Учебные вопросы : Методика теплового расчета осветительных сетей. 2.Решение задач на тепловой расчет осветительных сетей. Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 1
ОСНОВНАЯ 1.Агунов М.В., Маслаков М.Д., Пелех М.Т. Пожарная безопасность электроустановок: Учебное пособие. СПб.: Санкт-Петербурский университет ГПС МЧС России, 2010. – 106 с. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ 1. Маслаков М.Д., Скрипник И.Л. Пожарная безопасность электроустановок: Методические рекомендации по выполнению курсового проекта для курсантов очного и слушателей заочного обучения по специальности 280104.65 – “Пожарная безопасность” / Под. общей редакцией В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт - Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010. – 67 с. 2. Черкасов В.Н., Зыков В.И. Обеспечение пожарной безопасности электроустано-вок: учебное пособие. – М.:ООО “Издательство “Пожнаука”, 2010. – 406с. 3. Собурь С.В. Пожарная безопасность электроустановок: Справочник. – М.:Пожкнига, 2003. – 280 с. 4. Сибикин Ю.Д. Электробезоасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий: Учебник/ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.:ПрофОбрИздат, 2002. – 240с. Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 2 2
НОРМАТИВНЫЕ ПРАВОВЫЕ АКТЫ ФЕДЕРАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ 1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г № 123 – Ф3 “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”. 2. Постановление правительства Российской Федерации от 24.02.2010 № 86. Технический регламент о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах. ГОСТ, НПБ, ППБ, РД, ВППБ, СНиП 3. Правила устройства электроустановок.-7‑е изд., перераб. и доп.– 2009. 4. ППБ-01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. 5. НПБ 242-97. Классификация и методы определения пожарной опасности электрических кабельных линий. 6. НПБ 248-97*. Кабели и провода электрические. Показатели пожарной опасности. Методы испытаний. Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 3 3
ВАРИАНТ № 1 Вопрос – Перечислите основные параметры плавких предохранителей. 2. Вопрос – Объясните принцип работы теплового расцепителя автоматического выключателя. ВАРИАНТ № 2 Вопрос – Перечислите основные параметры автоматических выключателей. 2. Вопрос – Объясните принцип работы плавких предохранителей. Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 4 4
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ по механической прочности с учетом ветровых и гололедных нагрузок по экономической плотности тока по термической и динамической устойчивости при К.З. по допустимым потерям напряжения по допустимому тепловому нагреву (тепловой расчет) по условиям образования «короны» Для внутренних силовых и осветительных сетей главным является тепловой расчет, однако в проекте принимается наибольшее сечение, требуемое из всех видов расчетов. Расчет электрических цепей проводится 5
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 6 выбор сечения токоведущих жил проводников по допустимому нагреву и выбор аппаратов защиты от токов К.З. и перегрузок. Цель теплового расчета: понятие о длительно допустимых токовых нагрузках на провода и кабели. В основу теплового расчета положено Допустимым током называется ток, который длительное время может протекать по проводнику, не вызывая его перегрева сверх допустимой температуры. ДОПУСТИМЫЙ ТОК При выборе аппаратов защиты следует учитывать требование ПУЭ по защите электрических сетей (ПУЭ 3.1.8 - 3.1.19, с. 283 Определяются по ПУЭ табл. 1.3.3, 1.3.4 - 1.3.35 с учетом марки проводника способа прокладки температуры окружающей среды
