Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технологический процесс и окружающая среда

Введение…………………………………………………………………………3

Характеристика технологического процесса и окружающей среды…….4

Исходные данные……………………..………………………………….4
Определение и нормативное обоснование классов взрывоопасности зон и наружных взрывоопасных установок……………………….…….6
Определение и нормативное обоснование категорий и групп (температурных классов) взрывоопасных смесей в насосном зале, тамбуре и для наружных установок ……………….……………………………………..6

Краткое описание схемы электроснабжения здания насосной, силового и осветительного электрооборудования…………………………..……….7

Заключение о нормативном соответствии силового и осветительного электрооборудовния…………………………….………………………….8

Проверочный расчет электрических сетей……………………………….10

Силовая сеть…………………………….…………………………….….10

Тепловой расчет ответвления к двигателю с короткозамкнутым ротором…………………………….………………………………….......10
Расчет силовой сети по потере напряжения………………………….11
Расчет силовой сети по условиям короткого замыкания……………12

Тепловой расчет осветительной сети…………………………………..14
Проверка соответствия сечения кабеля (провода) магистральной линии осветительной цепи рабочему току………………………...………..15
Проверка соответствия сечения кабеля магистральной линии силовой сети рабочему току…………………………….…………………………15

Молниезащита…………………………….………………………………..16
Заключение о соответствии запроектированного электрооборудования требованиям пожарной безопасности и ПУЭ……………………….……18

Приложение…………………………………………………………………….19

Список литературы…………………………………………………………….24

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время практически нет другого вида энергии, способного конкурировать с электрической энергией по доступности, удобству ее использования, преобразования в другие виды энергии и передачи на огромные расстояния без значительных потерь.

Использование электрической энергии связано с пожарной опасностью, опасностью взрывов при эксплуатации электроустановок во взрывоопасных производствах. Обеспечение пожаро- и взрывобезопасности электроустановок регламентируется нормативными документами, соблюдение которых является обязательным на всех этапах проектирования, монтажа и эксплуатации. В последние годы количество пожаров, возникших при эксплуатации электроустановок, увеличивается. Имеют место пожары также и от разрядов молнии и статического электричества.

Одним из главных условий повышения результативности пожарно-профилактической работы в этой области является изучение причин возникновения пожаров и взрывов от электроустановок, а также нормативно-технических требований, обеспечивающих пожаро- и взрывобезопасное применение электроустановок в различных условиях, защиту объектов от поражения молнией и статического электричества.
Глава 1. Характеристика технологического

процесса и окружающей среды

Исходные данные

Примеры взрывоопасных зон и их размеров

Таблица 1

Характеристика веществ и материалов	Расчетное избыточное давление взрыва, кПа	Категория помещения по НПБ 105-03 [6]	Класс взрывоопасной зоны	Размеры взрывоопасной зоны
Горючие газы, ЛВЖ с tвсп28	Более 5	А	1, 2	Весь объем помещения

Характеристика применяемых веществ

Таблица 2

Номер варианта	Применяемое вещество (газ или пар)	Температура вспышки, 0С	Концентрационный предел распространения пламени		Температура самовоспламенения, 0С	Значение БЭМЗ, мм	Образование взрывоопасной смеси и расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа
			нижний	верхний			при нормальной работе	при аварии
			объемная доля, %
4	Ацетонирил	2	3,00	16,0	523	1,50	+

Данные питающего трансформатора и вводной магистрали

(от ТП до ЩС - участок I). Напряжение сети 380/220 В

Таблица 3

Номер варианта

Трансформатор

Магистраль от ТП до ЩС

Аппарат защиты на вводе ЩС

Номинальная мощность, Sт, кBA

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент загрузки,

Кз

Марка кабеля

Количество и сечение жил, мм2

Длина,

Способ прокладки

Тип автомата или предохранителя

Номинальный ток расцепителя или плавкой

вставки, А

1000

0,8

0,9

СРБГ

1(3×70+1×25)

150

З.*

ППНИ-39-3

250

Расчетные данные силовой сети (от ЩС до электродвигателя - участок II). Напряжение сети 380/220 В

