Ирина Эланс
Пожарная безопасность электроустановок
Содержание
Исходные данные…………………………………………………………. ……..3
Введение…………………………………………………………
1. Определение класса
зоны в помещении …………………………………
2. Выбор электрооборудования ………………………………………………...16
2.1. Распределительные устройства ……………………………………………16
2.2. Электродвигатели . …………………………………………………………19
2.3. Магнитные пускатели ……………………………………………………...24
2.4. Пусковые кнопки………………………………………
2.5. Светильники ………………………………………………
2.6. Выключатели осветительной сети ………………………………………...29
2.7. Марки проводов и
кабелей ………………………………………………...
2.8. Заземление …………………………………………………
3. Расчёт силовой сети ………………………………………………………….36
3.1. Расчёт ответвлений
к двигателям …………………………………………
3.2. Расчёт магистрали ………………………………………………………….39
3.3. Расчёт осветительной сети ………………………………………………...41
4. Молниезащита ……………………………………………
4.1. Молниезащита здания ……………………………………………………...44
Заключение ………………………………………………………………………49
Список литературы……………………………………………………
Графическая часть
Задание
на выполнение курсового проекта по дисциплине «Пожарная безопасность электроустановок»
курсанта
группа
вариант № 42
Выбрать электрооборудование для помещения (наружной установки), произвести тепловой расчёт электрических сетей, разработать молниезащиту здания (наружной установки).
Помещение- Аммиачная компрессорная
Исходные данные:
Силовая сеть:
щитов/электропотребителей 1/6
напряжение U = 220В;
мощность э/двигателей:
Р1 = 4,5 кВт;
Р2 = 4,5 кВт;
Р3 = 28 кВт;
Р4 = 7 кВт;
Р5 = 7 кВт;
Р6 = 20 кВт;
частота вращения (синхронная) nc = 3000oб/мин.
Осветительная сеть:
щитов/групп светильников 2/7;
количество светильников 43;
мощность ламп 200Вт;
напряжение U = 127В;
Молниезащита:
город – Псков;
размеры здания:
L = 70м;
S = 15м;
Н = 10м.
удельное сопротивление грунта ρ = 100 Ом·м.
ЗНАЧЕНИЯ КПД, КПТ И COS Φ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
В ФУНКЦИИ Р И NС
№№ п/п |
Мощность э/двиг. Р, кВт |
nc = 3000oб/мин |
nc = 1500oб/мин |
nc = 1000oб/мин | ||||||
КПД |
Cosφ |
КПТ |
КПД |
Cosφ |
КПТ |
КПД |
Cosφ |
КПТ | ||
1 |
1,0 |
0,79 |
0,87 |
5,5 |
0,70 |
0,78 |
5,0 |
0,66 |
0,69 |
4,0 |
2 |
1,7 |
0,81 |
0,88 |
6,0 |
0,74 |
0,82 |
5,0 |
0,70 |
0,71 |
4,0 |
3 |
2,8 |
0,84 |
0,89 |
7,0 |
0,76 |
0,82 |
5,5 |
0,79 |
0,65 |
6,0 |
4 |
4,5 |
0,86 |
0,89 |
7,0 |
0,85 |
0,82 |
5,5 |
0,81 |
0,68 |
6,5 |
5 |
7,0 |
0,87 |
0,89 |
7,0 |
0,88 |
0,82 |
7,0 |
0,85 |
0,76 |
6,6 |
6 |
10,0 |
0,88 |
0,89 |
7,0 |
0,88 |
0,83 |
7,0 |
0,86 |
0,83 |
6,8 |
7 |
14,0 |
0,88 |
0,89 |
6,0 |
0,88 |
0,84 |
7,0 |
0,87 |
0,83 |
6,8 |
8 |
20,0 |
0,88 |
0,90 |
6,5 |
0,89 |
0,84 |
7,0 |
0,88 |
0,84 |
6,5 |
9 |
28,0 |
0,89 |
0,90 |
6,5 |
0,89 |
0,84 |
6,5 |
0,90 |
0,97 |
6,5 |
Введение
Анализ противопожарного состояния промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства, зданий общественного назначения и жилых домов показывает, что их безопасная эксплуатация во многом зависит от технического состояния электрооборудования, электроустановок и электроприборов. Недооценка или непонимание степени пожарной опасности электроустановок, электрифицированных машин и приборов приводит к пожарам и авариям. В условиях бурного роста выработки и потребления электроэнергии исключительно важное значение приобретают мероприятия, направленные на предупреждение пожаров от электроустановок.