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Наименование помещений и зданий, в которых прокладываются провода и кабели Величина k с Жилые дома, торговые помещения, мелкие мастерские 1,0 Библиотеки, столовые, административно – конторские здания 0,9 Лечебные, детские, учебные заведения 0,8 Большие производственные объекты 0,95 Средние производственные объекты 0,85 Склады, подвалы 0,6 где I р – рабочий ток (А); U н – номинальное напряжение (В); P p – расчетная мощность, т.е. фактическая мощность одного или группы электроприемников (Вт). РАСЧЕТНУЮ МОЩНОСТЬ ОПРЕДЕЛЯЮТ ПО ФОРМУЛЕ: где P у – установленная мощность, т.е. суммарная мощность всех электроприемников, входящих в данную электроустановку (Вт); k с – коэффициент спроса, т.е. величина, показывающая, какая часть установленной мощности фактически расходуется (вследствие неодновременности работы электроприемников или работы их не на полную мощность). Коэффициент спроса для различных электроустановок определяют опытным путем. k с ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 7
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ПРАВИЛО 1. Для осветительных сетей номинальный ток плавкой вставки предохранителя во всех случаях должен быть больше или равен рабочему току, т.е. I н. вст. I р 8 ПРАВИЛО 2. Для осветительных сетей, не подлежащих обязательной защите от токов перегрузки, номинальный ток плавкой вставки предохранителя должен. быть меньше или равен длительно допустимому току для выбираемого сечения, т.е. I н. вст. I доп Для силовых сетей характерны электроприемники со значительными пусковыми токами, превышающими их номинальные токи в 4 – 8 раз (например, у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором). Пусковой ток электродвигателя при разгоне ротора падает в течении 10 с до рабочего тока при легком пусковом режиме (электродвигатели металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов и т.п.) и в течении 40 с – при тяжелом пусковом режиме (электродвигатели центрифуг, дробилок, транспортерных устройств, кранов и т.п.). В тоже время плавкая вставка должна, не расплавляясь, выдерживать ток, равный (1,3 – 1,6) I н. вст. В течение 1 ч. Таким образом, в силовых сетях выбор I н. вст. c ледует производить по правилу 3.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ПРАВИЛО 3. В силовых или смешанных сетях номинальный ток плавкой вставки должен быть больше или равен максимальному кратковременному току, протекающему через предохранитель, деленному на коэффициент , т.е. где I н. вст. – расчетная величина номинального тока плавкой вставки (А); I макс. – наибольшая величина кратковременного тока, протекающего через предохра - нитель (зависит от вида защищаемой сети) (А); - коэффициент перегрузки предохранителя зависящий от его типа, режима и условий пуска электродвигателей. Значения коэффициента приведены в таблице 1 (слайд № 10). После определений I н. вст. выбирают предохранитель с I н. вст. равным или большим ближайшим для данного типа предохранителя. Необходимое сечение провода или кабеля сети определяют с учетом правила 4. 9 ПРАВИЛО 4. Допустимый длительный ток провода или кабеля должен быть равен рабочему току электроприемников или больше его, т.е. I доп. I р I н. вст. I макс. /
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Тип и марка предохранителя Материал вставки Рекомендуемые значения для легких условий пуска электродвигателя и самозапуска его при холостом ходе механизма для тяжелых условий пуска электродвигателя и самозапуска его при нагруженном механизме Инерционные Ц-27, Ц-33 при I н.вст 35 А, СПО и ПТ Свинец, медь Выбирают только по правилу 1 I н.вст I р 3,75 Малоинер-ционные ПР-2, П при I н.вст 35 А Цинк, медь 3 2 Безынер-ционные Ц-33 при I н.вст = 60 А; КП, НПН, НПР, П при I н.вст < 35 А Серебро, медь 2,5 1,6 Быстро-действующие ПНБ-2 По номинальному току электроприемника 10
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Выбор номинальных токов тепловых расцепителей I н.тепл. или нагревательного элемента теплового реле магнитного пускателя I н.нагр., а также номинальных токов электромагнитных расцепителей I н.эл.маг. следует производить по формуле Чтобы избежать ложного отключения сети, правильность выбора указанных параметров необходимо проверить по формулам I ср. эл. маг. 1,5 I макс I ср. тепл. 1,25 I р где I макс. – максимальный кратковременный ток линии. Выбор сечений проводов и кабелей при защите сетей автоматами производится по правилу 4. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ ИЛИ ТЕПЛОВЫМИ РЕЛЕ. 11
