навыки по измерению и оценке эффективности действия защитного заземления.

Учебные вопросы:

1. Изучение теоретических основ защитного заземления.

2. Стендовые измерения показателей защитного заземления и оценка их эффективности.

Порядок выполнения работы:

1. Законспектировать теоретические основы действия защитного заземления.

2. Изучить лабораторный стенд.

3. Получить у преподавателя исходные данные для оценки.

4. Провести измерение показателей в соответствии с заданием.

5. Подготовить принципиальные схемы исследуемых режимов.

6. Сделать выводы по каждому разделу измерений.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Заземление – электрическое соединение элементов электрических машин, аппаратов, приборов и т.п. с землей. В зависимости от назначения заземление предназначается для защиты людей – защитное заземление, для защиты радиотехнических антенн – рабочее заземление Защитное заземление - предназначено для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Его выполняют путем преднамеренного соединения (металлическими

- 113 проводниками) нетоковедущих частей электроустановок с землей или ее эквивалентом.

Эквивалентом земли может служить вода реки или моря и т.п.

В качестве заземлителей в первую очередь используются естественные:

металлические и железобетонные конструкции зданий, которые должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу. В железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для подсоединения (с помощью проводников) к корпусам электрооборудования. При выполнении искусственных заземляющих устройств применяются стальные или медные шины (полосы, трубы, уголки, круглого сечения) длинной 2,5-3 м. Соединения одиночных заземлителей выполняют полосой сечением 4 х 40 мм или профилем круглого сечения 6 мм и более. Нельзя применять алюминий.

Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шагового напряжения, возникающих при замыкании фазы на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования I з Rз (в силу малого сопротивления заземляющего устройства 4...10 Ом), а также выравниванием потенциалов заземленного оборудования и основания (за счет увеличения потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к потенциалу заземленного оборудования).

Шаговое напряжение – электрическое напряжение, обусловленное током, протекающим в земле и разности потенциалов между двумя точками земли, равное расстоянию одного шага человека. Шаговое напряжение возникает вблизи заземлителей при аварийном коротком замыкании на землю.

Принцип защиты от поражения человека током при наличии защитного заземления в сетях с изолированной нейтралью.

Нейтраль – провод, соединенный с общей точкой множеством разных проводников (обмотки).

При наличии пробоя на корпус электроустановки на нем появляется напряжение, равное произведению тока замыкания на землю Iз на сопротивление заземлителя Rз.

U k I з Rз.

Рассмотрим цепь тока замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (см. рис. 1а).

–  –  –

Ток проходит, по электроцепи, включающей следующие элементы: корпус двигателя, сопротивление заземлителя Rз, землю, сопротивление изоляции двух неповрежденных фаз с общим сопротивлением Ruз.

Сопротивления фазных проводов и статорной обмотки электродвигателя малы (десятые доли Ома) и в расчет не принимаются. Ток разветвляется (см. рис.

1б) и идет по двум параллельно соединенным сопротивлениям Rчел =1000 Ом и Rз10 Ом под действием напряжения, равного напряжению прикосновения (Unp) т.е.:

U пр или U пр a1 a2, где: Uпр – напряжение прикосновения;

- потенциал заземлителя;

- потенциал земли, где располагается человек;

а1 - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму кривой распределения на поверхности земли и принимает значения 0,1...0,35;

а2 - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию тока основания, на котором стоит человек. Он определяется по формуле:

Rчел a2, k чел (1.5 2) P где:Rчел – сопротивление тела человека; P – удельное сопротивление грунта Oм м.

В зависимости от свойств грунта, а2 изменяется в пределах 0,31...0,9. Как показала практика, при R3 4 0м в сетях напряжением до 1000 В напряжение прикосновения не превышает 12 В, что обеспечивает безопасность человека при соприкосновении с

–  –  –

Защитные заземляющие устройства аналогичных электроустановок, получающих энергию от одной и той же сети с изолированной нейтралью, целесообразно соединять электрически или выполнять их как одно целое устройство. Если этого не сделать, то при замыкании на корпус разных фаз в двух установках, имеющих раздельные заземляющие устройства (рис.2), возникает двойное замыкание на землю и заземленное оборудование оказывается под напряжением относительно земли.

Рис. 2 Двойное замыкание на землю при раздельном заземлении установок, питающихся от одной сети с изолированной нейтралью

–  –  –

Рис. 3 Совместное использование заземляющих устройств для двух сетей:

А) с системой зануления; В) с системой защитного заземления.

Защитное заземление в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью обычно применяется на объектах с повышенной опасностью поражения током и в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов

- 117 сети относительно земли, и когда емкость проводов относительно земли незначительна.

Оно обязательно при номинальном напряжении электроустановки выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности (сухих, беспыльных с нормальной температурой воздуха, с изолирующими полами) заземляются электроустановки при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В постоянного. Но во всех взрывоопасных зонах заземление выполняется независимо от значения напряжения электроустановки.

2. СТЕНДОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель измерения - оценить эффективность действия защитного заземления в электроустановках, питающихся от трехфазных трехпроводных сетей с изолированной нейтралью и трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до одного 1 кВ.

Содержание измерений:

1. Оценка эффективности действия защитного заземления в сети с изолированной нейтралью.

2. Оценка эффективности действия защитного заземления в сети с изолированной нейтралью при двойном замыкании на заземленные корпуса электроустановок.

3. Оценка эффективности действия защитного заземления в электроустановках, питающихся от трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью.

Порядок выполнения измерений:

1. Привести лабораторный стенд в исходное положение:

а) все выключатели поставить в исходное положение (левое и нижнее);

б) переключатели сопротивлений поставить в нулевое или минимальное положение, амперметр в положение "ОТКЛ".

2. Получить у преподавателя исходные данные и разрешение на проведения измерений.

3. Подключить стенд к сети.

–  –  –

2.1.1. Установить значение активных сопротивлений изоляции (переключателем S18) в соответствии с заданием преподавателя.

- 118 Включить стенд (положение S2 -1), загораются лампы фаз.

2.1.3. Подключить корпус 2 к сети (положение автомата S10 -1).

2.1.4. 3амкнуть фазный провод В на корпус 2 (нажать на кнопку S13).

2.1.5. Вольтметром с помощью гибких проводников измерить напряжения корпуса (гнезда Х8 и Х2) и фазных проводов относительно земли (XI 5 и Х2, XI 4 и Х2, Х13 и Х2), показания записать в таблицу.

2.1.6. Кнопкой "СБРОС" устранить замыкание фазного провода на корпус 2.

2.1.7. Выключить стенд (S2 - 0) и сделать заключение (вывод) относительно опасности поражения при прикосновении человека к корпусу 2 при замыкании его на фазный провод.

2.1.8. Установить сопротивление заземления корпуса R32 (S11) в соответствии с заданием преподавателя и заземлить его (S15 в правое положение).

2.1.9. Включить стенд (S2 - 1) и замкнуть фазный провод В на корпус 2 (нажать кнопку S13).

2.1.10. С помощью гибких проводников измерить напряжение корпуса 2 и фазных проводов относительно земли (гнезда Х8 и Х2, Х15 и Х2, Х14 и Х2, Х13 и Х2).

Дополнительно измерить напряжение прикосновения при различных расстояниях до заземлителя относительно земли (гнезда Х2 и Х9, Х2 и Х6, Х2 и Х5) 2.1.11. Измерить ток замыкания на землю, установив переключатель амперметра в положение А2, при этом загорается лампа, соответствующая данному подключению амперметра, 2.1.12. Переключатель амперметра установить в положение "ОТКЛ" и отключить стенд (S2 0).

2.1.13. Сделать общее заключение относительно опасности поражения и воздействия шагового напряжения.

2.1.14. Согласно содержанию проведенных измерений вычертить схему из общей принципиальной схемы стенда.

2.2. Оценка эффективности действия защитного заземления в сети с изолированной нейтралью при двойном замыкании на заземленные корпуса электроустановок 2.2.1. Дополнительно к ранее проведенным включениям заземлить корпус 1 (S9 в правое положение) и подключить его к сети (S5 - 1).

2.2.2. Одновременно кнопками S7 и S13 произвести замыкание фазных проводов А и В на корпуса 1 и 2 соответственно.

- 119 Измерить напряжения корпуса 1 относительно земли (Х4 и Х2) и корпуса 2 (Х8 и Х2).

2.2.4. Измерить ток замыкания на землю (А2) и переключатель амперметра установить в положение "ОТКЛ".

2.2.5. Отключить стенд (S2 - 0).

2.2.6. Сделать заключение относительно опасности поражения при двойном замыкании на заземленные корпуса и вычертить принципиальную схему из общей.

2.3. Оценки эффективности действия защитного заземления в сети с заземленной нейтралью 2.3.1. Отключить корпус 1 от сети (S5 - 0), заземлить нейтраль источника тока (S1 в правое положение) и подключить N и РЕ - проводники к источнику питания (S3 - S4 вверх).

2.3.2. Включить стенд (S2 - 1).

2.3.3. Замкнуть фазный провод В на корпус 2 (S13 нажать).

2.3.4. Измерить напряжение: нейтральной точки относительно земли (Х8 и Х2) и нейтральной точки (XI и Х2).

