Аналитические исследования по теме проекта

Аннотация

 

В настоящем дипломном проекте рассмотрены вопросы модернизации сельских телефонных сетей Сандыктауского РУТ Акмолинской области. В проекте проанализировано существующее состояние телефонных сетей, выбрано соответствующее оборудование, рассчитаны качественные показатели. В качестве оптимального оборудования выбрана ЦАТС МС-240 (Россия).

В проекте также рассчитаны основные показатели качественной работы сети, разработаны инженерные решения по ОБЖ.

В конце рассчитаны основные технико-экономические показатели проекта.

 

Abstract

Введение

Интенсификация сельскохозяйственного производства, пропорциональное и сбалансированное развитие агропромышленного комплекса, совершенствование управления им требует соответствующего развития средств сельской электрической связи. Не менее важна роль электрической связи для нормальной работы учреждений, промышленных предприятий и строительных организаций, расположенных на территории сельского административного района. Развитие инженерной инфраструктуры на селе тесно связано с наличием современных технологий в области доступа аграрного сектора к информационному пространству. Поскольку телекоммуникации являются важной частью инфраструктурного комплекса Республики Казахстан, то их динамичное развитие становится одним из условий повышения эффективности сельскохозяйственного производства, стабилизации миграционных процессов в города, улучшения жизненных стандартов сельского населения.

С целью ликвидации значительного пробела в информационном обеспечении сельских жителей и производителей сельхозпродукции необходима телекоммуникационная инфраструктура, построенная на современных цифровых платформах, которая будет вносить вклад в общенациональное экономическое развитие и устранение дисбаланса между сельским и городским населением в отношении уровня жизни, образования и других социальных услуг.

Связь в сельской местности - это система электросвязи сельского административного района. Сети сельской телефонной связи являются сетями местной связи. К местным сетям относятся и городские телефонные сети (ГТС). Местные телефонные сети, расположенные на территории одной зоны нумерации, и внутризоновая телефонная сеть, связывающая эти местные сети, образуют зоновую телефонную сеть (ЗТС). Абоненты СТС, с помощью внутризоновой сети получают связь с абонентами местных сетей своей зоны, а через междугородную сеть – с абонентами местных сетей других зон.

Сельские телефонные сети имеют ряд особенностей, во многом определяющих принципы построения этих сетей. Как правило, СТС охватывает значительную территорию с меньшей, чем в городе, телефонной плотностью и неравномерным распределением абонентов по территории. Это приводит к необходимости использования на сельских сетях телефонных станций малой емкости и к строительству межстанционных линий большой длины. Абонентские линии на СТС имеют значительно большую протяженность, чем на ГТС [9].

Для лучшего использования абонентских линий на сельских сетях широко применялись спаренное включение телефонных аппаратов (подключение к одной линии двух аппаратов через блокиратор) и групповые абонентские установки (ГУ), современным аналогом данных способов является применение устройств уплотнения, таких как PCM (ИКМ), RSU (выносной абонентский блок), концентраторы и т.п.

СТС являются неотъемлемой частью ВСС (Взаимоувязанные сети связи) нашей Республики. Для поддержания и развития зоновой сети сельской телефонной связи по мере строительства национальной информационной супермагистрали (НИСМ), государственной программой предусмотрено строить отводы ВОЛС (волоконно-оптической линии связи) для выделения цифровых потоков или каналов в сельские районные центры и крупные СНП с заменой всех аналоговых АТС вдоль трассы НИСМ на цифровые. Модернизация существующей сети телекоммуникаций играет также важную роль в интенсивном развитии интернета, электронной почты и мобильной телефонной связи, что способствует увеличению объема оказания телекоммуникационных услуг.

В настоящем дипломном проекте рассматриваются вопросы модернизации сельских телефонных сетей Сандыктауского района Акмолинской области. Согласно разработанному плану, требуется замена трёх аналоговых АТС в следующих населённых пунктах: с. Белгородский, с. Острогорка, с. Хлебное. Также планируется расширение местной кабельной сети.

 

DRX – 4

Цифровая сельская автоматическая телефонная станция DRX-4 (ЦСАТС DRX-4) - это современное отечественное оборудование связи, предназначенное для автоматической коммутации абонентских и соединительных линий во взаимоувязанной сети общего пользования РК и ведомственных сетях связи. ЦСАТС DRX-4 разработана в соответствии со стандартами МККТТ. Связь между абонентами осуществляется по принципу ИКМ (импульсно-кодовой модуляции).

ЦСАТС DRX-4 - это гибкая цифровая телекоммуникационная система, предоставляющая пользователям современный сервис по коммутации и передаче голосовых сообщений и данных.

Модульное построение системы обеспечивает дешевое и легкое увеличение емкости. Максимальная емкость системы составляет 5120 портов. Статив разделен на 4 модуля, содержащих периферийные платы и управляющие платы, каждая из которых управляется отдельным микропроцессором. При отключении электроэнергии программа и данные не стираются. К системе могут подключаться телефонные аппараты типа MF и DP, компьютеры посредством модемов, а также консоли операторов.

Станция имеет распределенную систему контроля. Каждый шельф управляется своим модульным процессором и коммутационной платой (MPS), которые расположены на нем. Модули управляются платой группового процессора и коммутации (GPS). Используемое в системе запоминающее устройство (FSM: File Server Module) фиксирует все абонентские звонки на жесткий диск, систематизирует их и по требованию пользователя, обеспечивает подробным списком звонков абонента.

Область применения ЦСАТС DRX-4 весьма широка. Она может применяться в качестве:

- узловой АТС;

- сельско-пригородного узла (СПУ);

- центральной АТС;

- оконечной сельской станции;

- городской подстанции.

АТС может эксплуатироваться практически в любых помещениях без жестких требований к соблюдению температурного режима и без применения систем кондиционирования.

 

SI-2000

 

SI-2000 – это современная цифровая коммутационная система с управлением по записанной программе SPC, предназначенная для использования на ТфОП, входящая в состав семейства цифровых систем SI – 2000.

Системы семейства SI-2000 могут использоваться в качестве местных или транзитных АТС на сетях связи общего пользования (ОП) и на ведомственных сетях.

Концепция системы заключается в создании изготовленной по последнему слову техники телефонной станции ОП, управляемой модулями с разнообразными функциями, в состав системы входят следующие функциональные модули: коммутационный модуль (групповой переключатель) GSM, административный модуль ADM, модуль ОК-7 (ССSM), цифровой абонентский ISDN-модуль (DSM), модуль тарификации (CHM), цифровой сетевой модуль (DNM).

Все системные модули синхронизируются от главного системного генератора тактовых импульсов, находящегося в коммутационном модуле.

SI-2000 может работать в любой окружающей среде: аналоговой, цифровой или комбинированной.

SI-2000 используется в качестве АТС средней и малой ёмкости, диапазон емкостей – до 16000 абонентов. Ёмкость системы наращивается по модульно. Аналоговый абонентский модуль содержит до 240 абонентских комплектов, а цифровой абонентский модуль содержит до 320 ISDN абонентов. Ёмкость сетевого модуля составляет 30 аналоговых комплектов СЛ или 30 цифровых каналов. Ёмкость модуля СCSM составляет 6*30 каналов ОКС-№7. В пределах максимальной ёмкости может быть выбрана любая комбинация модулей. К коммутационному полю (групповому переключателю) может подключаться максимально 124 различных модуля.

Функции SI-2000 распределены между системными модулями. Каждый системный модуль выполняет определённые системные функции, играющие важную роль для быстрого, правильного и надёжного предоставления абонентских услуг, для которых необходимы системные аппаратные средства и программное обеспечение.

