Пожарная безопасность электроустановок
КОНТРОЛЬНАЯ
РАБОТА №1
Пожарная
безопасность электроустановок
Задание №1
В производственном помещении располагается технологическое оборудование,
в котором используется взрывоопасное вещество. Технологический процесс -
установка затаривания мешков мукой
Определить класс и размер взрывоопасной зоны внутри и вне помещения.
Исходные данные:
1. Технологическое оборудование располагается в точках №6,8,10,14;
2. используемое в технологическом процессе вещество: мучная пыль.
. максимальный объём взрывоопасной смеси: 120 м.куб.
. внутренние габариты помещения:
длина L=60 м.;
высота h=4 м.;
ширина S=60м..
5. объём размещённого оборудования Vобор.=2400 м.куб.
Решение
1.1 Определение класса взрывоопасной зоны
Основное вещество, используемое в технологическом процессе - мучная пыль.
Согласно таб.7.3.4 ПУЭ мучная пыль - взрывоопасное вещество.
Т.к. технологический процесс затаривания мешков мукой происходит открыто,
то образование взрывоопасных концентраций возможно при нормальных условиях.
Исходя из этого делаем вывод, что в помещении образовывается взрывоопасная зона
класса В-II (п. 7.3.45 ПУЭ).
1.2 Расчёт размера взрывоопасной зоны.
Для определения взрывоопасной зоны:
а) находим объём помещения:
где
Vпом- объём
помещения, м3;
S - ширина
помещения, м;
L - длина
помещения, м;
h - высота
помещения, м.
б)
находим свободный объём помещения:
где
Vпом.св.-
свободный объём помещения, м.куб.;
Vобор.- объём размещённого оборудования;
в)
находим отношение объёма ВЗОС к свободному объёму помещения:
где
К - отношение свободного объёма помещения к объёму ВЗОС, %
Вывод: объём взрывоопасной смеси менее 5 % свободного объёма помещения,
значит, взрывоопасная зона класса В-II занимает пространство в пределах 5 метров по горизонтали и вертикали от
технологического аппарата, из которого возможно выделение пыли. Помещение за
пределами ВЗОС следует считать не взрывоопасным (п.7.3.39 ПУЭ).
Задание
2
Укажите
причины возникновения короткого замыкания, перегрузки и других пожароопасных
явлений в осветительной аппаратуре
Пожарная
безопасность светильника означает практическую невозможность загорания, как
самого прибора, так и окружающей среды. Поэтому при конструировании осветительных
приборов с лампами накаливания необходимо выбирать комплектующие изделия и
материалы с температурными параметрами, соответствующими температурному режиму
работы. Основным показателем пожарной безопасности является соответствие
температур конструктивных элементов светильника допустимым значениям, как в
рабочем, так и в аварийном режиме работы. Теоретически рассчитать температуру
нагрева различных элементов светильника достаточно трудно из-за сложности
математического аппарата и большого количества экспериментальных величин.
Поэтому на практике чаще используют экспериментальные исследования
температурных характеристик, сравнивая их с предельно допустимыми. Последние,
как правило, выпускаются в виде различной нормативно-технической документации НТД
(ОСТы, ГОСТы, нормативы, справочники и т.д.).
Поскольку большая часть энергии переходит в тепловую, то становится
очевидным возможный нагрев ламп и арматуры до высоких температур. Так,
температура на колбах ламп накаливания в зависимости от их мощности может
достигать 160 0С, а при загрязнении более 300 0С.
Пожарная опасность светильников с лампами накаливания обусловлена:
- уменьшением воздушного промежутка между колбой лампы и стеклянным
колпаком светильника при замене лампы на большую мощность;
- разрыв колб ламп;
- выпадение колб ламп или раскаленных спиралей;
- ослабление контактов подключения проводов (искрение,
зажигание пластмассы);
- короткие замыкания в местах ввода.
Пожарная опасность светильников с люминесцентными лампами обусловлена:
- температура дросселя может достигать 120 оС, и имеющийся
материал рассеивателя может воспламениться от этих температур;
- при неисправностях может сильно увеличиться ток дросселя, что
приведет к расплавлению и воспламенению мастик или наполнителей, используемых для
заливки дросселей;
- при стартерной схеме зажигания определенную опасность
представляют стартеры (внутри которых находится бумажный конденсатор и
картонные прокладки);
- температура на поверхности трубок люминисцентных ламп вблизи
от электродов достигает 7-80 оС;
- особую опасность представляют рассеиватели, из горючих
материалов. Наличие таких рассеивателей в случае возникновения пожара усиливает
скорость его развития и затрудняет условия тушения.