2.3.5. Измерить ток замыкания на землю (А2).

2.3.6. Выключить стенд (S2 - 0).

2.3.7. Все переключатели перевести в исходное положение.

2.3.8. Отсоедините стенд от сети, 2.3.9. Сделать заключение относительно опасности поражения при совместном использовании защитного заземления и зануления, вычертить принципиальные схемы.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

–  –  –

- 121 В качестве источника питания используется трехфазный трансформатор. Стенд включается трехфазным автоматом S2 в положении 1. При этом загораются индикаторы, расположенные рядом с фазными проводами А, В, С. Режим нейтрали сети изменяется переключателем S1: в правом положении - заземлена, в левом изолирована.

Нейтраль заземляется через сопротивление Ro= 4 Ом, Нулевой рабочий проводник (N - проводник) подключается с помощью переключателя S3, а нулевой защитный проводник (РЕ - проводник) - с помощью S4 при верхнем их положении. Нижнее положение переключателей означает отключение проводников.

Сопротивления фазных проводов сети и N - провода относительно земли смоделированы сосредоточенными сопротивлениями RA, RB, RC и RN. В данном стенде моделируется только активная составляющая полного сопротивления, причем используется случай симметричной проводимости проводов относительно земли, (то есть RA=RB=RC=RN)- Значение указанных сопротивлений изменяются пятипозиционным переключателем S18 в зависимости от вариантов, задаваемых преподавателем.

Элсктропотребители на мнемосхеме показаны в виде их корпусов. Потребители (корпус 1 и корпус 2) являются трехфазными и подключены к сети через автоматические выключатели (автоматы защиты) S5 и S10 соответственно. Положение 1 (верхнее) означает включение автоматов, при этом напряжение подается на потребители.

Электропотребитель «корпус З» является однофазным, выполненным по классу 1 защиты от поражения электротоком.

Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ - проводнику осуществляется переключателями S8 и S14 соответственно. Правое положение переключателей означает, что корпуса занулены. Сопротивление фазного провода от нейтральной точки до корпуса 2 не изменяется и равно Rф-0,1 Ом, распределенное равномерно на двух участках провода (нейтральная точка - точка подключения корпуса 1 и точка подключения корпуса 1 - точка подключения корпуса 2). Сопротивление РЕ - проводника может изменяться с помощью переключателя S6, при этом сопротивления участков "нейтраль – корпус 1" и "корпус 1 – корпус 2" равны и принимают значения: 0,1; 0,2 и 0,5 Ом. Обрыв РЕ - проводника между точками подключения корпусов 1 и 2 имитируется с помощью переключателя S12 в нижнем его положении. Повторное заземление Rп подключается к РЕ - проводнику с помощью переключателя S17 при его правом положении, значение Rп изменяется трехпозиционным переключателем S19 (4, 10, 100 Ом). Переходное сопротивление Rпер между корпусом 2 и зануляющим проводником изменяется переключателем S16 и может принимать значения 0, 0,1 и 0,5 Ом.

- 122 Подключение корпусов 1 и 2 к заземляющим устройствам с сопротивлениями R31 и R32 осуществляется с помощью переключателей S9 и S15 соответственно. Сопротивление заземления R31 корпуса 1 является постоянным и равным 4 Ом, а заземления R32 корпуса 2

- трехпозиционным (4, 10, 100 Ом) и устанавливается переключателем S11.

Замыкания фазных проводов на корпуса 1 и 2 осуществляется кнопками S7 и S13 соответственно, при этом на корпус 1 замыкается фазный провод А, а на корпус 2 фазный провод В.

Лабораторный стенд имеет три измерительных прибора: цифровые вольтметр и амперметр с диапазоном измерения от 0 до 2000, а также цифровой миллисекундометр с диапазоном измерения от 0 до 999 мс.

Вольтметр включается в измерительные цепи через гнезда Х1-Х15, установленные в соответствующих точках схемы, с помощью гибких проводников, снабженных наконечниками. При этом амперметр должен быть отключен. Включение амперметра в цепь осуществляется с помощью переключателя, находящегося под индикатором. При соответствующем подключении загорается лампочка, указывающая место подключения прибора. Положение "ОТКЛ" означает отсутствие амперметра в цепях сети. В положении А1 измеряется ток короткого замыкания, в положении А2 - ток, стекающий с заземлителя корпуса 2, в положении A3 - ток замыкается на землю через повторное заземление РЕ проводника. При переходе с одного предела измерения амперметра на другой необходимо дождаться установившегося показания прибора.

Миллисекундомер включается при нажатии кнопки S13, а отключается при срабатывании автомата защиты S10.

Установка позволяет длительно сохранять режим, соответствующий периоду замыкания фазного провода на корпуса 1 и 2. Для удаления показателей на приборах после того, как измерены все необходимые параметры, следует нажать на кнопку "СБРОС".

При измерениях с помощью цифровых приборов наблюдается дрейф последней цифры, а в протокол следует заносить среднее значение показания.

–  –  –

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАНУЛЕНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы:

1. Изучить теоретические основы действия зануления.

2. Получить навыки по измерению и оценке эффективности действия зануления.

Учебные вопросы:

1. Теоретические основы, защитного зануления.

2. Стендовые измерения эффективности действия зануления в сети.

Порядок выполнения работы:

1. Законспектировать теоретические основы действия зануления.

2. Изучить лабораторный стенд.

3. Получить у преподавателя исходные данные для оценки.

4. Подготовить измерение показателей в соответствии с заданием,

5. Подготовить принципиальные схемы исследуемых режимов.

6. Сделать выводы по каждому разделу измерений

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Зануление преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки или другого оборудования, которое может оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухо-заземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока с помощью нулевого защитного проводника.

- 124 Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, который служит для питания током электроприемников, т.е. является частью цепи рабочего тока и по нему проходит рабочий ток.

Зануление предназначено для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшихся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Кроме того, поскольку зануленные корпуса заземлены через нулевой защитный проводник (рис.

1), то в аварийный период, т.е. с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения поврежденной электроустановки от сети, проявляется защитное свойство этого заземления, как при защитном заземлении. Иначе говоря, заземление корпусов через нулевой проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

1 - корпус электроустановки; 2 - аппараты зашиты от токов короткого замыкания (KЗ), (предохранители, автоматические выключатели и т.п.);

R0 -сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока;

Rn -сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

Jk - защитный ток HЗk; JH - часть тока HЗk, протекающего через нулевой защитный проводник; Jз; - часть тока КЗ, протекающего через землю.

Рис. 1. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1кВ Нулевой защитный проводник в схеме зануления обеспечивает необходимое для отключения установки значение тока короткого однофазного замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

Для того, чтобы понять необходимость нулевого защитного проводника, давайте представим трехфазную сеть с защитным заземлением и заземленной нейтралью (рис. 2).

–  –  –

При таком токе корпус может оказаться под напряжением Uk 110 В, что создает угрозу поражения людей, прикоснувшихся к корпусу, до тех пор, пока установку не отключат вручную.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи этого тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости, как это показано ранее (рис.1, НЗ).

Повторное заземление нулевого защитного проводника позволяет снизить напряжение относительно земли зануленных конструкций в период замыкания фазы на корпус как при исправной схеме зануления, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника. Для того чтобы понять его необходимость, давайте представим трехфазную сеть только с нулевым защитным проводником (четырехпроводную сеть) с глубоко заземленной нейтралью и несколькими электроустановками (рис.3).

–  –  –

сумме будут равны фазному напряжению.

Поэтому требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возможность его обрыва. Кроме того, в нем не допускается установка выключателей, предохранителей и других приборов, способных нарушить его целостность.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающейся сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли. При этом отключение осуществляется лишь при замыкании на корпус, а снижение напряжения на зануленных металлических нетоковедущих частях.

Защитное зануление обычно применяется в трехфазных четырехпроводных сетях до 1кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе наиболее распространенных сетях напряжением 380 / 220В, а также сетях 220/127 и 660/380 В. Зануление применяется и в трехпроводных сетях постоянного тока с глухо-заземленной средней точкой обмотки источника энергии, а так же однофазных двухпроводных сетях переменного тока с глухозаземленным выводом обмотки источника тока.

- 128 ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ Цель измерения - оценить эффективность действия зануления в трехфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1кВ.

Содержание измерений:

1. Оценить эффективность действия зануления в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника.

2. Оценить эффективность действия зануления в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника.

Оценить эффективность использования повторного заземления нулевого 3.

защитного проводника при обрыве.

Порядок проведения измерений:

Привести лабораторный стенд и исходное положение. Получить у преподавателя исходные данные и разрешение на проведение измерений. Подключить стенд к сети.

2.1 Определение времени срабатывания автоматов защиты и тока короткого замыкания при замыкании фазного провода на корпус при различном сопротивлении петли "фаза - нуль" 2.1.1. Заземлить нейтраль источника тока (S1 в правое положение), подключить нулевой рабочий (N) и нулевой защитный проводники (РЕ) к источнику тока (S3, S4 и S12 вверх), корпуса 1 и 2 к нулевому защитному проводнику (РЕ) (S8 и S14 вправо) и к сети (S5 и S10 - 1).

