Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

MODELING SPREADING CIRCUIT CURRENTS CABLE TO THE GROUND IN THE PROGRAM ELCUT 6.0

Konesev S.G. 1 Mukhametshin A.V. 1 Konev A.A. 1 Mukhametshin E.V. 1
1 Ufa State Petroleum Technological University
1114 KB
In accordance with GOST 12.1.009-2009, the term «electric shock» refers to the physiological effect of the action of the electric current passing through a human or animal body. The amount of current flowing through the human or animal body is the main factor that determines the result of electric shock. The results of computer simulation of an emergency, allow to find out the exact location of personnel at the time of the accident, and to determine the impact of the current.
electrical safety
spreading currents
ground fault
the computer model

Обеспечение безопасности персонала при эксплуатации высоковольтного электрооборудования требует соблюдения правил, указанных в нормативных документах по электробезопасности, таких как: правила устройства электроустановок, правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, правила по охране труда при эксплуатации электроустановок и др. Следование нормам электробезопасности позволяет не просто уменьшить количество травм на производстве, но и в некоторых аварийных ситуациях сохранить жизнь рабочему персоналу.

Особо опасной ситуацией является растекание тока при замыкании на землю, так как в этом случае возникает «шаговое напряжение» в зоне растекания. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело в зоне растекания, а также охранная зона определены в ГОСТ 12.1.013-78 и ГОСТ 12.1.038-82.

В приложении 5 ГОСТа 12.1.013-78 приведены данные по охранным зонам.

Процесс поражения электрическим током весьма сложен и еще недостаточно изучен. Целью моделирования является создание компьютерной модели, которая поможет при расследовании несчастных случаев на производстве, в результате которых рабочим персоналом были получены поражения электрическим током, повлекшие за собой временную или стойкую утрату ими трудоспособности либо смерть пострадавших [1].

Для исследования растекания токов при замыкании на землю в данной работе применялось моделирование в пакете Elcut 6.0. Компьютерная модель позволяет смоделировать аварийную ситуацию, определить местонахождение персонала во время поражения электрическим током, а также оценить степень воздействия тока, установить охранную зону для электроустановки конкретного типа с известным уровнем напряжения, дать оценку: насколько ослабили воздействие тока средства индивидуальной защиты.

Моделирование производилось на основе табличных данных, таких как: удельная электропроводность человека, удельная электропроводность грунта, удельная электропроводность воздуха, удельное сопротивление средств защиты, напряжение на объекте [2].

Разработана компьютерная модель растекания токов при замыкании на землю, по ней была получена зависимость напряжения растекания, постоянного и переменного, от расстояния.

Результаты моделирования представлены в табл. 3, 4 и на рис. 1 и 2.

Таблица 1

Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов, протекающих через тело человека

Род тока

Нормируемая величина

Предельно допустимые значения, не более, при продолжительности воздействия тока

 

t, c

0,01–0,08

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Св. 1,0

Переменный 50 Гц

U, B

I, мА

550

650

340

400

160

190

135

160

120

140

105

125

95

105

85

90

75

75

70

65

60

50

20

6

Постоянный

U, B

I, мА

650

500

400

350

300

250

240

230

220

210

200

40

15

Примечание. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при продолжительности воздействия более 1 с, приведенные в табл. 1, соответствуют отпускающим (переменным) и неболевым (постоянным) токам.

Таблица 2

Охранная зона

Напряжение, кВ

до 1

от 1 до 20

35

110

150

220

330

400

500

750

800

Безопасное расстояние, м

2

10

15

20

25

25

30

30

30

40

30

Таблица 3

Результаты моделирования напряжений прикосновения и токов, протекающих через модель человека

Род тока: постоянный

Напряжение, кВ

Безопасное расстояние, м

Напряжение на объекте, В

Ток через объект, А

до 1

2

12,7

0,00069

от 1 до 20

10

8,3

0,00470

35

15

20,2

0,03470

110

20

32,1

0,03610

150

25

13,2

0,00045

220

25

16,1

0,00795

330

30

12,3

0,00825

400

30

24,6

0,00884

500

30

25,8

0,01450

750

40

27,9

0,01380

800

30

29,3

0,00540

Таблица 4

Результаты моделирования напряжений прикосновения и токов, протекающих через модель человека

Род тока: переменный

Напряжение, кВ

Безопасное расстояние, м

Напряжение на объекте, В

Ток через объект, А

до 1

2

4,6

0,002610

от 1 до 20

10

9,7

0,000420

35

15

15,3

0,000002

110

20

7,2

0,000023

150

25

10,6

0,000003

220

25

11,0

0,000007

330

30

8,0

0,000153

400

30

13,7

0,000161

500

30

17,2

0,000171

750

40

1,2

0,000144


 

Для подтверждения адекватности модели было проведено сравнение значений напряжений прикосновения и токов, полученных в результате моделирования (приведены в табл. 3 и 4) с предельно допустимыми значениями напряжений и токов, протекающими через тело человека, указанными в ГОСТ 12.1.038-82.

kon1.tif

Рис. 1. Модель замыкания на землю постоянных токов при напряжении 20 кВ

kon2.tif

Рис 2. Модель замыкания на землю переменных токов при напряжении 20 кВ

Полученные данные компьютерного моделирования соответствуют предельно допустимым значениям напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, указанных в ГОСТ 12.1.038-82, следовательно, это подтверждает адекватность компьютерной модели. Таким образом, моделирование растекания токов при замыкании кабеля на землю может быть использовано для анализа различного рода аварийных ситуаций и несчастных случаев на производстве.