Пожарная опасность светильников с лампами ДРЛ обусловлена тем, что
температура на поверхности колб ламп достигает 300-400 С, а наличие
пускорегулирующего аппарата приводит практически к тем же пожароопасным
явлениям которые имеют место при эксплуатации люминесцентных светильников.
Задание №3
Привести схему распределения электроэнергии напряжением до 1 кВ
механического цеха №7 Минского тракторного завода
Описать функциональное назначение используемых в приведённой схеме
распределительных устройств.
1. Распределительное устройство вторичного напряжения. Служит для
распределения и передачи электроэнергии.
2. Электроприёмник с двигателем.
. Силовой пункт. Предназначен для передачи и распределения электроэнергии
между силовыми потребителями (электродвигателями, генераторами,
трансформаторами, станками и т.д.), защиты сети от ненормальных режимов работы.
рис.3.1 Схема распределения электроэнергии внутри цеха
. Щит управления. ЩУ предназначены, главным образом, для дистанционного и
автоматического управления электроприводами. В тоже время щиты управления
осуществляют распределение электроэнергии.
. Магистральный осветительный щиток. Осуществляет распределение
электроэнергии между групповыми осветительными щитками. Оборудуются аппаратами
защиты для защиты сети от ненормальных режимов работы.
. групповой осветительный щиток . Предназначен для распределения и
передачи электроэнергии в осветительную (не силовую) сеть. Оборудуется
аппаратами защиты для защиты сети от ненормальных режимов работы.
. электроосветительные приборы. предназначены для освещения мест работы .
Задание 4
R1=50Ом; R2=11Ом L=630 мГн; C=500мкФ; QL =35вар.
Определить следующие параметры электрической цепи однофазного переменного
тока: I,U,Z, S,,P,Q,j.
Построить в масштабе векторную диаграмму и определить характер цепи
Решение
1. Находим полные сопротивления ветвей:
где:
Так
как XL > XС,
следовательно характер цепи активно - индуктивный.
2. Находим коэффициенты мощности цепи:
Находим
величину угла сдвига фаз между напряжением и током:
j=arcos
0.3035=72.32980
Зная,
что QL =35вар, определим ток I по формуле:
Определяем напряжение в сети по формуле:
.Определяем
мощность цепи:
· полная мощность
· реактивная мощность:
· активная мощность
3. Построение векторной диаграммы:
выписываем значения токов и напряжений на сопротивлениях цепи:
а) в неразветвлённой части цепи ток одинаков для любого участка цепи:
I =0.421A;
Напряжение на активном сопротивлении:
;
напряжение
на индуктивном сопротивлении:
;
напряжение
на ёмкости:
;
принимаем
масштаб:
по
напряжению Mu=5.364 В/см;
по
току Мi =
0.0842 A/см.
определяем
длины векторов:
длина
векторов токов:
;
;
;
в)
выполняем построение диаграммы в следующей последовательности:
1. произвольно на плоскости в масштабе откладываем вектор
напряжения I, т.к. ток одинаков на всём участке
цепи.
2. строим вектора токов Ua, UL, UC .
. геометрическим сложением векторов получим вектор общего
напряжения. Т.к. вектор общего тока опережает напряжение U, то характер цепи будет
активно-индуктивный и угол j - положительный.
Задание
№6
Выбрать
тип аппарата защиты и его параметры для защиты сети 380/220 В трёхфазных
электродвигателей по условиям обеспечения пожарной безопасности. Определить
необходимое сечение жил питающих проводников.
Выбрать
тип теплового магнитного пускателя. Подобрать I0 теплового реле и определить необходимое число делений
шкалы, на которое необходимо установить поводок регулятора реле.
Напряжение
сети: 380/220В. Двигатель: номинальная мощность Pн=17кВт;
cosj=0.86; КПД h=0.89; коэффициент пуска Кп=7
Электропроводка:
кабель ПВ, способ прокладки - в трубах
Класс
взрывоопасной зоны: В-Iа
Решение
6.1.
Рассчитываем номинальный ток электродвигателя
где
РР - рабочая мощность электродвигателя, кВт;
РН
-номинальная мощность электродвигателя, кВт;
UЛ - линейное напряжение сети, В;
cosj - коэффициент мощности
двигателя;
h - КПД двигателя.
.2.
Определяем необходимое сечение жил кабеля в соответствии с условием Iдоп³1.25IНОМ,
(двигатель с короткозамкнутым ротором и расположен во взрывоопасной зоне В-Iа
(7.3.97ПУЭ)). По таб. 1.3.4 ПУЭ выбираем S=8мм2,
при котором
6.3
Выбираем тепловое реле в соответствии с условием По
прилож.2 таб.2.6 этому условию удовлетворяет реле ТРН-40 с номинальным током IН.Р.=40А>IН=33.745А.
По условию I0 »IН ,
выбираем нагревательный элемент реле. Этому условию удовлетворяет
нагревательный элемент с током нулевой уставки I0 = 32А (см. прилож.2, таб.2.6).
Для
выполнения условия IУСТ=IН тепловое реле необходимо отрегулировать. Рассчитываем
количество делений, на которое необходимо повернуть поводок регулятора реле.
Для реле, у которого I0=32 А
6.4.Выбираем
предохранитель ПР-2. В соответствии с условием , По
табл.2.5, прилож. 2 принимаем IНОМ. ПР.=60А>33.745А
.5.
Выбираем плавкую вставку в соответствии с условием . По таб. 2.5 , прилож. 2 принимаем IН.ВСТ.=35А
.6
Проверяем выбранную плавкую вставку на устойчивость работы при пуске двигателя
(на отсутствие ложных отключений) по условию,
где
a=3 в соответствии с табл. 4.3(8).
IПУСК - пусковой ток двигателя, который равен
Проверяем:
Вывод:
Выбранная плавкая вставка и предохранитель условию не удовлетворяет.
Корректируем
выбор плавкой вставки и предохранителя:
выбираем
IН.ПР.=100А,
IН.ВСТ.=80
А (см. таб. 2.5 прилож. 2). Очевидно, что 80А >78.74А,
т.е. при пусках ложных отключений не будет.
Ответ:
SПВ=8мм2,
ПР-2
(IН.ВСТ.=80А,
IН.ПР.=100А)
ТРН-40
(I0=32А, N=-1
деление)
Задание
№5
В
четырехпроводную трёхфазную цепь с линейным напряжением 220В включены три
однофазных приёмника и один симметричный трёхфазный приёмник номинальные
параметры, которых:
Однофазные
приёмники с UНОМ=220В:
1. PНОМ=14кВт, cosj=1
2. QНОМ=14квар, cosj=0,
характер емкостной
3. PНОМ=10кВт, QНОМ=10квар, характер емкостной
Трёхфазный симметричный потребитель с UНОМ=127В:
. PНОМ=16кВт, QНОМ=12квар, характер индуктивный
Начертить схему включения указанных приёмников в трёхфазную сеть.
Построить совмещённую топографическую векторную диаграмму напряжений и токов.
Графически определить ток в линейных проводах трёхфазной системы.
Решение
Сопротивления элементов схемы замещения приёмников рассчитываем,
используя их номинальные данные.
Таким образом, для однофазных приёмников:
№1
Т.к. РНОМ=14кВт, cosj=1
j=00 , род нагрузки активный
№2
Т.к.
QНОМ=14квар,
cosj=0,
j=-900 т.к. род нагрузки емкостной
№3
Т.к.
PНОМ=16кВт,
QНОМ=12квар
cosj=0.7071
j=-450, т.к. род нагрузки емкостной
Сопротивление
симметричного трёхфазного приёмника:
№4
Т.к.
PНОМ=16кВт,
QНОМ=12квар
cosj=0.8
j=36.870, т.к. род нагрузки индуктивный
Схема
включения приёмников определяется в зависимости от их номинального напряжения UНОМ и линейного напряжения трёхфазной цепи UЛ. Если , то
используется соединение треугольником. Если же ,
то звездой.
Т.о,
однофазные приёмники с 220В необходимо подключить к трёхфазной сети с треугольником. Трёхфазный приёмник с 127В следует подключить звездой.
Схема
включения приёмников к трёхфазной сети приведена на рис.5.1.