 

М-200

М-200 - это современная цифровая АТС, позволяющая строить телефонные сети практически любой степени сложности. Набор модулей соединительных линий и программных возможностей АТС М-200 позволяет организовывать встречную работу с аналоговыми АТС по 2/3/4/6 проводным СЛ, и/или с цифровыми АТС по протоколам 1ВСК, 2ВСК (декадный набор, импульсный челнок, импульсный пакет), EDSS-1 PRI, ОКС 7, V 5.2., QSIG. Использование штатных встроенных или выносных коммутаторов цифровых потоков позволяет организовать работу с 3...128 потоками Е1. Реализован СОРМ. АТС М-200 выполняет стандартные задачи АТС, работая круглосуточно в необслуживаемом режиме.

В ЦАТС М-200 каждый модуль имеет собственное управляющее устройство (УУ), то есть система управления является децентрализованной и ее производительность наращивается одновременно с наращиванием емкости цифровой коммутационной системы. Управляющие устройства отдельных модулей работают независимо, взаимодействуя при обслуживании вызовов по стандартным ЦСЛ (цифровые соединительные линии). Производительность отдельного УУ определяется в основном типом встроенного микропроцессора [15].

Выпускаются модификации АТС емкостью от 16 до 20 000 портов. Это позволяет выбирать модель АТС, оптимально соответствующую существующим потребностям в организации телефонной связи:

Цифровая АТС М-200 выпускается в модификациях:

- АТС 60/64 - емкостью до 64 №№ с 1…3 цифровыми потоками Е1 (G.703);

- АТС 60/128 - емкостью до 128 №№ с 1…3 цифровыми потоками Е1;

- АТС 60/200 - емкостью до 208 №№ с 1…3 цифровыми потоками Е1;

- АТС 60/256 - емкостью до 256 №№ с 1…3 цифровыми потоками Е1;

- АТС 90/320 – емкостью до 320 №№;

- АТС 1000/5000 емкостью до 20000 №№ с поддержкой функций узла.

Для расширения ёмкости АТС М-200 более 256 №№, указанные выше модули соединяются между собой в любом сочетании и образуют сеть с единой нумерацией. Легко реализуются территориально-распределенные сети.

Коммутация цифровых потоков в АТС М-200 осуществляется с помощью платы управления на 3Е1. При количестве коммутируемых цифровых потоков более 3-х экономически целесообразно использование отдельных цифровых коммутаторов МР-4, МР-8, МР-16, МР-24, МР-32, МР-64, МР-128, МР-256. В результате возможности АТС существенно расширяются. Блоки коммутации АТС являются отдельными цифровыми коммутационными устройствами, позволяющими увеличить количество потоков Е1, с которыми работает тот или иной тип цифровой АТС М-200. В результате возрастает количество цифровых СЛ, с которыми работает АТС, что позволяет использовать ее для любых областей применения.

МС-240

ЦАТС МС-240 ёмкостью до 500 портов, применяется на городских и сельских сетях в качестве оконечной, узловой, центральной АТС, учрежденческо-производственной АТС, коммутатора оперативно-диспетчерской и селекторной связи, узла сетевой служебной связи, а также выноса абонентской емкости.

ЦАТС МС-240 имеет блочно-модульную архитектуру. Один абонентский блок имеет емкость до 384 АК с шагом наращивания 24 абонентских комплектов. Центральный процессор станции позволяет путем подключения абонентских блоков расширения увеличить емкость до 1920 АЛ с нагрузкой 0,5 Эрл и до 28 цифровых потоков Е1 с нагрузкой 1 Эрл.

Основные виды связи и типы соединений:

- автоматическая внутристанционная связь между всеми абонентами станции;

- автоматическая входящая и исходящая связь с абонентами других станций цифровой телефонной сети, а также с абонентами ведомственных сетей;

- транзитная связь между входящими и исходящими линиями и каналами;

- автоматическая исходящая связь к спецслужбам;

- исходящая и входящая автоматическая и полуавтоматическая зоновая, междугородная и международная связь;

- связь в режиме полупостоянной коммутации;

- связь с Центром Технической Эксплуатации (ЦТЭ).

Максимальное сопротивление шлейфа аналоговой абонентской линии достигает 3 кОм. В режиме «повышенная дальность» допускается шлейф до 6 кОм.

Оконечные станции серии МС-240 ориентированы на централизованное обслуживание, сохраняя при этом возможность подключения сервисного терминала в месте установки.

