Пожарная безопасность электроустановок компрессорной станции по перекачке аммиака

Пожарная безопасность электроустановок компрессорной станции по перекачке аммиака

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Кафедра: «Специальной электротехники, автоматизированных систем и связи»

Дисциплина: «Пожарная безопасность электроустановок»

Курсовая работа

Тема: «Пожарная безопасность электроустановок компрессорной станции по перекачке Аммиака»

Вариант№ 49

Выполнил :рядовой внутренней службы

Чухлебов А. А.

Проверил: Степанов А. Г.

Москва 2014

Содержание

1. Исходные данные по варианту №49

. Определение и нормативное обоснование классов взрывоопасности зон в помещениях компрессорной станции и наружных взрывоопасных установок.

. Определение и нормативное обоснование показателей взрывоопасной среды.

. Краткая характеристика схемы электроснабжения и электрооборудования компрессорной станции.

.1 Силовое электрооборудование.

.2 Осветительное электрооборудование.

. Оценка соответствия запроектированного электрооборудования с оптимально требуемым по нормам в области пожарной безопасности.

. Проверочный расчет соответствия сечений проводников силовой и осветительной электросети, параметров аппаратов защиты по надежности отключения токов перегрузки и токов короткого замыкания в начале и конце защищаемого участка электросети, а также селективности работы аппаратов защиты.

.1 Проверочный расчет силовой электросети.

.2 Проверочный расчет осветительной электросети.

. Проверочный расчет соответствия параметров заземлителя повторного заземления защитного нулевого проводника.

. Нормативное обоснование устройства молниезащиты и расчет параметров молниеотвода здания компрессорной станции.

. Заключение по результатам пожарно-технической экспертизы электротехнической части проекта насосной станции (компрессорной).

Рис.1.План-схема помещений компрессорной станции.

Рис.2.Расчетная схема силовой электросети.

Рис.3. Расчетная схема осветительной электросети.

Рис.4.План-схема заземляющего устройства.

Рис.5. План-схема молниезащиты здания компрессорной станции

Список используемой литературы

. Исходные данные

Характеристика применяемых веществ.

Таблица 1

Данные питающего трансформатора и вводной магистрали

(от ТП до ЩС- участок 1). Напряжение сети 380/220 В

Таблица 2

Расчетные данные силовой сети (участок II) Напряжение сети 380/220 В

Таблица 3

Расчетные данные участка III (от ЩС до ЩО). Напряжение сети 380/220

Таблица 4

Расчетные данные осветительной сети (участок IV)

Таблица 5

Расчетные данные заземляющего устройства

Таблица 6

Данные для проектирования молниезащиты здания компрессорной

Таблица 7

компрессорный взрывоопасный молниезащита помещение

. Определение и нормативное обоснование классов взрывоопасности зон в помещениях компрессорной станции и наружных взрывоопасных установок

Так как в технологическом процессе данного производства применяется вещество - аммиак, то в соответствии с п.7.3.16. ПУЭ. аммиак относится к горючим газам (ГГ).

Следовательно, в соответствии с п.7.3.18. ПУЭ. аммиак может образовывать при смеси с воздухом взрывоопасную смесь.

Взрывоопасная смесь - смесь с воздухом горючих газов, паров ЛВЖ, горючих пыли или волокон с нижним концентрационным пределом воспламенения не более 65 г/м³ при переходе их во взвешенное состояние, которая при определенной концентрации способна взорваться при возникновении источника инициирования взрыва.

Учитывая выше указанные требования ПУЭ, а также в соответствии с п.7.3.22. помещения, в которых имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси, будут являться взрывоопасными зонами.

Взрывоопасная зона - помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси.

Так как взрывоопасная смесь аммиака с воздухом может возникнуть при аварии, то в соответствии со ст. 19 [1] и п. 7.3.42. ПУЭ [2] взрывоопасная зона будет относится к 2 (В-Іб).

. Определение и нормативное обоснование показателей взрывоопасной среды

компрессорный взрывоопасный молниезащита помещение

Помещение приточной камеры следует отнести к помещениям с нормальной средой, так как на воздуховодах установлены самозакрывающиеся обратные клапаны п.7.3.51. ПУЭ.

Тамбур компрессорного зала относим к невзрыво- и не пожароопасной зонам, а к помещениям с нормальной средой в соответствии с п.7.3.53., Табл.7.3.9. ПУЭ.

Помещение электрощитовой следует отнести к помещениям с нормальной средой в соответствии с п. 7.3.53. Табл.7.3.9. ПУЭ.

