Проектирование защитного заземления электроустановок.
Задание: Рассчитать совмещенное ЗУ для цеховой трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ, подсоединенной к электросети с изолированной нейтралью. При этом принять: разомкнутый контур ЗУ, в качестве вертикального электрода - bв = 12 мм; в = 40 м, горизонтальный электрод - Sг = 51 мм2; dг = 10 мм.
Исходные данные: Грунт суглинок, H0 = 0,9 м, lвоз= 70 км, lкаб = 40 км, nв = 6 шт, lв = 3 м, ав = 12 м, Rе = 30 Ом.
Расчет:
Расчетный ток замыкания на землю:
где Uл - линейное напряжение сети, кВ; lкаб - общая длина подключенных к сети кабельных линий, км; lвоз - общая длина подключенных к сети ЛЭП, км.
Определение расчетного удельного сопротивления грунта:
где табл.=100 Ом м - измеренное удельное сопротивление грунта (из табл. 6.3 [2] для суглинистого грунта); =1,5 - климатический коэффициент, принятый по табл. 6.4 [2] для суглинистого грунта.
Определение необходимости искусственного заземлителя и вычисление его требуемого сопротивления.
Сопротивление ЗУ Rзн выбирается из табл. 6.7 [2] в зависимости от U ЭУ и расч в месте сооружения ЗУ, а также режима нейтрали данной электросети:
Rе > Rзн, искусственный заземлитель необходим. Его требуемое заземление:
Определение длины горизонтальных электродов для разомкнутого контура ЗУ:
где ав - расстояние между вертикальными электродами nв.
Расчетное значение сопротивления вертикального электрода:
Расчетное значение сопротивления горизонтального электрода по (формуле г) :
Коэффициенты использования для вертикальных и горизонтальных электродов по данным табл. 6.9 [2] равны: в = 0,73, г = 0,48.
Расчетное сопротивление группового заземлителя:
R > Rи, значит увеличиваем количество электродов
Принимаем n = 10.
lг = 120 м
Rг = 0,16 Ом
По табл. 6.9 в = 0,68, г = 0,4
R = 0,4 Ом
Rк = RеR/(Rе + R) Rмз
Rл = 300,4/(30+0,4) = 0,395 Ом 1,49 Ом
Rе - естественное сопротивление, Ом;
Rи - сопротивление искусственного заземлителя, Ом;
Rв - сопротивление вертикального электрода, Ом;
Rг - сопротивление горизонтального электрода, Ом;
R - сопротивление группового заземлителя, Ом;
Rк - общее сопротивление комбинированного ЗУ, Ом;
в, г - коэффициент использования вертикального и горизонтального электродов;
ав - расстояние между электродами, м;
lв - длина электродов, м;
nв - количество вертикальных электродов.
Рис. 3.1. Вертикальный электрод
Рис. 3.2. План комбинированного ЗУ Rи
Рис. 3.3. Схема использования освещенного ЗУ в системе защитного ЭУ напряжением до и свыше 1 кВ
1 - заземляющий проводник;
2 - горизонтальный заземлитель;
3 - вертикальный заземлитель;
4 - естественный заземлитель с Rе = 30 Ом;
ЭУ1 - высоковольтная ЭУ;
ЭУ2 - низковольтная ЭУ.
Конструктивные решения:
присоединение корпусов электромашин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п., металлических корпусов передвижных и переносных ЭУ и ЗУ при помощи заземляющего проводника сечением не менее 10 мм2.
расположение ЗУ, как правило, в непосредственной близости от ЭУ. Оно должно из естественных и искусственных заземлителей. При этом в качестве естественных заземлителей следует использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей), обсадные трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, и другие элементы. Для искусственных заземлителей следует применять только стальные заземлители.
Проектирование приточной и вытяжной механической вентиляции
Задание: Рассчитать механическую вытяжную вентиляцию для помещения, в котором выделяется пыль или газ и наблюдается избыточное явное тепло.