2.1.2. Убедиться, что переключатели S9,S15 и S17 отключены (влево).

2.1.3. Установить сопротивление нулевого защитного проводника 0,1 Ом (RPE), включить стенд (S2-1).

2.1.4. Сделать короткое замыкание фазного провода В на корпус 2 (S13 нажать).

2.1.5. Снять показания миллисекундомера и амперметра, при этом переключатель амперметра должен находиться в положении А-1.

2.1.6. Установить значение Rpe = 0,2; 0,5 Ом, соответственно произвести измерение времени и тока короткого замыкания аналогично п.п. 1.4 и 1.5.

2.1.7. В соответствии с заданием преподавателя установить фиксированное сопротивление Rpe.

2.1.8. Произвести измерение времени срабатывания защиты и тока короткого замыкания при различных переходных сопротивлениях Rпер (S16) между корпусом 2 и зануляющим проводником.

- 129 Отключить стенд (S2-0).

2.1.10. Сделать заключение относительно опасности поражения при прикосновении человека к корпусу 2 при замыкании его на фазный провод и вычертить схему из общей принципиальной схемы стенда и график зависимости тока короткого замыкания от сопротивления.

–  –  –

2.2.1. Установить значение RРЕ=0,l Ом, Rпер=0.

2.2.2. Включить стенд (S2-1).

2.2.3. Подключить корпуса 1 и 2 к сети (S5 и S10 - 1).

2.2.4. Произвести короткое замыкание фазного провода В на корпус 2 (кнопка S13).

2.2.5. Измерить напряжение нулевой точки относительно земли (гнезда XI и Х2) и корпусов относительно земли (Х4 и Х2, Х8 и Х2, XI 1 и Х2).

2.2.6. Измерить ток короткого замыкания (А1) и время срабатывания автомата защиты (S10).

2.2.7. Выключить стенд (S2-0).

2.2.8. Подключить повторное заземление РЕ - проводника (S17 вправо).

2.2.9. Установить значение сопротивления повторного заземления Rn 4 Ом.

2.2.10. Включить стенд (S2-1).

2.2.11. В соответствии с пунктами 2.4 - 2.6 измерить напряжения на корпусах, нулевой точки относительно земли (Х2 с Х4, Х8, XII и XI), а также время срабатывания и ток короткого замыкания (А1).

2.2.12. Измерить ток замыкания на землю, установив переключатель амперметра в положение A3.

2.2.13. Отключить стенд (S2-0).

2.2.14. Установить значение Rn = 10; 100 Ом, соответственно произвести измерения аналогично пунктам 2.10-2.13.

Сделать заключение относительно повторного заземления нулевого 2.2.15.

защитного проводника, вычертить принципиальную схему и графики распределения напряжения РЕ - проводника относительно земли по его длине при отсутствии и наличии повторного заземления.

- 130 Оценка эффективности повторного заземления при обрыве нулевого защитного проводника 2.3.1. Отключить повторное заземление нулевого защитного проводника (S17 влево).

2.3.2. Произвести обрыв нулевого защитного проводника между корпусами 1 и 2 (S12-вниз).

2.3.3. Включить стенд (S2-1).

2.3.4. Включить автоматы защиты корпусов 1 и 2 (S5 и Sl0-l).

2.3.5. Замкнуть фазный провод В на корпус 2 (S13) - нажать.

2.3.6. Измерить напряжения нулевой точки и корпусов относительно земли (X2 с X1, X4, X8, X11).

2.3.7. Измерить ток замыкания на землю (A3).

2.3.8. Выключить стенд (S2-0).

2.3.9. Подключить повторное заземление к защитному нулевому проводнику (S17 вправо).

2.3.10. Установить сопротивление повторного заземления (Rn) 4 Ома.

2.3.11. Включить стенд (S2-1).

2.3.12. В соответствии с пунктами 3.5, 3.6, 3.7, 3.8 измерить напряжения на корпусах, нулевой точки относительно земли, а также ток замыкания на землю.

2.3.13. Установить Rn=10; 100 Ом, соответственно провести измерения напряжений и тока.

2.3.14. Выключить стенд (S2-0).

2.3.15. Все переключатели перевести в исходное положение.

2.3.16. Сделать заключение относительно эффективности повторного заземления нулевого защитного проводника, вычертить схемы исследуемых режимов, а также графики распределения напряжения при обрыве РЕ - проводника и замыкании на корпус 2.

- 131 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Результаты оценок эффективности защитного зануления представить по форме отчетности 3.1; 3.2; 3.3

3.1. Оценка эффективности действия зануления с заземленной нейтралью

–  –  –

Графики Студент ________________

Преподаватель__________________

- 132 Приложение 1

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

«Защитное заземление и зануление»

Лабораторный стенд предназначен для выполнения лабораторных работ по оценке эффективности действия защитного заземления и зануления.

Он представляет собой модель электрической сети с источником питания, электропотребителями, средствами защиты и измерительными приборами. Лицевая панель стенда представлена на (рис. 4). В качестве источника питания используется трехфазный трансформатор. Стенд включается трехфазным автоматом S2 в положении 1.

При этом загораются индикаторы, расположенные рядом с фазными проводами А, В, С.

Режим нейтрали сети изменяется переключателем S1: в правом положении - заземлена, в левом изолирована.

Нейтраль заземляется через сопротивление Ro = 4 Ом, Нулевой рабочий проводник (N - проводник) подключается с помощью переключателя S3, а нулевой защитный проводник (РЕ - проводник) - с помощью S4 при верхнем их положении. Нижнее положение переключателей означает отключение проводников.

Сопротивления фазных проводов сети и N - провода относительно земли смоделированы сосредоточенными сопротивлениями RA, RB, RC и RN. В данном стенде моделируется только активная составляющая полного сопротивления, причем используется случай симметричной проводимости проводов относительно земли, то есть RA=RB=RC=RN. Значение указанных сопротивлений изменяются пятипозиционным переключателем S18 в зависимости от вариантов, задаваемых преподавателем.

Электропотребители на мнемосхеме показаны в виде их корпусов. Потребители корпус 1 и корпус 2 являются трехфазными и подключены к сети через автоматические выключатели (автоматы защиты) S5 и S10 соответственно. Положение 1 (верхнее) означает включение автоматов, при этом напряжение подается на потребители.

Электропотребитель «корпус З» является однофазным, выполненным по классу 1 защиты от поражения электротоком.

Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ - проводнику осуществляется переключателями S8 и S14 соответственно. Правое положение переключателей означает, что корпуса занулены. Сопротивление фазного провода от нейтральной точки до корпуса 2 не изменяется и равно Кф-0,1 Ом, распределенное равномерно на двух участках провода (нейтральная точка - точка подключения корпуса 1 и точка подключения корпуса 1 - точка подключения корпуса 2). Сопротивление РЕ - проводника может изменяться с помощью переключателя S6, при этом сопротивления участков "нейтраль – корпус 1" и "корпус 1 –

- 133 корпус 2" равны и принимают значения: 0,1; 0,2 и 0,5 Ом. Обрыв РЕ - проводника между точками подключения корпусов 1 и 2 имитируется с помощью переключателя S12 в нижнем его положении. Повторное заземление Rп подключается к РЕ проводнику с помощью переключателя S17 при его правом положении, значение Rп изменяется трехпозиционным переключателем S19 (4, 10, 100 Ом). Переходное сопротивление Rпер между корпусом 2 и зануляющим проводником изменяется переключателем S16 и может принимать значения 0, 0,1 и 0,5 Ом.

Подключение корпусов 1 и 2 к заземляющим устройствам с сопротивлениями R31 и R32; осуществляется с помощью переключателей S9 и S15 соответственно. Сопротивление заземления R31 корпуса 1 является постоянным и равным 4 Ом, а заземления R32 корпуса 2

- трехпозиционным (4, 10, 100 Ом) и устанавливается переключателем S11 Замыкания фазных проводов на корпуса 1 и 2 осуществляется кнопками S7 и S13 соответственно, при этом на корпус 1 замыкается фазный провод А, а на корпус 2 фазный провод В.

Лабораторный стенд имеет три измерительных прибора: цифровые вольтметр и амперметр с диапазоном измерения от 0 до 2000, а также цифровой миллисекундометр с диапазоном измерения от 0 до 999 мс.

Вольтметр включается в измерительные цепи через гнезда Х1-Х15, установленные в соответствующих точках схемы, с помощью гибких проводников, снабженных наконечниками. При этом амперметр должен быть отключен. Включение амперметра в цепь осуществляется с помощью переключателя, находящегося под индикатором. При соответствующем подключении загорается лампочка, указывающая место подключения прибора. Положение "ОТКЛ" означает отсутствие амперметра в цепях сети. В положении А1 измеряется ток короткого замыкания, в положении А2 - ток, стекающий с заземлителя корпуса 2, в положении A3 - ток замыкается на землю через повторное заземление РЕ проводника. При переходе с одного предела измерения амперметра на другой необходимо дождаться установившегося показания прибора.

Миллисекундомер включается при нажатии кнопки S13, а отключается при срабатывании автомата защиты S10.

Установка позволяет длительно сохранять режим, соответствующий периоду замыкания фазного провода на корпуса 1 и 2. Для удаления показателей на приборах после того, как измерены все необходимые параметры, следует нажать на кнопку "СБРОС".

