Энергообеспечение литейного производства. Охрана труда

Размещено на http://www.allbest.ru/

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Институт «Электротехники и энергосбережения»

Кафедра «Электрические системы электропотребления»

РАСЧЁТНО - ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По учебной дисциплине «Потребители электроэнергии»

ТЕМА

«Энергообеспечение литейного производства. Охрана труда»

Выполнил

студент группы ЭСЭ 24 В

Иванов Сергей Владимирович

Севастополь 2010г.

ОХРАНА ТРУДА. Общие положения

Вопросы охраны труда включают в себя широкий спектр знаний о гигиене труда, производственной санитарии, техники безопасности, пожарной безопасности[16]. В соответствии с целью дипломного проекта рассматриваем вопросы электробезопасности, использование защитного заземления, зануления и автоматической защиты. Вместе со схемой электроснабжения машиностроительного завода в спецчасти дипломного проекта рассмотрен литейный цех, производство которого характеризуется наличием большого количества вредных и опасных производственных факторов: загазованность, запыленность и повышенная температура воздуха, движущиеся машины и механизмы, большое число электрооборудования. По степени поражения электрическим током литейный цех относят к особо опасным помещениям, так как в цехе имеются токопроводящие полы, пыль, агрессивные химические вещества, которые при длительном воздействии могут разрушить изоляцию проводов. Поражение человека электрическим током может привести к ожогам, электрическим ударам. Комплексные мероприятия по обеспечению безопасных условий труда на производстве, рассмотрим на примере литейного цеха машиностроительного завода и приведем в таблице.

Таблица - Комплексные мероприятия по обеспечению безопасных условий труда на производстве

Предотвращение воздействия на людей электрического тока	Защитное заземление, контроль состояния электрооборудования и изоляции. Блокировки включения ЭУ при открытых, находящихся под напряжением частях. Сигнализация о включении, предохранительные автоматические устройства, обесточивающие при КЗ. Индивидуальная защита - монтерские инструменты, резиновые перчатки, галоши, коврики, вспомогательные приспособления.
Освещенность рабочих мест и участков	Нормируется по СНиП
Влажность, скорость движения воздуха и содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны	Допустимые значения поддерживаются посредством естественной и искусственной вентиляции в соответствии с СНиП. Над участками охлаждения конвейерных и комплексно-механизированной линий - вытяжки.
Повышенная температура воздуха и поверхности оборудования	Для удаления избытков тепла - механическая вентиляция. Источники повышенного тепла подвергают дополнительной теплоизоляции. При этом температура наружной поверхности не должна превышать +45 С. Для рабочих плавильного участка - средства индивидуальной защиты: сапоги, рукавицы, суконные брюки и куртки.
Содержание в воздухе вредных веществ и пыли, содержание вредных веществ в материалах и продуктах.	Создание приточно-вытяжной вентиляции. Токсичные вещества хранят в отдельных помещениях в герметичной таре. На участке подготовки формовочных материалов у рабочих - фильтрующие полумаски. Выбивку производят на выбивных решетках с накрывающимися кожухами.
Уровень звукового давления	Регулярные осмотры оборудования, его смазка, настройка. Оборудование с большим уровнем вибрации устанавливается на отдельный фундамент. Для защиты от шума - противошумные наушники, вкладыши. Для защиты от вибрации - рукавицы антивибрационные на операциях обрезки и зачистки.
Движущиеся части оборудования	Ограждаются, предусмотрена блокировка для отключения оборудования. На участках, где отлетающие куски материала, рабочие используют защитные очки.
Взрывобезопасность	Взрывоопасные участки располагаются в отдельных помещениях с аварийной вентиляцией. Все электрооборудование этих участков выполнено во взрывобезопасном исполнении и регулярно осматривается. Используется инструмент из безыскрового материала (медь, бронза).
Пожаробезопасность	Для тушения электрооборудования - углекислотные огнетушители, асбестовые и войлочные полотна. На плавильном участке -песок для тушения металлов. Для тушения возгорания газа - углекислый газ и порошковые огнетушители. В пожароопасных местах - таблички, запрещающие использование открытого огня. В цехе - сигнализация и средства пожаротушения.
Организационно-профилактические мероприятия	Все работающие проходят инструктаж: вводный, первичный, внеочередной на рабочем месте и регулярно повторный. Регулярное прохождение медосмотров. Обязательное обучение персонала правилам безопасности.