Опасность возникновения пожаров при эксплуатации электроустановок проявляется в наличии сгораемой изоляции электрических сетей, машин и аппаратов.
Кислород воздуха в смеси с горючими газами или парами ЛВЖ при открытом монтаже электроустановок всегда можно создать горючую или взрывоопасную смесь. Причинами пожаров могут быть: короткие замыкания в электропроводках, машинах и аппаратах; перегрузки проводников; искры и электрические дуги; большие переходные сопротивления; вихревые токи и др.
Пожары от электроустановок в целом по стране составляют 28 %, а на предприятиях некоторых министерств и ведомств доля пожаров от электроустановок достигает 38%.количество пожаров от электроустановок в жилых домах составляют 32%. В жилых домах индивидуального пользования происходит до 70 пожаров от электроустановок. Статистические данные о пожарах и электроустановках по причине и количественные соотношения между ними, считая 100% все пожары в электроустановках, приведены в таб.1.
Данные о пожарах в электроустановках и количественное соотношение между ними по видам (назначению) электрооборудования приведены в таб.2.
Таблица 1. Количество пожаров в электроустановках и основные причины их возникновения.
Причины |
Количество пожаров, % |
Короткие замыкания в электрических сетях, машинах, аппаратах Перегрузки проводов, кабелей,обломок машин, аппаратов Перегрев горючих материалов и предметов находящихся вблизи оставленных без присмотра электронагревательных приборов Искрение и электрическая дуга Образование больих переходных сопротивлений Нагрев конструкций при выносе на них напряжения и др. |
43,5 12 33,5
3,5 4,5 3 |
Таблица 2. Количество пожаров в различных видах электроустановок
Вид (назначение) электрооборудования |
Количество пожаров, % |
Электропроводки Электронагревательные приборы Электродвигатели Светильники и лампы накаливания Радиоприемники и телевизоры Аппараты управления Кабельные линии Установочные электроизделия Силовые трансформаторы Прочие виды электрооборудования |
41 25 7 4,5 3,5 3 2 2 1 11 |
Из этих данных видно,
что чаще всего причинами
Возрастающие масштабы роста производства, обновления производственных фондов, реконструкция и техническое перевооружение предприятий с одновременным требованием улучшения условий труда и повышения его безопасности вызывают необходимость постоянного совершенствования пожарно-профилактической работы по защите людей и материальных ценностей.
Разработка новых технологических процессов на предприятиях, глубокие качественные изменения в технологии ряда производств не редко сопровождаются повышением их пожаро- и взрывоопасности. Реконструкция предприятий и обновление производственных фондов, осуществляемые в условиях действующих производств и связанные с остановкой эксплуатируемого и монтажом нового оборудования, электрогазосварочными работами и т.д., также могут повышать пожаро- и взрывоопасность производств. Серьезная опасность возникает в связи с использованием легковоспламеняющихся и горючих жидкостей для очистки и обезжиривания деталей, с интенсивным развитием механизированного складского хозяйства.
Короткое замыкание
Коротким замыканием (к.з.) называется всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкания через малое сопротивление между фазами, а в системах заземленной нейтралью- также замыкание одной или нескольких фаз на землю. При возникновении к.з. в электрической сети ее общее сопротивление резко уменьшается ( степень уменьшения зависит от расположения точки к.з в сети), что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с точками нормального режима. В свою очередь это вызывает снижение напряжения в сети, которое особо велико вблизи места к.з.
Основной причиной возникновения к.з. является нарушение изоляций в электрических проводах, кабелях, машинах и аппаратах, которое вызвано: перенапряжением, прямыми ударами молнии, старением изоляции, механическими повреждениями.
Меры предупреждения коротких замыканий
Мерами предупреждениями являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электроустановок. Распределительные щитки, машины, аппараты, приборы, провода, кабели и прочее электрооборудование должны соответствовать характеру окружающей среды, величине и роду тока, напряжению, мощности нагрузки.
Перегрузки
Перегрузкой называется такое явление, когда по проводам и кабелям электрических сетей, обмоткам машин и аппаратов идет рабочий ток Ip больше длительно допустимого Iд. Величина длительно допустимых токов зависит от сечения и материалов проводников, способа прокладки, конструкции проводников и температуры окружающей среды. На проводнике большего сечения допускаются большие токи, на медные проводники допускается больший ток чем на проложенные в трубах, в трубках и, наконец, и на двух -, трех- и многожильные проводники допустимые токи меньше чем одножильные.