 

АТСК-50/200

Координатная АТСК-50/200 является универсальной сельской станцией малой и средней ёмкости. Она выпускалась в оконечном и узловом вариантах. Абонентское оборудование станции комплектуется блоками ёмкостью 50 номеров. В каждый блок можно включить 30 индивидуальных абонентских линий и 10 линий спаренных аппаратов, имеющих взаимную связь через комплекты спаренных абонентских комплектов (САК). В счёт абонентской ёмкости в каждый блок можно включить до четырёх таксофонов. Максимальная ёмкость станции – 200 номеров. Наращивание осуществляется блоками по 50 номеров.

Оборудование станции позволяет подключать устройства автоматического определения номера вызывающего абонента АОН при автоматизации исходящей междугородной телефонной связи.

В АТСК-50/200 предусмотрено ограничение права внешней связи. При исходящей связи ограничение может осуществляться индивидуально для каждой абонентской линии, при входящей связи – группами по десять линий. АТСК-50/200 не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.

 

Общие положения

Возникающую нагрузку создают вызова (заявки на обслуживание), поступающие от абонентов (источников) и занимающие на некоторое время различные соединительные устройства станции.

При этом интенсивность местной возникающей нагрузки может быть определена, если известны следующие основные параметры: Nнх, Nкв, Nтф - число телефонных аппаратов народно-хозяйственного сектора, квартирного сектора и таксофонов.

Снх, Ск, Ст - среднее число вызовов в ЧНН от одного источника i-й категории, где по таблице 3.1 [3]:

 

Снх = 3,1 выз/час;

 

Ск = 0,9 выз/час;

 

Ст = 6 выз/час.

 

Тнх, Ткв, Тт – средняя продолжительность разговора абонентов i-й категории в ЧНН, где по таблице 3.1 [3]:

 

Тнх = 80 с;

 

Ткв = 100 с;

 

Ттф = 110 с.

 

Рр – доля вызовов, окончившихся разговором равна 0,5 исходя из таблицы 3.1 [3].

 

Выделение шкафных районов

Выделение шкафных районов проводят по схеме размещения емкости по территории района. Для построения кабельной сети применяем РШ типа 600х2. Данные о загрузке распределительных шкафов для ОС-13 приведем в виде таблицы 3.22.

Таблица 3.22 - Данные о загрузке распределительных шкафов для ОС-13

№ РШ	Емкость РШ	Количество включенных абонентов	Необходимое кол-во маг. пар	Емкость проводимых к РШ кабелей
кв.	н/х	тф	пп
РШ-1	600х2					158х2
Эксплуатационный запас по магистральной сети γп = 2%

Для ОС-5 данные о загрузке распределительных шкафов приведём в таблице 3.23.

 

Таблица 3.23 - Данные о загрузке распределительных шкафов для ОС-5

№ РШ	Емкость РШ	Количество включенных абонентов	Необходимое кол-во маг. пар	Емкость проводимых к РШ кабелей
кв.	н/х	тф	пп
РШ-2-01	600х2					150х2
РШ-2-02	600х2					150х2
Эксплуатационный запас по магистральной сети γп = 2%

 

Для ОС-7 данные о загрузке распределительных шкафов приведём в таблице 3.24.

 

Таблица 3.24 - Данные о загрузке распределительных шкафов для ОС-7

№ РШ	Емкость РШ	Количество включенных абонентов	Необходимое кол-во маг. пар	Емкость проводимых к РШ кабелей
кв.	н/х	тф	пп
РШ-3-01	600х2					126х2
РШ-3-02	600х2					126х2
Эксплуатационный запас по магистральной сети γп = 2%

 

 

Общие положения

 

Охрана труда представляет собой действующую на основании соответствующих законодательных и иных нормативных актов систему социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда [26].

Под системой безопасности жизнедеятельности понимают совокупность научных знаний о сохранение жизни, здоровья и обеспечении безопасности человека при любых видах его деятельности и в любой сфере обитания.

В качестве основных задач безопасности труда можно выделить:

- идентификация опасных и вредных факторов среды;

- разработка комплекса мероприятий по их устранению или защите человеческого организма от негативного из воздействия.

Закон «Охрана труда» направлен на обеспечение права работников на охрану труда, устанавливает основные принципы национальной политики в этой области в целях предупреждения здоровья на производстве, сведения к минимуму опасных и вредных производственных факторов и распространяется на все виды хозяйственной деятельности и предприятий независимо от форм собственности [1].

Требования к помещению для установки ЦАТС

Ниже приведены основные требования к помещению для установки ЦАТС МС-240.

Вначале нужно проверить, что для установки блока ЦАТС «МС-240» имеется достаточно места. При установке блока в стойку необходимо чтобы дно блока находилось на высоте от пола не более 1,7 м. Перед блоком и позади него должно быть свободное пространство не менее 1 м. Над блоком и под ним должно быть свободное пространство не менее 15 см для обеспечения нормальной вентиляции устройства.

Также нужно проверить, что для установки кросса имеется достаточно места дополнительно к месту для блока. Кросс следует располагать в непосредственной близости от блока ЦАТС. Нижняя часть кросса должна находиться на высоте не менее 61 см, а верхняя - не более 1,9 м от пола.

Перед кроссом должно быть свободное пространство пола не менее 1 м. Вследствие того, что устройства для оконечной заделки кабелей весьма разнообразны, размеры кросса могут быть соответственно различными.

Нужно проверить, что имеется достаточно места для установки любого дополнительного оборудования, связанного с ЦАТС, в т. ч. терминала для программирования или ПЭВМ, модема, внешней системы поиска персонала и оповещения и т. п.

Проверить, что имеется достаточно места для установки устройств резервного электропитания, если таковое предусматривается как часть станции.

 

Условия окружающей среды

Место установки ЦАТС должно быть чистым, сухим и защищенным от воздействия экстремальных погодных условий.

Пол помещения в месте установки ЦАТС должен быть покрыт линолеумом, полихлорвиниловым покрытием, керамической плиткой или паркетом. Покрытие пола коврами не допускается.

Стены и потолок помещения в месте установки ЦАТС должен быть снабжен покрытием или окрашен так, чтобы было исключено отделение частиц.

Помещение для установки ЦАТС должно быть хорошо освещено, а источники света должны быть равномерно распределены, чтобы не было затененных мест. Уровень освещенности должен быть достаточным для комфортного чтения и позволять различать цвета изоляции проводов без излишнего напряжения глаз.

В зоне установки ЦАТС должна поддерживаться температура окружающего воздуха пределах 0 - 40 ⁰C и относительная влажность 20 - 80 %. Образование конденсата должно быть исключено.

Необходимо учитывать тепло, выделяемое другим оборудованием. В частности, при заряде полностью разряженных батарей может выделяться значительное количество тепла, зависящее от емкости батареи и интенсивности (тока) заряда.

При большом перепаде температур при вносе станции в помещение, необходимо выдержать не менее двух часов в нормальных условиях в упаковке. После длительного пребывания в условиях повышенной влажности станцию, перед включением, необходимо выдержать в нормальных условиях не менее 12 часов.

В помещении ЦАТС не должно быть едких и вызывающих коррозию жидкостей, веществ и материалов. Если в состав системы входят батареи, обязательно необходимо принять соответствующие меры по предупреждению вызывающих коррозию выделений из батарей (например, предусмотреть специальную вентиляцию). Проверьте наличие дополнительных требований в местных строительных нормах и правилах.

Помещение для установки ЦАТС не должно находиться ближе 6 м от электроустановок, создающих высокие уровни электромагнитных полей или излучения радиочастотной энергии. К таким установкам относятся радиопередатчики, установки для электродуговой сварки, копировальные аппараты, электродвигатели, холодильные установки, силовые трансформаторы, распределительные пункты электросетей, а также щиты с устройствами защиты силовых сетей.

Помещение для установки станции должно обеспечивать необходимую безопасность системы. Оно должно иметь прочные укрепленные стены и запирающуюся дверь.

ЦАТС «МС-240» и услуги, обеспечиваемые ею абонентам, представляет собой значительный объем капиталовложений. В случае критической ситуации надежность связи может оказаться решающей для защиты жизни людей и имущества. Доступ к ЦАТС должен быть ограничен и контролируем во избежание нежелательного вмешательства посторонних лиц в работу станции. В системе используются опасные рабочие напряжения, а токи короткого замыкания могут иметь весьма большую величину, вследствие чего станция должна быть защищена от повреждений неквалифицированным персоналом, а сам персонал - от возможных травм.

Расчёт освещения ЦАТС

Помещение для установки ЦАТС должно быть хорошо освещено, а источники света должны быть равномерно распределены, чтобы не было затененных мест. Уровень освещенности должен быть достаточным для комфортного чтения и позволять различать цвета изоляции проводов без излишнего напряжения глаз.

В качестве источников света при искусственном освещении применяются преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ.

Допускается применение лампы накаливания в светильниках местного освещения. Рекомендуется использовать комбинированную систему освещения производственного помещения (Е_нк=500 лк).

Для того чтобы рассчитать число светильников в осветительной установке мы используем формулу [26]:

 

(5.1)

 

где - нормированная освещенность рабочей поверхности в системе общего освещения 200 лк; S – площадь помещения, равная 44,6 м²; – коэффициент запаса, равный 1,4; Z - коэффициент неравномерности освещения, равный 1,1 для люминесцентных ламп; n – количество ламп в одном светильнике; j – коэффициент использования в долях единицы; ф – световой поток одной лампы, лм.

Прежде всего, необходимо найти расчетную высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью, которая определяется по формуле [26]:

 

h=H_n - h_c - h_p (5.2)

 

где H_n – высота помещения, равная 2,7 м; h_c - расстояние от светильника до потолка; h_p - высота рабочей поверхности, равная 0,8.

Норма освещенности в системе комбинированного освещения Е_нк=500 лк, а нормированная освещенность в системе общего освещения Е_но=200 лк, нормированная освещенность, создаваемая светильниками местного освещения Е_нм=300 лк (т. е. Е_нм=Е_нк-Е_но=500-200=300). В данном случае необходимо провести проектирование световой установки, используя светильник ЛСПО1 с газоразрядными лампами (2*80) [26].

Сначала определим расчетную величину высоты подвеса светильника:

 

h= 2,7 - 0,184 - 0,8=1,72 м

 

Для определения коэффициента использования необходимо рассчитать индекс помещения, который рассчитывается по формуле [26]:

 

(5.3)

 

где А – длина помещения, равная 5м; В – ширина помещения, равная 3м.

Коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока зависит от типа КСС светильника (в нашем случае, это тип Г), от геометрических параметров производственного помещения (индекса помещения) и коэффициента отражения потолка, стен, рабочей поверхности или пола [26].

Коэффициент запаса учитывает возможность уменьшения освещенности в процессе эксплуатации осветительной установки и для чистых производственных помещений равен 1,4. Световой поток находится в зависимости от типа и мощности используемой в светильнике лампы [26].

В системе комбинированного освещения нормированная освещенность рабочей поверхности равна Е_но. Коэффициент неравномерности освещения для люминесцентных ламп равен 1,1 [26].

Количество ламп в одном светильнике ЛСПО1, который используется в нашем помещении, равно 2. Коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока примем равным 0,8. Обладая всеми необходимыми данными можно рассчитать число светильников в осветительной установке:

 

 

Т.е. в помещении должно быть 2 светильника, размеры которых следующие: ширина – 0,418, длина – 1,536.

Контроль освещенности можно выполнить с помощью люксметра, например, Ю-116 или Ю-117, или аналогичными приборами [26].

Электробезопасность

 

Деятельность любого предприятия зависит от того, насколько правильно она спроектирована, обеспечена соответствующими помещениями, как подобрано и расставлено в ней необходимое оборудование, обеспечивающее нормальный производственный процесс. Планировка производственного помещения (включая планировку дополнительных производственных объектов) в целом, а также размеры помещений всех объектов, в том числе и уличной площадки, определяются по действующим нормативам, обеспечивающим безопасные и оптимальные условия для работающих людей.

Важнейшим мероприятием, направленным на предупреждение несчастных случаев, является обязательное проведение производственных инструктажей. Вводный инструктаж проходят все сотрудники, впервые поступающие на работу. Инструктаж на рабочем месте и повторный инструктаж проводятся для закрепления и проверки знания правил и инструкций по безопасности труда и умения практически, применять навыки. Внеплановый инструктаж проводится при приобретении нового оборудования и т.д.

Все эксплуатируемые электрооборудования на предприятиях связи заземляются, т.е. соединяют металлические части с заземлителями, проложенными в земле. Благодаря этому при включении человека в цепь через его тело проходит ток, не представляющий опасности для жизни.

Электроустановка мощностью 200 кВт имеет напряжение питания 380/220В. Исполнение питающей сети - трехфазная четырехпроводная с глухо заземленной централью.

В помещениях, где модернизируется оборудование связи, применялся контурный вид заземления. Для контурного заземления помещения использованы трубы стальные диаметром 50мм, длиной 3 м, заглубленные на 1м. Полоса связи заземлителей -стальная, ширина полосы 40мм. Почва - двухслойная (верхний слой -суглинок, нижний - песок). Высота верхнего слоя составляет 2м.

Предполагается оборудовать защитным заземлением новое электрооборудование, располагающееся в здании, имеющим геометрические размеры представленные рисунком 5.1.

 

Рисунок 5.1 - Геометрический размер здания

 

Минимальное расстояние установки заземлителей с=1м, обусловленоособенностями конструкции здания и фундамента, в частности.

Ставится задача рассчитать количество труб, составляющих контур заземлениянейтрали.

1) Определим норму сопротивления заземления.

Согласно указаниям Правил устройства электроустановок сопротивление защитного заземления в любое время года для электроустановок до 1000 В при мощности более 100 кВА не должна превышать 4 Ом. R _н ≤4 Ом [26].

2) Определяем расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте установки устройств заземления.

По данным таблицы 2 и условиям задачи удельное сопротивление грунта верхнего слоя (суглинка) составляет p₁ = 1 · 10² Ом · м, а нижнего слоя (песка) p₂ = 7 · 10² Ом · м [26].

3) Выбираем схему размещения заземлителей следующего типа (рисунок 5.2).

 

Рисунок 5.2 - Схема размещения заземлителей

Число заземлителей n=10, расстояние между ними выбираем таким образом, чтобы выполнялось условие размещения заземлителей в установке, представленное в постановке задачи. Используя рисунок 5.3, проведем ряд вычислений:

Рисунок 5.3 - Расстояние между заземлителями

 

Итак, a₁ = а + 2с, b₁ = b + 2c

Таким образом, длина общего контура заземления при выбранной нами схеме размещения и данных задачи конструирования должна быть не менее значения, представленного следующим выражением:

 

L = 2*(a + b + 4c) (5.4)

 

L = 2*(15 + 10 + 4*1) = 58 м

 

Исходя из этого, делаем вывод о значении величины расстояния между одиночными заземлителями в контуре. Это значение а должно быть равно или больше величины L/n =5,8 м.

Для определенности примем а = 6 м. Находим коэффициент η_в использования вертикальных заземлителей с помощью рисунка 4 [26]. Отношение расстояния между трубами а к длине труб составляет 6/3 = 2, число труб в контуре n = 10. Тогда коэффициент η_в ≈ 0,685. Найдем коэффициент η_г использования горизонтальных заземлителей с помощью рисунка 5. Имеем, η_г = 0,4 [26].

4) Определяем расчетное сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_в выбранного профиля.

Для этого используем формулу для случая типа заземлителя трубчатого в двухслойном грунте.

 

(5.5)

 

где p₁ - удельное сопротивления грунта верхнего слоя (Ом · м), р₂ - удельное сопротивления грунта нижнего слоя (Ом · м); l - длина трубы (м); h - высота верхнего слоя почвы (м); r₀ - радиус сечения трубы (м).

 

 

5) Определяем сопротивление соединительных полос R_r без учета коэффициента использования.

Тип заземлителя - горизонтальный, протяженный в однородном грунте (металлическая полоса). Полоса связи находиться в верхнем слое грунта, поскольку глубина заземления t = 1 м совместно с высотой полосы, которая в свою очередь меньше b, будет равна величине, меньшей высоты верхнего уровня грунта. Таким образом, в формуле расчета R_r в качестве р будем брать p₁. Итак,

 

(5.6)

 

где p₁ - удельное сопротивления грунта верхнего слоя (Ом · м); l₁ = а¯*(n - 1); h - высота верхнего слоя почвы (м); b - ширина полосы связи (м); t - глубина заложения заземлителя (м).

Данная формула применима для вычисления сопротивления соединительной полосы при выполнении следующих условий:

 

l₁ >> d, l₁ >> 4t, где d = 0,5b

.

Проверим истинность условий:

 

d = 0.5*0.04 = 0,02;

 

l₁ = 9*6 = 54.

 

Очевидно, условия выполняются. Поэтому, мы вправе произвести вычисление величины R_r:

 

 

6) Определяем сопротивление полученного контура с использованием формулы:

 

(5.7)

 

 

7) Проверяем условие R ≤ R_н (с условием того, что R расчетное должно быть на 0,2-0,3 Ом ниже).

Очевидно, что R > R_н.

Так как сопротивление рассчитанного контура больше нормированного значения сопротивления повторим вычисления при изменении числа заземлителей n.

Примем n = 16.

 

η_в ≈ 0,66, η_г ≈ 0,36.

 

 

 

 

Проверяем условие 3,39 ≤ 4. Так как сопротивление рассчитанного контура незначительно меньше установленной величины (< 4 Ом), то условиям безопасности будет удовлетворять контур из 16 труб и соединительной полосы L = 96 м.

Существует другой способ уменьшения расчетного сопротивления контура заземления. Для этого следует изменить длину одиночных заземлителей. При этом очевидно, возможно уменьшить расход стальных труб на устройство контура.

Пусть l =2 м, n = 10, остальные условия задачи оставим без изменений. Проведем расчет сопротивления контура R при этих предположениях без комментариев к поэтапным вычислениям.

Итак, n = 10, отношение расстояния между трубами к длине трубы = 3.

 

η_в ≈ 0,0,735, η_г ≈ 0,56.

 

 

 

 

Охрана окружающей среды

Интенсификация производства, сельского хозяйства, внедрение информационных технологий, глобальная компьютеризация всех отраслей деятельности человека существенно меняют среду его жизнедеятельности.

Проблемой создания здоровых и безопасных условий труда занимается система обеспечения жизнедеятельности человека. Именно эта система направлена на оптимизацию взаимодействия людей с техническими средствами и окружающей средой в целях обеспечения сохранения здоровья и работоспособности человека.

При решении технических задач необходимо учитывать последствия взаимодействия производственной среды с окружающей природной средой. Проблемы экологии, охраны окружающей среды становятся важнейшими как в социальной, так и в экономической сферах, поскольку последствия хозяйственной деятельности человека приобретают глобальные масштабы [26].

Многообразие переплетающихся между собой процессов, связывающих человеческий организм и среду его обитания, требуют комплексной оценки последствий непреднамеренного воздействия на окружающую среду и целенаправленного преобразования природы. Поэтому в решение современной экологической проблемы должны вносить вклад все области научного знания и отрасли техники.

Человеческое общество воздействует на различные компоненты природной среды: атмосферу (выбросы газов, аэрозолей, твердых частиц), гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание искусственных водохранилищ, сброс жидких отходов, загрязненных и нагретых вод) и литосферу (добыча ископаемого сырья, изменение ландшафтов, захоронения вредных отходов). В настоящее время такие воздействия приобретают глобальный характер, затрагивая все континенты нашей планеты.