Исходные данные: Количество выделяющихся вредностей: mвр.= 0,4 кг/час газа, Qяизб.= 20 кВт. Параметры помещения: 9159 м. Температура воздуха: tп.= 10 С, tу.= 23 С. Допустимая концентрация газа Сд.=5,0 мг/м2. Число работающих: 46 человека в смену. Схема размещения воздуховода приведена на рис.3.3. Подобрать необходимый вентилятор, тип и мощность электродвигателя и указать основные конструктивные решения.
Рис 3.3. Схема воздуховодов
вытяжной вентиляции.
Расчет:
LП - потребное количество воздуха для помещения, м3/ч;
LСГ - потребное количество воздуха исходя из обеспечения в данном помещение санитарно-гигиенических норм, м3/ч;
LП - тоже исходя из норм взрывопожарной безопасности, м3/ч.
Расчет значения LСГ ведут по избыткам явной или полной теплоте, массе выделяющихся вредных веществ, избыткам влаги (водяного пара), нормируемой кратности воздухообмена и нормируемому удельному расходу приточного воздуха. При этом значения LСГ определяют отдельно для теплого и холодного периода года при плотности приточного и удаляемого воздуха = 1,2 кг/м3 (температура 20 С).
При наличии в помещении явной теплоты в помещении потребный расход определяют по формуле:
где ty и tп - температуры удалённого и поступающего в помещение воздуха
При наличии выделяющихся вредных веществ (пар, газ, пыль твр мг/ч) в помещении потребный расход определяют по формуле:
где Сд -концентрация конкретного вредного вещества, удаляемого из помещения,принимаем равным ПДК, мг/м3
Сп -концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3
в рабочей зоне
Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности ведут по массе выделяющихся вредных веществ в данном помещении, способных к взрыву
где Снк = 60 г/м3 - нижний концентрационный предел распространения пламени по газовоздушным смесям.
Найденное значение уточняют по минимальному расходу наружного воздуха:
Lmin=n m z = 46 25 1,3 = 1495 м3/ч
где m = 25 м3/ч-норма воздуха на одного работника,
z =1,3 -коэффициент запаса.
n = 46 - число работников
Окончательно LП = 114000 м3/ч
Аэродинамический расчет ведут при заданных для каждого участка вентсети значений их длин L, м, и расходов воздуха L, м3/ч. Для этого определяют:
Количество вытяжного воздуха по магистральным и другим воздуховодам;
Суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений по i-участкам по формуле:
пов - коэффициент местного сопротивления поворота (табл. 6 [2]);
ВТ = ВТ n - суммарный коэффициент местного сопротивления вытяжных тройников;
СП - коэффициент местного сопротивления при сопряжении потоков под острым углом, СП = 0,4.
В соответствии с построенной схемой воздуховодов определяем коэффициент местных сопротивлений. Всасывающая часть воздуховода объединяет четыре отсоса и после вентилятора воздух нагнетается по двум направлениям.
На участках а, 1, 2 и 3 давление теряется на входе в двух (четырех) отводах и в тройнике. Коэффициент местного сопротивления на входе зависит от выбранной конструкции конического коллектора. Последний устанавливается под углом = 30 и при соотношении l/d0 = 0,05, тогда по справочным данным коэффициент равен 0,8. Два одинаковых круглых отвода запроектированы под углом = 90 и с радиусом закругления R0/dэ =2.
Для них по табл. 14.11 [3] коэффициент местного сопротивления 0 = 0,15.
Потерю давления в штанообразном тройнике с углом ответления в 15 ввиду малости (кроме участка 2) не учитываем. Таким образом, суммарный коэффициент местных сопротивлений на участках а,1,2,3
= 0,8 + 2 0,15 = 1,1
На участках б и в местные потери сопротивления только в тройнике, которые ввиду малости (0,01…0,003) не учитываем. На участке г потери давления в переходном патрубке от вентилятора ориентировочно оценивают коэффициентом местного сопротивления г = 0,1. На участке д расположено выпускная шахта, коэффициент местного сопротивления зависит от выбранной её конструкции. Поэтому выбираем тип шахты с плоским экраном и его относительным удлинением 0,33 (табл. 1-28 [2]), а коэффициент местного сопротивления составляет 2,4. Так как потерей давления в тройнике пренебрегаем, то на участке д (включая и ПУ) получим д = 2,4. На участке 4 давление теряется на свободный выход ( = 1,1 по табл. 14-11 [3]) и в отводе ( = 0,15 по табл. 14-11 [3]). Кроме того, следует ориентировочно предусмотреть потерю давления на ответвление в тройнике ( = 0,15), так как здесь может быть существенный перепад скоростей. Тогда суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке 4
4 = 1,1 + 0,15 + 0,15 = 1,4
Определение диаметров воздуховодов из уравнения расхода воздуха:
Вычисленные диаметры округляются до ближайших стандартных диаметров по приложению 1 книги [3]. По полученным значениям диаметров пересчитывается скорость.
По вспомогательной таблице из приложения 1 книги [3] определяются динамическое давление и приведенный коэффициент сопротивления трения. Подсчитываются потери давления:
Для упрощения вычислений составлена таблица с результатами:
|
|
N участка
|
l, м
|
|
L, м3/ч
|
d, мм
|
V, м/с
|
Па
|
|
|
|
Р, Па
|
РI, Па
|
Р, Па
|
|
|
а
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
298
|
|
|
|
б
|
8
|
|
17143
|
560
|
19.4
|
226
|
0.025
|
0.2
|
0.2
|
45.2
|
343
|
|
|
|
в
|
3,5
|
|
34286
|
800
|
19
|
216
|
0.015
|
0.053
|
0.053
|
11.4
|
354.4
|
|
|
|
г
|
3,5
|
0.1
|
34286
|
800
|
19
|
216
|
0.015
|
0.053
|
0.153
|
33
|
387
|
|
|
|
д
|
6
|
2.4
|
25715
|
675
|
23
|
317
|
0.02
|
0.12
|
2.52
|
799
|
1186
|
|
|
|
1
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
298
|
|
|
|
2
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
343
|
45
|
|
|
3
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
343
|
45
|
|
|
4
|
4
|
1.4
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.16
|
1.56
|
337
|
799
|
462
|
|
|
Как видно из таблицы, на участке 4 получилась недопустимая невязка в 462 Па (57%).
Как видно из таблицы, на участке 2, 3 получилась недопустимая невязка в 45 Па (13%).
Для участка 4: уменьшаем d с 400 мм до 250 мм, тогда
м/с,
при этом =418 Па и = 0.08, Р = 780 Па, Р = 80 Па, .
Для участка 2 и 3: уменьшаем d с 400 мм до 250 мм, тогда V = 10 м/с, при этом = 226 Па и = 0.25, Р = 305 Па, Р = 80 Па, .
Выбор вентилятора.
Из приложения 1 книги [3] по значениям Lпотр = 34286 м3/ч и РI = 1186 Па выбран вентилятор Ц-4-76 №12.5 Qв - 35000 м3/ч, Мв - 1400 Па, в = 0,84, п = 1. Отсюда установленная мощность электродвигателя составляет:
где Qв - принятая производительность вентилятора, Nв - принятый напор вентилятора, в= - кпд вентилятора, п - кпд передачи.
Из приложения 5 книги [3] по значениям N = 75 кВт и = 1000 об/мин выбран электродвигатель АО2-92-6 (АО» - защитное исполнение, 92 - размер наружного диаметра, 6 - число полюсов). Схема электродвигателя показана на рис.3.2.
Рис. 3.2. Схема электродвигателя А02-92-6
При этом необходимо предусмотреть установку реверсивных магнитных пускателей для реверсирования воздуха при соответствующих аварийных ситуациях в данном помещении.
Вентилятор и электродвигатель устанавливаются на железной раме при их одноосном расположении. Для виброизоляции рама устанавливается на виброизолирующие материал. На воздухоотводе устанавливают диафрагму, а между ними и вентилятором переходник.
Список использованной литературы:
Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122 - 871 Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Практикум по безопасности жизнедеятельности под ред. Бережного С.А. - Тверь: ТГТУ, 1997.
3. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки, Высшая школа, 1979.
|