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЗАЩИТЕ ОТ ТОКОВ ПЕРЕГРУЗКИ ПОДЛЕЖАТ : сети внутри помещений с открыто проложенными незащищенными проводами с наружными горючими оболочкой или изоляцией, а также выполненные защищенными проводниками, проводниками, проложенными в трубах, несгораемых строительных конструкциях и т.п.; силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях в случаях, когда по условиям технологического процесса или режиму работы может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей ; сети всех видов во взрывоопасных зонах (за исключением зон В-Iб и В-Iг) независимо от условий технологического процесса или режима работы. Во всех остальных случаях сети защищаются лишь от токов коротких замыканий. 12
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ а ) 125% номинального тока плавкой вставки или тока уставки автомати-ческого выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действую-щий (электромагнитный) расцепитель, для проводников с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; б ) 100% номинального тока плавкой вставки или тока уставки автомати-ческого выключателя, имеющего только максимальный электромагнитный расцепитель, для кабелей с бумажной изоляцией; в ) 100% номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) для проводников всех марок, т.е. I доп. I н. тепл.; г ) 100% тока трогания тепловых расцепителей автомата с регулируемой характеристикой для проводов и кабелей с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; д ) 100% номинального тока электродвигателя для проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям в невзрывоопасных помещениях, а также в зонах классов В-Iб и В-Iг; е ) 80% тока трогания тепловых расцепителей автомата с регулируемой характеристикой для кабелей с бумажной изоляцией. 13 ДОПУСТИМЫЙ ДЛИТЕЛЬНЫЙ ТОК ПРОВОДНИКОВ Iдоп. ДОЛЖЕН БЫТЬ НЕ МЕНЕЕ:
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Согласно п. 3.1.8 ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов КЗ, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности. В сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки), за исключением протяженных сетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетной проверки кратности тока КЗ, если обеспечено условие : - при защите предохранителями I н. вст / I доп. 3; - при защите автоматами только с максимальными электромагнитными расцепителями (отсечка) I ср.эл.маг / I доп. 4,5; - при защите автоматами с тепловыми расцепителями без регулирования тока срабатывания (независимо от наличия или отсутствия отсечки) I н. тепл. / I доп. 1; - при защите автоматами с тепловыми расцепителями, имеющими регулировку тока срабатывания (если у автоматов есть электромагнитные расцепители, кратность их тока срабатывания не ограничивается) I ср. тепл. / I доп. 1,5. 14
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЯ ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ Если сеть состоит из нескольких участков с разным сечением проводников и разными нагрузками, потери напряжения определяют на каждом участке отдельно и суммируют. Фактическую потерю напряжения (или ее суммарное значение) сравнивают с допустимой потерей напряжения на рассчитываемом участке сети или с общей допустимой потерей напряжения на всех участках силовой или осветительной сети. Для определения фактической потери напряжения U ф в процентах пользуются следующей формулой где P p – расчетная мощность (кВт); l – длина линии (м); s – сечение провода (мм 2 ); c – коэффициент, учитывающий напряжение, систему питания и материал проводов (в таблице 2). 15
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Напря-жение прием-ника, В Система сети и род тока Коэффициент с для проводов медных алю-миниевых 500 Трехфазная 132 80 660 Трехфазная 231 138 380/220 Трехфазная с нулевым проводом 77 46 380/220 Двухфазная с нулевым проводом 34 20 220 Двухпроводная переменного или постоянного тока 12,8 7,7 220/127 Трехфазная с нулевым проводом 25,6 15,6 220/127 Двухфазная с нулевым проводом 11,4 6,9 127 Двухпроводная переменного или постоянного тока 4,3 2,6 110 Двухпроводная переменного или постоянного тока 3,2 1,4 16