Опасность перегрузки объясняется тепловым действием тока, сущность и количественная сторона которого выражается законом Джоуля-Ленца. Про прохождении по проводникам тока больше допустимого их температура может быть выше допустимой. При двукратной и более перегрузки проводников со сгораемой изоляции происходит ее воспламенение.
Основными причинами перегрузок являются: несоответствие сечения проводников рабочему тока; параллельные включения в сеть предусмотренные расчетов токоприемников без увеличения сечения проводников; попадания на проводники токов утечки, молнии; повышение температуры окружающей среды.
Характерным признаком перегрузок электроустановок является повышенный напрев.
Профилактика перегрузок
Во избежание перегрузки
необходимо: правильно выбрать сечение
проводников по нагреву; ограничить
включение токоприемников в
Искрение и электрическая дуга
Всякая электрическая дуга или искра есть результат прохождения тока через воздух. Искрение наблюдается при размыкании электрических цепей под нагрузкой, при пробое изоляции между проводниками, при работе электрических машин между щетками и коллектором (контактными кольцами) , а так же во всех случаях при наличии плохих контактов в местах соединения и оконцевания проводов и кабелей.
Искры и электрическая дуга, при наличии в помещениях легкогорючих веществ и взрывчатой системы, могут быть причиной пожара, взрыва.
Большие переходные сопротивления
Переходным сопротивлением называется сопротивление, возникшее в местах перехода тока с одного провода на другой или с провода на какой либо электрических аппарат при наличии плохого контакта, например, в местах соединения и оконценвания проводов, в контактах машин и аппаратах. Если нагретые контакты соприкасаются с горючими материалами, то возможно их зажигание, а при наличии взрывчатой системы возможен взрыв. В этом и состоит пожарная опасность переходных сопротивлений, которая усугубляется тем что места с наличием переходного сопротивления трудно обнаружить, а защитные аппараты сетей и установок, даже правильно выбранные не могут предупредить возникновение пожара, так как ток в цепи не возрастает, а нагрев участка с переходным сопротивление происходит только в следствии увеличения сопротивления.
Профилактика переходных сопротивлений
Для предупреждения возникновения пожаров от больших переходных сопротивлений необходимо тщательное соединение проводов и кабелей ( скруткой, пайкой, сваркой, опрессованием).
Вихревые токи
Известно, что при пересечении замкнутого провода магнитными силовыми линиями в нем индуктируется ток. Токи, которые индуктируются в массивных металлических телах при пересечении их магнитными силовыми линиями, называются вихревыми токами (токами Фуко). Вихревые токи, являясь частным случает индуктированных токов, подчиняются общим правилам и законам для токов.
Вследствие возникновения вихревых токов массивных проводниках, движущихся в магнитном поле или находящихся неподвижно, но в переменном магнитном поле, выделяется определенное количество тепла.
Вихревые токи могут быть очень большими и сильно нагревать сердечники машин и аппаратов, что может привести к разрушению изоляций проводников и даже ее воспламенению.
Устранить полностью вихревые токи нельзя, но уменьшить можно и нужно.
Профилактика вихревых токов
Для уменьшения вихревых токов якоря генераторов, электрических двигателей, сердечники трансформаторов, электромагнитов делают не сплошными, а наоборот из отдельных тонких (0,35-0,5 мм) штампованных листов стали, расположенных по направлению магнитных силовых линий и изолированных один от другого.
1.Определение класса зоны в помещении
Помещения, или части помещения, отгороженные, например, сетками, в
которых расположены электроустановки, называются электропомещениями.
Для обеспечения длительной и безопасной работы электрооборудования
одним из важнейших факторов является его конструктивное соответствие
характеру окружающей среды, поэтому для правильного выбора
электрооборудования необходимо знать и учитывать свойства окружающей
среды, физико-химические свойства обращающихся в производстве веществ и материалов, характер технологического процесса.
Классификация помещений по ПУЭ.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок, все помещения в зависимости от воздействия окружающей среды на электрооборудование подразделяют на классы:
сухие - помещения, в которых относительная влажность не превышает
60% (например все жилые, служебные, бытовые, лечебные, учебные помещения);
влажные - помещения, в которых пары воды выделяются временно и
притом в небольших количествах. Относительная влажность в них не
превышает 75% (например кухни квартир, некоторые подвалы и др.);
сырые - помещения, в которых относительная влажность воздуха длительно превышает 75% (например кухни общественных столовых, некоторые подвалы, ванные комнаты);
особо сырые - помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении,
покрыты влагой);
жаркие - помещения, в которых температура длительно превышает 30 С
(например дезкамеры, сушилки, литейные, термические цехи и др.);
пыльные - помещения, в которых по условиям производства выделяется
технологическая негорючая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.д.
помещения с химически активной или органической средой - помещения, в которых по условиям производства содержатся агрессивные пары, газы, образуются отложения, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.
Пожаро- и взрывоопасные зоны.
В соответствии с Техническим регламентом о требованиях пожарной
безопасности (ФЗ № 123 от 22.07.2008г.) и ПУЭ открытые пространства, часть или весь объем помещений, в которых хранятся, обрабатываются или применяются пожаро- и взрывоопасные вещества, классифицируют на пожароопасные и взрывоопасные зоны:
Пожароопасная зона - пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества как при нормальном технологическом процесс, так и при возможных нарушениях его. По степени опасности эти зоны делятся на четыре класса: П-I, П-II, П-IIа, П-III;
1) П-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более градуса Цельсия;
2) П-II - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна;
3) П-IIа - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества в количестве, при котором удельная пожарная нагрузка составляет не менее 1 мегаджоуля на квадратный метр;
4) П-III - зоны, расположенные вне зданий, сооружений, строений, в
которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более градуса Цельсия или любые твердые горючие вещества.
Взрывоопасная зона - помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси. Взрывоопасные зоны делятся на 6 классов.
Помещение за пределами взрывоопасной зоны считается невзрывоопасным.
В зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной
смеси взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы:
1) 0-й класс - зоны, в которых взрывоопасная газовая смесь присутствует
постоянно или хотя бы в течение одного часа;
2) 1-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при
нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси;
3) 2-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при
нормальном режиме работы оборудования взрывоопасные смеси горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварии или повреждения технологического оборудования;
4) 20-й класс - зоны, в которых взрывоопасные смеси горючей пыли с воздухом имеют нижний концентрационный предел воспламенения менее 65
граммов на кубический метр и присутствуют постоянно;
5) 21-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при
нормальном режиме работы оборудования выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с
воздухом взрывоопасные смеси при концентрации 65 и менее граммов на кубический метр;
6) 22-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при
нормальном режиме работы оборудования не образуются взрывоопасные смеси горючих пылей или волокон с воздухом при концентрации 65 и менее граммов на кубический метр, но возможно образование такой взрывоопасной смеси горючих пылей или волокон с воздухом только в результате аварии или повреждения технологического оборудования.
По ПУЭ классификация взрывоопасных зон следующая:
Зоны класса В-1 - зоны, расположенные в помещениях, в которых
выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими
свойствами, что они могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси
при нормальных режимах работы, а также места открытого разлива в емкости ЛВЖ, установки приготовления резинового клея и т.п.
Зоны класса В-1а - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.
Зоны класса В-1б - зоны, расположенные в помещениях, в которых при
нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются одной из следующих особенностей:
1) горючие газы в этих зонах обладают высоким (15% и более) НКПВ и
резким запахом;
2) помещения производств,
связанных с обращением
3) зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах.
Зона класса В-1г - пространства у наружных установок, содержащих горючие газы или пары ЛВЖ, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ, газгольдеров с горючими газами, эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых
нефтеловушек а также пространства у проемов за наружными конструкциями помещений с взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа и В-II.
Зоны класса В -II зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы.
Зоны класса В-IIа - зоны в помещениях, в которых взрывоопасные смеси
пылей или волокон с воздухом возможны только в результате аварий или неисправностей.
В основу данной классификации положено: для пожаро- и взрывоопасных зон - температура вспышки и концентрационные пределы воспламенения; для прочих - влажность и температура воздуха, наличие пыли и агрессивной среды.
Учитывая характер технологического процесса и физико-химические свойства обращающихся в производстве веществ определяется класс зоны.
Аммиачная компрессорная на основании ПУЭ п.7.3.46. относится к зоне класса В-Iб.
2. Выбор электрооборудования
2.1.Распределительные устройства
Распределительные устройства являются важнейшим звеном в электроснабжении объектов. К ним относятся: распределительные пункты, щитки, ящики, шкафы, пульты управления, станции управления и т.д.
Распределительные щитки предназначены для приема и распределения электроэнергии потребителям. По назначению они бывают силовые и осветительные. По исполнению кожуха: открытые - IРОО; защищенные - IР10, IР20, IР21; закрытые - IР42, IР44 и взрывозащищенные во взрывонепроницаемом исполнении. Щитки открытого исполнения устанавливают в специальных электрических помещениях. Щитки защищенного, закрытого и взрывозащищенного исполнения можно устанавливать в помещениях жилых домов, административных, общественных и других зданиях, в цехах промышленных предприятий.
По условиям обслуживания щитки подразделяются на два вида:
• с двухсторонним обслуживанием.
• с односторонним обслуживанием.
Правила монтажа и эксплуатации распределительных устройств.
Корпуса панелей, кожухи и другие части устройств должны быть несгораемыми или трудносгораемыми. Исполнение кожухов щитков, пунктов, шкафов и т.п. должно соответствовать окружающей среде.
На основании ПУЭ п.7.3.78 распределительные устройства напряжением до и выше 1 кВ во взрывоопасных зонах любого класса размещать запрещается. Предлагаю ГРЩ как для силовой, так и для осветительной сети
установить в отдельном примыкающим к цеху помещении. При этом должны быть выполнены следующие условия по ПУЭ:
7.3.82. Окна РУ, ТП и ПП, примыкающих к взрывоопасной зоне, рекомендуется выполнять из стеклоблоков толщиной не менее 10 см.
7.3.83. РУ, ТП (в том числе КТП) и ПП, примыкающие одной стеной к
взрывоопасной зоне, рекомендуется выполнять при наличии взрывоопасных зон с легкими горючими газами и ЛВЖ классов В-I, В-Iа и В-Iб и при наличии взрывоопасных зон классов В-II и В-IIа.
При технико-экономической нецелесообразности сооружения отдельно стоящих зданий для РУ, ТП и ПП допускается сооружение РУ, ТП и ПП, примыкающих одной стеной к взрывоопасной зоне. При этом в РУ, ТП и ПП уровень пола, а также дно кабельных каналов и приямков должны быть выше уровня пола смежного помещения с взрывоопасной зоной и поверхности окружающей земли не менее чем на 0,15 м. Должны быть также выполнены требования 7.3.85.
7.3.85. РУ, ТП (в том числе КТП) и ПП, примыкающие одной и более стенами к взрывоопасной зоне, должны удовлетворять следующим требованиям:
1. РУ, ТП и ПП должны иметь собственную, независимую от помещений с взрывоопасными зонами приточно-вытяжную вентиляционную систему.
Вентиляционная система должна быть выполнена таким образом, чтобы через вентиляционные отверстия в РУ, ТП и ПП не проникали взрывоопасные смеси (например, с помощью соответствующего расположения устройств для приточных и вытяжных систем).
2. В РУ, ТП и ПП, примыкающих одной стеной к взрывоопасной зоне
класса В-1, а также к взрывоопасным зонам с тяжелыми или сжиженными
горючими газами классов В-1а и В-16, должна быть предусмотрена приточная вентиляция с механическим побуждением с пятикратным обменом воздуха, в час, обеспечивающая в РУ, ТП и ПП небольшое избыточное давление, исключающее доступ в них взрывоопасных смесей.
Приемные устройства для наружного воздуха должны размещаться в
местах, где исключено образование взрывоопасных смесей.
3. Стены РУ, ТП и ПП,
к которым примыкают
4. Ввод кабелей и труб электропроводки в РУ, ТП и ПП из взрывоопасных зон класса В-1 и из взрывоопасных зон с тяжелыми или сжиженными горючими газами классов В-1а и В-1б должен выполняться через наружные стены или через смежные стены помещений без взрывоопасных зон.
5. Выходы из РУ, ТП и ПП должны выполняться в соответствии со СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений" Госстроя России.
6.Расстояния по горизонтали и вертикали от наружных дверей и окон РУ, ТП и ПП до находящихся во взрывоопасных зонах классов В-1, В-1а, В-II наружных дверей и окон помещений должны быть не менее 4 м до неоткрывающихся окон и не менее 6 м до дверей и открывающихся окон.
Расстояние до окон, заполненных стеклоблоками толщиной 10 см и более, не
нормируется.
При соблюдении этих условий помещение электрощитовой является
помещением с нормальной средой.
В данном помещении электрощитовой предлагаю установить:
Для силовой сети:
ГРЩ типа СПУ62 (с уплотнением) с исполнением корпуса IР44.
Основание учебник Мыльникова стр.248. Щит комплектуется плавкими
предохранителями типа КП.
Для осветительной сети:
ГРЩ типа ОП-6 (2 шт.) с исполнением корпуса IР44. Щиты
комплектуются на отходящих линиях защитным аппаратом АБ 25(220В, 15А)
на вводе - пакетным выключателем ПВЗ-100.
2.2.Электродвигатели