При измерениях с помощью цифровых приборов наблюдается дрейф последней цифры, а в протокол следует заносить среднее значение показания.

–  –  –

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ

В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ АХОВ ПОСЛЕ АВАРИИ

НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНОМ ОБЪЕКТЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы:

1. Овладеть методикой оценки химической обстановки после аварии на химически опасном объекте.

2. Получить навыки в проведении расчетно-графических работ по определению химической обстановки в районах местности, подвергшихся воздействию АХОВ после аварии на химически опасном объекте.

Учебные вопросы:

1. Нанесение химической обстановки на карту.

2. Оценка последствий воздействия АХОВ.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с общими положениями методики оценки химической обстановки.

2. Получить у преподавателя данные для решения задач по оценке обстановки.

3. Нанести на топографическую карту химическую обстановку.

4. Провести расчеты по оценке масштабов заражения и определения количества пораженных людей.

5. Результаты оценки химической обстановки представить на лицевой стороне топографической карты, расчеты на ее обороте.

- 136 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – это химическое вещество, применяемое в народном хозяйстве, которое при выливе или выбросе может приводить к загрязнению воздуха в опасных концентрациях.

Зона заражения АХОВ – территория, на которой концентрация АХОВ достигает опасных величин.

Прогнозирование масштаба заражения АХОВ – это определение расчетным методом глубины и площади зоны заражения АХОВ.

Авария ни химически опасном объекте – это неконтролируемый выброс АХОВ в атмосферу в результате нарушения технологических процессов на производстве, повреждения трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств и др., с образованием зараженного облака с опасными концентрациями АХОВ, которые могут вызывать массовые поражения незащищенных людей и животных.

Разрушение химически опасного объекта – это полная разгерметизация емкостей и нарушение технологических коммуникаций в результате техногенных аварий и стихийных бедствий.

Химически опасный объект – это объект промышленности или транспорта, при разрушении которого, могут произойти выбросы АХОВ в объемах образующие в атмосферном воздухе опасные концентрации для людей, животных и растений.

Первичное облако – это облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1минуты) перехода в атмосферу (выброса) части АХОВ из емкости в момент ее разрушения и дальнейшее распространение на местности по направлению ветра.

Вторичное облако – это облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с поверхности (поддона).

Площадь зоны заражения АХОВ – это площадь территории зараженной АХОВ в опасных концентрациях.

Пороговая токсическая доза – это ингаляционная доза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Для прогнозируемых оценок химической обстановки принимаются следующие допущения: емкости, содержащие АХОВ, при авариях разрушаются полностью с выбросом и разливом всего объема вещества; при авариях на газопроводах и продуктопроводах выброс АХОВ принимается равным максимальному количеству АХОВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсеками, например для аммиакопроводов – 275-500 тонн.

- 137 НАНЕСЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ НА КАРТУ

Нанесение химической обстановки на карту может проводиться либо по данным прогноза или по данным разведки. По данным разведки химическая обстановка наносится на карту с калек или схем, которые заполняются специальными службами контроля и формированиями гражданской обороны.

Нанесение химической обстановки на карту по данным прогноза заключается в определении масштабов химического заражения с помощью расчетно-аналитических методик (см. рис. 1). Масштаб химического заражения характеризуется: радиусом R и площадью S района аварии; глубиной Г1 и площадью S1 зоны распространения первичного облака АХОВ; глубиной Г2 и площадью S2 зон распространения вторичного облака АХОВ.

Район аварии, где в момент выброса АХОВ образуются опасные концентрации, ограничиваются радиусом R. Величина радиуса аварии зависит от вида АХОВ, его количества и характера самой аварии и может достигать 0,5-1,0 км.

Принято считать, что при разрушении емкостей с низкокипящими жидкостями АХОВ до 180 тонн R=0,5км, в остальных случаях R=1 км. Для высококипящих АХОВ при разрушении емкостей до 100 тонн R=200 м., в остальных случаях R=0,5км.

При возникновении пожара радиус района аварии увеличивается в 1,5-2 раза.

Площадь района аварии S определяется как площадь круга радиусом R. В пределах площади S достигаются наибольшие концентрации АХОВ и заражение местности, оборудования и отдельных предметов.

Глубина распространения первичного Г1 и вторичного Г2 облаков АХОВ определяются по таблицам справочников (табл. 1 и 2).

Площади распространения первичного и вторичного облаков АХОВ (S1 и S2) определяются по формуле:

L Si Г i, где: L – половина угла сектора, в пределах которого возможно распространение облака АХОВ (см. рис.1).

–  –  –

Величина L, в основном, зависит от метеорологических и топографических условий.

Значение L для различных условий приведены в таблице 3.

Табличные данные глубин распространения первичного и вторичного облаков АХОВ дают общие показатели для определенных условий погоды и технических средств хранения АХОВ.

Для определения глубин распространения первичного облака АХОВ с учетом конкретных метеорологических условий и емкости АХОВ, используется уравнение:

Г1 Г1Т К1 К П, где: Г1 – глубина распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности с учетом конкретных метеорологических условий, км; Г1Т – табличное значение глубины распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях, км (табл. 1); К1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (табл. 5); КП – коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение массы АХОВ по сравнению с типовой технологической емкостью (табл. 4).

Применение коэффициента пропорциональности необходимо, когда объем АХОВ конкретной емкости не совпадает с типовым (табличным) объемом емкости. Для его нахождения вначале определяют коэффициент превышения объема, представляющий собой отношение имеющегося (заданного) количества АХОВ Q з к ближайшему табличному значению таковой емкости QT. Затем, по данному отношению QЗ / QT, по таблице 5 находят коэффициент пропорциональности.

–  –  –

Метеорологические условия: скорость ветра 2 м/с, температура воздуха +20 0С, почвы +19°С.

Объект, для которого оценивается химическая обстановка удален от места аварии на 4 км и расположен на направлении распространения облака АХОВ.

Решение:

1. Определение размера аварии (радиуса круга R и его площади S).

Для емкости хранилища менее 100 тонн R=0,5км. Площадь района аварии S R 2 3.14 0.5 0.78 км2.

2. Определение степени вертикальной устойчивости воздуха.

Определяем температурный градиент:

t t П t В 19 20 1.0 °С если t / V 2 1.0 / 2 2 0.2 0.1, то в данных метеоусловиях степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия.

3. Определение табличной глубины распространения первичного облака АХОВ Г1Т.

По таблице 1 для емкости 100 тонн (ближайшей к 60 тоннам заданной) находим табличное значение глубины распространения хлора Г1Т=20км.

4. Определение поправочных коэффициентов, учитывающих отклонение температуры воздуха и емкости АХОВ от табличных.

Определяем по таблице 5 значение поправочного коэффициента, учитывающего влияние температуры воздуха на глубину распространения первичного облака К 1=1,0. По

–  –  –

R – радиус района аварии; Г2 – глубина распространения вторичного облака воздействия АХОВ; Д

– удаление объекта N от района аварии; Г1 - глубина распространения первичного облака воздействия АХОВ;

Рис.3. Схема образования и распространения облаков воздействия АХОВ при аварии на химически опасном объекте При распространении АХОВ наибольшие концентрации будут наблюдаться при прохождении первичного облака, которые и определяют наибольшее количество пораженных людей (табл. 8).

–  –  –

АММИАК

50 1,3 1,1 21,7 18,3 16,3 13,4 11,3 10 8,6 100 18,3 15,4 12,6 11,4 9,3 7,6 6,3 5,5 4,7

–  –  –

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

ИЗМЕРЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы:

1. Углубить и расширить знания студентов по вопросам обеспечения безопасности человека в условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного характера.

2. Ознакомить студентов с требованиями и нормами радиационной безопасности.

3. Получить студентам навыки по измерению радиационного излучения для оценки радиационной обстановки и ожидаемых неблагоприятных медицинских последствий здоровью людей.

Учебные вопросы:

1. Изучить теоретические основы обеспечения радиационной обстановки, основные нормы и правила работы с радиоактивными материалами и другими источниками ионизирующих излучений.

2. Проанализировать влияние различных видов излучений и вызываемых ими эффектов заболеваний.

3. Ознакомиться с Нормами и Дозами радиоактивного облучения и методами их измерений.

Порядок выполнения работы:

1. Получить у преподавателя данные по учебному заданию.

2. Изучить методические указания и законспектировать основные теоретические положения.

3. Провести дозиметрический контроль и радиационные исследования для измерения: эталонного источника радиоактивного излучения; экспозиционной дозы фотонного гамма излучения в воздушной среде, удельной активности радионуклидов в веществах и материалах и плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей.

4. Составить отчет о выполненном задании.

- 151 Методические указания состоят из двух частей – теоретической и практической.

В теоретической части охарактеризованы основные положения радиационной безопасности, приведены краткие сведения о ионизирующих излучениях, основные величины и единицы измерения радиоактивности. Особое внимание уделяется воздействию ионизирующего излучения на здоровье человека, нормам и дозам облучения и радиационному контролю.

Практическая часть посвящена проведению радиоактивных измерений с помощью портативного дозиметра-радиометра ДРГБ-01-«ЭКО-1».

