Расчет защитного заземления
Цель расчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов (стержней), длину горизонтальных элементов (соединительных полос) и разместить заземлители на плане электроустановки исходя из значений допустимых сопротивления и максимального потенциала заземлителя. Расчет проводится в следующем порядке: 1. Определяют норму сопротивления заземления RH (по ПУЭ) в зависимости от напряжения, режима работы нейтрали, мощности и других данных электроустановки. 2. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента
ррасч = ртабл Ψ, (2.10) где ртабл - удельное сопротивление грунта по табл. 2.2.6; Ψ- климатический коэффициент по таблице 2.14 Таблица 2.14 - Значения удельных сопротивлений грунтов при влажности 10... 12 % к массе грунта
Таблица 2.15- Значения климатических коэффициентов и признаки зон
(2.11) где d - диаметр стержня, м;
Н = H0 + l/2; 4. Учитывая норму сопротивления заземления Rн, определяют число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования
n = R /R .
5. Разместив заземлители на плане и задавшись отношением г| расстояния между одиночными заземлителями S к их длине lс, определяют с учетом коэффициента использования вертикальных стержней (таблица 2.16) окончательно их число и сопротивление заземлителей - без учета соединительной полосы Rcc = Rc/( )
Таблица 2.16 -Коэффициенты использования вертикальных заземлителей
6. Определяют сопротивление соединительной полосы (2.12)
где lп = 1,05(n -1)S - длина соединительной полосы; b, Н - ширина и глубина заложения полосы.
С учетом коэффициента использования полосы (таблица 2.17) уточняют
R'П = RП / .
Таблица 2.17 - Коэффициенты использования горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные заземлители
7. Определяют общее сопротивление заземляющего устройства и соединявшей полосы (2.13) и проверяют, соответствует ли оно нормативному значению RH.. Пример 4.1. Заземлению подлежит оборудование понижающей подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Мощность трансформатора 200 кВА, схема соединения обмоток Y/∆н, т.е. на стороне высокого напряжения - глухозаземленная нейтраль, на стороне низкого -изолированная нейтраль. Грунт - суглинок, климатическая зона - III. Для заземляющего устройства в качестве вертикальных стержней предполагается использовать угловую сталь с шириной полки 40 мм, длиной 3 м; в качестве соединительной полосы — стальную шину сечением 40 х 4 мм. 1. Токи замыкания на землю в подобных установках меньше 500 А, поэтому для заданной мощности трансформатора нормированное сопротивление заземляющего устройства RH<2 Ом. 2. Удельное сопротивление грунта ртабл =100 Ом ∙ м (таблица 2.14). С учетом климатических коэффициентов Ψс = 1,4; Ψп = 2 (таблица 4.15) расчетные удельные сопротивления рс= 100 • 1,4 = 140 Ом • м, рп =100-2 = 200 Ом ∙ м. 3. Эквивалентный диаметр стержней d = 0,95 • 0,04 = 0,038 м. Сопротивление одиночного заземлителя при Н0 = 0,5 м и H = 0,5+ 3/2 = 2 м определяем по формуле (2.11):
4. Без учета взаимного экранирования число заземлителей n = 40,5/4- 10 шт. 5. Заземляемый объект - небольшое, отдельно стоящее здание, поэтому заземляющее устройство выбираем контурное в виде прямоугольника (рисунок 2.5) с ориентировочным соотношением сторон 2x3. Рисунок 2.5 - Схема заземления
Исходя из реальных условий, отношение берем S/l = 1. Тогда nс =0,55 и n1 =10/0,55 = 18 шт. Сопротивление заземлителей Rсс = 40,5/(18-0,55) = 4,1 Ом. 6. Длина соединительной полосы lп =1,05-17-3 = 53,5м; Н берем равной Н0 = 0,5 м. Тогда сопротивление соединительной полосы по формуле
С учетом коэффициента использования полосы ηп = 0,28 (табл. 2.14)
=7,45/0,28 = 26,6 Ом.
7. Общее сопротивление заземляющего устройства находим по формуле: 8.
Полученное расчетное сопротивление R удовлетворяет требованиям ПУЭ: R < RH = 4 Ом. Стержневые заземлители длиной по 3 м в количестве 18 шт. расположены в прямоугольном размером контуре 11x16 м.