Источником питания проектируемого завода является районная подстанция энергосистемы 110/35 кВ, а пунктом приема электроэнергии главная понизительная двухтрансформаторная подстанция 35/10 кВ, являющаяся объектом повышенной опасности. Для безопасной эксплуатации электрооборудования подстанции предусмотрены следующие меры:

- устройство защитного заземления. Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с заземлителем нетоковедущих металлических частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за нарушения изоляции и перехода напряжения с токоведущих частей[43].

- выравнивание потенциалов;

- устройство защиты от атмосферных перенапряжений (молниезащита);

- контроль изоляции электрооборудования. Для постоянного контроля состояния изоляции применяют специальные устройства. Кроме того, в сроки, устанавливаемые ПТЭ[44] и местной системой планово-предупредительных ремонтов (ППР), производятся испытания изоляции повышенным напряжением и замеры ее сопротивления. Для измерения сопротивления изоляции трансформаторов, электрических машин и кабелей (контрольных и силовых) и коэффициента абсорбции используют электронный мегомметр типа Ф-4100 или ручные мегомметры типа МС-05, М-1101.

- ограждение токоведущих частей или расположение их на высоте, недоступной для случайного прикосновения;

- блокировки безопасности. Электромагнитные и механические блокировки, применяемые на подстанции, предусмотрены для исключения случаев, представленных в таблице 4.2.

Таблица Назначение блокировок безопасности

1	исключение возможности включения разъединителей на заземляющие ножи
2	исключение возможности включения заземляющих ножей на ошиновку, не отделенную разъединителями от ошиновки, находящейся под напряжением
3	предотвращение возможности отключения и включения разъединителями тока нагрузки
4	предотвращение проникновения обслуживающего персонала в части электроустановки, находящиеся под напряжением

- методы ориентации в электроустановках. Методы ориентации позволяют лицам из числа обслуживающего персонала четко ориентироваться в электроустановках при выполнении работ и предостерегают их от ошибочных действий. Ориентация в электроустановках подстанции обеспечивается посредством мероприятий приведенных в таблице.

Таблица - Методы ориентации в электроустановках.

1	маркировка частей электрооборудования
2	предупредительные сигналы, надписи и плакаты
3	предупреждающие знаки безопасности, которые наносятся на корпуса электрооборудования, двери шкафов КРУ и опоры
4	расположение и окраска неизолированных частей
5	световая сигнализация

- применение электрозащитных средств при производстве работ в электроустановках. Нормы комплектования электроустановок электрозащитными средствами приведены в таблице 4.4.

Таблица - Нормы комплектования электрозащитными средствами

Средства защиты	Напряжение электрооборудования
	35 кВ	10кВ
	Тип	Кол-во	Тип	Кол-во
Оперативная штанга	ШОУ-35	2шт.	ШО-10У1	2шт.
Изолирующая штанга	ШИ-35-У1	2шт.	-	-
Изолирующие клещи	-	-	-	2шт.
Указатель напряжения	УВН-90	2шт.	УВН-10	2шт.
Защитные очки	-	2шт.	-	2шт.
Диэлектрические перчатки	-	2пары	-	2пары
Диэлектрические боты	-	2пары	-	2 пары
Переносное заземление	ШЗП-35	2 компл.	ШЗП-10У4	2шт.
Шланговый противогаз	ПШ-1	2шт.	ПШ-1	2шт.
Временные ограждения	-	2шт.	-	2шт.
Плакаты безопасности	5 комплектов

- выполнение организационных и технических мероприятий, обеспечивающих безопасность производства работ в электроустановках (таблица 4.5.)