Таблица 4

Номер варианта

Пoтpeбляемая мощность на силовом щите,

Рр, кВт

Автомат или предохранитель

Магнитный

пускатель

Ключ

управления

Групповая сеть

Электродвигатель

Тип

пускателя

Ток нулевой установки реле,

I0, А

Тип

Марка провода или кабеля

Длина, м

Тип или серия

Номинальная мощность, Рн, кВт

Коэффициент

мощности,

сos φ

КПД,

Коэффициент пуска,

Кп

Номинальный ток расцепителя или предоранителя, А

Тип

теплового реле

Исполнение по взрывозащите

Количество и сечение жил, мм2

Способ прокладки

Исполнение по взрывзащите

120

НПБ-2

ПЛЕ-332

КУ 700

ВВГ

В160S4

0,87

6,5

100

ТРН-40

М0Д

1(4×4)

Ск.*

В3Т4-В

Расчетные данные участка ΙΙΙ (от ЩС до ЩО). Напряжение сети 380/220 В

Таблица 5

Номер варианта

Магистраль от ЩС до ЩО

Аппарат защиты на вводе ЩО

Марка кабеля или провода

Сечение,

мм2

Способ прокладки

Длина, м

Тип автомата или

предохранителя

Номинальный ток расцепителя (плавкой

вставки), А

НРГ

1(4×1,5)

Ск.*

НПМ-60М

Расчетные данные осветительной сети (участок IV)

Таблица 6

Номер варианта

Потребляемая мощность на ЩО, Рр, кВт

Аппарат защиты

Групповая сеть

Светильник

Тип автомата или предохрантеля

Iн.теп.

или

Iн.вст.

Марка провода или кабеля

Сечение мм2

Способ прокладки

l1*, м

а**, м

Тип и исполнение по взрывозащите

Количество, шт.

7,0

НПН-15

ПРТО

2(1×1,25)

Г.т.

Расчетные данные заземляющего устройства

Таблица 7

Номер варианта

Тип схемы

Измеренное удельное сопротивление грунта, ρизм,

Ом⋅ м

Что предшествовало времени измерения удельного сопротивления грунта

Типы вертикальных электродов заземлителя, их размеры, мм

Длина вертикальных электродов заземлителя, L, м

Расстояние между электродами заземлителя, a, м

Количество вертикальных электродов заземлителя

Тип и размеры горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды заземлителя, мм

Длина горизонтальной полосы, lп, м

Глубина заложения заземлителя от поверхности земли, l0, м

Конструкция заземляющего устройства

0,8·102

Выпадало небольшое количество осадков

Труба,

d = 50

Сталь,

d = 8

0,6

Данные для проектирования молниезащиты здания насосной станции

Таблица 8

Номер варианта	Средняя продолжительность гроз, ч	Ширина здания S, м	Длина здания L, м	Высота здания hx,м	Тип молниеотвода	Точки установки молниеотводов, №
4	50	11	13	3,5	Одиночный стержневой	5

1.2. Определение и нормативное обоснование классов взрывоопасности зон и наружных взрывоопасных установок:

В помещении насосной станции (около установок вытяжной вентиляции, оконных проемов насосного зала и наружного выхода из него, щитовой и камеры приточной вентиляции) используется ацетонитрил – легковоспламеняющаяся жидкость. Аппаратура герметична, технологический процесс непрерывен и построен таким образом, что в помещении насосной станции образуется взрывоопасная смесь при нормальных режимах работы, объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения. Согласно п. 7.3.40 (ПУЭ №6) помещение насосной станции относится к взрывоопасной зоне класса В-I, которая занимает весь объем помещения.

1.3. Определение и нормативное обоснование категорий и групп (температурных классов) взрывоопасных смесей в насосном зале, тамбуре и для наружных установок

Поскольку оценки одного класса взрывоопасной зоны для вывода о соответствии электрооборудования требованиям пожарной безопасности и ПУЭ недостаточно, то необходимо определить и нормативно обосновать также категорию и группу (температурный класс) взрывоопасной смеси.

В помещении взрывоопасную смесь представляет - ацетонитрил с воздухом по табл.7.3.3 (ПУЭ №6): категория смеси – IIА, группа смеси – Т1.

Глава 2. Краткое описание схемы электроснабжения здания насосной, силового и осветительного электрооборудования

Электроснабжение объекта осуществляется от трансформаторной подстанции ТП, мощность которого составляет 100 кВА, коэффициент мощности ; коэффициент загрузки Трансформаторы располагают либо в отдельных помещениях, в том числе прилегающих к взрывоопасным зонам, либо снаружи, вне взрывоопасной зоны.