Приводятся сведения о назначении прибора, его технические данные и характеристики, устройство и принцип работы, а также методика и порядок работы с ним.

Студентами выполняются три задания по радиационным измерениям:

определение мощности эквивалентной (экспозиционной) дозы (МЭД) фотонного излучения;

измерение удельной активности пробы продукта;

измерение плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей.

Методические указания рассчитаны на проведение двух практических занятий.

На первом занятии требуется изучить теоретические положения по радиационным излучениям и ознакомиться с радиационным прибором – дозиметром-радиометром ДРГБЭКО-1 и его работой.

На втором занятии требуется провести радиационные измерения.

По завершению практических занятий составляют отчет по специально разработанной типовой форме.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

–  –  –

Важной проблемой является обеспечение радиационной безопасности и охраны здоровья населения от вредного воздействия ионизирующего излучения.

Для контроля, оценки и прогноза радиационной обстановки и предупреждения неблагоприятных медицинских последствий производятся измерения ионизирующего излучения и нормирование радиационных воздействий на человека.

Основу системы радиационной безопасности составляют современные международные научные рекомендации, отечественный и зарубежный опыт радиационной защиты населения, а также правовые и нормативные документы по радиационной безопасности: Федеральный закон о радиационной безопасности населения

- 152 ФЗ 2004), Нормы радиационной безопасности (НРБ-99), основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучений ОСП-72/87 от 26.08.1987 №4422-87 и др.

Основными принципами обеспечения радиационной безопасности является:

принцип нормирования – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

принцип обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, полученного дополнительным к естественному радиационному фону излучением;

принцип оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимым уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения.

1.2. Краткие сведения об ионизирующем излучении

Ионизирующее излучение создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков и фотоны.

Основные виды воздействия ионизирующего излучения на человека распространяются:

в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников ионизирующего излучения;

в результате радиационной аварии;

от природных источников ионизирующего излучения;

от космического излучения на поверхности земли;

при медицинском (рентгеновском) облучении.

Различают три основанных вида ионизирующего злучения: альфа, бета и гамма.

Альфа-излучение () – ионизирующее излучение, представляющее собой положительно заряженных атомов гелия, состоящее из альфа частиц, испускаемых при ядерных превращениях с проницаемой способностью нескольких миллиметров.

Бета-излучение () – электронное и позитронное ионизирующее излучение представляющее собой поток быстро летящих электронов с проницаемой способностью несколько сантиметров.

Гамма-излучение () – фотонное электромагнитное ионизирующее излучение с длиной волны до 1,5-10-11 см, обладающая наибольшей проницаемой способностью до нескольких метров и наименьшей ионизирующей способностью.

- 153 Поглощение, и -излучения в различных средах происходит по закону a J J 0e где J0 – интенсивность начального излучения;

J – интенсивность после прохождения слоя толщиной а;

– коэффициент поглощения в данном веществе.

Радиоактивные вещества, выделяющие ионизирующее излучение, подразделяются на природные и техногенные. Основными природными радиоактивными веществами являются уран238, торий, радий и радон, а при техногенных авариях на радиационноопасных объектах образуются радиоактивные изотопы цезия (Cr137), стронция (Sr90), йода (J131) и др.

Природные радиоактивные вещества содержатся в горных породах и подземных водах и распределяются неравномерно в различных регионах. Наибольшее содержание радиоактивных элементов наблюдается в магматических породах (гранитах, базальтах и др.), наименьшее – в осадочных породах (глина, песчаники, известняки).

В приповерхностных частях Земли в результате излучения естественного распределения природных радионуклидов горных пород и ионизирующего излучения, создаваемого космическим излучением в приземной атмосфере, воде, продуктах питания и организме человека формируется естественный фон излучения.

–  –  –

Различают внешнее и внутреннее облучение.

Внешнее облучение возникает в случае, когда источник ионизирующего излучения находится вне тела человека, и воздействует на организм дистанционно через кожный покров. Внутреннее облучение происходит тогда, когда источник излучение попадает

- 155 внутрь организма человека по пищевым цепочкам, ингаляционным путем и вызывает ионизацию, действующую на внутреннее органы.

Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызывать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детермированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др, и стохастические (вероятностные) безпороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни) Критическими органами являются биологическая ткань, орган или часть тела, облучение которого может причинить наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства. В порядке убывания радиочувствительности критические органы относят к четырем группам: 1 – все тело, костный мозг; 2 – легкие, желудочно-кишечный тракт; 3 – костная ткань, щитовидная железа; 4 – кисти рук. Для каждой группы устанавливаются значения основных дозовых пределов.

Выделяются следующие категории облучаемых лиц:

Персонал – лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б).

Население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

–  –  –

- 156 Приложение к таблице № 2 Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) – 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) – 70 мЗв.

Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное обучение с источниками излучения, годовая доза не должна превышать значения, установленные для персонала группы Б.

Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками излучения вводятся дополнительные ограничения: эквивалентная доза не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм в год не должно быть больше 1/20 предела годового поступления для персонала.

Облучение эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года рассматривается как потенциально опасное. Лица, подвергшиеся такому облучению должны немедленно выводиться из зоны облучения и направляться на медицинское обследование.

При проведении профилактических исследований и научных исследований практически здоровых лиц годовая эффективная доза этих лиц не должна превышать 1 мЗв.

Естественный фон излучения в приповерхностном воздушном пространстве, определяют по значению мощности экспозиционной дозы фотонного излучения. Для Центральных районов России составляет 10-20 мкР/час (0,1-0,2 мкЗв/час). В северозападных районах страны, где на поверхность выходят кристаллические породы, естественный фон излучения повышен и достигает 25-30 мкР/час.

Территории, в пределах которых среднегодовые значения дополнительной (сверх естественного фона) эффективной дозы облучения человека не превышают 1 мЗв, относятся к территориям с относительной благополучной экологической обстановкой.

Территории, в пределах которых среднегодовые значения эффективной дозы облучения (дополнительного, сверх естественного фона) превышают 5 мЗв и находятся в диапазоне доз до 10 мЗв, относят к территориям чрезвычайной экологической ситуации.

Уровень индивидуального риска на этих территориях возрастает до 0,001/год.

Территории, в пределах которых среднегодовые значения эффективной дозы облучения (дополнительного, сверх естественного фона) превышают 10 мЗв, относят к территориям экологического бедствия. На этих территориях уровень индивидуального риска может существенно превышать 0,001/год.

- 157 Радиационный контроль Радиационный контроль является обязательным мероприятием обеспечения радиационной безопасности и проводится для установления соответствия радиационной активности нормам радиационной безопасности и Основным санитарным правилам работы с радиоактивными веществами и другими источниками излучений, а также получения информации об уровнях облучения людей и о радиационной обстановке в помещениях и окружающей среде.

Основными контролируемыми параметрами являются:

годовая эффективная эквивалентная доза;

поступление радионуклидов в организм и их содержание в организме для оценки годового поступления;

объемная или удельная активность радионуклидов в воздухе, воде, продуктах питания, строительных материалах;

радиационное загрязнение кожных покровов, одежды, обуви, рабочих поверхностей;

мощность дозы внешнего излучения;

плотность потока частиц и фотонов.

Указанные параметры определяются с помощью радиационных измерений дозиметром-радиометром.

2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

2.1. Назначение, техническая характеристика, устройство и принцип действия дозиметра-радиометра ДРГБ-01-«ЭКО-1»

Назначение прибора. Дозиметр-радиометр ДРГБ-01-«ЭКО-1» (далее по тексту – прибор) предназначен для измерения мощности эквивалентной дозы фотонного излучения (МЭД), плотности потока бета-частиц, удельной активности радионуклидов в веществах и материалах при проведении дозиметрического контроля и радиометрических исследований.

Прибор позволяет обнаружить радионуклидный источник и оценить уровень загрязненности от его наличия.

Технические характеристики прибора приведены в табл. 3.

–  –  –

Время измерения:

Режим F………………………………20±1 с.

Режим А: для цезия-137…………….1100±20 с.

для стронция-90…………..800±10 с.

Режим В………………………………160±5 с.

Продолжительность непрерывной работы при температуре окружающего воздуха (20±5)0С без перезарядки аккумуляторной батареи не менее…30 ч.

Габаритные размеры прибора – не более……………..1808555 мм Масса прибора – не более………………………………360 г.

Устройство и принцип работы прибора. Дозиметр-радиометр состоит из двух основных функциональных узлов – детектора ионизирующего излучения на основе счетчика СБТ-10А и электронно-счетной схемы с узлами питания, звукового сопровождения и жидкокристаллическим дисплеем. Конструктивно он размещен в одном пластмассовом корпусе со съемным экраном бета-излучения (рис.1).

–  –  –

Принцип действия прибора основан на преобразовании детектором ионизирующего излучения (счетчиком СБТ-10А) плотности потока фотонов или бета-частиц в импульсную последовательность электрических сигналов, частота следования которых пропорциональна МЭД или плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей и объемных проб в продуктах и материалах.

Эти сигналы формируются по длительности и амплитуде и подаются на устройство регистрации информации об измеряемой величине, выполненное в виде цифрового табло прибора. Периодичность смены показаний значения измеряемой величины на цифровом табло определяется выбранным режимом работы.

