Электроснабжение завода по производству огнеупоров (стр. 17 из 18)

4.2.2 Расчет зануления

Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 4.3 На схеме видно, что ток короткого замыкания I_кз в фазном проводе зависит от фазного напряжения сети U_ф и полное сопротивление цепи, складывающегося из полных сопротивлений обмотки трансформатора Z_т/3, фазного проводника Z_ф, нулевого защитного проводника Z_н, внешнего индуктивного сопротивления петли фаза - ноль X_п, и заземления нейтрали трансформатора R₀.

Рисунок 4.2 - Принципиальная схема сети переменного тока с занулением. А - аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель); R_{о -} заземление нейтрали.

Рисунок 4.3 - Полная расчетная схема соединения зануления

Поскольку R₀ и R_п, как правило, велики по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь образованная ими создает незначительное увеличение тока короткого замыкания, что позволяет пренебречь им. В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему, представленную на рисунке 4.4

Рисунок 4.4 - Упрощенная схема зануления

В этом случае выражение короткого замыкания I_{кз (}А) в комплексной форме будет:

I_кз= U_ф / (Z_м / 3 + Z_ф + Z_н +jХ_n), (4.5)

где U_ф - фазное напряжение сети, В

Z_т - комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора), Ом

Z_ф = R_ф + jХ_n-комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом

Z_н = R_н + jХ_n - комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом

R_ф и R_н - активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников, Ом

X_ф и Х_н - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом

Х_п - внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петля - фаза - нуль), Ом

Z_п =Z_ф +Z_н + jХ_n - комплекс полного сопротивления петли фаза - нуль, Ом.

С учетом последнего:

I_кз = U_ф / (Z_м / 3 + Z_n) (4.6)

При расчете зануления принято применять допущения, при котором для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания I_кз модули сопротивления обмоток трансформатора и петли фаза - нуль Z_т / 3 и Z_п складываются арифметически. Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность (5%).

Полное сопротивление петли фаза - нуль в действительной форме определяется из выражения:

Z_n = Ö (R_ф + R_н) ² + (X_ф +Х_н + Х_п) ², Ом(4.7)

Формула для проверочного расчета определяется из и с учетом коэффициента кратности К тока короткого замыкания определяемого требованиями к занулению:

К × I_н £ U_ф / (Z_т/3 + Ö (R_ф + R_н) ² + (Х_ф + Х_н + Х_п) ²⁾

Значение коэффициента К принимается равным К3 в случае если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями имеющими обратнозависимую характеристику от тока. В случае если электроустановка защищается автоматическим выключателем имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с I_н до 100 А, К=1,4, а для автоматов с I_н>100 А, К=1,25.

Значение полного сопротивления масляного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.

Расчет зануления производится для электрооборудования механического цеха.

Исходные данные:

напряжение сети - 0,38 кВ;

мощность трансформатора - 1000 кВА;

мощность наиболее удаленного электроприемника (станок) Р=11,6 кВт;

длина кабеля от ТП до ШРА-1, L₁=55 м;

длина провода от ШРА-1 до станка, L₂=8 м.

Схема замещения приведена на рисунке 4.5

Рисунок 4.5

Определим токи нагрузки и выбор аппаратов защиты:

(4.8)

(4.9)

I_нпв=80 А; I_на=100 А.

Определим полные сопротивления элементов цепи:

а) сопротивление трансформатора для группы соединения D/У₀ - 11 Z_т=0,027 Ом.

б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 70 мм² и нулевой 50 мм² Z_пфо=1,8 Ом/км.

Z_п= Z_пфо× L₁=1,8×0,055 = 0,099 Ом; (4.10)

в) сопротивление провода при сечении фазной жилы 35 мм² и нулевой 25 мм² Z_пфо=2,54 Ом/км

Z_п= Z_пфо× L₂= 2,54× 0,008 = 0,02 Ом

Определим токи КЗ:

(4.11)

Определим кратность тока

кА(4.12), кА

условие I_кзI_н×К, где К_а=1,25; К_пв=3,то 2030 А >100×3=300 А и 850 А>3×80=240 А

Определение времени срабатывания аппарата защиты: плавкой вставки определяется по защитной характеристике плавкой вставки, а для автомата принимается из справочника.

Время отключения автоматического выключателя - 0,2 секунды.

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

U_к1=I_кз×Z_н1=2,03×0,044=89,3В,

где Z_н1 - сопротивление нулевой жилы кабеля, Z_н1=R_н1, так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Х_н1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

где r - удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 Ом×мм²/м; S - сечение жилы, мм²; L - длина проводника, м.

U_к2 = I_кз× Z_н2 = 1,71 ×0,008 = 13,6 В

где, где Z_н2 - сопротивление нулевого провода, Z_н2 = R_н2

Ток, проходящий через тело человека, равен:

(4.13)

Согласно ПУЭ такие величины тока являются допустимыми при времени воздействия 0,2 секунды, т.е. время срабатывания автоматического выключателя не превышает допустимых величин.

4.3 Обеспечение пожаробезопасности рабочего процесса

4.3.1 Расчет количества огнетушителей

Для обеспечения тушения пожара в дисплейном зале применена автоматическая стационарная установка порошкового пожаротушения УСП-500. Установка порошкового тушения состоит из сосуда для хранения, баллонов со сжатым газом, редуктора, запорной арматуры, трубопровод и порошковых оросителей. Проведем расчет требуемых количества порошка, диаметров труб, количества баллонов со сжатым газом.

В установке применен порошок ПСБ - бикарбонат натрия с 1-2% кремнеземистого высокодисперсного наполнителя АМ-1-300 и 10% талька. Для выбора порошка применяют дефекторные распылители с диаметрами выходных отверстий 10,12,15, и 25 мм. Определяют массовые расходы порошка

;(4.14) кг/с,

где

кг/м²× с - требуемый удельный массовый расход порошка;

F - площадь защищаемого помещения = 400 м^2. Запас порошка определяют по наибольшему расходу.

;(4.15)

кг.

где

время тушения, с.

В применяемой установке УСП-500 объем сосуда для порошка

л.

По номограмме определяем диаметры трубопроводов:

мм.

На основании данных проектирования установок порошкового пожаротушения принимаем суммарную площадь сечения выпускных насадок:

F_мас = (0,6¸0,8) ×d, (4.16)

F_мас =0,7×30=21 мм,

Таким образом, применяем две насадки диаметром по 10 мм.

Определяем число баллонов и узлов транспортирующего газа:

N=G_п×P_атм/P_б×р_о×V_в, (4.17)

N=1200×10⁵/125×10⁶×123×0,3=13,0356.