В соответствии с п.7.3.43. ПУЭ. взрывоопасные зоны пространств у наружных аммиачных компрессорных установок образовываться не будут.

. Краткая характеристика схемы электроснабжения и электрооборудования компрессорной станции

.1 Силовое электрооборудование

Силовая и осветительная нагрузка питается совместно от трансформаторного пункта (ТП) по кабелю АБГ 1(3*35+1*16) с длиной 85 м, проложенному в земле. Управление двигателями технологического оборудования предусмотрено магнитными пускателями ПАЕ-422, а защита их - тепловыми реле ТРП-60.

Распределенная силовая сеть выполнена проводами марки ВВГгн 1(3*16+1*10) с медными жилами с длиной 40 м, проложенными на скобах.

Основными потребителями электрической энергии являются электродвигатели насосов и вентиляторов. Исполнение двигателей принято в зависимости от взрывоопасности зон. В зале компрессорной для вытяжной вентиляции этого зала предусмотрены взрывонепроницаемые электродвигатели серии МА-145-1/6 с маркировкой взрывозащиты В1А (ПИВЭ).

В качестве пусковой аппаратуры для электродвигателей приняты магнитные пускатели блоков управления. Дистанционное включение электродвигателей насосов и вентиляторов производится взрывозащищенными ключами управления типа КУ-91В3Гс маркировкой взрывозащиты В3Г (ПИВЭ).

.2 Осветительное электрооборудование

Проектом предусмотрено только общее рабочее освещение помещений. Осветительная арматура принята в соответствии со средой помещений, т.е. компрессорный зал по перекачке аммиака - светильники с типа Н4Б-300 МА количеством 10 шт. с исполнением по взрывозащите повышенная надежность против взрыва.

Для ремонтных работ предусмотрены аккумуляторные переносные светильники во взрывозащищенном исполнении.

Осветительный щиток ЩС питается отдельной магистралью от ЩСУ. Распределительная сеть освещения в компрессорном зале выполнена проводом марки ПВ в гофрированных трубках.

. Оценка соответствия запроектированного электрооборудования с оптимально требуемым по нормам в области пожарной безопасности

. Проверочный расчет соответствия сечений проводников силовой и осветительной электросети, параметров аппаратов защиты по надежности отключения токов перегрузки и токов короткого замыкания в начале и конце защищаемого участка электросети, а также селективности работы аппаратов защиты

.1 Проверочный расчет силовой электросети

При организации мероприятий по защите силовой сети плавкими предохранителями необходимо проверить сечение проводников, имеющиеся нагрузки силовой сети. По условиям допустимого теплового нагрева и допускаемой потери напряжения , а также номинальных параметров защиты (плавких предохранителей (см. рис.2)).

. Определяем соответствие марки кабеля ВВГнг

.1. ВВГнг

Материал жилы кабеля марки ВВГнг с медными жилами соответствует требованиям п.7.3.93. [2], так как в зонах класса 2(В-Iб) допускается даже с алюминиевыми жилами, которые ниже классом.

.2. Так как материал изоляции ПВХ, а материал защитной оболочки ПВХ, следовательно, данный кабель соответствует требованиям п.7.3.102. [2] по материалу изоляции и оболочки.

.3. Данный кабель является голым, что соответствует п.7.3.108. [2] по наружному покрытию - покрову.

.4. Данный кабель не является бронированным, что соответствует п.7.3.118. и табл. 7.3.14. [2] по способу прокладки открыто на скобах.

Вывод: Так как материал токопроводящей жилы, изоляции, оболочки кабеля марки ВВГнг и проложен открыто на скобах, то данный кабель соответствует требованиям ПУЭ.

. Определение соответствия площади сечения жилы кабеля марки ВВГнг по условию допустимого теплового нагрева.

Данное условие проверяется по формуле 2.5. и п.7.3.97. ПУЭ.

Определяется Iн электродвигателя:

Где:  - линейное напряжение трансформатора, В;

 - КПД электродвигателя, %;

- коэффициент мощности двигателя.

Для определения соответствия площади сечения жил кабеля ВВГнг проверяется величина рабочего тока (Iн = 51,4 А).

Определяем по табл. 1.3.6.

Вывод: площадь сечения жил марки ВВГнг по условию допустимого теплового нагрева соответствует п.7.3.97. и Табл.1.3.6.

Потери напряжения проверяются для того чтобы электродвигатель не потерял крутящий момент и не перешел в режим короткого замыкания («К.З»), стал нагреваться и сгорел.

По формуле 2.27 и прил. 7 [7] величина допустимой потери U не должна превышать значения:

 - приложение 7 [7].

,5<6,6

Вывод: т.к. , следовательно, сечение жил кабеля ВВГнг соответствует по условию допустимых потерь напряжения.

4. Определение соответствия номинального тока плавкой вставки предохранителя ВА 51-31-1

Должно выполняться условие: I_н.тепл≥ I_р.= I_н.дв. согласно формуле 2.14 [7]

А = I_н.тепл≥ I_р. = I_н.дв. = 51,4 А - условие выполняется

Вывод: Номинальные параметры автоматического выключателя ВА 51-31-1 соответствуют условию.

.Проверяем автоматический выключатель ВА51-31-1 на возможность ложных отключений при пуске электродвигателя

Согласно формуле 2.16 [1]:

I_{ср.тепл} ≥ К_р* I_р = 1,25 * 51,4 = 64,25 А

К_р, К_м - коэффициенты учитывающие неточность в определении и расхождении характеристик расцепителей автоматических выключателей.

I_{ср.тепл}= К_р* I_н.тепл. =1,25 * 80 = 100 А

≥ 64,25 - условие выполняется

Вывод: Так как данное расчетное соотношение выполняется, следовательно, автоматический выключатель ВА51-31-1 соответствует на предмет надежности от ложных срабатываний при пуске электродвигателя

. Проверяем автоматический выключатель А3713Б на надежность отключения тока короткого замыкания (КЗ) в конце защищаемого участка сети (II участок)

I_к.з.(к) / I_н.тепл.6

Где:  - фазное напряжение трансформатора, В;

- общее сопротивление защищаемого участка, Ом;

Где: r_ф, x_ф - активное и индуктивное сопротивлений проводников фазы, Ом;

r₀, х₀ - активное и индуктивное сопротивлений нулевого проводника, Ом;

r_д- добавочное активное сопротивление переходных контактов, Ом;

z_тр- расчетное полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания (КЗ) на корпус (двигатель), Ом;

ρ - расчетное удельное сопротивление;

Zт - расчетное полное сопротивление трансформатора току К.З. на корпус (землю), Ом (см.Табл. 2.16 [7]).

Добавочное активное сопротивление:

∑ = _I + _II = a * L_I + a * L_II = 0,07*0,04+0,07*0,016 = 0,004 (Ом)

∑ = _I+ _II = 0,004 (Ом)

0,32 (Ом)

=687,5 (А)

I_к.з.(к) / I_н.тепл.=687,5/80=8,6 6 - удовлетворяет

Вывод: Автоматический выключатель ВА51-31-1 соответствует условию предельной отключающей способности тока короткого замыкания (КЗ) в конце защищаемого участка цепи.

. Проверяем автоматический выключатель ВА51-31-1 на надежность отключения тока короткого замыкания (КЗ) в начале защищаемого участка сети (II участок)

I_пр.а.≥I_кз(н)

I_{кз(н) =}

Z_ф(к) =

_т, х_т - активное и индуктивное сопротивление фазы питающего трансформатора (стр.41 ПТЭ [7]).

∑r_т= С/S_т=2,5/630=0,004 (Ом)

∑х_т=d*r_т=3*0.004 = 0,012 (Ом)

∑r_д = 0,065 (Ом)

∑ = _I + _II = a * L_I + a * L_II = 0,07*0,04+0,07*0,016 = 0,004 (Ом)

_ф(к) = (Ом)

_{кз(н) =  =  = 1462,6 (А)}

_пр.а = 8000 А _.≥ 1462,6 А = I_кз(н)

I_пр.а -предельный ток отключения предохранителя(Приложение 5 [7]).

Вывод: Автоматический выключатель ВА51-31-1 соответствует условию предельной отключающей способности тока короткого замыкания (КЗ) в начале защищаемого участка цепи.

. Проверяем селективность работы автоматического выключателя ВА51-31-1

 - условие выполняется

Вывод: Так как расчетное соотношение выполняется, значит, селективность работы данного автоматического выключателя удовлетворяет требованиям.

. Определяем соответствие параметров теплового реле ТРП-60 магнитного пускателя

I_н.т.р.≥I_нагр.=I_н.дв.=51,4 (А)

I₀= I_н.т.р=160 (А) >I_нагр= I_н.дв=51,4 (А) - условие выполняется

Вывод: тепловое реле ТРП-60 соответствует параметрам и требованиям ПУЭ.

.2 Проверочный расчет осветительной электросети

. Определение соответствия конструкции провода ПВ 4(1×1,5)

1. Материал жилы провода - медь (Cu), что соответствует п. 7.3.93. [2].

. Изоляция провода - ПВХ, что по материалу изоляции соответствует п. 7.3.102. [2].

. Т.к. провод проложен в газовых трубах, то согласно п.7.3.118., табл. 7.3.14. [2] он соответствует по способу прокладки.

Вывод: конструкция провода ПВ соответствует предъявляемым требованиям

. Определение соответствия площади сечения жилы провода ПВ 4(1×1,5) по условию допустимого теплового нагрева

I_р= (А)

Для определения соответствия площади сечения жил провода ПВ 4(1×1,5) проверяется величина допустимого тока по табл. 1.3.4. [2].

Так как площадь сечения жил провода S=1,5 мм² с I_доп.= 16 А, следовательно принятая в проекте площадь сечения жил провода ПВ 4(1×1,5) соответствует имеющейся нагрузке (рабочему току) осветительной сети.

Вывод: площадь сечения жил провода ПВ 4(1×1,5) соответствует по условию допустимого теплового нагрева требованиям п. 1.3.10. и табл. 1.3.4. [2].

3. Определение соответствия сечения провода ПВ 4(1×1,5) по допустимой потере напряжения

По формуле 2.26, 2.27. и данным прил. 7 [7] величина допустимой фактической потери напряжения должна не превышать значения:

∑U_ф=U_ф(I)+U_ф(III)+U_ф(IV)

U_ф(I)=

U_ф(III)=

U_ф(IV)=

L_прив= L₁+

_прив. - приведенное расстояние от щита осветительного (ЩО), до точки приложения эквивалентной сосредоточенной нагрузки сети.

С- коэффициент, учитывающий напряжение, систему питания и материал проводов (см. приложение 8 [7]);

S - сечение жилы провода или кабеля, мм².

∑U_ф= +  +

Вывод: т.к. , следовательно сечение жил провода ПРТО 2(1х1,5) несоответствует по условию допустимых потерь напряжения.

4. Определяем соответствие номинальных параметров автоматического выключателя АЕ1031-12 с тепловымрасцепителем

По формуле 2.14 [7]:

_н.тепл≥I_раб

(А) > 4,6 (А) - условие выполняется

Вывод: Параметры автоматического выключателя АЕ1031-12 соответствуют требованиям ПУЭ.

. Определяем соответствие параметров автоматического выключателя АЕ1031-12 на надежность отключения тока короткого замыкания (КЗ) в конце защищаемого участка сети (IV)

По формуле 2.18 [7]:

I_к.з.(к) / I_н.тепл.6

∑r_ф= r_ф(I)+ r_ф(III)+ r_ф(IV)=0,032*85/35 +0,032*18/4 + 0,019*47/1,5 = 0,82 (Ом)

∑r_д=0,015+0,02+0,03 =0,065 (Ом)

∑r₀= r_0(I) r_0(III) r_0(IV)= 0,032*85/16 +0,032*18/2,5 + 0 = 0,4 (Ом)

∑x_ф= x_ф(I)+ x_ф(III)+ x_ф(IV) = a*L_I + a*L_III + a*L_IV = 0,07*0,085 + 0,09*0,018 + 0,09*0,047 = 0,012 (Ом)

∑x₀= x_0(I)+ x_0(III)+ x_0(IV) = a * L_I + a * L_III + a * L_IV = 0,07*0,085 + 0,09*0,018 + 0 =0,0076 (Ом)

_т =0,129 (Ом)

Z_ф-0=

I_к.з.(к)=

,7 > 6 - условие не выполняется

Вывод: Параметры автоматического выключателя АЕ1031-12 не соответствуют на надежность отключения тока короткого замыкания (КЗ) в конце защищаемого участка сети (IV).

7. Проверяем соответствие параметров автоматического выключателя АЕ1031-12 по предельной отключающей способности тока короткого замыкания (КЗ) в начале защищаемого участка цепи

I_пр.а. ≥ I_кз(н)

I_кз(н)=

∑r_ф= r_ф(I)+ r_ф(III)=0,032*85/35 + 0,032*18/4 = 0,22 (Ом)

∑r_д=0,015+0,02+0,03 =0,065 (Ом)

∑r_т=

∑х_ф= х_ф(I)+ х_ф(III)=0,09*0,085+0,07*0,047=0,011 (Ом)

∑х_т=d*r_т=3*0,004=0,0012 (Ом)

_ф=

I_кз(н)=

_пр.а = 1000 (А) > 756,2 (А) = I_кз(н)

I_пр.а- приложение 6[1].

Вывод: Автоматический выключатель АЕ1031-12 соответствует условию предельной отключающей способности тока короткого замыкания (КЗ) в начале защищаемого участка цепи.