Таблица - Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках

Организационные мероприятия	Технические мероприятия
утверждение перечней работ, выполняемых по нарядам, распоряжениям и в порядке текущей эксплуатации	снятие напряжения с места работы и принятие мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры
назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ	вывешивание запрещающих плакатов на приводах и ключах управления коммутационной аппаратурой
оформление работ нарядом, распоряжением или утверждением перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации	проверка отсутствия напряжения
подготовка рабочих мест	установка заземлений
допуск к работам	ограждение рабочих мест, оставшегося под напряжением оборудования, вывешивание плакатов безопасности
надзор во время ведения работ
перевод на другое рабочее место
оформление перерывов в работе и ее окончание

Территория подстанции ограждается сетчатым забором высотой 2 м, с размером ячейки не более 25х25 мм. Токоведущие части напряжением 35/10 кВ, находящиеся на открытом воздухе, расположены на высоте 3,6 м, что обеспечивает безопасность производства осмотров и обслуживания электрооборудования в порядке текущей эксплуатации. Токоведущие части напряжением 10 кВ находятся в закрытом распределительном устройстве (ЗРУ-10 кВ) на высоте 2,5 м от пола, что обеспечивает их недоступность от случайного прикосновения. Ширина коридора обслуживания составляет 2м. ЗРУ-10 кВ комплектуется шкафами КРУ (комплектными распределительными устройствами), конструкция которых исключает возможность доступа к токоведущим частям во время нормального режима работы.

Защитное заземление

В качестве исходных данных расчета принимаем данные аналогичные. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора 35/10 кВ с эффективно заземленной нейтралью со стороны 35 кВ. Для питания собственных нужд имеется трансформатор 10/0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью низшего напряжения; распределительные устройства 35 кВ открытого типа, 10 кВ закрытого типа.

Территория подстанции занимает площадь S = 6400 м². Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 х 40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной l_В = 5 м, диаметром d = 12 мм, глубина заложения электродов в земле t =0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли с₁= 230 Ом^.м, с₂ = 80 Ом^.м. Мощность верхнего слоя земли h₁ = 2,8 м.

В качестве естественного заземлителя используем систему трос-опоры двух отходящих от подстанции воздушных линий электропередачи 35 кВ на металлических опорах с длиной пролета l = 150 м, каждая линия имеет стальной грозозащитный трос сечением S = 50 мм²; расчетное (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры r_оп = 12 Ом; число опор с тросом от каждой линии больше 20; данные измерений сопротивления системы тросопоры отсутствуют.

Расчетный ток замыкания на землю на стороне 35 кВ - 1,72 кА.

Сопротивление заземлителя растеканию тока R_З, согласно требованиям ПУЭ, должно быть не более 0,5 Ом[42]. Сопротивление естественного заземлителя для двух линий R_Е определяется по формуле

R_Е =

где r_on - расчетное, то есть наибольшее (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры, Ом;

r_Т - активное сопротивление троса на длине одного пролета, Ом;

n_Т - число тросов на опоре.

Для стального троса сечением S, мм², при длине пролета l, м, активное сопротивление, Ом:

r_т = 0,15l / S

R_е = Ом

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и получим с учетом того, что R_З = 0,5 Ом и R_е = 1,2 Ом

R_и = Ом

Составляем предварительную схему заземлителя и наносим ее на план подстанции, приняв контурный (распределенный) тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной l_В = 5 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя. По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: L_Г = 1310 м; n - 32 шт.

Составляем расчетную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S = 6400 м².

Длина одной стороны ее будет = 80 м. Количество ячеек (m) по одной стороне модели, согласно формуле

m =

Принимаем m = 7 (целое число), уточняем суммарную длину горизонтальных электродов

L_Г = 2(m + 1) = 2(7 + 1)80 = 1280 м

Длина стороны ячейки в модели

в = = 80/7 = 11,4 м

литейный цех молниезащита заземление подстанция

Расстояние между вертикальными электродами, согласно формуле

n•a = 4 а = м

Суммарная длина вертикальных электродов:

L_В = n • l_В = 32•5 = 160 м

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

t_отн = (l_В + l_В)/ = (5 + 0,8)/80 = 0,0725

Относительная длина

l_отн = (h₁ - t_В)/ l_В = (2,8 - 0,8)/5 = 0,4

Для расчёта эквивалентного удельного сопротивления грунта с_Э предварительно находим значения с₁/с₂ = 230/80 = 2,87. Поскольку 1 с₁/с₂ 10, то К равно:

К = 0,43(0,4 + 0,272 ) = 0,294

Определяем с_Э по формуле

с_Э = Ом^.м

Находим коэффициент А. Поскольку 0 < t_отн < 0,1,тогда:

А = 0,444 - 0,84 t_отн = 0,444 - 0,84•0,725 = 0,4

Вычисляем расчетное сопротивление R рассматриваемого заземлителя по формуле:

R = Ом

Это значение R практически совпадает с требуемым сопротивлением искусственного заземлителя (0,85 Ом). Некоторая разница допустима, тем более, что в данном случае она повышает условия электробезопасности.

Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учетом сопротивления естественного заземлителя):

R_З = R R_е/(R + R_е) = 0,62•1,2/(0,62 + 1,2) = 0,41 Ом

Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период

ц_зу = I_З R_З = 1720•0,41 = 705,2 В

Этот потенциал допустим, так как он менее 10 кВ.

Таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4 х 40 мм общей длиной не менее 1280 м и вертикальных стержневых в количестве не менее 32 шт. диаметром 12 мм длиной по 5 м, размещенных по периметру заземлителя по возможности равномерно, то есть на одинаковом расстоянии один от другого; глубина погружения электродов в землю 0,8 м. При этих условиях сопротивление R_и искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не будет превышать 0,62 Ом, а сопротивление заземлителя подстанции в целом R_З, то есть общее сопротивление искусственного и естественного заземлителей будет не более 0,5 Ом.

СХЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ И МОЛНИЕЗАЩИТЫ ГПП

Т1-Т2 - трансформатор ТСЗ-6300/35/10-УХЛ; Qs - разъеденитель наружной установкиРНД-3-35/1000;ТА - измерительный трансформатор АСН-36 TPU; Q - воздушный выключатель ВВС 35П-20/630.

Рисунок 4.2- Схема заземления и молниезащиты главной понизительной подстанции

Молниезащита

Повышение напряжения до значения, опасного для изоляции электроустановки, рассчитанной на рабочее напряжение, называется перенапряжением. Перенапряжения в электроустановках делятся на две группы: коммутационные (внутренние) и атмосферные (внешние).

Коммутационные перенапряжения возникают в электроустановках при изменении режима их работы, например, при отключении короткого замыкания, включении или отключении нагрузки, внезапном значительном изменении нагрузки. При этом выделяется запасенная в установке энергия, определяющая кратность перенапряжения.

Атмосферные перенапряжения возникают вследствие воздействия на электроустановки грозовых разрядов. В отличие от коммутационных они не зависят от рабочего напряжения электроустановки. Атмосферные перенапряжения подразделяют на индуцированные и от прямого удара молнии.

Перенапряжения от прямого удара молнии наиболее опасны. Измерения показывают, что токи молнии изменяются от 10 до 250 кА, чаще всего их значения порядка 25 кА. Скорость изменения тока молнии (крутизна фронта волны тока) различна. Обычно для расчетов принимают 50 кА/мкс при амплитуде тока 200 кА.

Для защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений применяют молниеотводы, защитные тросы, разрядники и защитные промежутки.

В соответствии с ПУЭ подстанции должны быть защищены от прямого удара молнии. Выполним расчет молниезащиты рассматриваемой подстанции. Исходные данные для расчета:

1) размеры ОРУ-35 кВ: ширина - 40 м, длина - 70 м;

2) размеры ЗРУ-10 кВ: ширина - 10 м, длина - 30 м, высота - 10 м;

3) высота зоны защиты ОРУ - 11 м.

Для защиты ОРУ от прямого удара молнии принимаем четыре стержневых молниеотвода высотой 25 м, расположенных по углам прямоугольника. Зона защиты четырех стержневых молниеотводов на высоте защищаемого сооружения показана на рисунке 4.1.

Радиусы защиты молниеотводов r_х на высоте защищаемого сооружения определяются по формуле:

где h - высота молниеотвода;

h_а - активная часть молниеотвода, соответствующая его превышению над высотой защищаемого объекта;

h_х - высота защищаемого объекта;

р - поправочный коэффициент, учитывающий высоту молниеотвода.

Для молниеотводов высотой h 30 м коэффициент р = 1.



