МЧС России Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Кафедра пожарной безопасности технологических процессов и производств КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема: Выбор электрооборудования для цеха порошковой окраски, тепловой расчет электрической сети, разработка молниезащиты для цеха порошковой окраски Выполнил: студент 1731 учебной группы 3 курса ПБ-ИБЖ Минеев А.А. Вариант-11 Руководитель: преподаватель кафедры капитан вн. сл. А. Н. Емельянова Дата защиты _____________________ Оценка _____________________ _____________________ (подпись руководителя) Санкт-Петербург 2020 год МЧС России Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Кафедра пожарной безопасности технологических процессов и производств ВАРИАНТ 11 УТВЕРЖДАЮ Руководитель курсового проекта преподаватель кафедры капитан внутренней службы А. Н. Емельянова «__»__________________2020 г. ПЛАН-ГРАФИК выполнения курсового проекта Тема: Выбор электрооборудования для цеха порошковой окраски (НКПВ=16,9 г/м3), тепловой расчет электрической сети, разработка молниезащиты для цеха порошковой окраски (НКПВ=16,9 г/м3) Студент 1731 учебной группы ИБЖ, Минеев Артём Алексеевич № п/п 1 1 2 3 4 Разделы, подразделы и их содержание Срок выполнения 2 3 Выдача задания. Введение. Анализ основных пожароопасных явлений в электроустановках и обеспечение практической значимости курсового проекта Раздел 1. Обоснование класса зоны помещения или наружной установки. Раздел 2. Выбор электрооборудования для помещения или наружной 2 Отметка руководителя о выполнении 4 5 6 7 8 9 установки. Раздел 3.Тепловой расчет электрических силовых и осветительных сетей. Раздел 4. Обоснование и расчет молниезащиты здания или наружной установки. Графическое оформление чертежей. Представление курсового проекта на проверку Защита курсового проекта 3 Содержание Задание на выполнение курсового проекта 5Ошибка! Закладка не определена. Введение ........................................................ 7Ошибка! Закладка не определена. Раздел 1 Обоснование класса зоны помещения или наружной установки ........... 9 Раздел 2 Выбор электрооборудования .................................................................... 15 2.1 2.2 Распределительные устройства ...................................................................... 15 Электродвигатели ............................................................................................. 15 2.3 Магнитные пускатели ...................................................................................... 15 2.4 Пусковые кнопки .............................................................................................. 15 2.5 Светильники...................................................................................................... 16 2.6 2.7 Выключатели .................................................................................................... 16 Электропроводка .............................................................................................. 16 2.8 Защитное заземление ....................................................................................... 16 Раздел 3 Тепловой расчет электрических силовых и осветительных сетей ....... 17 3.1 Тепловой расчет ответвлений к электродвигателям .................................... 17 3.2 Тепловой расчет силовой магистрали ............................................................ 20 3.3 Тепловой расчет осветительной сети ............................................................. 23 Раздел 4 Молниезащита ............................................................................................ 25 4.1 Выбор типа и места установки молниеотвода .............................................. 17 4.2 Определение высоты молниеотвода............................................................... 27 Заключение ................................................................................................................. 31 Список использованных источников ....................................................................... 32 Графическая часть ..................................................................................................... 