Прибор имеет три режима работы, устанавливаемых переключателем « ВКЛ» и последующим нажатием кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ»:

режим F – служит для обнаружения и оценки уровня радиационной безопасности по результатам измерений МЭД;

режим А – служит для оценки уровня загрязненности проб воды, почвы, продуктов питания, растениеводства, животноводства и т.д., содержащих радионуклидные источники Cr-137 и (или) Sr-90, по результатам измерений удельной активности;

режим В – служит для оценки и определения уровня загрязненности поверхности бета-излучающими радионуклидами (Sr-90) по результатам измерений плотности потока бета-частиц.

- 160 В режиме предоставляется два варианта для выполнения измерений:

F «циклический» с временем измерения не более 20 с и «однократный».

В режимах «А» и «В» используется схема измерения «фон - запоминание фона измерение с одновременным вычитанием фона - результат измерения».

Прибор обеспечивает сигнализацию о недопустимом разряде аккумуляторной батареи посредством прерывистой индикации показаний.

Он также обеспечивает сигнализацию об окончании времени измерения в каждом из режимов работы и сохраняет ее звучание в течение 20 с.

2.2. Подготовка прибора к работе

Включить прибор, установив переключатель « ВКЛ» в крайнее правое положение, после чего на цифровом табло должна появиться цифровая индикация режима измерения и через 20 с появится результат измерения МЭД, например «F0.15» - значение естественного фона излучения.

Отсутствие показаний прибора об естественном фоне излучения более чем 20 с – свидетельствует о его неисправности.

Прерывистая индикация показаний прибора свидетельствует о разрядке аккумуляторной батареи и необходимости ее перезарядки.

Конструкция прибора обеспечивает использование зарядного устройства типа «ChM-Ni – 220 – 4,8 – 10».

Для зарядки аккумуляторов: установить переключатель « ВКЛ» в крайнее левое положение. Соединить прибор с зарядным устройством. Включить зарядное устройство в сеть, при этом на нем загорится светодиод, сигнализирующий о наличии тока заряда.

Зарядка осуществляется в течение 14 ч.

2.3. Методика измерения значения мощности экспозиционной дозы фотонного излучения (МЭД) Для определения значения МЭД фотонного излучения используют режим F в двух вариантах «циклический» и «однократный».

При работе в циклическом варианте в режиме F необходимо включить прибор (перевести переключатель « ВКЛ» в крайнее правое положение). На цифровом табло должна появиться индикация – «F0.00». Через 20 с на цифровом табло должно появиться значение, соответствующее мощности эквивалентной дозы фотонного излучения, выраженное в микрозивертах в час (мкЗв/ч).

- 161 По истечении 20 с, в течение которых индицируется результат предыдущего измерения, на цифровом табло появляется результат следующего измерения и т.д.

Например. Показание на цифровом табло прибора «F0.15» означает, что значение мощности эквивалентной дозы фотонного излучения составляет 0.15 мкЗв/ч. Умножив это значение на 100, получаем результат измерений в единицах мощности экспозиционной дозы 15 мкР/ч.

При включенной звуковой сигнализации (переключатель в крайнем правом положении) сигнал сопровождает превышение уровня МЭД, равного 0.6 мкЗв/ч (60 мкР/ч).

Режим F однократный используется при осуществлении поисковых (оценочных) измерений с целью получения предварительной информации о наличии источника ионизирующего излучения, резком повышении уровня естественного фона излучения, направлении излучения и, при необходимости, выполнения измерений в местах, где непосредственное восприятие информации с цифрового табло прибора затруднено.

При работе в однократном режиме F необходимо включить прибор (перевести переключатель « ВКЛ» в крайнее правое положение). На цифровом табло должна появиться индикация «F0.00».

Произвести однократное нажатие кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ». Через 1 с должен наблюдаться процесс набора результата измерений, начиная с младшего разряда, который заканчивается через 20 с с одновременной подачей звукового сигнала (при условии ее включения до окончания набора информации).

Результат измерения удерживается на цифровом табло прибора до следующего включения.

Повторное включение прибора в режиме F (однократный) должно быть выполнено после выключения (перевода переключателя « ВКЛ» в крайнее левое положение).

Процессы, лежащие в основе существования и формирования полей ионизирующих излучений, в т.ч. и от радионуклидных источников, носят случайный характер. Поэтому за результат измерений параметров поля ионизирующего излучения принимается величина, колеблющаяся относительно некоторого значения – среднего арифметического значения результатов многократных измерений (не менее 10).

Результаты последовательных измерений отличаются друг от друга и могут при определенных условиях, например, при измерениях на уровне естественного радиационного фона, отличаться в 1.5-2 раза.

При беглом контроле достаточно выполнить 3-5 последовательных измерений и определить среднее арифметическое значение.

- 162 Методика измерения удельной активности радиоактивных источников в пробах Приготовление пробы продукта. Продукт залейте или засыпьте, предварительно измельчив ровным слоем в чистую стеклянную банку вместимостью 0.5 л и площадью горловины не менее 40 см таким образом, чтобы его поверхность не доходила до края банки 3-5 мм. Отнесите или передвиньте приготовленную пробу на 1-1.5 м от места расположения прибора.

Не снимая экран с прибора, включите его (переключатель « ВКЛ» в крайнем правом положении) и звуковую сигнализацию (переключатель в крайнем правом положении). После появления индикации на цифровом табло прибора, выполните два последовательных нажатия кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ». На цифровом табло прибора должна появиться информация о режиме фоновых измерений – А.00.0 (индикация точки перед старшим разрядом), далее появляется последовательность чисел начиная с 99.9, уменьшающихся во времени.

По истечении времени фонового измерения (не более 520 с) подается кратковременный (не более 20 с) звуковой сигнал. На цифровом табло фиксируется трехзначное число, находящееся в области значений от 60.0 до 99.9.

Примечание. Для повышения точности измерений определение фона необходимо выполнять с использованием пробы, не содержащей радионуклида (чистой пробы) в типовой геометрии.

Верните приготовленную пробу на местоположение прибора и установите его на горловину стеклянной банки. Дополнительно выполните одно нажатие кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ» и на цифровом табло должна появиться информация о режиме измерения удельной активности, (исчезает точка перед старшим разрядом).

По истечении времени измерения (не более 520 с), подается кратковременный (не более 20с) звуковой сигнал. На цифровом табло прибора сохраняется до выполнения следующего измерения значение удельной активности радионуклидного источника в приготовленной пробе, выраженное в единицах – килобеккерелях на килограмм (кБк/кг).

Например. Показания на цифровом табло прибора, установленного на горловину стеклянной 0.5л банки, заполненной крупой, - «А01.5» означает, что удельная активность в объемной мере, состоящей из крупы (плотностью 1г/см3), составляет 1.5 кБк/кг.

Повторное включение прибора в режиме измерения удельной активности должно быть выполнено после его выключения.

- 163 Методика измерения плотно сти потока бета-частиц от загрязненных поверхностей Условия выполнения измерений. Для выполнения измерений плотности потока бета-частиц прибором необходимо использовать строго выделенную из общего объема исследуемого продукта или грунта плоскую пробу с площадью излучающей поверхности 20-40 см2. Примером такой пробы может служить бытовая полиэтиленовая крышка диаметром 52-82 мм, залитая или засыпанная предварительно измельченным продуктом ровным слоем, отстоящим от края крышки на 2-3 мм.

Отнесите или передвиньте приготовленную пробу на 0.3-0.5 м от места расположения прибора.

Для определения плотности потока бета-частиц. Обязательно снимите экран с прибора, включите его звуковую сигнализацию. После появления индикации на цифровом табло, выполните шесть последовательных нажатий кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ».

На цифровом табло прибора должна появиться информация о фоновых изменениях – «В.00.0» с временем измерения не более 80 с.

По окончании фонового измерения (подается звуковой сигнал) поместите прибор на приготовленную пробу таким образом, чтобы его корпус не касался поверхности пробы, но и величина этого зазора не превышала 1 см.

Дополнительно выполните одно нажатие кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ». На цифровом табло прибора исчезает точка перед старшим разрядом. По истечении времени измерения

– не более 80 с подается кратковременный (не более 20 с) звуковой сигнал.

До выполнения следующего измерения на цифровом табло сохраняется значение плотности потока бета-частиц, испускаемых с поверхности пробы, выраженное в единицах – бета-частицах в секунду с квадратного сантиметра поверхности – 1/ссм2.

Повторное включение прибора в режиме измерения плотности потока бета-частиц должно быть выполнено после его выключения.

3. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕ НИЙ РАДИОКТИВНОГО ИЗ ЛУЧЕНИЯ

–  –  –

1. Охарактеризуйте принципы радиационной безопасности и основополагающие правовые и нормативные документы по ее обеспечению.

2. Определите понятие «ионизирующее излучение» и охарактеризуйте условия их возникновения.

- 164 Назовите основные виды ионизирующих излучений и дайте им характеристики.

4. Приведите примеры природных и техногенных радиоактивных веществ.

5. Что такое активность ионизирующего излучения, и в каких единицах она измеряется?

6. Охарактеризуйте виды воздействия ионизирующего излучения на человека, вызываемые ими эффекты и группы критических органов по их радиочувствительности.