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЗАДАЧА №1. Определить соответствие сечения и марки провода подачи электроэнергии к распределительному щиту учебного помещения. В помещении установлено электрооборудование на действующее напряжение 220 В: 16 ламп мощностью 150 Вт каждая; 2 лампы мощностью по 75 Вт; 8 ламп мощностью по 25 Вт; электронагревательные приборы мощностью 1,5 кВт. Подача электроэнергии к щиту выполнена открытой проводкой проводом АППВ – 2 4. РЕШЕНИЕ: 1) Определяем установленную мощность электрооборудования: P у = 150 16 + 75 2 + 25 8 + 1500 = 4250 (Вт). 2) По таблице 1 находим коэффициент спроса: k c = 0,8. 3) Вычисляем расчетную мощность: P р = 0,8 4250 = 3400 (Вт). 4) Находим рабочий ток. I р = 3400 /220 15,5 (А). 5) По ПУЭ из таблицы 1.3.5 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил алюминиевых проводов, проложенных открыто и соответствующих току 15,5 А. Принимаем сечение алюминиевых жил равным 2,5 мм 2. 6) Определяем соответствие сечения и марки провода имеющейся нагрузке. При U н = 220 В и имеющейся нагрузке можно использовать провод предус-мотренной в проекте марки с двумя алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм 2, плоский с ПХВ изоляцией для открытой прокладки, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа АППВ – 2 2,5. В проекте – АППВ – 2 4. Соответствует 17
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Решение : Снижение напряжения у наиболее удаленных ламп наружного освещения выполненного светильниками должно быть не более 5%. а ) Определим размеры среднего и последнего участков линии: l c =20-12=8( м ) l П = 5 0-2 0 = 30 ( м ) 18
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 19 В соответствии со стандартным рядом сечений принимаем s = 6 мм 2. 2) Для двухпроводной линии наружного освещения подходит кабель СРБ с двумя медными жилами сечением 6 мм 2, с резиновой изоляцией рассчитанной на напряжение до 500 В, бронированный, с наружным покровом из кабельной пряжи, применяемый для прокладки в земле. б ) Найдем сечение жил кабеля линии: (мм 2 ). Определить соответствие сечения и марки проводов осветительной сети торгового зала универсама предусмотренной нагрузке и соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. В качестве источника питания используется отдельный осветительный трансформатор мощностью 25 кВА. Проводка запроектирована в трубах проводом АПРТО, защита предохранителями типа ПР-2. В универсаме установлено20 светильников на действующее напряжение 220 В мощностью по 200 Вт каждый. Задача № 3. Решение задачи № 2. ( продолжение)
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 20 2) Согласно п. 3.1.8 и п. 3.1.10 ПУЭ осветительные сети в торговых помещениях должны быть защищены от токов короткого замыкания и перегрузки. 3) Определяем установленную мощность всего электрооборудования: P у = 200 20 = 4000 (Вт) 1) Определяем класс помещений по условиям окружающей среды. Согласно п. 1.1.6 ПУЭ помещение является сухим, нормальным. 4) По таблице 1 находим коэффициент спроса: k c = 1. 5) Вычисляем расчетную мощность всего электрооборудования: P р = 1 4000 = 4000 (Вт). 6) Находим рабочий ток всего электрооборудования. I р = 4000 /220 18,2 (А). 7) По ПУЭ из таблицы 1.3.5 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил одного двухжильного алюминиевого провода, проложенного в одной трубе, соответствующих току 18,2 А. Решение задачи № 3.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 21 При U н = 220 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии от трансформатора к щиту освещения можно использовать провод предусмотренной в проекте марки с двумя алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм 2, круглый с резиновой изоляцией жил, в общей оболочке, для прокладки в стальных трубах, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа АПРТО – 2 2,5. Проектом предусмотрен провод с большим сечением – АПРТО – 2 4. Из таблицы 1.3.5 ПУЭ для провода предусмотренного проектом допустимый длительный ток I д = 25 А, что в 1,37 раза больше рабочего тока всего электрооборудования. Следовательно, условие защиты от перегрузок выполнено, и запроектированное сечение провода соответствует имеющейся нагрузке. 8) Определяем соответствие номинального тока плавкой вставки общего предохранителя ПР-2 ( I ном. вст. = 20 А): Для осветительных сетей номинальный ток плавкой вставки предохранителя во всех случаях должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 18,2 А, данное условие выполняется. 9) Определяем установленную мощность для отдельной группы электрооборудования, состоящей из четырех одинаковых групп: P у = 200 5 = 1000 (Вт). Решение задачи № 3.( продолжение )