33 4 Задание на выполнение курсового проекта по дисциплине «Электротехника и пожарная безопасность электроустановок» Студента А.А.Минеева группа № 1731 Выбрать вариант № 11 электрооборудование для цеха порошковой окраски (НКПВ=16,9 г/м3), произвести тепловой расчет электрических сетей, разработать молниезащиту здания. Исходные данные: Цех порошковой окраски (НКПВ=16,9 г/м3) Силовая сеть: щитов/электропотребителей 2/7; напряжение U = 380В; мощность э/двигателей: P1 = 7 кВт; 𝑃2 = 7 кВт; P3 = 20 кВт; P4 = 10 кВт; P5 = 4,5 кВт; P6 = 4,5 кВт; P7 = 10 кВт; Частота вращения (синхронная) 𝑛c = 3000 об/мин. Осветительная сеть: щитов/групп светильников 1/6; светильников 38; мощность ламп 200 Вт; напряжение U = 220 В; Молниезащита: город - Вологда; 5 размеры здания: L = 60 м; S = 18 м; Н= 6 м. удельное сопротивление грунта ρ = 400 (Ом*м). 6 Введение Электроустановками называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудование (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии. Среди причин пожаров электротехнического характера являются короткое замыкание и токи перегрузок. Короткое замыкание является самым распространенным, хотя нередко оно может быть и следствием какой-либо другой аварийной ситуации в электрической цепи. Короткое замыкание (далее - КЗ) возникает при соединении электрических проводов с нарушенной изоляцией, соприкосновении проводов с металлическими заземленными конструкциями зданий и сооружении, попадании на оголенные провода посторонних металлических предметов, пробое обугленной или нарушенной изоляции проводов и других электроустановочных изделий. В результате короткого замыкания, из-за резкого возрастания тока в электрической цепи, значительно возрастает температура токопроводящих жил, что приводит к воспламенению изоляции электрических проводов и кабелей и чаще всего сопровождается расплавлением металла проводников. Анализ статистических данных показывает, что ежегодно в России от электроустановок происходит около 50 000 пожаров; это составляет 20-25% к общему числу пожаров в стране. Такое же соотношение характерно и для многих промышленно развитых стран Европы. При рассмотрении вопросов пожарной опасности электроустановок исходят из наличия двух составляющих пожара: источника зажигания и горючей среды. Источником зажигания в электроустановках служит высокий потенциал энергии, способный как в нормальном, так и в аварийном режиме (перегрузка, короткое замыкание и др.) образовывать высокотемпературные участки, способные воспламенять сгораемую 7 изоляцию и защитную оболочку электроизделий, сгораемые конструктивные элементы зданий и сооружений, по которым они прокладываются. Одновременное присутствие этих двух составляющих пожара позволяет с уверенностью сказать, что любое электроизделие является потенциально пожароопасным. Выполнение данного курсового проекта в первую очередь направлено на обучение самостоятельной работе с нормативно-правовыми актами и документами, сводами правил и различной электротехнической документацией. В процессе выполнения курсового проекта появляется представление об обеспечении пожарной безопасности различных промышленных объектов, предотвращении коротких замыканий (КЗ), перегрузки электродвигателей и пожаров и взрывов, связанных с неправильным использованием электрооборудования. В ходе выполнения курсового проекта дается описание и определение класса зоны в заданном помещении, выбирается для него электрооборудование, производится тепловой расчет силовой и осветительной сетей, разрабатывается молниезащиту заданного объекта. 8 Раздел 1 Обоснование класса зоны помещения или наружной установки Электропомещениями - называются помещения или части помещения, отгороженные, например, сетками, в которых расположены электроустановки, доступные только для квалифицированного обслуживающего персонала. 