Электробезопасность групповой автопоилки с термосифонной циркуляцией воды

Введение. В России из общего числа регистрируемых электротравм на долю электротравматизма среди населения приходится от 30 до 70% и тенденция к их снижению пока не наблюдается.

Учитывая отсутствие упорядоченной статистической информации об электротравматизме в России, на круговой диаграмме (рисунок 1) приведены сведения, полученные в результате обобщения стати стического материала для различных регионов. Согласно статистическим данным, за исключением травматизма в быту, наибольший электротравматизм имеет место в сельском хозяйстве, а именно в животноводстве. Удельный вес электротравматизма приходится на персонал животноводческих ферм, обслуживающих групповые автопоилки с электроподогревом, а также животных при их поении.

Образование и хультура( 0,9%)

Рисунок 1 - Диаграмма распределения электротравматизма по отраслям

Целью представленной работы является обоснование повышения защиты животных и обслуживающего персонала на животноводческой ферме от поражения электрическим током на примере групповой автопоилки с термосифонной циркуляцией воды.

Описание установки и ее работы. Для безопасной эксплуатации групповой автопоилки с электрическим подогревом воды необходимо обеспечить электрическую связь металлических конструктивных частей корпуса с нулевым защитным про водником и с устройством выравнивания потенциалов [1, 2].

Для обеспечения электробезопасности по общепринятым рекомендациям на выгульных дворах групповую автопоилку устанавливают на бетонную площадку для поения животных. В бетон закладывается металлическая сетка из арматуры диаметром 8 мм с ячейкой 150x150 мм. Эта сетка необходима для выравнивания потенциалов.

В связи с тем, что усовершенствованная групповая автопоилка с термосифон- ной циркуляцией воды имеет конструкцию с заглубленным нагревательным элементом, предлагаем выполнить выравнивание потенциалов в виде кольцевого заземлителя, заложенного на глубину 0,44г (г - ради ус кольцевого заземлителя, равный 1,52 м), но не менее 0,5 м, с диаметром проводника 10 мм, выполненного из оцинкованной стали или 8 мм - из меди (рисунок 2) [3].

1 - корпус групповой автопоилки; 2 - нагревательный элемент;

3 - кольцевой заземлитель; 4 - потенциаловыравнивающий проводник Рисунок 2 - Кольцевой заземлитель усовершенствованной групповой автопоилки для К PC

При одной и той же длине провода сопротивление кольцевого заземлителя всегда больше, чем сопротивление вытянутого заземлителя (уложенного по прямой линии), и разница тем больше, чем меньше диаметр.

Сопротивление кольцевого проволочного заземлителя, помещенного в грунт на глубину Һ м, может быть приближенно определено по формуле [4, 5]:

где р

D Һ d к

р ln5D

Ом

R =    -к--=-,

7Г^а ■ D _x dh удельное сопротивление грунта, Ом м;

диаметр кольцевого заземлителя, м;

глубина закопки заземлителя, м;

диаметр проводника, м;

коэффициент промерзания грунта, учитывающий сезонные колебания температуры грунта.

Потенциаловыравнивающий проводник должен быть соединен сваркой с металлическими частями автопоилки не менее чем в двух точках.

В качестве защитной аппаратуры рекомендуем устанавливать дифференциаль ный автомат (дифавтомат), который сочетает в себе функции автоматического выключателя и УЗО [6].

Основной защитной функцией устройства защитного отключения является защита цепи от утечки тока. Защита осуществляется обесточиванием цепи при возникновении утечки. Крайне важна скорость реакции дифавтомата на утечку, то есть время срабатывания при возникновении аварийной ситуации. Максимальное время срабатывания нормируется от 0,3 секунды. Высококачественными можно считать дифавтомат со временем срабатывания меньше или равным 0,1 секунды.

Главный критерий выбора дифавтомата - надежность. Параметр выбора дифавтомата - величина номинального дифференциального тока или тока утечки (Ig), при котором происходит отключение прибора. Стандартные значения - 10, 30, 100, 300, 500 мА. Из них только дифавто-маты с напряжением 10 мА не приводят к смертельному исходу даже при продолжительном воздействии тока на животное [7, 8].

Согласно этому принимаем дифавтомат с напряжением 10 мА. Номинальный ток срабатывания дифавтомата на 10 мА составляет 10 мА. При номинальном токе срабатывания, равном 10 мА дифавтомата, устройство не должно сработать при токе утечки, равном 5 мА, а при превышении тока утечки в 10 мА - должно точно сработать. Скорость срабатывания будет зависеть от превышения тока утечки над номиналом дифавтомата. Так, при пятикратном превышении номинала тока утечки, скорость отключения повышается в 2,5 раз относительно скорости при номинальном токе.

Применение дифавтомата 10 мА определяется исходя из малого номинального тока утечки, позволяющего защитить от поражения электрическим током. То есть 10 мА - это безопасный для жизни (при напряжении 220 В) ток [9, 10].

При подключении дифавтомата 10 мА необходимо точно соблюдать инструкцию по подключению и следовать схеме (проекту) электроустановки (рисунок 3).

-220

РЕ защитный проводник;

N рабочий нулевой проводник;

• 1.1    фазный провод;

ТА - трансформатор тока;

КА - реле тока;

• YAT - электромагнит;

1р - рабочий ток;

1у - ток утечки

Рисунок 3 - Схема срабатывания дифавтомата

Дифавтоматы являются дополнительным средством защиты человека и животного от поражения электрическим током. Кроме того, они осуществляют защиту от возгораний, возникающих вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрообору дования: при нарушении нулевого уровня изоляции, при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей или при обрыве защитных проводников [3].

Вывод. Безопасная эксплуатация групповой автопоилки с термосифонной циркуляцией воды, в конструкцию которой встроен заглубленный нагревательный элемент, повышается при организации выравнивания потенциалов в виде кольцевого заземлителя.