рис.5.1
Схема включения приёмников к трёхфазной сети
Определяем фазные и линейные токи однофазных приёмников. Фазные токи
однофазных приёмников:
(ток Ibc совпадает по фазе с напряжением Ubc по фазе)
(ток Ica опережает напряжение Uca
по фазе на угол 900)
(ток Iab опережает напряжение Uab
по фазе на угол 450)
Определяем
фазные и линейные токи трёхфазного приёмника:
Линейные
токи несимметричных однофазных приёмников определяем графически при построении
векторной диаграммы:
,,
Принимаем масштаб:
по току Мi=12.729 А/см
по напряжению Mu=25.4
В/см
( ток Ica опережает напряжение Uca
по фазе на угол 900);
( ток Iab опережает напряжение Uab
по фазе на угол 450);
( ток Ibc совпадает по фазе с напряжением Ubc по фазе).
;
;
.
Полагая,
что точка О на диаграмме соответствует точке цепи потенциал, которой равен
нулю. Откладываем от неё в масштабе вектора фазных напряжений UА,
UВ, UС,
сдвинутых друг относительно друга
на угол 1200. Получим точки a,b,c,
соответствующие точкам А, В, С цепи. Разность векторов фазных напряжений
представляет собой вектора линейных напряжений соответственно Uав, Uас, Uсв.
Построение векторов фазных и линейных токов несимметричных трёх
однофазных приёмников, соединённых треугольником выполняется в следующей
последовательности:
откладываем относительно векторов напряжений Uав, Uас, Uсв соответственно вектора Iав, Iас, Iсв несимметричных трёх однофазных приёмников.
Линейные токи определяем разностью векторов фазных токов:
(измерив
длину полученных векторов Ia, Ib, Ic и зная масштаб можно узнать числовое значение
линейного тока ).
Построение
векторной топографической диаграммы:
для
однофазных приёмников UА= UВ= UС=220В
(ток Ibc совпадает по фазе с напряжением Ubc по фазе)
(ток Ica опережает напряжение Uca
по фазе на угол 900)
(ток Iab опережает напряжение Uab
по фазе на угол 450)
Для
трёхфазного приёмника , т.к род нагрузки индуктивный, то ток отстает по фазе
напряжение на угол 36.870
Принимаем масштаб:
по току Мi=12.729
А/см
по напряжению Mu=25.4
В/см
Определяем длину векторов напряжений и токов:
.
Полагая,
что точка О на диаграмме соответствует точке цепи потенциал, которой равен
нулю. Откладываем от неё в масштабе вектора фазных напряжений UА,
UВ, UС,
сдвинутых друг относительно друга
на угол 1200. Получим точки a,b,c,
соответствующие точкам А, В, С цепи. Разность векторов фазных напряжений
представляет собой вектора линейных напряжений соответственно Uав, Uас, Uсв.
Откладывая
от точки О векторы однофазных приёмников I1, I2, I3
в соответствии с их расчётными
длинами.
Построение векторов фазных и линейных токов несимметричных трёх
однофазных приёмников, соединённых треугольником выполняется в следующей
последовательности:
откладываем относительно векторов напряжений Uав, Uас, Uсв соответственно вектора Iав, Iас, Iсв несимметричных трёх однофазных приёмников.
Линейные токи определяем разностью векторов фазных токов:
(измерив
длину полученных векторов Ia, Ib, Ic и зная масштаб можно проверить числовое значение
линейного тока ).
Определяем
токи в линейных проводниках, используя первый закон Кирхгофа.
Для
построения вектора тока c конца вектора I1 откладываем вектор Iа и получаем результирующий вектор IА. Аналогично строим вектора:
Определяем длину векторов IА, IВ, IС с помощью линейки:
liА=13.81cм liВ=19.44cм liС=12.94cм
Ответ:
Задание7
В
цехе получения казеина (класс зоны В-II) установлено следующее электрооборудование:
· электропроводка выполнена кабелем АНРГ способ прокладки - на
скобах;
· электродвигатели серии АТД2 с маркировкой по взрывозащите
В3Т4-В;
· ключи управления типа КУ-96 с маркировкой по взрывозащите
МОГ;
· магнитные пускатели серии ПМ-722А-1000 с маркировкой по
взрывозащите НМА;
· светильники типа плафон-В4 с маркировкой по взрывозащите
В3Т4-В;
· выключатели для включения светильников ВКМ-1(2) с маркировкой
по взрывозащите IP68.