Расчет зануления. Цель расчета зануления - определить сечение защитного нулевого провода, удовлетворяющее условию срабатывания максимальной токовой защиты, при известных остальных параметрах сети и заданных параметрах автоматического выключателя или плавкой вставки. Принципиальная схема зануления представлена на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 - Схема зануления установки
При замыкании на зануленный корпус электроустановки ток короткого замыкания 1К проходит через следующие участки цепи: фазный провод В, обмотки трансформатора Тр, нулевой проводник Н, а также по параллельной ветви: заземление нейтрали R0 , участок грунта, повторное заземление Rn. Сопротивление петли "фаза-нуль" обычно не превышает 2 Ом, а сопротивление R0 + Rn, согласно ПУЭ, должно быть в пределах 7...28 Ом в зависимости от напряжения сети. Поэтому ток /3, протекающий через землю, много меньше тока Iн , проходящего по нулевому проводнику, и можно считать Iк = Iн. Тогда
Iк ≥KIном, (2.14)
где Iном - номинальный ток срабатывания устройства защиты П; к - коэффициент кратности номинального тока.
Значение Iном определяется мощностью подключенной электроустановки и выбирается из условия несрабатывания при протекании рабочих токов электроустановки. Например, для электродвигателей ток Iном плавких вставок предохранителей должен в 1,6-3 раза превышать номинальные токи. Расчетный ток короткого замыкания с учетом полного сопротивления петли "фаза-нуль" Z (2.15) где - фазное напряжение сети; ZT - сопротивление трансформатора. Значения ZT в зависимости от мощности трансформатора Р и схемы соединения обмоток "звезда-звезда" Y/YH или "треугольник-звезда" ∆/YН с четвертым нулевым защитным проводником с низкой стороны трансформатора приведены в табллице 2.18.
Таблица 2.18 - Расчетные сопротивления трансформаторов при вторичном напряжении 380/220В
Для трансформаторов с вторичным напряжением 220/128 В ZT следует уменьшить в 3 раза. Полное сопротивление проводников петли "фаза-нуль"
(2.16)
где Rф, RH - активные сопротивления фазного и нулевого провода; хф, хн - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводов; хП - внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза-нуль".
Для медных и алюминиевых проводников фаз по известным данным: сечению Sф (мм2), длине l (м) и удельному сопротивлению проводника р (Ом ∙ мм /м) (для меди р = 0,018, а для алюминия р = 0,028) - определяется сопротивление
Rф = рl/ Sф . (2.17)
Значение хф для медных и алюминиевых проводников мало, поэтому им можно пренебречь. Если нулевой защитный проводник выполнен из стали прямоугольного или круглого сечения, то
RH = /, хП = х l, где и - активное и внутреннее индуктивное сопротивление / км проводника, значения которых указаны в таблице 2.19. Они зависят от его профиля и площади сечения SH, а также от ожидаемой плотности тока в проводнике i (А/мм2).
Таблица 2.19 - Значения и , Ом/км, стальных проводников при переменном токе (f = 50 Гц)
. (2.18) При выборе сечения нулевого проводника следует обеспечить = 0,5.. ,2,0 А/мм. Материал и сечение разных проводников выбирают исходя из мощности потребителей энергии, а материал и сечение нулевого защитного проводника - должны удовлетворять условию
Zн<2 Zф, (2..19)
где ZH и Zф - полные сопротивления соответственно нулевого и фазного проводника.
Внешнее индуктивное сопротивление хП , Ом, петли "фаза-нуль", если используется воздушная линия электропередачи и частота тока f= 50 Гц, можно определить по формуле
хП = 0,1256l∙ In (2D/d), (2.20)
где l - длина линии, км; D - расстояние между проводниками линии, м; d - диаметр проводников, м.