Участок I ТП- ЩС:

Электропроводка выполнена кабелем СРБГ 1(3×70+1×25) (кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией и свинцовой оболочкой, трехжильный с сечением жилы 70 мм²) проложенный в земле, на котором установлен предохранитель ППНИ-39-3 с номинальным током плавкой вставки 250 А. Длина участка 150 метра.

Участок II ЩС-электродвигатель:

Потребляемая мощность на силовом щите составляет 120 кВт. На участке установлен предохранитель, магнитный пускатель, реле и ключ управления. Типа предохранителя - НПБ – 2, номинальный ток предохранителя – 100 А. Тип магнитного пускателя - ПЛЕ-322, теплового реле - ТРН-40, ток нулевой установки реле – 32 А, тип ключа управления - КУ 700, исполнение по взрывозащите М0Д (масляное заполнение оболочки и продувка оболочки под избыточным давлением). Электропроводка выполнена кабелем ВВГ 1(4×4) - кабель с медной токопроводящей жилой, с изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова, четырехжильный с сечением 4 мм², длиной 35 метров, проложенный на скобах. На данном участке установлен электродвигатель В160S4, с исполнением по взрывозащите В3Т4-В – взрывобезопасный электродвигатель, является взрывозащищенным для взрывоопасных смесей категории 1,2,3; электрооборудование является взрывозащищенным для взрывоопасных смесей групп Т1,Т2, Т3, Т4, с взрывонепроницаемой оболочкой. Номинальная мощность электродвигателя – 15 кВт, коэффициент мощности – 0,87, КПД – 90%, коэффициент пуска – 6,5.

Участок III ЩС-ЩО:

Электропроводка выполнена НРГ 1(4×1,5) – кабель с медной жилой, нейритовой изоляцией и резиновой маслостойкой оболочкой, не распространяющей горение, с сечением жилы 1,5 мм², длиной 14 метров, кабель проложен на скобах. На данном участке установлен предохранитель НПМ-60М с номинальным током 25А. Напряжение на ЩО 7,0 кВт.

Участок IV осветительная сетка:

Потребляемая мощность на ЩО-7,0 кВт, на участке установлен предохранитель – типа НПН -15, . Электропроводка выполнена проводом ПРТО 2(1×1,25) - медные жилы, изоляция выполнена из резины, оплётка из хлопчатобумажной ткани, пропитанная противогнилостным составом, сечение жилы-1,25 мм², провод проложен в газовой трубе. Расстояние от ЩО до первого светильника - 16 м, расстояние между светильниками – 3 м. Тип светильника – Н4Б-300, исполнение по взрывозащите - Н4Б (защита вида «е»- повышенная надежность против взрыва, наивысшая категория взрывоопасной смеси- взрывонепроницаемая оболочка, группы Б - электрооборудование является взрывозащищенным), количество светильников – 9 шт.

2.1 Заключение о нормативном соответствии силового и осветительного электрооборудования

Экспертиза электроприёмников объекта

Наименование помещения	Класс зоны, категория и группа взрывоопасной сети		Маркировка электрооборудования по взрывозащите или по степени защиты			ВЫВОД
Наименование помещения	По проекту	По нормам	вид	По проекту	По нормам	ВЫВОД
Насосный зал	В-I	В-I IIА Т1	ключ управления	КУ 700, взрывозащита- М0Д	Любого вида взрывозащиты для соответствующей категории и группы взрывоопасных смесей, с уровнем взрывобезопасной надежности против взрыва	Соответствует условию п. 7.3.62, 7.3.68, табл. 7.3.11 ПУЭ.
			электродвигатель	В160S4, Взрывозащита- В3Т4-В	Любого вида взрывозащиты для соответствующей категории и группы взрывоопасных смесей, с уровнем повышенной надежности против взрыва	Соответствует, допустимый уровень взрывозащиты - взрывобезопасный, в зависимости от класса взрывоопасной зоны В-I табл. 7.3.10 ПУЭ.
			светильники	Н4Б-300, взрывоащита - Н4Б	Любого вида взрывозащиты для соответствующей категории и группы взрывоопасных смесей, с уровнем повышенной надежности против взрыва	Соответствует, электрооборудование является взрывозащищенным прил.3 к гл. 7.3, п.7.3.60 ПУЭ.

Экспертиза электропроводки

Участок	Класс зоны		электропроводка			ВЫВОД
Участок	по проекту	по нормам	вид	по проекту	по нормам	ВЫВОД
I ТП-ЩС	В-I	В-I	Кабель	СРБГ в земле	СРБГ внутри помещения	Не соответствует по способу прокладки, кабель должен прокладываться по стенам и строительным конструкциям на скобах, в лотках п. 7.3.118 табл. 7.3.14 ПУЭ. Следует проложить кабель внутри помещения на скобах.
II ЩС-Электродвигатель	В-I	В-I	Кабель	ВВГ на скобах	ВВГ на скобах	Соответствует
III ЩС-ЩО	В-I	В-I	Кабель	НРГ на скобах	ВБбШв на скобах	Не соответствует по способу проложения ПУЭ 7.3.118, табл. 7.3.14 (силовая сеть). Необходимо заменить кабель на бронированный кабель ВБбШв, либо проложить в водогазопроводной трубе.
IV Осветительная сетка	В-I	В-I	Провод	ПРТО в газовых трубах	ПВ 2 в газовых трубах	Не соответствует по материалу покрытий из горючих материалов (хлопчатобумажная ткань) п.7.3.108 ПУЭ. Следует заменить провод на ПВ2.

Глава 3. Проверочный расчет электрических сетей

3.1. Силовая сеть (2 участок)

3.1.1. Тепловой расчет ответвления к двигателю с короткозамкнутым ротором

1) Определяем номинальный ток электродвигателя:

Рн- номинальная мощность двигателя, Вт;

Uл – линейное напряжение, В;

cosφ - коэффициент мощности;

η – КПД двигателя в относительных единицах.

2) Определяем пусковой ток электродвигателя:

Кп- коэффициент пуска электродвигателя (кратность пускового тока).

3) Определяем расчетный номинальный ток плавкой вставки:

α - коэффициент инерционности предохранителя.

4) Задано: предохранитель НПБ - 2.

Проверяем условие :

- условие выполняется.

Для надежного отключения сети при коротком замыкании номинальный ток плавкой вставки должен быть наименьшим ближайшим к расчетному току (ПУЭ 3.1.4). Поэтому необходимо заменить заданный предохранитель НПБ-2 (100А) на ПН-2 (80А).

5) Определяем расчетный допустимый длительный ток кабеля:

(т. к. класс зоны В - I).

6) Определяем фактический (табличный) допустимый длительный ток кабеля:

ВВГ 1(4×4) кабель (прокладка в скобах)

Жила – медная многопроволочная

Изоляция – из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ)

Оболочка – из ПВХ пластиката

ПУЭ табл. 1.3. 18 ->

7) Проверяем условие: .

- условие выполняется.

3.1.2. Расчет силовой сети по потере напряжения

1) По таблице 3.1 [задачника] определяем: при мощности трансформатора Sт =1000 кВ∙А, коэффициенте загрузки трансформатора Кз=0,9 и коэффициенте мощности суммарной нагрузки cosφ = 0,8 допустимая потеря напряжения силовой сети составляет .

2) По таблице 3.2 [задачника] определяем коэффициенты:

с1 = 77, т.к. кабель 1 участка СРБГ – с медными жилами;

с2 = 77, т.к. кабель 2 участка ВВГ – с медными жилами.

3) Определяем фактическую потерю напряжения на участках:

- установленная мощность силового шкафа, кВт;

- номинальная мощность электродвигателя, кВт;

l1, l2 - соответственно длина 1 и 2 участка, м;

Sф.1, Sф.2 — соответственно сечение фазной жилы кабеля 1 и 2 участка, мм2.

Суммарная потеря напряжения составит:

4) Проверяем условие

- условие выполняется.

Кабель выбран правильно.

3.1.3. Расчет силовой сети по условиям короткого замыкания

1) Определяем суммарное активное сопротивление фазной жилы 1 и 2 участков:

- где ρ1=0,032 и ρ2=0,019 – удельные активные сопротивления материала жил соответственно кабеля 1 участка – СРБГ 1(3×70+1×25) и 2 участка – ВВГ 1(4×4), (Ом·мм2/м).

2) Определяем суммарное активное сопротивление нулевой жилы 1 и 2 участков:

где , - соответственно сечение нулевой жилы кабеля 1 и 2 участка, мм2.

3) Определяем суммарное реактивное сопротивление фазной и нулевой жилы:

где а1=0,00007 и а2=0,00007– удельные реактивные сопротивления кабелей 1 и 2 участков (Ом/м).

4) Определяем полное сопротивление замкнутой части линии:

где Rд = 0,06 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов (болтовые контакты на шинах, зажимы на вводах и выводах аппаратов, разъемные аппаратов, контакт в точке КЗ и т.д.);

Zm =0 – полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания – при мощности трансформатора большей 630 кВ·А принимается равным 0.

5) Определяем ток однофазного короткого замыкания в конце линии:

6) Проверяем условие: (т. к. класс зоны В - I):

>4 - условие выполняется.

7) Определяем активное сопротивление фазной жилы 1 участка:

;

8) Определяем реактивное сопротивление фазной жилы 1 участка:

;

9) Определим полное сопротивление фазной жилы Zф 1 участка

где Rmи Xm – соответственно активное и реактивное сопротивления трансформатора мощностью 1000 кВ∙А;

Rд=0,05Ом – добавочное сопротивление переходных контактов без учета контактов аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников.

10) Определяем ток трехфазного короткого замыкания в начале линии:

11) Определяем предельный ток отключения предохранителя (приложение 7 ): .

12) Проверяем условие: :

- условие выполняется.

3.2. Тепловой расчет осветительной сети (4 участок)

1) Определяем необходимый вид защиты:

- согласно ПУЭ 3.1.8 осветительная сеть должна быть защищена от токов коротких замыканий.

- согласно ПУЭ 3.1.10 осветительная сеть во взрывоопасной зоне класса В-I подлежит защите от перегрузки.

2) Сети, подлежащие защите только от токов коротких замыканий и перегрузки, должны защищаться автоматами с электромагнитным или комбинированным расцепителем, следовательно, предохранитель НПН-15- не подходит. Нужно заменить на комбинированный автоматический выключатель- АЕ2036.

3) Определяем рабочий ток осветительной сети:

где n – количество светильников, шт;

Рn – номинальная мощность светильника, Вт;

Uф – фазное напряжение, В.

4) Проверяем условие: :

- условие выполняется, однако для надежного отключения сети при коротком замыкании номинальный ток расцепителя автомата, кроме этого, должен быть наименьшим ближайшим к рабочему току (ПУЭ 3.1.4). Поэтому предлагается заменить заданный предохранитель НПН-15 на автомат АП-50 с номинальным током комбинированного расцепителя 16А.

5) Определяем допустимый длительный ток провода:

ПРТО 2(1×1,25) два одножильных провода

Жила – медная;

Изоляция – резина;

Оплётка - хлопчатобумажная ткань, пропитанная противогнилостным составом;

Прокладка - в газовой трубе.

ПУЭ табл.1.3.4

6) Проверяем условие:

- условие выполняется, следовательно, сечение провода соответствует тепловому расчету.

7) Проверяем условие:

- условие выполняется.

3.3. Проверка соответствия сечения кабеля (провода) магистральной линии осветительной сети рабочему току (3 участок)

1) Определяем рабочий ток 3 участка:

где - установленная мощность осветительного щитка, Вт.

2) Определяем допустимый длительный ток кабеля:

Задано: НРГ 1(4х1,5) - один четырехжильный кабель

Жила – медная

Изоляция – нейритовая

Оболочка – резиновая маслостойкая, не распространяющая горение

Прокладка - в скобах.

ПУЭ табл. 1.3.6

3) Проверяем условие :

- условие выполняется, следовательно, сечение кабеля соответствует тепловому расчету.

3.4. Проверка соответствия кабеля магистральной линии силовой сети рабочему току (1 участок)

1) Определяем рабочий ток 1 участка:

;

где - установленная мощность силового шкафа, Вт.

2)Определяем допустимый длительный ток кабеля:

СРБГ кабель 1(3×70+1×25)

Жила – медная жила;

Изоляция – резиновая;

Оболочка – свинцовая;

Проложен в земле.

ПУЭ табл.1.3.16.

3) Проверяем условие :

– условие выполняется, следовательно, сечение кабеля соответствует тепловому расчету.

Глава 4. Молниезащита

1) Необходимость выполнения молниезащиты зданий и сооружений в зависимости от назначения, степени огнестойкости, наличия в них пожаро- и взрывоопасных зон и др. определяется по СО 153-34.21.122-2003

Защищенность здания или сооружения от прямых ударов молнии определяется вхождением всех его частей в пространство зоны защиты молниеотвода.

Согласно п. 3.3.2.2 (СО 153-34.21.122-2003) зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h0 < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0.

Зона А: h0 = 0,85h,

r0 = (1,1 — 0,002h)h,