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 22 Решение задачи № 3.( продолжение ) 10) С учетом найденного ранее коэффициента спроса определяем расчетную мощность одной группы: P р = 1 1000 = 1000 (Вт). 11) Находим рабочий ток группы электрооборудования. I р = 1000 /220 4,55 (А). 12) По ПУЭ из таблицы 1.3.5 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил одного двухжильного алюминиевого провода, проложенного в одной трубе, соответствующих току 4,55 А. При U н = 220 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии к одной группе освещения можно использовать провод предусмотренной в проекте марки с двумя алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм 2, круглый с резиновой изоляцией жил, в общей оболочке, для прокладки в стальных трубах, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа АПРТО – 2 2,5. Проектом предусмотрен провод с данным сечением – АПРТО – 2 2,5. Из таблицы 1.3.5 ПУЭ для провода предусмотренного проектом допустимый длительный ток I д = 19 А, что в 4,2 раза больше рабочего тока группы электрооборудования. Следовательно, условие защиты от перегрузок выполнено, и запроектированное сечение провода соответствует имеющейся нагрузке. 13) Определяем соответствие номинального тока плавкой вставки группового предохранителя ПР-2 ( I ном. вст. = 6 А):
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 23 а ) Для осветительных сетей номинальный ток плавкой вставки предохранителя во всех случаях должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 4,55 А, данное условие выполняется. б ) При защите сетей от перегрузки предохранителями с плавкой вставкой допустимый длительный ток проводников должен быть не менее 125% номинального тока плавкой вставки. Поскольку Решение задачи № 3.( продолжение ) условие защиты от перегрузок выполняется. 14) Проверяем групповой предохранитель ПР-2 (15/6) по условию надежности отключения тока короткого замыкания в конце защищаемой группы. а ) Найдем суммарное сопротивление фазного провода, равное сопротивлению провода от трансформатора до щита освещения плюс сопротивление провода одной группы освещения (в распределительных сетях до 1000 В при определении тока короткого замыкания индуктивным сопротивлением можно пренебречь, это приведет к несколько завышенным значениям тока короткого замыкания): r ф = ( l / S ф ) = 32 (0,015 / 4) + 32 ( 0,015/ 2,5) = 0,312 (Ом). б ) Найдем суммарное сопротивление нулевого провода. Учитывая, что нулевой провод точно такой же, как и фазный, его сопротивление так же будет равно : r 0 = 0,312 (Ом).
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 24 в ) Поскольку достоверные данные о полном числе контактов и об их переходных сопротивлениях отсутствуют, примем добавочное сопротивление переходных контактов равным суммарному значению рекомендуемых сопротивлений: а) для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников; б) для вторичных цеховых распределительных пунктов, щитов и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов; в) для первичных цеховых распределительных пунктов: r д = 0,03 + 0,025 + 0,02 = 0,075 (Ом). г ) По заданной мощности трансформатора освещения из таблицы 1 практического занятия 2.3 зададимся его р асчетным сопротивлением: z т(1) = 3,11 (Ом). д ) Найдем сопротивление цепи короткого замыкания в конце линии: z ф-0 = r ф + r 0 + r д + z т(1) = 0,312 + 0,312 + 0,075 + 3,11 = 3,809 (Ом). е ) Найдем ток однофазного короткого замыкания в конце линии: I к.з (к) (1) = U ф / z (ф-о) = 220 / 3,809 = 57,75 (А). ж ) Поскольку I к.з (к) / I н.вст. = 57,75 / 6 = 9,625 > 3, отключение токов короткого замыкания в конце защищаемой линии обеспечено. Решение задачи № 3.( продолжение )
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 25 15) Проверяем групповой предохранитель ПР-2 (15/6) по предельной отключающей способности токов короткого замыкания в начале защищаемой группы. а ) Найдем сопротивление фазного провода, равное сопротивлению провода от трансформатора до щита освещения (по той же вышеуказанной причине при определении тока короткого замыкания индуктивным сопротивлением провода пренебрегаем): r ф = ( l / S ф ) = 32 (0,015 / 4) = 0,12 (Ом). б ) Найдем суммарное сопротивление нулевого провода. Учитывая, что нулевой провод точно такой же, как и фазный, его сопротивление так же будет равно: r 0 = 0,12 (Ом). в ) Поскольку достоверные данные о полном числе контактов и об их переходных сопротивлениях отсутствуют, примем добавочное сопротивление переходных контактов равным суммарному значению рекомендуемых сопротивлений для вторичных цеховых распределительных пунктов, щитов и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов; для первичных цеховых распределительных пунктов: r д = 0,025 + 0,02 = 0,045 (Ом). г ) Найдем сопротивление цепи короткого замыкания в начале линии: z ф-0 = r ф + r 0 + r д + z т(1) = 0,12 + 0,12 + 0,045 + 3,11 = 3,395 (Ом). Решение задачи № 3.( продолжение )
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 26 Решение задачи № 3.( продолжение ) д ) Найдем ток однофазного короткого замыкания в начале линии: I к.з (н) (1) = U ф / z (ф-о) = 220 / 3,395 = 64,8 (А). ж ) Из каталога находим, что для ПР-2 (15) I пр = 1200 А. Поскольку I пр = 1200 А > I к.з. (н) = 64,8 А, отключение токов короткого замыкания в начале защищаемой линии обеспечено. 16) Проверяем селективность (избирательность) действия аппаратов защиты. В проекте общий и групповые предохранители одинакового типа. При использовании одинаковых типов аппаратов защиты для обеспечения селективного действия необходимо, чтобы номинальные токи смежных аппаратов отличались друг от друга на две ступени по шкале, т.е. I ном.вст. (2) / I ном.вст. (1) 1,6 2. Так как селективность действия аппаратов защиты обеспечена.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 27 Решение задачи № 3.( продолжение ) 17) Проверяем выполнение условия допустимой потери напряжения. а ) Определяем падение напряжения на участке от осветительного трансформатора к щиту освещения. Канализация электроэнергии на этом участке осуществляется по двухпроводной линии с алюминиевыми жилами, напряжение электроприемников 220В поэтому по таблице 2 принимаем c = 7,7. Тогда, б ) Определяем падение напряжения на участке питания от щита освещения одной группы ламп. в ) Определяем фактическую потерю напряжения. Фактическая потеря напряжения не превышает 5%, следовательно, условие выполнено.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 28 Задача №4. Определить соответствие сечения и марки кабеля осветительной сети цеха приготовления резинового клея предусмотренной нагрузке и соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. В качестве источника питания используется отдельный осветительный трансформатор мощностью 40 кВА. Проводка запроектирована кабелем СРГ на скобах, защита автоматическими выключателями типа АЕ-1031. В цехе установлено 12 светильников на действующее напряжение 220 В мощностью по 150 Вт каждый.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 29 1) Определяем класс пожаро- взрывоопасной зоны. Установки для приготовления резинового клея относятся к взрывоопасным зонам класса В-I. 2) Согласно п. 7.3.93 и п. 7.3.94 ПУЭ во взрывоопасных зонах классов В-I должны применяться провода и кабели с медными жилами. Проводники силовых, осветительных и вторичных цепей в сетях до 1 кВ во взрывоопасных зонах классов В-I должны быть защищены от перегрузок и коротких замыканий. 3) Определяем установленную мощность всего электрооборудования: P у = 150 12 = 1800 (Вт). 4) По таблице 1 находим коэффициент спроса: k c = 1. 5) Вычисляем расчетную мощность всего электрооборудования: P р = 1 1800 = 1800 (Вт). 6) Находим рабочий ток всего электрооборудования. I р = 1800 /220 8,2 (А). 7) По ПУЭ из таблицы 1.3.6 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил одного двухжильного кабеля с медными жилами, проложенного в воздухе, соответствующих току 8,2 А. Решение :
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 30 При U н = 220 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии от трансформатора к щиту освещения можно использовать кабель предусмотренной в проекте марки с двумя медными жилами сечением 1,5 мм 2, резиновой изоляцией, в свинцовой оболочке, голый, для прокладки внутри любых помещений по стенам, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа СРГ – 2 1,5. Проектом предусмотрен кабель с большим сечением – СРГ – 2 2,5. Из таблицы 1.3.6 ПУЭ для кабеля предусмотренного проектом допустимый длительный ток I д = 27 А, что в 3,3 раза больше рабочего тока всего электрооборудования. Следовательно, условие защиты от перегрузок выполнено, и запроектированное сечение кабеля соответствует имеющейся нагрузке. Решение задачи № 4.( продолжение ) 8) Определяем соответствие номинального тока теплового расцепителя общего автомата АЕ-1031-22 ( I ном. тепл. = 10 А, I ср. тепл. = 13,5 А): а ) Номинальный ток теплового расцепителя I н.тепл. должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 8,2 А, данное условие выполняется. б ) Чтобы избежать ложного отключения сети, правильность выбора номинального тока теплового расцепителя необходимо проверить по формуле I ср. тепл. 1,25 I р. Поскольку I ср. тепл. = 13,5 А > 1,25 I р = 1,25 8,2 = 10,25 А, ложного отключения сети быть не должно.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 31 9) Определяем установленную мощность для отдельной группы электрооборудования, состоящей из трех одинаковых групп: P у =150 4= 600 (Вт). 10) С учетом найденного ранее коэффициента спроса определяем расчетную мощность одной группы: P р = 1 600 = 600 (Вт). 11) Находим рабочий ток группы электрооборудования. I р =600/220 2,73 (А). 12) По ПУЭ из таблицы 1.3.6 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил одного двухжильного кабеля с медными жилами, проложенного в воздухе, соответствующих току 2,73 А. При U н = 220 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии к одной группе освещения можно использовать кабель предусмотренной в проекте марки с двумя медными жилами сечением 1,5 мм 2, резиновой изоляцией, в свинцовой оболочке, голый, для прокладки внутри любых помещений по стенам, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа СРГ – 2 1,5. Проектом предусмотрен кабель с данным сечением – СРГ – 2 1,5. Из таблицы 1.3.6 ПУЭ для кабеля предусмотренного проектом допустимый длительный ток I д = 19 А, что в 6,9 раза больше рабочего тока группы электрооборудования. Следовательно, условие защиты от перегрузок выполнено, и запроектированное сечение кабеля соответствует имеющейся нагрузке. Решение задачи № 4.( продолжение )
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 32 13) Определяем соответствие номинального тока теплового расцепителя группового автомата АЕ-1031-12 ( I ном. тепл. = 6 А, I ср. тепл. = 8,1 А): а ) Номинальный ток теплового расцепителя I н.тепл. должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 2,73 А, условие выполняется. б ) Чтобы избежать ложного отключения сети, правильность выбора номинального тока теплового расцепителя необходимо проверить по формуле I ср. тепл. 1,25 I р. Поскольку I ср. тепл. = 8,1 А > 1,25 I р = 1,25 2,73 = 3,41 А, ложного отключения сети быть не должно. в ) При защите сетей от перегрузки автоматическими выключателями с нерегулируемой характеристикой допустимый длительный ток проводников всех марок должен быть не менее 100% номинального тока теплового расцепителя. Поскольку I доп. = 19 А > I н. тепл. = 6 А, условие защиты выполняется. Решение задачи № 4.( продолжение ) 14) Проверяем групповой автомат АЕ-1031-12 по условию надежности отключения тока короткого замыкания в конце защищаемой группы. а ) Найдем суммарное сопротивление фазного провода, равное сопротивлению провода от трансформатора до щита освещения плюс сопротивление провода одной группы освещения (в распределительных сетях до 1000 В при определении тока короткого замыкания индуктивным сопротивлением можно пренебречь, это приведет к несколько завышенным значениям тока короткого замыкания): r ф = ( l / S ф ) = 19 (0,017 / 2,5) + 19 ( 0,0115/ 1,5) = 0,275 (Ом).