Для грубых расчетов используют формулу хП = 0,6l, что соответствует D = 1 м. Для уменьшения значения хП нулевой защитный проводник следует прокладывать рядом с фазным. Если нулевой проводник является четвертой жилой кабеля или металлической трубой, в которой расположены фазные проводники, то хП мало по величине и им можно пренебречь. Если источник питания и линия электропередачи заданы, то необходимо выбрать соответствующий автоматический выключатель, используя приведенные выше рекомендации. Если автоматический выключатель задан, тогда необходимо определить сечение нулевого провода. В обоих случаях проводится расчет на срабатывание выключателя. Если в результате расчета условие выполняется, то расчет окончен, а если нет, то его повторяют, выполнив одно из мероприятий: изменяют параметры выключателя; утолщают нулевой защитный проводник; измеряют параметры фазных проводников. Пример 5.1. Электроустановка снабжается энергией от трансформатора мощностью 630 кВА, напряжением 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/YH. Линия 380/220 В протяженностью 300 м состоит из трех проводников сечением 15 мм2, нулевой защитный проводник - стальная полоса сечением 50x4 - проложена в 20 см от фазных проводников. Проверить, обеспечивается ли отключающая способность зануления распределительного щитка, если в качестве зашиты используется автоматический выключатель с IНОМ= 60 А. Определяем по формуле для автоматического выключателя 1К= 1,4 ∙ 60 = 84 А. Находим сопротивление обмоток трансформатора ZT = 0,129 Ом. Далее рассчитываем по формуле полное сопротивление петли "фаза-нуль". По формуле 2.17 находам при l = 300 м, Rф = 0,028 ∙ 300/15 = 0,56 Ом. Согласно формуле 2.18 iн = 84/(50 ∙ 4) = 0,42 А/мм2. Считая iн = 0,5, по таблице 2.19 для нулевого защитного проводника находим r1 = 2,28 Ом/км, x1 = 1,37 Ом/км. Тогда RH = 2,28 ∙ 0,3 = 0,684 Ом; хп=1,73 ∙ 0,3 = 0,411 Ом. Условие 2.19 выполняется: ZH = 0,8; 2 ∙ Zф = 1,1; ZH < 2 Zф. Внешнее индуктивное сопротивление проводников согласно формуле 2.20 берем с запасом
хп = 0,1256 ∙ 0,3 ∙ In (2 ∙ 0,2/0,00564) = 0,161 Ом.
По формуле 2.16 находим ZП = 1,37 Ом, затем по формуле 2.15 определяем Iн = 156 А. Следовательно, условие 2.14 выполняется, и отключение распределительного щитка в аварийной ситуации также обеспечивается.
Расчет звукоизолирующих устройств. Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при упругих колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Для частотной характеристики шума звуковой диапазон разбивают на октавные полосы частот, где верхняя граничная частота fв равна удвоенной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2. Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой fср = . В данном случае октавную полосу примем равной 500 Гц. Уровень звука - это измеренное значение шума с учетом коррекции, приближенно отражающей чувствительность человеческого уха (по шкале ампер шумомера), измеряемое в децибел-амперах (дБА). Уровни звука и звукового давления в октавных частотах для основного оборудования металлургического производства и предельно допустимые уровни звукового давления приведены в таблице 2.20 и 2.21 соответственно.
Таблица 2.20 - Уровень звукового давления в рабочей зоне промышленного оборудования
Таблица 2.21 – Предельно допустимые уровни звукового давления для основных видов трудовой деятельности.
Расчет проводят в такой последовательности: 1. Выбирают материал ограждающей конструкции: стены, перегородки, кожуха и т.п. 2. Определяют требуемую звукоизоляцию
, (2.21)
В случае необходимости следует учесть влияние на звукоизоляцию оконных и дверных проемов
, (2.22)
где L - октавный уровень звукового давления в помещении, дБ; Lдоп - допустимый октавный уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ; n - общее число ограждающих конструкций или их элементов, через которые проникает шум; S – площадь ограждающей конструкции, через которую проникает шум в помещение, м2; S0 и Sc – площади окна и стены, включая окно, соответственно, м2; R0 и Rc – звукоизоляция соответственно окна и глухой части стены, дБ; В — постоянная защищаемого от шума помещения (м2), которую можно определить по формуле
, (2.23)
где B1000 - постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по таблице 2.23 в зависимости от объема V и типа помещения; μ - частотный множитель, определяемый по таблице 2.24.
Таблица 2.23 - Определение постоянной помещения B1000.
Таблица 2.24 – Значение частотного множителя μ.
3. Определяют толщину материала однослойного ограждения для максимального значения требуемой звукоизоляции по формуле
, (2.24)
где f =1000 Гц - частота звука, соответствующая максимальному значению требуемой звукоизоляции; ρ – плотность материала ограждения, кг/м3; h – толщина материала однослойного ограждения, м. Расчет звукопоглощающих устройств. Под звукопоглощением понимают свойство поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими звуковых волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Коэффициент звукопоглощения характеризует потерю энергии при отражении звуковой волны от твердой поверхности. Коэффициент звукопоглощения зависит от свойств поверхности, частоты звука и угла падения звуковых волн. Наиболее распространенными звукопоглощающими материалами являются пористые волокнистые изделия и материалы, закрытые со стороны помещения перфорированными экранами, которые защищают звукопоглощающий материал от механических повреждении и обеспечивают удовлетворительный декоративный вид. Толщина звукопоглощающего материала составляет 50... 100 мм. Звукопоглощающие облицовки обычно размещают на потолке и стенах. Площадь обрабатываемой поверхности для достижения максимально возможного эффекта должна составлять не менее 60 % общей площади поверхностей. При необходимости снижения шума преимущественно в области низких частот звукопоглощающие мате риалы следует располагать на расстоянии 100... 150 мм от поверхности стен, оставляя между потолком и стеной воздушный зазор. Расчет звукопоглощающих устройств проводят в такой последовательности: 1. Выбирают звукопоглощающий материал и определяют суммарную площадь обработки стен и потолка данным материалом (не менее 60 %); 2. Определяют значения всех составляющих снижения шума по формулам указанным в таблице 2.25 и последовательно заносят их непосредственно в саму таблицу.
Таблица 2.25 - Расчет снижения октавных уровней звукового давления звукопоглащающим материалом
Примечание: Sогр и Sобл – площади ограждающих и звукопоглощающих конструкций; Ψ и ψ1 – коэффициенты диффузности до и после обработки помещения; α и α1 – коэффициенты звукопоглощения ограждающих конструкций и помещения с звукопоглощающими конструкциями; αобл – коэффициент звукопоглощения выбранного материала; ∆L – снижение шума звукопоглощающим материалом; ∆A и A – звукопоглощение звукопоглощающих и суммарное звукопоглощение ограждающих конструкций; B1 – постоянная помещения после обработки помещения звукопоглощающим материалом.
В табл. 7.10 представлены коэффициенты звукопоглощения наиболее распространенных звукопоглощающих материалов.
Таблица 2.26 - Коэффициент звукопоглощения различных материалов
Коэффициенты фиффузности до и после обработки помещения определяют по рисунку 2.7.
Рисунок 2.7 – Зависимость коэффициента диффузности ψ от постоянной помещения B и площади ограждения Sогр.
3. Делают вывод об эффективности звукопоглощающих устройств.
Категорирование помещений по взрывоопасной и пожарной опасности. Категорирование - это установление категории помещений и зданий (или частей зданий между противопожарными стенами - пожарных отсеков) производственного и складского назначения в соответствии с номенклатурой категорий и методикой их определения, регламентированными НПБ 105-03, в зависимости от количества и характеристик пожаровзрывоопасности находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств. В случае, когда обоснован вывод об отнесении помещения к категории В, необходимо решить вопрос о выборе разновидностей пожароопасной категории В1-В4. Пожароопасная категория помещения определяется сравниванием максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 2.27. Таблица 2.27 - Определение категории пожароопасных помещений
Пожарная нагрузка помещений может включать в себя различные сочетания горючих и трудногорючих жидкостей и твердых материалов в пределах пожароопасного участка. Пожарная нагрузка (МДж) определяется по формуле
, (2.25)
где Gj - количество j-го материала пожарной нагрузки, кг; - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг (таблица 2.28).
Удельная пожарная нагрузка (МДж/м2) определяется по формуле
, (2.26)
где S - площадь размещения пожарной нагрузки, м (но не менее 10м2).
Если по указанной методике помещение отнесено к категориям В2 или ВЗ, то проверяется выполнение условия
.
Если это условие не выполняется, помещение относят соответственно к категориям В1 или В2.
Таблица 2.28 - Теплота сгорания пожароопасных материалов
Список использованных источников
ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин [Текст]. - Введен 2003-09-01. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 51 с.: ил. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правило оформления [Текст]. - Введен 2002-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 16 с.: ил.; 29 см. ГОСТ 9327-60. Бумага и изделия из бумаги. Потребительские форматы [Текст] - Введен 1961-01-01. – Переизд. 1987 с изм. 2-4. – М.: Изд-во стандартов, 1987. ГОСТ 2.105. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам [Текс]. - Введен 1996-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 19 с.: ил. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления [Текст]. - Введен 2004-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 166 с.: ил. Приложение А
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1314)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |