Расчет заземляющего устройства цеховой подстанции    

Рассчитаем заземляющее устройство цеховой под­станции 10/0,4 кВ, находящейся в нормальной климатической зоне, с заземленной нейтралью на стороне 0,4 кВ. Естественных заземлителей нет. Удельное сопротив­ление грунта при нормальной влажности р = 62 Ом*м. Электрооборудо­вание подстанции занимает площадь 48x24 м².

     Определяем ток замыкания на землю на стороне 10 кВ по формуле:

Iз = ;                                          (2.50)

где lк – длина кабельной линии, км.

Iз =  = 0,7 А:

Определим сопротивление заземляющего устройства по формуле:

Rз ≤ ;                                                       (2.51)

Rз₁₀ ≤  = 375 Ом

Rз_0,4 ≤ = 170 Ом

Заземляющее устройство на стороне 0,4кВ с глухозаземлённойнейтралью должна быть не более≤ 4 Ом ;Rз≤ 4 Ом.

Определяем конфигурацию з.у.:

Заземляющее устройство выполняем в виде контура из стальной полосы 40x4 мм, проложенной на глубине 0,7 м вокруг оборудования под­станции(горизонтальные заземлители на расстояние 2м от подстанции).общая длина полосы 152м. Предворительно принимаем в контуре 15 вертикальных заземлителей(стальные прутковые стержни) длиной 5 м и диаметром 12 мм на расстоянии 10м друг от друга.

Находим расчётное удельное сопротивление грунта для горизонтального заземлителя:

ρ_расч=k_сез ρ;                                                                              (2.52)

 Где: ρ – удельное сопротивление грунта;

k_сез– коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, для вертикальных электродов 3-5 метров k_сез = 1,45; 

ρ_расч= 1,45 62 = 89,9 (Ом/м);

        Определим сопротивления одного вертикального з.у. по формуле:

r_в = 0,27*ρ_расч;

r_в = 0,27*89,9=24,3 (Ом)                                                           (2.53)

где ρ_расч– расчетное удельное сопротивление грунта:

Расчет необходимого количества вертикальных заземлителей определяется по формуле:

n_в= r_в / Rз η_в;                                        (2.54)

где η_в– коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от их длины и расстояния между ними:

n_в= 24,3 / 4 0,32= 18,9;

Расчет сопротивления заземляющей полосы по формуле:

r_г = lg (2 l² / bt);                     (2.55)

r_г = lg (2 60² / 40 10^-3 0,7) = 3,2 Ом;

Определим сопротивления полосы в контуре по формуле:

R_г = ;                                           (2.56)

R_г = =10 Ом;

Определим необходимое сопротивление вертикальных заземлителей по формуле:

R_в= ;                                       (2.57)

R_в = = 6,6 Ом;

Рассчитаем уточненное число вертикальных заземлителей по формуле:

η’_в = r_в / R_в η_в;                                            (2.58)

η’_в = 24,3/ 6,6 0,32 = 11,5;

Таким образом, окончательно принимаем n = 12 заземляющих стержней:

Технико-экономические показатели проекта

Таблица 2.11

Общий раздел.

Промышленная безопасность.

При эксплуатации электроустановок могут иметь место следующие виды опасности:

- поражения электрическим током;

- возникновения пожаров и взрывов;

- воздействие ионизирующего, радиационного, инфракрасного и ультрафиолетового излучения;

- воздействия вредных веществ, вибрации, ударов, шума;

- воздействия электромагнитных и электростатических полей;

- получения ожогов в результате контакта людей с нагретыми до высокой температуры частями оборудования и др.

Для обеспечения безопасности должны быть предусмотрены меры по защите от указанных видов опасности.

3.1.1 Защита от непосредственного прикосновения:

Люди должны быть защищены от опасности, которая может возникнуть от соприкосновения с токоведущими частями установки. Эта защита может быть осуществлена одним из следующих способов:

- средствами, не допускающими протекание тока через тело человека;                             - ограничением тока повреждения, который может протекать через тело, до значения меньшего, чем значение тока поражения.

3.1.2 Защита от косвенного прикосновения:

Люди должны быть защищены от опасности, которая может возникнуть от соприкосновения с открытыми проводящими частями. Эта защита может быть осуществлена одним из следующих способов:

- средствами, не допускающими протекания тока через тело человека;

- ограничением тока повреждения, который может протекать через тело, до значения меньшего, чем значение тока повреждения;

- автоматическим отключением питания в случае повреждения изоляции, при котором возникает вероятность протекания тока через тело при соприкосновении с открытыми токоведущими частями, если значение этого тока равно или больше значения тока поражения.

3.1.3 Защита от тепловых воздействий в нормальных рабочих условиях:

При нормальных условиях эксплуатации электрооборудования должна быть исключена опасность получения ожогов людьми или домашними животными.

3.1.4 Защита от сверхтока:

Люди должны быть защищены от травматизма, а имущество должно быть защищено от ущерба, причиняемого высокими температурами или электромеханическими нагрузками, вызываемыми любыми сверхтокам, могущими протекать по токоведущим проводникам.

Эта защита может быть осуществлена одним из следующих способов:

- автоматическим отключением в случае появления сверхтока прежде, чем он достигнет опасного значения и продолжительности;

- ограничением максимального сверхтока до безопасного значения и продолжительности.

3.1.5 Защита от токов повреждения:

Проводящие части, за исключением токоведущих проводников, и любые другие части электроустановки, по которым может протекать ток повреждения, должны быть рассчитаны на протекание этого тока, не сопровождающегося появлением высокой температуры.

3.1.6 Защита от перенапряжения:

Люди должны быть защищены от травматизма, а имущество от любых вредных воздействий в случае замыкания между токоведущими проводниками цепей, питающихся на различных напряжениях.

Люди должны быть защищены от травматизма, а имущество от ущерба, причиненного любыми вероятными сверхвысокими напряжениями или другими причинами (например, грозовыми или коммутационными перенапряжениями).

3.1.7 Защита от пожара (взрыва):

Электроустановки должны иметь такое расположение, которое исключило бы опасность воспламенения горючих материалов из-за высокой температуры или электрической дуги.

3.2 Пожарная безопасность:

3.2.1 Показатели пожаро - и взрывоопасности веществ

Пожаро- и взрывоопасность веществ, т. е. сравнительная вероятность их горения в равных условиях, определяется их свойствами: горючесть и температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения.

По горючести все вещества подразделяются на

• негорючие,
• трудногорючие,
• горючие.

Негорючие вещества - это те, которые не способны гореть в воздухе нормального состава при температуре до 200oС.

Трудногорючие вещества могут загораться под действием источника зажигания в воздухе нормального состава, но не способны гореть самостоятельно. Негорючие и трудногорючие вещества представляют опасность лишь как источники токсических и горючих газов. Некоторые из них при разложении могут выделять большое количество теплоты.

Горючие вещества способны загораться от источника зажигания в воздухе нормального состава и продолжать гореть после его удаления. Они, в свою очередь, подразделяются на

• легковоспламеняющиеся - способны воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламени спички, искры и т. п.),
• средней воспламеняемости - от длительного воздействия источника зажигания с низкой энергией,
• трудновоспламеняющиеся - только под действием мощного источника зажигания.

Горючие жидкости обычно более пожароопасны, чем твердые горючие вещества, так как они легче воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.

Температурой вспышки называется наименьшая температура, при которой образующиеся над поверхностью горючего вещества пары и газы вспыхивают на воздухе от источника зажигания, но не образуют устойчивого горения из-за малой скорости их образования.

Температурой воспламенения называется температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурой самовоспламенения называется наименьшая температура, при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

3.2.2 Причины пожаров и взрывов на производстве

Если в технологическом процессе применяют горючие вещества и существует возможность их контакта с воздухом, то опасность пожара и взрыва может возникнуть как внутри аппаратуры, так и вне ее, в помещении и на открытых площадках. Так, большую опасность представляют аппараты, емкости и резервуары с горючими жидкостями, так как они не бывают заполнены до предела и в пространстве над уровнем жидкости образуется паровоздушная взрывоопасная смесь. Опасны в пожарном отношении малярные участки и цехи предприятий, где в качестве растворителей используют легковоспламеняющиеся жидкости.