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, физикохимические свойства обращающегося в производстве веществ и материалов, характер технологического процесса. Классификация помещений по ПУЭ. В соответствии с Правилами устройствами электроустановок, все помещения в зависимости от воздействия окружающей среды на электрооборудование подразделяются 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); жаркие- помещения, в которых температура длительное превышает 30 градусов цельсия (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; 9 с химической 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, классифицируются 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 процессе, так и при возможных нарушениях его. По степени эти зоны делятся на четыре классы: П-I, П-II, П-IIа, П-III; П-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 и более градуса Цельсия; П-II- зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна; П-IIа - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твёрдые горючие вещества в количестве, при котором удельная пожарная нагрузка составляет не менее 1 мегаджоуля на квадратный метр; П-III - зоны, расположенные вне зданий, сооружений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более градус Цельсия или любые твердые горючие вещества. Взрывоопасная зона- помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в которых могут образовываться в помещении или 10 наружной установке, в которых могут обрабатываться взрывоопасные смеси. Взрывоопасные зоны делятся на 6 классов. Помещение за пределами взрывоопасной зоны считается невзрывоопасным. В зависимости от частоты и длительного присутствия взрывоопасной смеси взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы: 0-й класс - зоны, в которых взрывоопасная смесь газов или паров жидкостей с воздухом присутствует постоянно или хотя бы в течение одного часа; 1-й класс - зоны, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси; 2-й класс - зоны, в которых при нормальном режиме работы оборудования не образуются взрывоопасные смеси газов или паров жидкостей с воздухом, но возможно образование такой взрывоопасной смеси газов или паров жидкостей с воздухом только в результате аварии или повреждения технологического оборудования; 20-й класс - зоны, в которых взрывоопасные смеси горючей пыли с воздухом имеют нижний концентрационный предел распространения пламени менее 65 граммов на кубический метр и присутствуют постоянно; 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; 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 11 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 образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.; Зона класса В-1а - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения), а возможны только в результате аварий или неисправностей; Зона 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 нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом; 2) помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения; 3) зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах. 12 Зоны класса В-1г-пространства у наружных установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок), надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой, а также пространства у проемов за наружными конструкциями помещений с взрывоопасными зонами классов В-I, В-Ia, B-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 образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов); Зоны классов В-IIа- зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, указанные в предыдущем пункте, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей. В основу данной классификации положено: для пожаро- и взрывоопасных зон – температура вспышки и концентрационные предела воспламенения; для прочихвлажность и температура воздуха, наличие пыли и агрессивной среды. Учитывая характер технологического процесса и физико-химические свойства обращающихся в производстве веществ определяется класс зоны. Цех порошковой окраски (НКПВ=16,9 г/м3) на основании п. 7.3.41 [2] относится к зоне В-II, т.к. при работе выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли с НКПВ=16,9 г/м3 в таком количестве, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы. Категория и группа взрывоопасной смеси по табл. 7.3.3 [2] - IIА и Т1 соответственно (промышленные газы и пары, температура самовоспламенения краски порошковой 475°С). На основании табл. 7.3.10 [2] электрические 13 машины, устанавливаемые во взрывоопасных зонах В-II, взрывобезопасное (при соблюдении требований 7.3.63), особовзрывобезопасное, электрические светильники - повышенной надежности против взрыва (при соблюдении требований 7.3.63) Согласно п. 7.3.54 [2] электрооборудование, особенно с частями, искрящими при нормальной работе, рекомендуется выносить за пределы взрывоопасных зон, если это не вызывает особых затруднений при эксплуатации и не сопряжено с неоправданными затратами. В случае установки электрооборудования в пределах взрывоопасной зоны оно должно удовлетворять требованиям настоящей главы. 7 [2]. 14 Раздел 2 Выбор электрооборудования 2. 1 Распределительные устройства Шкафы управления и освещения во взрывобезопасном исполнении с видом взрывозащиты Ex-d. Могут применяться для наружной и внутренней установки во взрывоопасных зонах при наличии взрывоопасных смесей класса II. Шкаф ШВ-1 с корпусом из алюминиевого сплава и видом защиты доступа IP 65 соответствует требованиям [2]. Для осветительной сети выбираем распределительный щит ЩОВ-1 с маркировкой lExdIIAT2 (щит осветительный взрывонепроницаемый, на 6 однофазных и 2 трехфазные группы, может работать в производственных взрывоопасных помещениях. Электродвигатели 2. 2 Электродвигатели серии ВАО (взрывозащищенный, асинхронный, обдуваемый) в исполнении IP-54 (защита от попадания пыли и водяных брызг под любым углом). Характеристики данных двигателей в зависимости от мощности приведены в табл. 2.13 [4]. 2. 3 Магнитные пускатели Пускатель ПМ32 имеет маркировку по взрывозащите 2ЕхdeПСТ5. Пускатель имеет два отделения - отделение вводов и коммутационное. В коммутационном отделении расположены два контактора (пускателя), соединенных последовательно, и тепловое реле. Электрическая схема допускает работу двух пускателей по схеме реверсивного управления, а также позволяет осуществлять нулевую защиту, защиту от перегрузки и блокировку последовательности включения пускателей (раздел 3 [3]). 2. 4 Пусковые кнопки Для дистанционного управления аппаратами управления применяются кнопочные посты управления серии КУ90 с маркировкой по взрывозащите 15 1ЕхdПВТ5. Посты рассчитаны на ток 10 А, при напряжении 380 В и частотах 50 и 60 Гц. В зависимости от типа имеют одно-, двух- и трехкнопочное исполнение, с обозначением, соответственно, КУ91, КУ92 и КУ93. (раздел 3 [3]). Светильники 2. 5 В соответствии с разделом 7.3 [2] светильники во взрывоопасной зоне B-II должны быть повышенной защиты против взрыва. Выбираем светильник НСП 44-200 (взрывозащищенный, степень защиты оболочки IP-54, климатическое исполнение У1, Т1) с лампой накаливания 200 Вт табл. 12 [3]. Выключатели 2. 6 ВПВ-4Б 11 У5 - выключатель путевой взрывозащищенный на четыре контакта, модернизированный, с приводом - рычаг с роликом, маркировка взрывозащиты РВ Exdl, климатического исполнения и категории размещения У5 (раздел 3 [3]). 2. 7 Электропроводка Применение голых проводников в этих зона не допускается. Во взрывоопасных зонах проводки рекомендуется выполнять кабелями с оболочками из материалов, не распространяющих горение. Рекомендуется преимущественно применять открытую прокладку бронированных и небронированных кабелей по стенам и строительным конструкциям, на лотках, профилях, тросах, струнах и т.п. Во взрывоопасных зонах провода можно применять только при прокладке в стальных водогазопроводных трубах. Для силовых сетей по табл. П.2 [5] выбираем кабель ВРБГ (кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией в полихлорвиниловой оболочке, голый, без покрова из кабельной пряжи), способ прокладки - открыто по стенам. Для 15 осветительных сетей по табл. П.2 [5] выбираем кабель ВРГ (кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией в полихлорвиниловой оболочке), способ прокладки - по стенам на тросах табл. 14 [4]. 16 2. 8 Во взрывоопасных Защитное заземление зонах любого класса заземлению подлежат электроустановки при всех напряжениях переменного и постоянного тока (п. 7.3.134 [2]). Во взрывоопасных зонах любого класса должно быть выполнено уравнивание потенциалов, для чего в тех помещениях, в которых применяется заземление, строительные и производственные конструкции, трубопроводы, металлические корпуса технологического оборудования и т. п. должны быть присоединены к сети заземления (п. 1.7.47 [2]). Магистрали заземления должны присоединяться к заземлителям в двух и более местах и по возможности с противоположных концов помещения. Металлические части электрооборудования необходимо занулить присоединением к четвертому проводу или к жиле кабеля, используемой в качестве нулевого защитного проводника (п. 7.3.135 [2]). 17 Раздел 3 Тепловой расчет электрических и осветительных сетей Силовая сеть помещения смонтирована в здании: Цех порошковой окраски (НКПВ=16,9 г/м3) . Напряжение сети 380 В. Помещение относится к зоне класса В-II по п. 7.3.41 [2]. Все электродвигатели защищаются от токов КЗ плавкими предохранителями или автоматами с электромагнитными расцепителями. В нашем случае для защиты электродвигателей от токов КЗ устанавливаем автоматы с электромагнитными расцепителями, которые будут также защищать проводники от токов перегрузки по п. 7.3.94 [2]. 3. 1 Тепловой расчет ответвлений к электродвигателям Данные электродвигателей табл. 2.13 [4]: P1 =7 кВт; η = 0,88; cosφ = 0,88; КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; Р2 = 7 кВт; η = 0,88; cosφ = 0,88; КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; Р3 = 20 кВт; η = 0,89; cosφ = 0,93; КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; Р4=10 кВт; η = 0,88; cosφ = 0,9 КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; Р5 =4,5 кВт; η = 0,88; cosφ = 0,88; КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; P6 = 4,5 кВт; η = 0,88; cosφ = 0,88; КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; Р7 = 10 кВт; η = 0,88; cosφ = 0,9 КПТ = 7,5; nc = 3000 об/мин; Определяем номинальные токи электродвигателя 𝐼н.дв = 𝐼н.дв = 𝐼н.дв = 𝑃дв (1) √3 ∗ 𝑈 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∗ 𝜂 7 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.88 ∗ 0.88 7 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.88 ∗ 0.88 18 = 13,7 А; = 13,7 А; 𝐼н.дв = 20 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.89 ∗ 0.93 𝐼н.дв = 𝐼н.дв = 𝐼н.дв = 𝐼н.дв = 10 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.9 ∗ 0.88 = 36,7 А; = 19,2 А; 4,5 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.88 ∗ 0.88 4,5 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.88 ∗ 0.88 10 ∗ 103 √3 ∗ 380 ∗ 0.9 ∗ 0.88 = 8,8 А; = 8,8 А; = 19,2 А; Определяем пусковые токи электродвигателей: 𝐼п.дв = КПТ ∗ 𝐼н.дв (2) 𝐼п.дв1 = 7,5 ∗ 13,7 = 103 𝐴 𝐼п.дв2 = 7,5 ∗ 13,7 = 103 𝐴 𝐼п.дв3 = 7,5 ∗ 36,7 = 275,3 𝐴 𝐼п.дв4 = 7,5 ∗ 19,2 = 143,9 𝐴 𝐼п.дв5 = 7,5 ∗ 8,8 = 66,2 𝐴 𝐼п.дв6 = 7,5 ∗ 8,8 = 66,2 𝐴 𝐼п.дв7 = 7,5 ∗ 19,2 = 143,9 𝐴 Определяем ток срабатывания автоматов для защиты электродвигателей от токов КЗ по условию: (3) 𝐼ср.элм ≥ 1,25 ∗ 𝐼𝑛 19 𝐼ср.элм(1)≥1,25∗103=128,8 𝐴 𝐼ср.элм(6)≥1,25∗66,2=82,8 𝐴 𝐼ср.элм(2)≥1,25∗103=128,8 𝐴 𝐼ср.элм(7)≥1,25∗143,9=179,9 𝐴 𝐼ср.элм(3)≥1,25∗275,3=344,125 𝐴 𝐼ср.элм(4)≥1,25∗143,9=179,9 𝐴 𝐼ср.элм(5)≥1,25∗66,2=82,8 𝐴 Для всех электродвигателей выбираем автоматы АЕ 2053 с электромагнитным расцепителем табл. П.6 (5) — для э/дв(1) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 12,5 𝐴, 𝐼ср.элм = 150 𝐴 — для э/дв(2) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 12,5 𝐴, 𝐼ср.элм = 150 𝐴 — для э/дв(3) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 50 𝐴, 𝐼ср.элм = 600 𝐴 — для э/дв(4) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 16 𝐴, 𝐼ср.элм = 192 𝐴 — для э/дв(5) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 8 𝐴, 𝐼ср.элм = 96 𝐴 — для э/дв(6) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 8 𝐴, 𝐼ср.элм = 96 𝐴 — для э/дв(7) 𝐴𝐸2053 𝐼н = 16 𝐴, 𝐼ср.элм = 192 𝐴 Сечения для проводов выбираем из табл. 1.3.6 [2]. Выбираем один двухжильный кабель. Во взрывоопасных зонах выбор сечений проводов производится по условию: (4) 𝐼д ≥ 1,25 ∗ 𝐼н.дв для э/дв(1) 𝐼д ≥ 17,2 𝐴; 𝑆 = 1,5 мм2 ; , 𝐼д = 19 𝐴 для э/дв(2) 𝐼д ≥ 17,2 𝐴; 𝑆 = 1,5 мм2 ; , 𝐼д = 19 𝐴 для э/дв(3) 𝐼д ≥ 46 𝐴; 𝑆 = 6 мм2 ; , 𝐼д = 50 𝐴 для э/дв(4) 𝐼д ≥ 24 𝐴; 𝑆 = 2,5 мм2 ; , 𝐼д = 27 𝐴 для э/дв(5) 𝐼д ≥ 11 𝐴; 𝑆 = 1,5 мм2 ; , 𝐼д = 19 𝐴 для э/дв(6) 𝐼д ≥ 11 𝐴; 𝑆 = 1,5 мм2 ; , 𝐼д = 19 𝐴 для э/дв(7) 𝐼д ≥ 24 𝐴; 𝑆 = 2,5 мм2 ; , 𝐼д = 27 𝐴 20 3. 2 Тепловой расчет силовой магистрали Магистрали защищают только от токов короткого замыкания (плавкими предохранителями или автоматами с электромагнитным расцепителем. В нашем случае, когда ответвления от короткого замыкания защищаются автоматами с электромагнитным расцепителем, целесообразно и силовые магистрали защищать такими же автоматами. Так как номинальные и пусковые токи электродвигателей определены выше, то дальнейший порядок расчета силовых магистралей, следующий: Определяем максимальный ток магистрали по формуле 𝑛−1 (5) Imax ≥ K c ∗ ∑ Iн.дв + Imax(пуск) 𝑖−1 где Кс - коэффициент спроса, зависит от числа двигателей, определяется по таблице 3.8 [5].. Iп.дв.max– наибольший пусковой ток двигателя, включенного в магистраль Iн.дв.i – номинальный ток i-го двигателя ; У нас две силовые магистрали поэтому: 𝐼м1 ≥ 0,8 ∗ (13,7 + 13,7 + 36,7 + 19,2) + 275,3 = 341,94 𝐴 𝐼м2 ≥ 0,7 ∗ (8,8 + 8,8 + 19,2) + 143,9 = 169,66 𝐴 Для силовой магистрали выбираем двухжильный провод ВРБГ, прокладку будем осуществлять в трубах. Сечение выбираем по табл. 1.3.6 ПУЭ: S1=35 мм2 , Iд.м1=140 А; S2=10 мм 2 , Iд.м1=70 А; Выбор аппарата защиты. Автоматический воздушный выключатель с электромагнитным расцепителем выбирается по току срабатывания по условию (6) 𝐼ср.элм ≥ 1,25 ∗ 𝐼𝑚𝑎𝑥 21 𝐼ср.элм1 ≥ 1,25 ∗ 341,94 = 427,425 𝐴; 𝐼ср.элм2 ≥ 1,25 ∗ 169,66 = 212,075 𝐴; Для 1 магистрали выбираем автомат АЕ 2053 с электромагнитным расцепителем с Iср.элм 1=480 А. Для 2 магистрали выбираем автомат АЕ 2053 с электромагнитным расцепителем с Iср.элм 2=240 А.табл. П.6 [5]. Проверяем соответствие защиты сечению проводов магистралей по условию Iср.элм≤4,5ּIд: - Iср.элм1≤4,5ּIд.м1 480≤4,5∙135=607,5 А – условие выполнено; - Iср.элм2≤4,5ּIд.м1 240≤4,5∙55=247,5 А – условие выполнено 3.3Тепловой расчет осветительной сети Согласно [2] от токов КЗ защищаются все осветительные сети, а защите оттоков перегрузки подлежат сети всех видов во взрывоопасных зонах. Так как в исходных данных задано число групп и число светильников, то необходимо произвести разбивку светильников на группы. Согласно исходным данным у нас 38 светильников, поделенных на 6 групп, следовательно, принимаем, что 4 группы по 6 светильников и 2 группы по 7 светильников. Определяем рабочий ток: 𝐼𝑝 = 𝑃гр ; 𝑃 = 𝑛𝑃 𝑈𝑐 гр (9) где: n - число светильников в группе; Р - мощность одного светильника, Pгр - мощность группы светильнико 𝑃гр(1−4) = 6 ∗ 200 = 1200 𝐵𝑚 , 𝐼𝑝(1−4) = 22 1200 = 5,45 𝐴; 220 𝑃гр(5−6) = 7 ∗ 200 = 1400 𝐵𝑚 , 𝐼𝑝(5−6) = 1400 = 6,36 𝐴; 220 Выбор аппаратов защиты. Выбираем номинальные токи плавкой вставки предохранителя для групп светильников 1-4 и 5-6 то условию: 𝐼н.вст ≥ 𝐼𝑝 (10) 𝐼н.вст(1−4) ≥ 5,45 𝐴; 𝐼н.вст(5−6) ≥ 6,36 𝐴; По приложению 1 [7] выбираем для всех 6 групп освещения предохранители ПР-2, Iн.вст = 10 А. Выбор сечения жил проводов. Выбираем сечение кабеля при прокладке по воздуху по табл. 1.3.6 [2]. В [2] указано, что сечения жил при защите сетей от токов перегрузки во взрывоопасных зонах выбирают по формуле (4), поэтому для всех групп освещения имеем: 𝐼д ≥ 1,25 ∗ 10 = 12,5 А. Из табл. 1.3.6 [2] для этого тока выбираем медный двухжильный кабель ВРГ минимального сечения S = 1,5 мм2, для которого 𝐼д = 19 А. 23 Раздел 4 Молниезащита Воздействия молнии принято подразделять на 2 группы: первичные, вызванные прямым ударом молнии, и вторичные, вызванные близкими ее разрядами. Прямой удар молнии вызывает следующие воздействия: — электрические, связанные с поражением людей и животных электрическим током (прямое поражение, появление опасных напряжений шага и прикосновения при растекании тока молнии в земле), а также с появлением электрических перенапряжений в электросетях, что может привести к выводу из строя электрической части электроустановок; — термические, связанные с выделением теплоты при прямом контакте канала молнии с объектом или при протекании через объект тока молнии; — механические, распространяющейся от обусловленные канала молнии, ударной электродинамическими волной, силами, действующими на проводники с токами молнии, а также резким паро- и газообразованием в материалах и последующим их механическим разрушением (растрескивание бетона, расщепление древесины). К вторичным проявлениям молнии относятся: — электростатическая индукция возникает в результате перемещения зарядов в канале молнии и проявляется в виде возникновения опасного напряжения на незаземленных металлических конструкциях, величина которого зависит от тока молнии, расстояния до места удара и может достигать несколько сотен киловольт; — электромагнитная индукция возникает в результате изменения тока молнии во времени и проявляется в виде наведения ЭДС в металлических контурах (электрически связанные трубопроводы, коммуникации и пр.), что приводит к появлению высокого напряжения в них и искрению в местах сближения и разрывах контуров; 24 — занос высоких потенциалов по вводимым в объект коммуникациям при близких ударах молнии. Цех порошковой окраски относится к классу взрывоопасной зоны В-II. Так как оно находится в г. Вологда, где среднегодовая продолжительность гроз 20-40 часов, то в соответствии с табл. 1 [6] требуется молниезащита категории II. Для определения типа зоны молниезащиты по данным Приложения 2 [6] определяем n - удельную плотность ударов молний в 1 квадратный километр земной поверхности в год (n =4). Определяем N - ожидаемое количество поражений молнией нашего здания в год по формуле (Приложение 2 [6]): N = [(S + 6H) ∗ (L + 6H) − 7,7 ∗ H2 ] ∗ n ∗ 10−6 (11) где Н - наибольшая высота здания или сооружения в метрах, N = [(18 + 6 ∗ 6) ∗ (60 + 6 ∗ 6) − 7,7 ∗ 36] ∗ 4 ∗ 10−6 = 0,020. Поскольку N = 0,020 < 1, то по табл.1 [6] устанавливаем, что тип зоны защиты будет Б. После этого необходимо выполнить защиту здания от прямых ударов молнии. 4.1 Выбор типа и места установки молниеотвода Выбирая тип молниеотвода и место его установки, необходимо учитывать: — соотношение длины и ширины здания (для протяженных зданий и зданий, имеющих большую площадь, желательно выбирать одиночный тросовый молниеотвод); — категорию молниезащиты здания; Цех для окраски - протяженное здание, поэтому выбираем одиночный тросовый молниеотвод. В соответствии с п. 2.14 [6] при установке отдельно стоящих молниеотводов для объектов II категории молниезащиты расстояние от 25 них по воздуху и земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется; в соответствии с п. 2.15 [6] корпуса установок из железобетона (наше помещение из железобетона) должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом объекте или отдельно стоящими. Поэтому опоры одиночного тросового молниеотвода установим на торцевых стенках нашего здания. 4.2 Определение высоты молниеотвода Для определения высоты молниеотвода h предварительно находят гx расстояние от молниеотвода до наиболее удаленной точки здания в плане. Расчет параметров одиночного тросового молниеотвода с зоной защиты Б производим по формулам: 18 2 rx = rx (12) 18 = 9 м; 2 hx = H = 6 м; ℎ= ℎ= 𝑟𝑥 +1,85∗ℎ𝑥 1,7 (13) 9 + 1,85 ∗ 6 = 11,8 м; 1,7 h0 = 0,92 h (14) h0 = 0,92 ∗ 11,8 = 10,8 м; r0 = 1,7 h 26 (15) r0 = 1,7 ∗ 11 = 18,7 м; По полученным значениям параметров строим зону защиты одиночного тросового молниеотвода [Приложение 5]. Описание конструктивных элементов молниеотвода. Опоры тросовых молниеотводов должны быть рассчитаны с учетом натяжения троса и действия на него ветровой и гололедной нагрузок п. 3.1 [6]. Опоры отдельно стоящих молниеотводов могут выполняться из стали любой марки, железобетона и дерева п. 3.2 [6]. В нашем случае установим опоры из стали. Тросовые молниеприемники должны быть выполнены из стальных многопроволочных канатов сечением не менее 35 мм2 п. 3.3 [6]. Мы используем именно такой молниеприемник сечением 35 мм2 . Соединение молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителем должны выполняться, как правило, сваркой п. 3.4 [6], поэтому такое соединение используем и мы. Токоотводы, соединяющие молниеприемник с заземлителями, выполняем в соответствии с табл. 3 и п. 3.5 [6] круглыми из стали диаметром 6 мм при прокладке снаружи здания и диаметром 10 мм при прокладке в земле. Токоотводы прокладываем по наружным торцевым стенкам здания кратчайшим путем п. 3.6 [6]. В качестве заземлителей используем искусственные стальные трехстержневые заземлители, рекомендуемые в табл. 2 [6]. В соответствии с п. 2.20 [6] для защиты зданий и сооружений II категории молниезащиты от вторичных проявлений молнии предусмотрены следующие мероприятия: а) металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, установленных в защищаемом электроустановок здании, (в присоединены качестве к заземляющему устройству заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые [2] заземлители электроустановок, кроме 27 нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ); б) внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их сближения на расстояние менее 10 см через каждые 30 м выполнены перемычки из стальной проволоки диаметром 5 мм или стальной ленты сечением 24 м м2 ; для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки выполнены из гибкого медного проводника; в) во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания обеспечена затяжка не менее четырех болтов на каждый фланец. Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществлена присоединением их на вводе в здание к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии п. 2.22 [6]. Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполнена путем их присоединения на вводе в здание к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации - к ее железобетонному фундаменту. В п. 2.23 [6] указано, что при невозможности использования фундамента (в среднеи сильноагрессивных грунтах, где защита железобетона от коррозии выполняется эпоксидными и другими полимерными покрытиями, а также при влажности грунта менее 3%), должен быть установлен искусственный заземлитель, состоящий из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м. Однако в нашем случае указанные ограничения на использование железобетонного фундамента отсутствуют, поэтому на ближайшей к вводу опоре коммуникации выполнено присоединение ее к железобетонному фундаменту. Для защиты от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи, сетям телефона, радио и сигнализации ввод в здание воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ, сетей телефона, радио, сигнализации в соответствии с п. 2.10 [6] должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах. В нашем случае мы используем кабели, проложенные в металлических трубах. При этом последние на вводе в здание 28 присоединяем к железобетонному фундаменту. 29 Заключение В курсовом проекте рассмотрены основные причины пожаров на цехе по покраске по причинам неисправности электрооборудования или неправильного обращения с ним. Среди наиболее встречающихся причин пожаров выделяют короткие замыкания, большие переходные сопротивления, токи перегрузок. Рассматриваемое помещение относится ко взрывоопасной зоне класса В-II. В работе проведен тепловой расчет осветительной и силовой сетей, расчет зоны молниезащиты объекта. По результатам расчетов зоны молниезащиты устанавливается одиночный тросовый молниеотвод. Выполнена графическая часть работы: спроектирована схема силовой сети помещения план силовой сети помещения, схема осветительной сети помещения, план осветительной сети помещения, зона зашиты молниеотвода помещения. 30 Список использованных источников 1. Федеральный закон Российской Федерации от 22.07.2008г. №123- ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями и дополнениями от 27.12.2018). 2. ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7; 3. Черкасов В.Н., Зыков В.И. Обеспечение пожарной безопасности электроустановок: учебное пособие. - М.:000 “Издательство Пожнаука”, 2002. 406с. 4. Стрижков И.Г. Методические рекомендации по выбору электрооборудования и проводок для взрыво- и пожароопасных зон в курсовом и дипломном проектировании. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - 30 с. 5. Справочник энергетика деревообрабатывающего предприятия Москва: Лесная промышленность, 1982. - 398 с. 6. Агунов М.В., Маслаков М.Д., Пелех М.Т. Пожарная безопасность электроустановок: Учебник. □ СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012. - 292 с. 7. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87. -М.: Министерство энергетики и электрификации СССР, 1987. - 32 с. 31 Графическая часть Графическая часть курсового проекта состоит из пяти чертежей: 1. Схема силовой сети помещения [Приложение А]. 2. План силовой сети помещения [Приложение Б]. 3. Схема осветительной сети помещения [Приложение В]. 4. План осветительной сети помещения [Приложение Г]. 5. Зона защиты молниеотвода помещения [Приложение Д] 32 33