7. Какие категории и группы устанавливаются для облучаемых лиц, и для каких целей?

8. Какая разница между нормой и дозой облучения?

9. Назовите основные пределы доз облучения.

10. Для каких целей проводится радиационный контроль и назовите основные контролируемые параметры?

11. Для каких целей предназначен дозиметр-радиометр ДРГБ-«ЭКО-1» и охарактеризуйте его устройство и принцип работы прибора?

12. Определите значение мощности эквивалентной дозы фотонного излучения и варианты режимов их определения на дозиметре-радиометре.

13. В каких единицах измеряется удельная активность источников в пробах?

14. Объяснение понятия плотность потока бета-частиц? Как она измеряется с помощью дозиметра-радиометра, и в каких единицах?

15. В какой повторности производятся измерения полей ионизирующего излучения и почему?

3.2. Измерения эталонного источника радиоактивного излучения

–  –  –

Измерение радиационного гамма фона в рабочем помещении и на местности проводится по методике, изложенной в разделе 2.3 в следующей последовательности.

1. Проверте исправность работы прибора.

2. Определите место измерения (по согласованию с преподавателем).

3. Установите точки измерений и укажите их на схематическом плане.

4. Расположите прибор на расстоянии менее 1 м от поверхности пола (земли) и любых окружающих предметов.

5. Установите рабочий режим прибора. Через 40 с (и более) оцените значение мощности экспозиционной дозы, мкЗв/ч по показаниям дисплея прибора.

6. Получите результат измерений в единицах экспозиционной дозы мкР/ч.

7. Выполните 3-5 последовательных измерений экспозиционной дозы и определите среднее арифметическое значение.

8. Сравните полученное значение естественного гамма фона с мощностью экспозиционной дозы для Центральных районов России.

9. Результаты измерений зафиксируйте в журнале или на специальном бланке.

Измерение удельной активности рад ионуклидного источника в продуктах и материалах Измерение удельной активности радиоактивных источников проводится по методике, изложенной в разделе 2.4.

В качестве пробы могут быть выбраны различные продукты: крупы, сахар, мука, а также сыпучие материалы – песок, суглинок, цемент и другие, в определенной объемной мере. Удельная активность радионуклида в материале (пробе) определяется как отношение активности радионуклида в материале к массе материала.

Порядок измерений удельной активности предусматривает:

1. Выбор вида материала для исследования.

2. Приготовление пробы типовой геометрии.

3. Измерение фоновых значений с использованием пробы не содержащей радионуклида, при расположении прибора на расстоянии 1-1,5 м от пробы.

4. Измерить удельную радиоактивность источника при непосредственной близости прибора от изучаемой пробы, содержащей радионуклиды.

–  –  –

Измерение плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей выполняется по методике, изложенной в разделе 2.5

Порядок работы:

1. Выбрать на исследуемом объекте (продукт, грунт, изделие) плоскую поверхность (пробу) с площадью излучаемой поверхности 20-40 см2.

2. Установить прибор на расстоянии 0,3-0,5 м от выбранной поверхности (пробы), сняв экран с прибора.

3. Провести измерение фона.

4. Поместить прибор на излучаемую поверхность с величиной зазора между ними не более 1 см.

5. Провести измерение плотности потока бета-частиц, испускаемых с изучаемой поверхности (пробы), выраженное в единицах – бета частиц в секунду с квадратного сантиметра поверхности – 1/ссм2.

6. Результаты измерения зафиксируйте в журнал или специальном бланке.

3.6. Типовая форма отчета о выполненной практической работе Московский государственный университет геодезии и картографии

–  –  –

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ

ПОСЛЕ АВАРИИ НА АЭС

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы:

1. Получить знания по оценке параметров опасности пребывания людей в зонах радиоактивного загрязнения продуктами из разрушенного ядерного редактора.

2. Приобрести навыки в проведении расчетно-графических работ по оценке радиационной обстановки в районах местности, подвергшихся радиоактивному загрязнению после аварии на атомной электростанции (АЭС).

Учебные вопросы:

1. Нанесение радиационной обстановки на карту.

2. Расчеты возможных доз облучения:

а) в первые часы и сутки после аварии на АЭС

б) при длительном пребывании (проживании) людей в зонах радиоактивного загрязнения.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с материалами методических указаний.

2. Нанести на карту зоны радиоактивного загрязнения местности (РАЗМ) после аварии на АЭС.

3. Произвести расчет возможных доз облучения людей в зонах РАЗМ в первые часы после аварии на ядерной энергетической установке (ЯЭУ).

4. Произвести расчет продолжительности допустимого пребывания людей в зоне РАЗМ в первые часы после аварии на ЯЭУ.

5. Произвести расчет возможных доз облучения людей при длительном пребывании их в зонах РАЗМ.

- 170 НАНЕСЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА КАРТУ

–  –  –

Нанесение на карту РАЗМ производится по следующей методике:

1. Определяется на карте местности место источника радиоактивного загрязнения (аварийного ядерного реактора).

2. Наносится на карту направление среднего ветра от источника радиоактивного загрязнения.

3. Наносятся на карту зоны РАЗМ в виде эллипса (размеры зон, см., таблицу 2) с началом зон из места источника радиоактивного загрязнения и далее по оси эллипса по направлению среднего ветра. Границы зон на карте обозначаются цветами: зона «Г» – черным; зона «В» – коричневым; зона «Б» – зеленым; зона «А» – синим; зона «М» – синим пунктиром (см. приложение).

–  –  –

1.2 Нанесение радиационной обстановки по данным разведки Данные разведки о радиационной обстановке могут поступать от наземных средств контроля в виде кальки или перечня уровня радиации с координатами мест замера. С кальки зоны радиоактивного загрязнения переносятся на равную по масштабу карту. В другом варианте точки замера радиоактивного загрязнения по координатам наносятся на карту, а затем одинаковые уровни радиации соединяются линиями.

От воздушных средств контроля радиационная обстановка чаще будет представляться в виде схем с изолиниями уровней радиации. Эти изолинии переносятся с учетом масштаба схемы на карту.

2. ЗОНЫ ВОЗМОЖНЫХ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ

Основным параметром опасности пребывания людей в РАЗМ является доза облучения. По дозе облучения определяется режим защиты персонала любого промышленного предприятия (учреждения), оказавшегося в зоне РАЗМ в результате выброса радионуклиидов из разрушенной ядерной энергетической установки (ЯЭУ).

Нормы радиационной опасности для всех категорий населения и персонала предприятия (учреждения) определяются НРБ-96.

–  –  –

Для цезия-137 0,95 10 4 1/см;

E - энергия гамма квантов, для цезия-137 Е =0,7 МэВ;

N 0 - первоначальная активность изотопа на t1, Кu/км 2 ;

n - число гамма квантов, приходящееся на один распад, для цезия-137 n =1.

ПРИМЕРЫ

–  –  –

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЗАТЕКАНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ В

ПОМЕЩЕНИЯ ЧЕРЕЗ НЕПЛОТНОСТИ ИЗВНЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы:

1. Изучить теоретические основы затекания аэрозолей вредных примесей в помещения через неплотности извне.

2. Ознакомится с методикой оценки затекания аэрозолей в помещения через неплотности извне.

3. Получить навыки по измерению и расчету показателей оценки затекания аэрозолей в помещения.

Учебные вопросы:

1. Проникание аэрозоля внутрь помещения.

2. Расчет величины потока воздуха, проникающего в объект.

3. Расчет доли частиц (аэрозоля) оставшихся в помещении.

Порядок выполнения работы:

1. Законспектировать теоретические основы проникания аэрозолей внутрь помещения.

2. Получить у преподавателя исходные данные и прибор (анемометр).

3. Провести измерительные работы по определению параметров помещения, указанного преподавателем.

4. Провести расчеты по оценке проникания аэрозолей внутрь помещения.

5. Сделать выводы и дать предложения по защите людей в этом помещении.

–  –  –

Мельчайшие частицы АХОВ, радионуклидов и других вредных для человека веществ, находящихся в воздухе в виде аэрозоля (диаметр частиц менее 50 мкм), способны перемещаться с потоком воздуха на большие расстояния, проникать в различные сооружения, помещения, объемы и пр., оседать на поверхности земли и различных предметах, снова переходить во взвешенное состояние в воздухе, перемещаться, проникать и т.д.

Аэрозоль, находясь во взвешенном состоянии, может проникать внутрь помещения, если имеет место движение потока воздуха и наличие в помещении отверстий, через которые возможно это проникание.

Представим себе, что стоит задача определить проникание аэрозолей внутрь помещения цеха, который расположен на втором этаже четырехэтажного здания завода (предприятия).

В потоке воздуха, движущегося со скоростью U (м/с) имеется заданная концентрация С вещества в аэрозольном состоянии. Для АХОВ С (мг/м3), а для радионуклидов - С (Ки/м3).