Необходимо:
1. дать заключение о соответствии требований пожарной безопасности
силового и осветительного электрооборудования классу и среде взрывоопасной зоны
2. указать знаки взрывозащиты по ГОСТ, ПИВРЭ, ПИВЭ.
Решение
пожарная безопасность электрооборудование
1. Определяем категорию и группу взрывоопасной смеси казеина с
воздухом.
Согласно п. 7.3.63, таб.7.3.4, таб.7.3.2 ПУЭ взрывоопасная смесь казеина
относится:
по ГОСТ - IIAT2;
по ПИВЭ - 1Б
2. Обосновываем соответствие электрооборудования требованиям
пожарной безопасности и ПУЭ.
Устанавливаем необходимые уровни (таб.7.3.10 - 7.3.12 ПУЭ) взрывозащиты
электрооборудования и составляем требуемую маркировку по взрывозащите:
двигателя - уровень 1; 1ExdIIAT2
светильника - уровень 2; 2ExdIIAT2
для аппаратов управления - уровень 1; 1ExdIIAT2
Переводим маркировку по ПИВРЭ и ПИВЭ применяемого силового и
осветительного оборудования в соответствующую ГОСТ 12.2.020.76*:
ü двигатель (В3Т4-В) - 1ExdIIВT4
ü светильник (В3Т4-В) - 1ExdIIВT4
ü ключ управления (МОГ) - 1ExеIIСT4
ü магнитные пускатели (НМА) - 2ExеIIСT1
ü выключатели (IP68)
- IP68
Определяем соответствие электрооборудования требованиям пожарной
безопасности и ПУЭ:
ü электропроводки выполнены кабелем АНРГ - на скобах, не
соответствует способу прокладки 7.3.118 ПУЭ;
ü электродвигатели серии АТД2 с маркировкой по взрывозащите
В3Т4-В (1ExdIIВT4) соответствуют п.7.3.63, 7.3.65 и таб.7.3.10 ПУЭ;
ü магнитные пускатели серии ПМ-722А-1000 с маркировкой по
взрывозащите НМА (2ExеIIСT1) не соответствуют таб.7.3.11 ПУЭ и п.7.3.63 ПУЭ по уровню
взрывозащиты и температурному классу электрооборудования;
ü светильники типа плафон-В4 с маркировкой по взрывозащите
В3Т4-В (1ExdIIВT4) соответствуют п.7.3.76 и таб.7.3.12 ПУЭ;
ü выключатели для включения светильников ВКМ-1(2) с маркировкой
по взрывозащите IP68 не
соответствуют уровню взрывозащиты и температурному классу электрооборудования
п. таб.7.3.11 и п.7.3.63 ПУЭ;
ü ключи управления типа КУ-96 с маркировкой по взрывозащите МОГ
(1ExеIIСT4) соответствуют
п. 7.3.65, таб.7.3.11 и п.7.3.63 ПУЭ.
Заключение
Выключатели для управления светильниками расположить за пределами
взрывоопасной зоны (п.7.3.71 ПУЭ); установленные магнитные пускатели серии
ПМ-722А-1000 с маркировкой по взрывозащите НМА (2ExеIIСT1) заменить на магнитные пускатели с
маркировкой по взрывозащите не ниже 1ExdIIAT2; электропроводку проложить в трубах либо пылеуплотненных
каналах (п.7.3.118 ПУЭ).
Литература
1. Правила
устройства электроустановок. - М.: Энергоиздат, 1986
2. Черкасов
В.Н., Шаровар Ф.И. Пожарная профилактика электроустановок. - М.: ВИПТШ МВД СССР
, 1987.
. Черкасов
В.Н. Пожарно-техническая экспертиза электрической части проекта.- М.:
Стройиздат, 1987
. Пожарная
профилактика электроустановок. Методическое пособие по выбору
электрооборудования для взрывоопасных и пожароопасных производств./ Чайчиц Н.И.
, Иванович А.А./, 1999г.
. Правила
технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники
безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, 4-е изд. ,
перераб. и доп. - М.; Энергоиздат, 1986г.
. Безопасность
электроустановок. Методическое пособие по выбору электропроводки./ Чайчиц Н.И.,
Иванович А.А./, Мн. 2002г.
. Безопасность
электроустановок. Методические указания и индивидуальные задания к выполнению
контрольной работы по разделу «Обеспечение пожарной безопасности электроустановок»
./ Чайчиц Н.И., Иванович А.А./, Мн. 2002г.