8. Проверяем селективность работы автоматического выключателяАЕ1031-12

 - условие выполняется

Вывод: Селективность работы автоматического выключателя АЕ 1031-12 выполняется.

. Проверочный расчет соответствия параметров заземлителя повторного заземления защитного нулевого проводника

Решение:

)        Определяем по ПУЭ (п.1.7.62[2] или 1.7.101. [3] - ПУЭ 7- е издание) требования к величине сопротивления заземляющего устройства r3:

)        Вычисление расчетного удельного сопротивления грунта:

Принимаем повышенный коэффициент к=к1=2.

Следовательно

3)      Рассчитываем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального электрода заземлителя с параметрами L=2,5 м, d=0,01 м,

4)  Вычисляем длину горизонтальной полосы

Определение сопротивления всех вертикальных электродов заземлителя по формуле 2.32 ПТЭ стр.48:

Определение сопротивления горизонтального электрода

Длина соединительной полосы:

Фактическое сопротивление группового горизонтального электрода:

 - см. [1]ПТЭ стр.142 Приложение 14.

0.01* 60_.*30=180 Ом

r_з(норм)=0.01* ρ_расч.*30 - пункт 1.7.64 ПУЭ

<180 Ом

Вывод: данный искусственный заземлитель соответствует с большим запасом.

. Нормативное обоснование устройства молниезащиты и расчет параметров молниеотвода здания компрессорной станции

Условие: здание находится в местности с продолжительностью гроз 80 часов.

). Определяем категорию молниезащиты здания компрессорной станции по [6] РД 34.21.122 - 87 стр.5 Табл.1.

Так как класс зоны согласно п.1.3.42. [2] 2(В-Iб), то категория здания по устройству молниезащиты :II по Табл.1 [6]

). Определяем тип зоны защиты молниеотводов:

Следовательно, тип зоны защитыБ.

). Определяем необходимую высоту молниеотводов с учетом следующего условия[5]:

Примем h=13 м

А).величина конуса зоны защиты равна:

Б).радиус зоны защиты на уровне:

Вывод: так как (на защитном уровне ), то высота молниеотвода (h= 13 м) подобрана правильно.

. Заключение по результатам пожарно-технической экспертизы электроустановок компрессорной станции по перекачке аммиака

В результате пожарно-технической экспертизы насосной станции были выявлены следующие нарушения:

1.      Cечение жил провода ПРТО 2(1х1,5) не соответствует по условию допустимых потерь напряжения.

.        Параметры автоматического выключателя АЕ 1031-12 не соответствуют на надежность отключения тока короткого замыкания (КЗ) в конце защищаемого участка сети (IV).

Предложения по устранению данных нарушений:

.        Увеличить сечение токопроводящей жилы провода ПРТО 2(1х1,5) до сечения токопроводящей жилы 2,5 мм², согласно табл. 1.3.6 ПУЭ;

.        Заменить автоматический выключатель АЕ1031-12 на АЕ1031-11 с комбинированным типом расцепителя.

Рис.3. Расчетная схема осветительной электросети.

Рис.5 План- схема заземляющего устройства.

Рис.5. План-схема молниезащиты здания компрессорной станции.

Список используемой литературы

1.Черкасов В.Н., Зыков В.И. Пожарная безопасность электроустановок: Учебник. 5-е издание.-М.: Академия ГПС МЧС России, 2012.

. Черкасов В.Н. Пожарно-техническая экспертиза электротехнической части проекта. Учебное пособие.- М.: Академия ГПС МЧС России, 2006.

. Черкасов В.Н. Задачник по пожарной безопасности электроустановок. Учебное пособие.- М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

. Черкасов В.Н. Пожарная безопасность электроустановок. Курсовая работа: Учебно-методическое пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2007.

.Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 года №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (ст. 19,23 и 82).

.Правила устройства электроустановок. 6-е издание (Гл. 1.3; 7.3 и 7.4).-М.: Энергоатомиздат,1986.

.Правила устройства электроустановок. 7-е издание (Гл. 1.7). - М.: Издательство НЦ «ЭНАС», 2003.

. ГОСТ Р МЭК 60079-20-1-2010. Взрывоопасные среды. Часть 20-1: Характеристики материалов. Сведения о классификации горючих газов и паров и методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2010.

. ГОСТ Р МЭК 60079-0-2007. Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2007.

. . ГОСТ Р МЭК 60079-10-1-2008. Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды. - М.: Стандартинформ, 2008

. ГОСТ Р 53315-2009. Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности. - М.: Стандартинформ, 2009.

. РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. - М.: Энергоатомиздат,1989.