Для условий, когда концентрация вещества C определяется по показателю плотности загрязнения поверхности, т.е. мг/м2 или Ки/м2, учитываем перенос вещества с поверхности земли в аэрозольное состояние согласно закону Фика (турбулентный перенос) коэффициентом турбулентной диффузии Еm, который для средних метеоусловий и

–  –  –

где: Ca - плотность загрязнения, (Ки/м2), (мг/м2);

Em - коэффициент турбулентной диффузии, (м2/с);

(с), - время диффузии, для условий открытой местности ( = 1) (с);

V - объем переноса вещества с диффундированной поверхности (м3);

C0 - концентрация вещества над поверхностью. (Ки/м3), (мг/м3).

Помещение цеха имеет известное число отверстий, щелей, неплотностей и пр. с суммарным сечением S (м2), причем с наветренной и подветренной сторон существует своя величина Si.

- 179 Так как в течение года направление ветра меняется, то и значение Si тоже изменяется. Для каждого объекта эти изменения учитываются розой ветров.

Движение воздушного потока в сторону здания создает разность давлений между наветренной и подветренной сторонами Pu. Разность давлений Pu является причиной проникания потока воздуха внутрь через неплотности суммарного сечения.

Поток воздуха Q (м3/c) с концентрацией вещества CB проникающего в помещение, будет заносить это вещество в количестве Q C B. Часть этого количества остается в помещении за счет падения скорости воздуха и гравитационных сил. Тогда количество оседающего аэрозоля будет Q CB, а с учетом времени Q CB T, где T - время процесса оседания аэрозоля.

Таким образом, количество оседающего аэрозоля А, отнесенное к площади помещения, будет определяться:

AS Q CB T / Sn,(мг/м2); (Ки/м2), где: Sn (м2) - общая площадь помещения.

То же количество аэрозоля, отнесенное к объему помещения, будет определяться AS Q CB T / Vn (мг/м3); (Ки/м3), где: Vn (м3) - общий объем помещения.

–  –  –

где: p=1,39 - плотность воздуха, (кг/м3);

u - скорость ветра, (м/с);

g=9,81 - ускорение свободного падения, (м/с2);

ai - аэродинамический коэффициент, зависящий от формы и конструкционных особенностей объекта.

Для средних погодных условий и для объектов параллелепипедной формы с наветренной стороны a1 0,7 0,8, а с подветренной и боковых сторон a2 0,2 0,3.

–  –  –

3. Расчет доли частиц (аэрозоля), остающихся внутри помещения Долю частиц, которая может остаться внутри помещения после продувания его потоком воздуха, можно оценить как отношение концентраций:

(CH CB ) / CH 1 CB / CH, где: СH – концентрация вещества в воздухе снаружи помещения;

CB – концентрация того же самого вещества внутри помещения.

При этом, как правило, концентрация вредных примесей определяется средствами контроля (рассчитываются эмпирически) в приземном слое воздуха, что существенно отличает их от тех концентраций, которые создаются на высотах h над данной поверхностью земли.

Очевидно, на высоте hi поведение частиц вещества в потоке воздуха будет определяться кинетической энергией движения m U 2 / 2 и потенциальной энергией той же частицы в гравитационном поле mgh.

где: m - масса частицы; U - скорость потока; g - ускорение свободного падения; h - высота над подстилающей поверхностью.

Таким образом, следуя выводам барометрического закона Больцмана, описывающего распределение частиц по высоте в поле тяготения над земной поверхностью, можем получить зависимость концентрации частиц от высоты h и скорости ветра U, т.е.

–  –  –



Pages:     | 1 || 3 |
Похожие работы:

«Ilgekbayeva G.D., Rozhaev B.G., INTENSIVE INDICATORS OF EPIZOOTIC PROCESS AT THE SHEEP RABIES IN THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN The Epizootological analysis captured all territory of the Republic of Kazakhstan and all livestock of small cattle from 1990 for 2010. T...»

«Геоэкология ЧЕРНЫЕ ЗЕМЛИ КАЛМЫКИИ: КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА ГИС Ташнинова Людмила Николаевна, кандидат биологических наук Институт аридных зон Южного научного центра РАН 358000, Российская Федерация, Республика Калмыкия, г. Элиста, ул. Илишкина, 8. E-mail: annatashninova@m...»

«Учреждение Российской академии наук Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН Министерство образования, науки и молодежной политики Забайкальского края Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского Ч...»

«© 1995 г. М.Г. КОТОВСКАЯ, Н.В. ШАЛЫГИНА СДЕЛАЕТ ЛИ РОССИЙСКАЯ ЖЕНЩИНА СЧАСТЛИВЫМ СВОЕГО МУЖА? На первый взгляд, предлагаемая вниманию тема может показаться слишком камерной, даже бытовой. Однако она имеет весьма многоплановое научное содержание в конте...»

«НОРМАЛИЗАЦИЯ НАРУШЕНИЙ МИКРОБИОЦЕНОЗА У ДЕТЕЙ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА Пирогова З.И., Александрович Н.Ж. Одной из важнейших составляющих здоровья является состояние микробиоценоза организма человека. Дисбиоз кишечника представляет собой клинико-микробиологический синдром, в...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА" УДК...»

«ТЕМА 1. ЧЕЛОВЕК И ОБЩЕСТВО # Человек как результат биологической и социокультурной эволюции # Социализация индивида # Деятельность # Познание мира # Общество как форма жизнедеятельности людей # Духо...»

«МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ИНТЕРАКТИВНЫЕ РЕСУРСЫ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ: РЕАЛИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ* Феликс Освальдович Каспаринский, руководитель Лаборатории мультимедийных технологий Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (MasterMultimedia@mail.ru +7(916)65...»

«КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Кафедра прикладной экологии О.В. НИКИТИН КОНТРОЛЬ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Конспект лекций Казань – 2015 УДК 504.064:504.3.054 Принято на заседании кафедры прикладной экологии Протокол № 5 от 26 декабря 2014 года Рецензенты: ка...»

«СОЦИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА И АНОМИЯ РОБЕРТ МЕРТОН В социологической теории существует заметная и настойчивая тенденция относить неудовлетворительное функционирование социальной структуры в первую очередь на счет присущих человеку повелительных биологичес...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ПРИКАЗ 29 июля 2016 г. № 01/1410 1. На основании решения приемной комиссии от 29 июля 2016 года (протокол №3)...»

«Успехи в химии и химической технологии. Том XXVII. 2013. №8 3. Биологическая конверсия отходов переработки семян подсолнуха : материалы VI Московского Междунар. Конгресса, часть 1 21-25 марта 2011 г., Москва/ Д. В. Баурин М. : ЗАО "Экспо-биохим-технологии", РХТУ им. Д.И....»

«УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ И. о. директора РУП "ЦНИИКИВР" Генеральный директор ГНПО "НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам", доктор биологических наук А.П.Станкевич М.Е.Никифоров " августа 2009 г. " августа 2009 г. " " М.П. М.П. РЕЗЮМЕ О ВОЗДЕЙСТВИИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПЛАНИРУЕМОЙ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МЕЛОВОЙ ЗАЛЕЖИ "РА...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ ЗАПОРОЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ ОБМЕН НУКЛЕОПРОТЕИНОВ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ (Модуль 1, IV семестр) учебно-методическое пособие по биологической химии для студентов – иностранных граждан с...»

«Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия "Биология, химия". Том 25 (64). 2012. № 2. С. 60-65. УДК 615.851.82:616.8-009.11-053.2-036.8 ПРИМЕНЕНИЕ АРТ-ТЕРАПИИ И ФИТОТЕРАПИИ В КОМПЛЕКСНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ДЕТЕЙ, БОЛЬНЫХ ДЕТСКИМ ЦЕРЕБРАЛЬНЫМ ПАРАЛИЧЕМ Грабо...»

«Бюллетень Никитского ботанического сада. 2009. Вып. 98 9 ВВЕДЕНИЕ В КУЛЬТУРУ IN VITRO ARTEMISIA DRACUNCULUS L. А.Г. ИНЮТКИНА; Н.А. ЕГОРОВА, кандидат биологических наук Институт эфиромасличных и лекарственных растений УААН, г. Симферополь Введение Различные виды рода Artemisia L., относящиеся к семейству астровых (Asteraceae...»

«Контекст как структурный компонент лексикона тезаурусного типа УДК 81’25:81’374 КОНТЕКСТ КАК СТРУКТУРНЫЙ КОМПОНЕНТ ЛЕКСИКОНА ТЕЗАУРУСНОГО ТИПА Л.П. Шишкина Аннотация. Рассматриваются теоретические основы организации лексики по принципу тезауруса как эффективного средства формирования понятийно-кате...»

«СТРАТЕГИЯ ВЫЖИВАНИЯ Никита МОИСЕЕВ Нравственность и феномен эволюции. Экологический императив и этика XXI века В основе этой работы лежат представления современного рационализма и универсального эволюционизма как его естественной составляющей. Универсум — единая эволюционирующая система, изменение...»

«КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ Кафедра радиоэлектроники А.И. СКОРИНКИН МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Учебно-методическое пособие Казань – 2015 УДК 51-76+57.03 ББК Принято на заседании кафедры радиоэлектроники Протокол № 6 от 14 ма...»

«Образовательное учреждение высшего образования Тверской институт экологии и права Кафедра Финансов и менеджмента РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) СТАТИСТИКА Направление подготовки080200.62"Менеджмент" Профиль подготовки "Финансовый менеджмент " Квалификация (с...»








 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.