Рисунок 4.1 - Зона защиты четырех стержневых молниеотводов

Определяем активную часть молниеотвода:

h_а = h - h_х = 25 - 11 = 14 м

Радиус зоны защиты молниеотводов на высоте h_х

м

Расстояние между осями молниеотводов высотой h 30 м не должно превышать величину 7 h_а. Таким образом:

7h_а = 7 · 14 = 98 м;

а 98 м.

Принимаем следующие расстояния между осями молниеотводов: а₁= 30м; а₂ = 50 м.

Необходимым условием защищенности всей площади на уровне h_х для молниеотводов высотой h 30 м является отношение:

D 8h_a

Таким образом:

8h_a = 8 · 14 = 112 м;

D 112 м.

Определяем фактическое значение D:

м

Следовательно, условие D 8h_a выполняется.

По кривым наименьших величин ширины зоны защиты двух стержневых молниеотводов высотой h 30 м при a/h_a 7 определяем значения b/2h_a и b/2h_a:

b / 2h_a = 0,91; b / 2h_a = 0,75

Таким образом:

b= 0,91 · 2h_a = 0,91 · 2 · 14 = 25,5 м;

b = 0,75 · 2h_a = 0,75 · 2 · 14 = 21 м.

Отсюда

b / 2 = 25,5 / 2 = 12,8 м; b / 2 = 21 / 2 = 10,5 м.

С учетом полученных значений b/2 и b/2 размеры зоны защиты на уровне высоты защищаемого объекта составят:

- ширина:

а₁ + 2(b/2) = 30 + 2 · 12,8 = 55,6 м

- длина:

а₂ + 2(b/2) = 50 + 2 · 10,5 = 71 м

Как видно по результатам расчетов, защищаемый объект - ОРУ подстанции - полностью вписывается в зону защиты молниеотводов.

Рассчитаем устройство молниезащиты здания ЗРУ-10 кВ подстанции. Принимаем к установке два стержневых молниеотвода высотой h = 20 м. Зона защиты двух стержневых молниеотводов показана на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Расстояние по воздуху между молниеотводом и защищаемым зданием определяется по формуле

S_B = U_maкc/Е_в

где Е_в = 500 кВ/м - напряженность электрического поля;

U_макс - амплитудное импульсное напряжение, определяемое по формуле

U_макс =

где I_м = 150 кА - ток молнии;

R_имп = 10 Ом - максимально допустимое импульсное сопротивление заземлителя;

h = 20 м - высота молниеотвода.

При расстоянии S_B , определенного по формулам, приведённым выше не произойдет пробоя между молниеотводом и защищаемым зданием.

Таким образом:

кВ

м

Принимаем расстояние от молниеотводов до защищаемого здания 5 м.

С учетом длины защищаемого здания расстояние между молниеотводами составит:

а = 30 + 2 · 5 = 40 м

Определяем величину активной части молниеотводов:

h_a = h - h_x = 20 - 10 = 10 м

Расстояние между осями молниеотводов высотой h 30 м не должно превышать величину 7h_а. Таким образом:

7h_а = 7 · 10 = 70 м

а 70 м.

Следовательно, условие выполняется.

Торцевые области зоны защиты двойного стержневого молниеотвода на уровне защищаемого здания определяются по формуле:

м

Наименьшая высота зоны защиты h₀ для молниеотводов высотой до 30 м равна

h₀ = h - (а/7) = 20 - (40/7) = 14,3 м

Наименьшая ширина зоны защиты b_х между молниеотводами на уровне h_х определяется по кривым значений наименьшей ширины зоны защиты двух стержневых молниеотводов высотой h 30 м при а/h_а 7

b_х / 2h_а = 0,52

Отсюда: b_х = 2 · 10 · 0,52 = 10,4 м

Выводы

В данной работе были рассмотрены комплексные мероприятия по охране труда литейного цеха и выполнены расчёты молниезащиты и защитного заземления главной понизительной подстанции 35/10 кВ. В результате расчётов получено, что защищаемая подстанция полностью вписывается в зону защиты двойного стержневого молниеотвода для ЗРУ 10 кВ и четырёхстержневого молниеотвода для ОРУ 35 кВ. Общее сопротивление искусственного и естественного заземлителей не превышает 0,5 Ом, как и полагается в соответствии с ПУЭ.

Размещено на Allbest.ru