Модернизация системы электроснабжения цеха по производству хлебобулочных изделий ООО "Пальмира" (стр. 6 из 9)

2. Расчет защитного заземления и заземляющих устройств

Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называют металлический проводник или группу проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземляющими проводниками называют металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем.

Заземляющие устройства должны удовлетворять требованиям обеспечения безопасности людей и защиты электроустановок, а также обеспечения эксплуатационных режимов работы. Все металлические части электрооборудования и электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, заземляют. Каждый элемент установки, подлежащий заземлению, присоединяют к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного заземляющего проводника.

Сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ не должно превышать 4 Ом, а в электроустановках с суммарной мощностью параллельно работающих генераторов и трансформаторов 100 кВА и ниже оно не должно быть больше 10 Ом. Расчет заземляющих устройств сводится главным образом к расчету собственно заземлителя, т.к. заземляющие проводники в большинстве случаев принимаются по условиям механической прочности и устойчивости к коррозии. Исключение составляют лишь установки с выносным заземляющим устройством. В этих случаях рассчитывают последовательно сопротивление соединительной линии и сопротивление заземлителя, чтобы суммарное не превышало расчетного.

2.1 Расчет сопротивления заземлителя

Устанавливается необходимое по ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства R_з. Если заземляющее устройство является общим для нескольких электроустановок, то расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьше из требуемых.

(2.1)

где расчетное напряжение на заземляющем устройстве принято равным 125 В, т.к. заземляющее устройство используется также для установок подстанции до 1000 В.

I=42 А – наибольший ток через заземление при замыкании на землю со стороны 6 кВ.

Ом

Согласно ПУЭ R_з

4 Ом; 2,97

4

2.2 Заземляющие устройства

Заземляющее устройство выполним в виде контура, проложенного на глубине 0,7 м, состоящего из вертикальных электродов диаметром 20 мм длиной 2 м и приваренных к их верхним концам горизонтальных электродов из стали диаметром 20 мм на расстоянии друг от друга 4 м.

Общая длина полосы l=

м, предварительное количество стержней 46.

2.3 Расчет удельного сопротивления грунта

Определения удельного сопротивления грунта с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзание его зимой.

С_расч=к_с∙с, (2.2)

где с_расч – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом∙м;

с – удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, Ом∙м;

с=100 Ом∙м для суглинка [6]

к_с – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта;

к_с=1,15–1,45 – для вертикальных электродов [6]

к_с=2,0–3,5 – для горизонтальных электродов [6]

2.3.1 Расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных электродов

с_расч.в=1,25∙100=125 Ом∙м

2.3.2 Расчетное сопротивление грунта для горизонтальных электродов

с_расч.г=3∙100=300 Ом∙м

2.4 Сопротивление растекания одного вертикального электрода

, (2.3)

где r_в – сопротивление одного вертикального заземлителя, Ом;

l– длина заземлителя, м;

d– диаметр электрода, м;

t– глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м

Ом

Определяется необходимое количество стержней.

, (2.4)

где n_в – количество вертикальных стержней;

ŋ_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящих от расстояния между ними а, их длины l и количества [7]

ŋ_в=0,55 для а/l=2 и n=46

Определяется сопротивление горизонтальных заземлителей

, (2.5)

где l – длина полосы, м

r_г=

Ом

Определяется сопротивление полосы в контуре

, (2.6)

где з_г– коэффициент использования соединительной полосы в контуре из вертикальных электродов; [7]

з_г=0,29 при а/l=2 и n=46

Ом

Определятся необходимое сопротивление вертикальных заземлителей

Ом

2.5 Уточнение количества стержней

Т.о. окончательно принимаем n^ґ_в=42.

Произведенный расчет выполнен в соответствии с действующими нормативными документами и инструкциями по ПТЭ и ПТБ ООО «Пальмира».

3. Тепловые расчеты

3.1 Определение теплопотерь через ограждения цеха по производству хлебобулочных изделий

3.1.1 Определение теплопотерь через наружные стены

В данной работе при определении тепловых потерь через наружные стены рассматриваем участок цеха по производству хлебобулочных изделий. Здание цеха является одноэтажным. Расчетную температуру наружного воздуха принимаем равной t_нар=-22⁰С; расчетную температуру воздуха внутри помещения принимаем равной t_вн=25⁰С.

Боковые наружные стены помещения изготовлены из кирпича на тяжелом растворе; с внутренней стороны стены покрыты известковой штукатуркой, с внешней – цементной штукатуркой.

d_нар=0,025 м l_нар=1,16 Вт/(м⁰С)

d_к=0,64 м l_к=0,81 Вт/(м⁰С)

d_вн=0,015 м l_вн=0,7 Вт/(м⁰С)

Степень черноты наружной поверхности e=0,9.

Высота здания h=7 м. Скорость ветра W=15 м/с.

Термическое сопротивление многослойной стенки

(3.1)

Термическое сопротивление у внутренней поверхности стенки

Принимаем температуру внутренней поверхности стенки t_вн.ст=7,416 ⁰С

При внутренней температуре имеем следующие физические свойства воздуха: t_вн=25⁰С – Число Прандтля Pr=0,7036.

Коэффициент кинематической вязкости воздуха n=14,79∙10^-6 м²/⁰С.

Коэффициент теплопроводности воздуха l=2,566∙10^-2 Вт/(м⁰С).

Критерий Грасгофа:

, (3.2)

где b_в-коэффициент объемного расширения воздуха

b_в=1/(273+t_вн)

Dt– перепад температур Dt=t_вн – t_вн.ст

,

l=h– высота здания

Произведение критерия Грансгофа на число Прандтля равно:

При (Gr∙Pr)>10⁹ имеем турбулентный режим.

Определим конвективный коэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха

, (3.3)

,

где h– высота здания.

Термическое сопротивление на внутренней поверхности стенки

, (3.4)

Термическое сопротивление на наружной поверхности здания

Коэффициент теплоотдачи

a_нар=a_к.нар+a_л, (3.5)

где a_к.нар – конвективный коэффициент теплоотдачи

a_л – коэффициент теплоотдачи излучением

Пусть температура наружной поверхности стены t_нар.ст= – 21.164 ⁰С

a_к=f(Re)

Критерий Рейнольдса:

Re = (W∙L)/n, (3.6)

где W– скорость ветра, W=15 м/с;

L– высота здания, L=7 м.

Физические свойства воздуха при t_нар= – 22⁰С:

коэффициент кинематической вязкости воздуха n=11,704∙10^-6 м²/с;

коэффициент теплопроводности воздуха l=2,264∙10^-2 Вт/(м²∙С).

Число Прандтля Pr=0,7174

, (3.7)

, (3.8)

, (3.9)

При Re > 5∙10⁵ критерий Нуссельта можно определить по формуле: