Расчетные данные участка III

Расчетные данные осветительной сети (участок IV)

Расчетные данные заземляющего устройства

План насосной

2. Определение и нормативное обоснование классов взрывоопасности зоны

Конструктивно-планировочные особенности здания:

Насосная станция расположена в одноэтажном прямоугольном здании размером 12х15 м. Наружные и внутренние стены выполнены из обычного кирпича. Здание состоит из машинного зала, вентиляционной камеры, тамбуров и щитовой. Все помещения изолированы друг от друга. Машинный зал имеет выход наружу, вентиляционная камера в тамбур. Двери выхода наружу типовые деревянные сгораемые.

Краткое описание вентиляции:

Вентиляция приточно-вытяжная с механическим побуждением, обеспечивает 20-ти кратный воздухообмен при перекачке метилового спирта. Приточная вентиляция снабжена центробежным вентилятором Ц9-57 №4 с подачей воздуха 4120 м³/ч в машинном отделении. Двери и люки в вентиляционной камере герметичны.

Особенности технологического процесса:

Насосная станция предназначена для слива светлых нефтепродуктов из 3-х ж/д цистерн и темных - из 4-х цистерн. Для одновременного слива нефтепродуктов из 3-х цистерн в насосном зале установлено 2 основных насоса 6НК-9х1 и 2 вспомогательных СВН-80, а также 2 вакуум-насоса ВВН-3. В качестве запорной арматуры приняты задвижки с ручным приводом. На нагнетательных линиях насоса предусмотрены обратные клапаны. Все оборудование герметизировано. Наиболее пожароопасным веществом слива является метиловый спирт. Его свойства: Т_всп=8^оС, Т_свсп= - 5^оС

Классы пожаровзрывоопасности зон:

Согласно исходным данным помещения следует отнести к взрывоопасным зонам т.к. Т_всп паров метилового спирта ниже 61^оС (п. 7.3.11. ПУЭ). Однако, если технологическое оборудование и вентиляция работают исправно, относить это помещение к классу В-1 нет оснований. При аварии расчетного избыточного давления ВОС превышает 5 кПа, поэтому согласно п.7.3.41. ПУЭ и приложению №1 таблицы №1 НПБ 105-95 насосный зал следует отнести к взрывоопасной зоне класса В-1а, а пространство на расстоянии 0,5м от выхода наружу из насосного зала, тамбур и зону с радиусом менее 3м около вытяжной вентиляции следует отнести к классу В-1б (п.7.3.53. ПУЭ). Помещение вент. камеры следует отнести к помещению с нормальной средой вследствие наличия на воздуховоде самозакрывающегося обратного клапана. Тамбур насосного зала следует отнести к взрывоопасной зоне класса В-1б (п. 7.3.53., 7.3.9. ПУЭ).

3. Определение и обоснование группы и категории взрывоопасной смеси (ВОС)

На основании п. 7.3.28. и табл. 7.3.3. ПУЭ паро-воздушная смесь спирта с воздухом следует отнести к категории смеси IIA и группе Т2

4. Краткая характеристика схемы силового и осветительного оборудования

Питание электроэнергией насосной станции осуществляется от низковольтной сети предприятия напряжением 220-380В; для двигателей - линейное; для ламп - фазное. Потребляемая мощность для силового и осветительного оборудования составляет 55 кВт и 16 кВт соответственно.

Силовое электрооборудование

Питание силовой и осветительной нагрузок осуществляется от трансформаторной подстанции по кабелю АСБ, проложенному в земле. На вводе к ЩС предусмотрен аппарат защиты А3124. Управление электродвигателями технологического оборудования производится магнитными пускателями типа ПМЕ-122 с тепловым реле ТРН-8 и ключом управления типа КУВ с исполнением по взрывозащите В1А. Распределительная сеть выполнена кабелем марки АВВБГ с четырьмя алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм. Основными потребителями являются электродвигатели технологического оборудования типа В112М8 с исполнением по взрывозащите В3Т4-В

Осветительное оборудование

По проекту предусмотрено только общее рабочее освещение помещений. Используются светильники типа В3Г-200. Осветительная сеть от ЩС до ЩО запитана кабелем ВВБ, проложенным в газовых трубах. Щит освещения защищен автоматом типа Ц-33, а для защиты групповой осветительной сети, запитанной проводом ПВ 4(1х1,5), проложенным в газовых трубах, используется автомат типа Ц-27.

5. Определение и обоснование соответствия уровней и видов взрывозащиты силового и осветительного электрооборудования требованиям пожарной безопасности и ПУЭ

6. Характеристика заземлителя повторного заземления защитного нулевого провода

Нормами регламентируется, что все металлические части электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением, подлежат занулению. В настоящем проекте для зануления силового электрооборудования во взрывоопасных зонах используется специально проложенные провода, во всех остальных помещениях используют стальные трубы силовой проводки.

Осветительное электрооборудование зануляют присоединением его к нулевому рабочему проводу. Для повторного заземления нулевого защитного провода используют наружный и внутренний контуры с расчетным сопротивлением растеканию тока 30 Ом. Для защиты от вторичных проявлений молний и статического электричества, все технологические аппараты, трубопроводы и воздуховоды присоединяют к внутреннему контуру заземлителя. Этот вариант защитного зануления электрооборудования соответствует п. 7.3.132 - 7.3.141.

7. Проверочный расчет соответствия сечения проводников сетей по тепловому нагреву и допустимой потере напряжения

Силовая сеть:

Определяем соответствие кабеля АВВБГ 1(4х2,5) ск.

- кабель выполнен с алюминиевыми жилами => не соответствует (п. 7.3.93. ПУЭ)

- кабель выполнен с ПВХ оболочкой и изоляцией => соответствует (п. 7.3.102. ПУЭ)

- кабель проложен на скобах => соответствует (п. 7.3.118. ПУЭ)

- кабель выполнен без горючих покровов => соответствует (п. 7.3.108. ПУЭ)

Определяем номинальный ток 2-го участка:

I_н = Р_н / (v3 * U_Л * з * cos ц) = 3000 / (v3 * 380 * 0,81 * 0,7) = 8 А

I_п = I_н * к_п = 8 * 4,9 = 39,2 А

I_доп ? 1,25 * I_н

I_доп = 19А (табл. 1.3.7. ПУЭ)

I_р = 1,25 * 8 = 10 А

I_доп = 19А > I_р = 10 А => условие выполняется

Вывод: материал жилы не соответствует требованиям ПУЭ

Определяем соответствие сечения кабеля по допустимой потере напряжения:

УДU_доп ? УДU_ф

УДU_доп = 7.1

УДU_ф = УДU_ф1 + УДU_ф2 = (Р₁*L₁)/(c₁*S₁) + (Р₂*L₂)/(c₂*S₂) =

(50*110)/(46*25) + (3*120)/(46*2,5) = 7,9

УДU_ф=7,9 ? УДU_доп=7,1 => условие не выполняется

Вывод: сечения кабеля по допустимой потере напряжения не соответствует требованиям ПУЭ, заменить кабель кабелем с большим сечением жил.

а) Определяем соответствие тока номинального теплового и электромагнитного расцепителей автомата А3134

I_{н.т.р.(н.эл.м).} ? I_р 150А > 10А => условие выполняется

I_н.р. ? I_р 10А = 10А => условие выполняется

б) Проверяем автомат на возможность ложного срабатывания при пуске электродвигателя

I_ср.эл.м ? К_м * I_макс

I_макс = К_п * I_н = 4,9 * 8 = 39,2 А

I_ср.эл.м = 150 А ? К_м * I_макс = 1,5*39,2 = 58,8А => условие выполняется

Вывод: автомат соответствует требованиям норм

в) Проверяем правильность выбора теплового реле ТРН-8 магнитного пускателя ПМЕ-122

I_н.т.р = 12,5 А > I_р = 10 А => условие выполняется

I_н.р = 10 А = I_р = 10 А => условие выполняется

Вывод: условие выполняется, тип реле выбран правильно.