Причиной взрыва или пожара может послужить наличие в помещении горючей пыли и волокон.

Различают тепловые, химические и микробиологические источники зажигания - импульсы. Наиболее распространен тепловой импульс, которым обладают: открытое пламя, искра, электрические дуги, нагретые поверхности и др.

Для воспламенения горючей смеси газов и паров с воздухом достаточно нагреть до температуры воспламенения всего 0,5...1 мм3 этой смеси. От открытого пламени почти всегда зажигается горючая смесь.

Искрой обычно называют точечный источник воспламенения. Искры могут образовываться при трении, ударе или вызываться электрическим разрядом. К источникам их образования относятся операции механической обработки (шлифование), а также заточка инструмента и т. п.

Источники открытого огня - технологические нагреватели печи, аппараты и процессы газовой сварки и резки, установки для сжигания отходов и т. п.

Пожары могут возникнуть от электроустановок, в которых присутствуют нагревающиеся проводники электрического тока и горючее вещество (изоляция этих проводников). При коротких замыканиях электрические проводники быстро разогреваются до высоких температур.

Во избежание возникновения пожаров курить разрешается только в специально отведенных местах.

Химический импульс обусловлен тем, что температура повышается за счет экзотермических химических реакций взаимодействия тех или иных веществ, а микробиологический - связан с жизнедеятельностью микроорганизмов, влияющих на увеличение температуры. Их отличительная особенность заключается в том, что процессы, обусловливающие эти импульсы, начинаются при обычных температурах и приводят к самовозгоранию.

Особую опасность представляют промасленные специальная одежда и обтирочные материалы, сложенные в кучи. При условии плохого теплоотвода нагревание, начавшееся при нормальной температуре, через 3...4ч может закончиться самовозгоранием.

ГРАФИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Лист 1- Филиал ТюмГНГУ в г. Ноябрьске 140613 01 00 00 ПЛ – План размещения оборудования, формат А1

Лист 2- Филиал ТюмГНГУ в г. Ноябрьске 140613 02 00 00 Э3 – Схема электрическая принципиальная блока цифровой обработки, формат А1

Спецификация

Лист 1- Филиал ТюмГНГУ в г. Ноябрьске 140613 01 00 00 ПЛ – План размещения оборудования, формат А4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель данной курсовой работы - изучить проектирование системы электроснабжения производственного цеха на примере участков цеха промышленного предприятия.

В данном курсовом проекте согласно поставленной задаче был произведен расчёт нагрузок инструментального, компрессорного, модельного участков цеха и участка пластмасс.

По результатам расчётов нагрузок была выбрана комплектная двух трансформаторная подстанция, произведен расчёт сечения проводов питающей ЛЭП 10 кB, запроектирована распределительная сеть цеха напряжением 0,4 кВ, выбраны силовые распределительные пункты.

Выбранное оборудование, проводники, аппараты защиты проверены на соответствие по действию токов КЗ.

В заключительной части проекта произведен расчёт заземляющего устройства цеховой подстанции для проверки соответствия выбранных проводников и аппаратов защиты оборудования, а также соблюдения мер безопасности при возникновении КЗ на корпус ЭП.

Графический раздел содержит два листа - план расположения оборудования и однолинейную схему электроснабжения участков цеха.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб.пособие для техникумов. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. С.Е. Коршунов, Н.М. Лернер, Г.П. Синцов СПРАВОЧНИК по монтажу силового и вспомогательного электрооборудования на электростанциях и подстанциях; Под ред. Н.А. Иванова, Н.Г. Этуса. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

3. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2003г. – 169с.

4. Правила устройства электроустановок. Издание шестое – М.: Главгосэнергонадзор России. 1998г.