Автоматизированная система защиты и контроля доступа в помещения (стр. 12 из 13)
Исходя из выше сказанного ясно, как важно оценить потенциальную опасность электропоражения. В системе предполагается использовать заземляющие устройства на базе искусственных и естественных заземлителей, о чем будет описано ниже. Но прежде производится расчет возможных токов поражения. Фактические значения напряженияприкосновения Uпр и протекающего тока через человека Iк могут быть определены расчетным путем или эксперементально.
При расчете Iк необходимо знать сопротивление в цепи человека Rск, которое включает в себя сумму сопртивлений тела человека Rк, обуви Rоб и основания Rос, на котором стоит человек, то есть
Rск = Rк + Rоб + Rос (8.1)
Сопротивление тела человека Rк принимается равным 1кОм. Сопротивление обуви принимается равным 1,5кОм [ ].
Электрическое сопротивление основания Rос зависит от материала и степени влажности пола. Так как очень часто в качестве материала для пола используется бетон, будем сопротивление считать для бетона, считая, что пол мокрый (худший случай). Тогда из таблицы [ ] ,берем:
Rос=0,1кОм
Следовательно сопротивление в цепи человека
Rск=1+1,5+0,1=2,6кОм
Расчитаем Iк для случая с заземленным проводом (прикосновение к незаземленному проводу)
Iк=U/(Rск+r0) , (8.2)
где U — напряжение сети, равное 220В;
г0 — сопротивление заземления провода, равное 10 Ом.
Тогда
Iк=220/(2600+10)=0,0843А
Теперь рассчитаем Iк для случая с заземленным проводом (прикосновение к заземленному проводу). При прикосновении к заземленному проводу человек оказывается под воздействием напряжения Uпр, равного потере напряжения в заземленном проводе на участке от места его заземления а до места касания в:
Uпр= Iнг* rав (8.3)
где Iнг — ток нагрузки;
rав ---- сопротивление провода на участке ав.
В нормальных условиях Uпр невелико. Наибольшее его значение соответствует прикосновению человека к точке в непосредственной близости с нагрузкой и составляет не более 5% напряжения сети. То есть
Uпр=220*0,05=11В (худший случай),
тогда
Iк=Uпр/Rск=11/2600=0,0042А
При коротком замыкании между проводами ток резко возрастает и потеря напряжения в проводах достигает почти 100%U. Напряжение прикосновения возрастает практически пропорционально увеличению тока в проводе и при коротких замыканиях может достигать опасных для человека значений, особенно вблизи нагрузки, тогда
Iк=220/2600=0,085А
Подведя итоги можно сделать вывод, что наиболее опасный случай для человека возникает при прикосновении к проводу при коротком замыкании, когда ток равен 85мА. Неопасным для человека является ток равный 4,2мА [ ] при прикосновении к заземленному проводу при нормальном режиме работы.
При выборе средств защиты работающих от электропоражения необходимо учитывать особенности производства и условия эксплуатации оборудования, потребляющего электрическую энергию. Согласно правилам и условиям электробезопасности для обеспечения электробезопасности объекта в случае повреждения изоляции следует применять, по крайней мере, один из следующих способов защиты: защитное заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор и другие.
В проектируемой системе в качестве основного способа защиты выбираем защитное заземление. Оно применяется в электроустановках, питающихся изолированными от земли выводами источника однофазного тока, что применительно к нашему случаю.
В системе предусматривается автономная шина заземления технических средств для подключения корпусрв устройств, экранов кабелей и подключения логических нулей цепей элементов схем. Основным требованием к автономному заземлению является то, чтобы сопротивление заземляющего устройства между клемой земли контролируемых пунктов, центрального пульта управления и землей (грунтом) не превышало 4 Ом в любое время года [ ].
Расчет заземлителей в проектируемой системе с напряжением до 1кВ выполняют методом коэффицента использования по допустимому сопротивлению заземлителя растеканию тока.
Вначале определим допустимое сопротивление заземляющего устройства Rз.доп. Согласно ПУЭ значение Rз.доп устанавливается в зависимости от напряжения сети и суммарной мощности трансформаторов, питающих эту сеть, а именно: при напряжении до 1000В и мощности менее 1000 кВ*А допустимое заземляющее сопротивление Rз.доп=4Ом. Возможно на территории где будет эксплуатироваться СЗКДП будут присутствовать естественные заземлители, которые можно использовать. Поэтому общее сопротивление заземляющего устройства Rз.у будет складываться из сопротивления естественных и искусственных заземлителей, т.е.
1/ Rз.у=1/Rест + 1/Rиск < Rз.доп (8.4)
Так как требуемое значение Rз.доп может быть обеспечено только естественнымизаземлителями, то сначала необходимо выполнить расчет сопротивления естественных заземлителей и полученный результат сравнить с требуемым значением Rз.доп.В виду того, что отсутствуют исходные данные для расчета сопротивления естественных заземлителей, произведем расчет искусственных заземлителей.
Для заземления стационарных установок наибольшее распространение получили групповые искусственные заземлители, размещенные в грунте на определенной глубине. Они представляют собой систему вертикальных электродов, параллельно соединенных горизонтальным проводником связи. Расстояние (Q) между соседними вертикальными электродами рекомендуется выбирать не менее 2,5 м. Для заземлителей, расположенных в ряд отношение Q к длине (L) вертикального электрода предпочтительно выбирать равным около 2, а при расположении электродов по контуру — равным 3.
В начале определим сопротивление одиночного вертикального электрода. Предполагается использовать заземлитель стержневой круглого сечения или уголковый у поверхности земли (рис.8.2).
Rв=р/(6,28*L)*ln(4*L/d) (8.5)
где Rв - сопротивление одиночного заземлителя;
p - удельное сопротивление земли;
L - длина стержня;
d - ширина стержня.
Удельное сопротивление земли (p) определяется эксперементально и зависит от типа грунта. Из таблицы [ ] выбираем наиболее распространенный вид грунта — почва. Рекомендуемое значение p для почвы равно 200 Ом*м. С учетом коэффицента сезонности (y) из таблицы определим рассчетное сопротивление грунта,
pp=p*y (8.6)
Коэффицент сезонности y исходя из таблицы для вертикального электрода длиной 3 метра равен 1,5. Тогда
pp=200*1,5=300 Ом*м
Ширину заземлителя (d) выберем равной 0,05 метров. Теперь найдем сопротивление одиночного заземлителя,
Rв=300/(6,28*2)*ln(4*2/0,1)=20 Ом
Далее определим ориентировочное количество вертикальных электродов (n) с некоторым избытком. Для этого находят произведение коэффицента использования вертикальных электродов (nв) на их количество (n) по формуле
n*nв=Rв/Rз (8.7)
n*nв=20/4=5
Для нахождения числа электродов используем таблицу [ ].
Из таблицы видно, что при размещении в ряд получим:
nв=0,77 ; n=6
Далее, зная ориентировочное количество электродов, с учетом их размещения в грунте, найдем длину горизонтального проводника связи при расположении в ряд,
l=1,05*(n- 1)*a=1,05*(6-1)*10=52,5 м.
Рассчитаем сопротивление растекания тока горизонтального проводника связи (в виде стальной полосы шириной (b)), соединяющего верхние концы вертикальных электродов из выражения,
Rr=рр/(6,28*L)*ln(2*l2/b) , Ом (8.8)
Тогда
Rr=300/(6,28*3)*ln(2*52,52/0,05)=84 Ом.
Результирующее сопротивление искусственного группового заземлителя будет равно,
Rи=Rв*Rr/ (Rв*nг+Rr*nв*n), Ом (8.9)
Тогда
Rи=20*84/(20*0,84+84*0,77*6)=4,14 Ом
При использовании естественного заземлителя параллельно с искусственным даст нужный результат и сопротивление заземляющих проводников не превысит требуемого значения.
Итак: проектируемый заземлитель состоит из 6 вертикальных стержневых электродов длиной по 2 метра и диаметром 10мм и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 52 метра углубленных в землю (грунт). При таких условиях Rи искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не превышает 4,14 Ом, при требуемом сопротивлении 4 Ом. Можно сказать, что проектируемый заземлитель соответствует требованиям электробезопасности.
Заключение
В заключении можно отметить, что проектируемая автоматизированная система защиты и контроля доступа в помещения позволяет решить все возникающие вопросы при организации ограниченного доступа на объект подлежащий защите. Она может применятся как в административных зданиях, так и на крупных предприятиях, везде где требуется организация высокого пропускного режима.
Применение таких мощных электронных средств как: электронный идентификатор, микроконтроллер серии 80С51, радиомодем TXM433F, компьютер позволяют создать мощную локальную сеть по обеспечению безопасности людей на контролируемой системой объекте.
Система производит не только идентификацию и аутентификацию пользователей, но и контроль доступа к ресурсам системы. СЗКДП постоянно производит регистрацию и анализ событий происходящих внутри системы, ведет протокол функционирования всего комплекса защиты.
Обеспечение комплексной безопасности на объекте подлежащем защите на основе проектируемой СЗКДП, позволяет создавать препятствия для любого несанкционированного вмешательства в процесс ее функционирования, а также попыток выведения или разрушения ее компонентов. То есть защиту всех компонентов системы оборудования, программного обеспечения, данных и персонала.
Cписок литературы