Определяем количество делений, на которое необходимо повернуть регулятор теплового реле:

I_уст ~ I_н.

а) Количество делений без учета температуры окружающей среды

N₁ = (I_н - I_о) / (с*I_о) = (8 - 8) /(0,055*8) = 0

б) Количество делений с поправкой на t_окр = 25^оС

N₂ = (t_окр - 30^оС) / 10^оС = (25 - 30) / 10 = - 0,5

в) Результирующее количество делений

N = N₁ + N₂ = 0 + (- 0.5) = - 0.5

Вывод: порядок регулятора теплового реле необходимо установить на деление шкалы «-1»

Проверяем автомат на надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии

I_к.з.(к) / I_{ср.эл.м.} ? 1,4

I_к.з.(к) / I_н.тепл. ? 6

I_к.з.(к) = U_ф / z_ф-о

U_ф - фазное напряжение

z_ф-о - общее сопротивление линии

z_ф-о = [(УR_ф + УR_д + УR_о)² + (Ух_ф + Ух_о)²]^1/2

R_ф - сопротивление проводника фазы

R_д - добавочное сопротивление переходных сопротивлений

R_о - сопротивление нулевого проводника

х_ф - активное сопротивление проводника фазы

х_о - активное сопротивление нулевого проводника

z_ф = [(УR_ф + УR_д + УR_т)² + (Ух_ф + Ух_т)²]^1/2

УR_ф = с * l / s_ф = 0,032*110/25 + 0,032*120/2,5 = 1,7 Ом

УR_д = 0,015 + 0,02 = 0,035 Ом

УR_о = с*l/s_о = 0,032*110/25 + 0,032*120/2,5 = 1,7 Ом

Ух_ф = а/l = 0.07/0.23 = 0.3 Ом

Ух_о = а/l = 0.07/0.23 = 0.3 Ом

УR_т = с/S_т = 3,5/160 = 0,02 Ом

Ух_т = d/R_т = 2*0,02 = 0,04 Ом

z_ф = [(1,7 + 0,035 + 0,02)² + (0,3 + 0,04)²]^1/2 = 1,79 Ом

z_ф-о = [(1,7 + 0,035 + 1,7)² + (0,3 + 0,3)²]^1/2 = 3,49 Ом

I_к.з.(к) = U_ф/z_ф = 220/1,79 = 123 А

I_к.з.(к) / I_{ср.эл.м.} = 123/150 = 0,82 < 1,4 А => условие не выполняется

I_к.з.(к) / I_н.тепл. = 123/150 = 0,82 < 6 => условие не выполняется

Вывод: надежности отключения недостаточно, необходимо заменить кабель на медный и(или) с большим сечением жил.

Проверяем автомат на отключение токов к.з. в начале защищаемого участка:

I_пр.а ? I_к.з.(н)

z_ф = [(УR_ф + УR_д + УR_т)² + (Ух_ф + Ух_т)²]^1/2

УR_ф = с * l / s_ф = 0,032*110/25 = 0,14Ом

УR_д = 0,015 Ом

УR_о = с*l/s_о = 0,032*110/25 = 0,14 Ом

Ух_ф = а/l = 0.07/0.11 = 0,64 Ом

Ух_о = а/l = 0.07/0.11 = 0,64 Ом

УR_т = с/S_т = 3,5/160 = 0,02 Ом

Ух_т = d/R_т = 2*0,02 = 0,04 Ом

z_ф = [(0,14 + 0,015 + 0,02)² + (0,64 + 0,04)²]^1/2 = 0,7 Ом

I_к.з.(н) = U_л/(1,7*z_ф) = 380/(1,7*0,7) = 319,3 А

I_пр.а = 3200А ? I_к.з.(н) 319,3А => условие выполняется

Проверяем селективность работы автоматов

I_{н.тепл.А3134} / I_{н.тепл.А3110} ? 1,5

150А / 60А = 2,5 > 1,5 => условие выполняется

Осветительная сеть:

Определяем соответствие провода ПВ 4(1х1,5) г.т. и способов его прокладки:

- провод выполнен с медными жилами => соответствует (п. 3.7.93 ПУЭ)

- провод выполнен с ПВХ изоляцией => соответствует (п. 3.7.102 ПУЭ)

- провод проложен в газовых трубах => соответствует (п. 3.7.118 ПУЭ)

Определение рабочего тока в сети :

I_р = (УР_н*10³) / (1,73*U_л) = (0,2*28*10³) / (1,73*380) = 8,5А

Определяем соответствие сечения провода ПВ имеющейся нагрузке:

I_доп ? I_р

I_доп=16А ? I_р=8,5 => условие выполняется (табл. 1.3.4. ПУЭ)

Определяем соответствие плавкого предохранителя Ц-27:

I_н.вст ? I_р 25А ? 8,5А => условие выполняется

I_н.вст ? 0,8*I_доп 25А ? 12,8А => условие не выполняется

Вывод: необходимо заменить плавкую вставку на вставку с меньшим током срабатывания.

Определяем соответствие сечения провода по условию допустимой потере напряжения:

ДU_ф = ДU_ф1 + ДU_ф3 +ДU_ф4 = 5,2 + 1,4 + 3,3 = 9,9%

ДU_ф1 = (УР₁*L₁) / (с₁*S₁) = (55*110) / (46*25) = 5,2%

ДU_ф3 = (16*26) / (77*4) = 1,4%

ДU_ф4 = (5.6*123) / (77*1,5) = 5,9%

Lприл_. = L₁ + а*(n-1)/2 = 15 + 4*(28-1)/2 = 69м

ДU_ф=12,5% ? ДU_доп=7,1% => условие не выполняется

Вывод: необходимо увеличить сечение группового провода.

Проверяем предохранитель Ц - 27 на надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой группы:

I_к.з.(к) / I_н.вст ? 4

I_к.з.(к) = U_ф / z_ф-о

z_ф-о = [(УR_ф + УR_д + УR_о)² + (Ух_ф + Ух_о)²]^1/2 + z_т

УR_ф = У(с * l / s_ф)= 0,032*110/25 + 0,019*26/4 + 0,019*123/1,5 = 1,8 Ом

УR_д = 0,015 + 0,02 + 0,025 = 0,06 Ом

УR_о = с*l/s_о = 0,032*110/25 + 0,019*26/4 + 0,019*123/1,5 = 1,8 Ом

Ух_ф = а*l = 0.07*0.11 + 0,07*0,026 + 0,09*0,123 = 0,02 Ом

Ух_о = а*l = 0.07*0.11 + 0,07*0,026 + 0,09*0,123 = 0,02 Ом

УR_т = с/S_т = 3,5/160 = 0,02 Ом

z_т = 0,487 Ом

Ух_т = d/R_т = 2*0,02 = 0,04 Ом

z_ф-о = [(1,8 + 0,06 + 1,8)² + (0,02 + 0,02)²]^1/2 + 0,487 = 4,1 Ом

I_к.з.(к) = U_ф/z_ф-о = 220/4,1 = 53,7 А

I_к.з.(к) / I_н.вст ? 4 53,7А/25А=2,2 ? 4 => условие не выполняется

Проверяем предохранитель Ц-27 на надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в начале защищаемой группы:

I_пр.пр. ? I_к.з.(н)

I_к.з.(н) = U_ф / z_ф

z_ф = [(УR_ф + УR_д + УR_т)² + (Ух_ф + Ух_о)²]^1/2

УR_ф = У(с * l / s_ф)= 0,032*110/25 + 0,019*26/4 = 0,26 Ом

УR_д = 0,015 + 0,02 = 0,035 Ом

УR_т = с/S_т = 3,5/160 = 0,02 Ом

Ух_ф = а*l = 0.07*0.11 + 0,07*0,026 = 0,009 Ом

Ух_о = а*l = 0.07*0.11 + 0,07*0,026 = 0,009 Ом

z_ф = [(0,26 + 0,035 + 0,02)² + (0,009 + 0,009)²]^1/2 = 0,32 Ом

I_к.з.(н) = U_л/(1,7*z_ф-о) = 380/(1,73*0,32) = 686,4 А

I_пр.пр.=600А ? I_к.з.(н)=686,4А => условие не выполняется

Вывод: предельный ток предохранителя не соответствует отключению при коротком замыкании в начале защищаемого участка.

Проверяем селективность работы смежных предохранителей:

I_{н.вст (Ц-33)} /I_{н.вст.( Ц-27)} > 1,6 35А/25А=1,4 > 1.6 => условие не выполняется

Вывод: в предохранителях установить плавкие вставки, удовлетворяющие условию селективности работы.

8. Проверочный расчет соответствия заземлителя повторного заземления защитного нулевого провода

Схема конструкции заземляющего устройства

Определяем расчетное сопротивление грунта:

с_расч = с_изм * к = 200 * 2 = 400 Ом*м

Определяем сопротивление растеканию тока искусственного заземлителя:

R_п = 0,366(с_расч/L) * lg(2L²/bt) =

0,366(400/30) * lg(2*30²/0.05*0.8) = 21.8 Ом

Определяем соответствие сопротивления искусственного заземлителя нормативному: R_норм ? R_иск 30 Ом > 21,8 Ом => условие выполняется

Вывод: сопротивление искусственного заземлителя соответствует требованиям норм.

Заключение по результатам ПТЭ электрической части проекта

При проведении ПТЭ выявлены следующие недостатки и замечания:

1. Ключ управления типа КУВ с исполнением по взрывозащите В1А (А - группа ВОС Т1) не соответствует по группе ВОС (требуется Т-3)(п. 7.3.68. ПУЭ)

2. Электропроводка силового электрооборудования участка I выполнена кабелем АВВБГ 1(4х2,5) с алюминиевыми жилами (п. 7.3.93. ПУЭ).

3. Сечение жил кабеля АВВБГ 1(4х2,5) по допустимой потере напряжения не соответствует требованиям ПУЭ.

4. Не выполняется надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии участка II.

5. Плавкая вставка предохранителя Ц-27 не соответствует по номинальному току срабатывания.

6. Сечения кабеля участка IV не соответствует по условию допустимой потере напряжения.

7. Предохранитель Ц - 27 не соответствует надежности отключения аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемого участка IV

8. Предохранитель Ц-27 не соответствует надежности отключения аварийного участка при коротком замыкании в начале защищаемого участка IV.

9. Селективность работы смежных предохранителей Ц - 27 и Ц - 33 участка IV не соответствует требованиям норм.

Для устранения вышеперечисленных недостатков предлагаю:

1. Ключ управления типа КУВ с исполнением по взрывозащите В1А заменить ключом управления с исполнением по взрывозащите В1Г

2. Электропроводку силового электрооборудования участка I выполнить с медными жилами (ВВБГ 1(4х2,5)).

3. Подобрать сечение жил кабеля участка I, чтобы оно соответствовало по допустимой потере напряжения.

4. Заменить кабель на медный и, при необходимости, с большим сечением жил.

5. Заменить плавкую вставку предохранителя Ц - 27 на вставку с меньшим током срабатывания.

6. Увеличить сечение провода участка IV.

7. Подобрать плавкую вставку предохранителя Ц - 27, чтобы обеспечивалась надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой группы.

8. Подобрать плавкую вставку предохранителя Ц - 27, чтобы обеспечивалась надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в начале защищаемой группы.

9. Подобрать плавкие вставки предохранителей Ц - 27 и Ц - 33, чтобы обеспечивалась селективность работы.

Литература

1. Правила устройства электроустановок.

2. Пожарно - техническая экспертиза электрической части проекта. В.Н. Черкасов, 1987 г.

3. Пожарная профилактика электроустановок. В.Н. Черкасов, 1987 г.