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 33 Решение задачи № 4.( продолжение ) б ) Найдем суммарное сопротивление нулевого провода. Учитывая, что нулевой провод точно такой же, как и фазный, его сопротивление так же будет равно: r 0 = 0,275 (Ом). в ) Поскольку достоверные данные о полном числе контактов и об их переходных сопротивлениях отсутствуют, примем добавочное сопротивление переходных контактов равным суммарному значению рекомендуемых сопротивлений: а) для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников; б) для вторичных цеховых распределительных пунктов, щитов и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов; в) для первичных цеховых распределительных пунктов: r д = 0,03 + 0,025 + 0,02 = 0,075 (Ом). г ) По заданной мощности трансформатора освещения из таблицы 1 практического занятия 2.3 зададимся его расчетным сопротивлением: z т(1) = 1,949 (Ом). д ) Найдем сопротивление цепи короткого замыкания в конце линии: z ф-0 = r ф + r 0 + r д + z т(1) = 0,275 + 0,275 + 0,075 + 1,949 = 2,574 (Ом). е ) Найдем ток однофазного короткого замыкания в конце линии: I к.з (к) (1) = U ф / z (ф-о) = 220 / 2,574 = 85,47 (А). ж ) Поскольку I к.з (к) / I н.тепл = 85,47 / 6 = 14,245 > 6, отключение токов короткого замыкания в конце защищаемой линии обеспечено.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 34 Решение задачи № 4.( продолжение ) 15) Проверяем групповой автомат АЕ-1031-12 по предельной отключающей способности токов короткого замыкания в начале защищаемой группы. а ) Найдем сопротивление фазного провода, равное сопротивлению провода от трансформатора до щита освещения: r ф = ( l / S ф )=19 (0,017 / 2,5)= 0,129(Ом). б ) Найдем суммарное сопротивление нулевого провода. Учитывая, что нулевой провод точно такой же, как и фазный, его сопротивление так же будет равно: r 0 = 0,129 (Ом). в ) Поскольку достоверные данные о полном числе контактов и об их переходных сопротивлениях отсутствуют, примем добавочное сопротивление переходных контактов равным суммарному значению рекомендуемых сопротивлений для вторичных цеховых распределительных пунктов, щитов и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов; для первичных цеховых распределительных пунктов: r д = 0,025 + 0,02 = 0,045 (Ом). г ) Найдем сопротивление цепи короткого замыкания в начале линии: z ф-0 = r ф + r 0 + r д + z т(1) = 0,129 + 0,129 + 0,045 + 1,949 = 2,252 (Ом). д ) Найдем ток однофазного короткого замыкания в начале линии: I к.з (н) (1) = U ф / z (ф-о) = 220 / 2,252 = 97,69 (А). ж ) Из каталога находим, что для АЕ-1031-12 I пр = 1000 А. Поскольку I пр = 1000 А > I к.з. (н) = 97,69 А, отключение токов короткого замыкания в начале защищаемой линии обеспечено.
Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 35 Решение задачи № 4.( продолжение ) 16) Проверяем селективность (избирательность) действия аппаратов защиты. Для автоматов с тепловыми расцепителями селективность может быть обеспечена при условии I ном.тепл. (2) / I ном.тепл. (1) 1,5. Так как селективность действия аппаратов защиты обеспечена. потеря напряжения не превышает 5%, следовательно, условие выполнено. в ) Определяем фактическую потерю напряжения. б ) Определяем падение напряжения на участке питания от щита освещения одной группы ламп. 17) Проверяем выполнение условия допустимой потери напряжения. а ) Определяем падение напряжения на участке от осветительного трансформатора к щиту освещения. Канализация электроэнергии на этом участке осуществляется по двухпроводной линии с медными жилами, напряжение электроприемников 220В поэтому по таблице 3 принимаем c = 12,8. Тогда,
Повторить следующий материал : - практического занятия № 2.4; - классификацию проводов и кабелей, их маркировку; основные законы электрических цепей. Выполнить расчет сетей по курсовому проекту Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 36
