Электроснабжение и электрооборудование насосной станции

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ производственной деятельности цеха

1.1 Характеристика технологического процесса. Краткая характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и применяемого электрооборудования

1.2 Классификация здания объекта по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности

2. Расчет параметров электросети

2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения предприятия

2.2 Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

2.3 Выбор основного оборудования насосной станции

2.3.1 Выбор насоса и построение характеристики системы

2.3.2 Выбор электродвигателя

2.3.3 Подбор рабочей арматуры трубопроводов

2.4 Общие сведения о коротком замыкании и расчет токов короткого замыкания

2.4.1 Общие сведения о кз

2.4.2 Расчет токов кз

3. Организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кв

4. Расчет заземления

5. Молниезащита

6. Охрана труда и противопожарная защита

6.1 Техника безопасности при монтаже электрооборудования и электросетей

6.2 Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования и электросетей.

6.3 Техника безопасности при ремонте электрооборудования и электросетей

6.4 Мероприятия по противопожарной безопасности

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Передача, распределение и потребление электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью и надежностью. Так, в системах цехового электроснабжения широко используются комплектные распределительные устройства (КРУ) и комплектные трансформаторные подстанции (КТП), а также комплектные силовые и осветительные токопроводы.

Все это создает гибкую и надежную систему распределения электроэнергии, экономящую большое количество проводов и кабелей. Значительно упростились схемы подстанций различных напряжений и назначений за счет отказа от сборных шин и выключателей на первичном напряжении и применения глухого присоединения трансформаторов подстанций к питающим линиям и т.д.

Основными определяющими факторами при проектировании электроснабжения должны быть характеристики источников питания и потребителей электроэнергии, в первую очередь требование, к бесперебойности электроснабжения с учетом возможности обеспечения резервирования в технологической части проекта, требования электробезопасности.

Подключение систем электроснабжения промышленных предприятий к сетям энергосистем производится согласно техническим условиям на присоединение, выдаваемым энергоснабжающей организацией в соответствии с Правилами пользования электрической энергией.

При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать, что в настоящее время все более широкое распространение находит ввод, позволяющий по возможности максимально приблизить высшее напряжение (35 - 330 кВ) к электроустройствам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации. Основополагающим принципом при проектировании схем электроснабжения является также отказ от "холодного" резерва. Рациональные схемы решения должны обеспечивать ограничение токов короткого замыкания. В необходимых случаях при проектировании систем электроснабжения должна быть предусмотрена компенсация реактивной мощности. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии должны решаться комплексно и базироваться на рациональной технологии и режиме производства, а также на экономических критериях. При выборе оборудования необходимо стремиться к унификации и ориентироваться на применение комплексных устройств (КРУ, КСО и др.) различных напряжений, мощности и назначения, что повышает качество электроустановки, надежность, удобство и безопасность ее обслуживания.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:

1. источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии;

2. число ступеней трансформации и распределения электроэнергии на каждом напряжении должно быть минимально возможным;

3. распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять по магистральным схемам. В обоснованных случаях могут применяться радиальные схемы.

4. схемы электроснабжения и электрических соединений подстанций должны быть выполнены таким образом, чтобы требуемый уровень надежности и резервирования был обеспечен при минимальном количестве электрооборудования и проводников.

Целью данной курсовой работы является проектирование электроснабжения электрооборудования насосной станции.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

1. Рассчитать нагрузки цеха.

2. Определить суточный график нагрузки.

В процессе написания работы использовались следующие методы:

1. Метод графической информации.

Курсовая работа состоит из введения, ? глав, заключения, списка использованной литературы, приложений и графической части, представленной 3 листами формата А3.

1. Анализ производственной деятельности цеха

1.1 Характеристика технологического процесса. Краткая характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и применяемого электрооборудования

Электроснабжение промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1 кВ (наиболее распространённым является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение сетей оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приёмников электроэнергии, режимы их работы и размещение по территории производственного объекта, номинальные токи и напряжение.

Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации.

На территории НС предусмотрены: машинный зал, ремонтный участок, агрегатная, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения. НС получает электроснабжение (ЭСН) от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной ЛЭП-35. Расстояние от ГРЭС до собственной трансформаторной подстанции (ТП), расположенной в пристройке к зданию НС 15 км.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) потребители электроэнергии (ЭЭ) по надёжности ЭСН относятся ко второй и третьей категории.

Электроприёмники второй категории - электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприёмники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться ЭЭ от двух независимых источников питания.

Для электроприёмников второй категории при нарушении ЭСН от одного из источников питания допустимы перерывы ЭСН на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроприёмники третьей категории - все остальные электроприёмники, не попадающие под определения первой и второй категории.

Для электроприёмников третьей категории ЭСН может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены повреждённого элемента системы ЭСН, не превышает одних суток.

Количество рабочих смен три.

Основными потребителями ЭЭ являются пять мощных автоматизированных насосных агрегатов. Все электроприёмники приведены в таблице 1 пронумерованные в соответствии с планом расположения ЭО НС.

Таблица 1 - Перечень ЭО НС.

№ на плане	Наименование ЭО	РЭП кВт	Примечание
1,2	Вентиляторы	8
3	Сверлильный станок	4,2	1-фазный
4	Заточный станок	2,5	1-фазный
5	Токарно-револьверный станок	28
6	Фрезерный станок	9,6
7	Круглошлифовальный станок	6,2
8	Резьбонарезной станок	6
9...11	Электронагреватели отопительные	12,5
12	Кран мостовой	40,2 кВ А	ПВ = 25 %
13...17	ЭД вакуумных насосов	6
18...22	Электродвигатели задвижек	0,8	1-фазные
23...27	Насосные агрегаты	250
28	Щит сигнализации	0,8	1 -фазный
29,30	Дренажные насосы	11,2
31,32	Сварочные агрегаты	12кВА	ПВ = 40 %

Грунт в районе здания - глина с температурой +10 ^оС.

Каркас здания и ТП сооружён из блоков секций длинной 6 метров каждая.

Размеры здания А х В х Н = 42 х 30 х 7 м.

Все помещения кроме машинного зала двухэтажные высотой 2,8 м.

1.2 Классификация здания объекта по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности

Насосная станция по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности станция относится к классу пониженной опасности, так как на станции очень мало токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Все приемники по режиму работы разделяются на 3 основных типа: продолжительный, кратковременный и повторнократковременный.

Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электроприемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины ?_уст. Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки, печи, насосы, компрессоры и вентиляторы.

Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков и другого оборудования.

Повторнократковременный режим - это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины.

В этом режиме работают грузоподъемные механизмы, прокатные станы и сварочные аппараты.

2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОСЕТИ

2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения предприятия

Сооружения насосных станций разделяют на основные и второстепенные.

К основным относят те сооружения, разрушение которых приводит к нарушению нормальной работы насосной станции(плотины, дамбы, водозаборные и водовыпускные сооружения, здания насосных станций, напорные трубопроводы, подпорные стены и т.д.).

К второстепенным сооружениям относят те, разрушение или отказ в работе которых не приводит к нарушению работы насосной станции (ремонтные затворы, водозащитные и отбойные сооружения, берегоукрепительные конструкции, служебные мостики, дороги т.д.).

Все сооружения гидротехнических систем делят на четыре класса.

Класс сооружения зависит от его высоты, типа основания, последствий аварии или нарушения режима его эксплуатации(табл.1.1.). Класс основных сооружений, выбранный по таблице 1.1, повышают на единицу, если их разрушение влечет за собой катастрофические последствия для населённых пунктов и предприятий или приводит к значительному ущербу народному хозяйству, и понижают на единицу, если катастрофические последствия при их разрушении не возникают, а последующий ремонт

1.1. Класс основных сооружений в зависимости от грунтов основания и высоты сооружений.

Грунты основания	I	II	III	IV
	Высота сооружений, м
Скальные	Более 100	60…100	25…60	Менее 25
Песчаные, крупнообломочные, глинистые в твердом и полутвердом состоянии	Более 50	25…50	10…25	Менее 10
Глинистые, водонасыщенные в пластическом состоянии	Более 25	20…25	10…20	Менее 10

Сооружений может быть выполнен без остановки работы всего гидроузла.

Класс второстепенных сооружений гидроузлов обычно при равных условиях на единицу ниже, чем основных сооружений(табл. 1.2.).

1.2. Класс основных и второстепенных сооружений в зависимости от обслуживаемой площади.

Площадь мелиорируемых земель, обслуживаемых сооружением при орошении и осушении, тыс.га	Сооружение
	Основное	Второстепенное
Более 300	I	II
100…300	II	III
50…100	III	IV
50 и менее	IV	IV

По надежности подачи или откачки воды насосные станции разделяют на три категории.

I категория надежности - насосные станции, у которых в аварийных ситуациях допускается перерыв в работе не более 5 ч, или снижение подачи до 50% расчетной не более чем в течение 3 сут, или при прекращении подачи могут возникнуть опасность для жизни и угроза нанесения народному хозяйству значительного ущерба; к этой категории надежности обычно относят каскады крупных и уникальных насосных станций, обслуживающих крупные массивы с ценными сельскохозяйственными культурами, а также крупные осушительные насосные станции, имеющие ограниченную аккумулирующую емкость осушительной системы.

II категория надежности - насосные станции, у которых в аварийных ситуациях допускается перерыв в подаче до одних суток или снижение ее до 50% расчетной не более чем в течение 5 сут; к этой категории надежности обычно относят крупные и средние насосные станции, обслуживающие более 5 тыс.га посевов ценных сельскохозяйственных культур.

III категория надежности - насосные станции, у которых допускается перерыв в подаче

1.3. Степень огнестойкости зданий и сооружений в зависимости от категории надежности подачи воды и их класса до 5 сут

Категория надежности подачи воды	Класс зданий и сооружений	Степень огнестойкости
I	II	I…II
II	III…IV	I…III
III	IV	III…IV

К ней относят все остальные насосные станции.

В зависимости от категории надежности подачи воды выбирают обеспеченность уровней и расходов воды в источнике, тип и габариты сооружений, число резервных насосных агрегатов и сооружений, коэффициенты запасов и т.д.

Для насосных станций существует понятие “степень огнестойкости сооружения”. Известны четыре степени огнестойкости. Последняя зависит от категории надежности подачи воды и класса сооружения(табл. 1.3.). Степень огнестойкости определяет перечень необходимые средств пожаротушения.

2.2 Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

Создание любого промышленного объекта начинается с его проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных) мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапам проектированием СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая электрприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих ЭП.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электросети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.

Существующие методы определения расчетных нагрузок основаны на обработке экспериментальных и практических данных об электрических нагрузках действующих промышленных предприятий.

Для расчета нагрузок разделим все ЭП цеха на 3 группы распределенных по силовым шкафам.

1) Данные по приемникам

Силовой Шкаф№1

Р_9,10,11 = 12,5 кВт, k_и = 0,75, cos? = 0,95; tg? = 0,34

Силовой шкаф№2

P_1,2=8 кВт ;k_и=0,6; cos?=0,8; tg?=1,73

P₃ =4,2 ; k_и=0,12; cos?=0,4

P₄ =2,5; k_и=0,12; cos?=0,4

P₅ =28 ; k_и=0,17; cos?=0,65

P₆ =9,6; k_и=0,12; cos?=0,4

P₇ =6,2; k_и=0,17; cos?=0,65

P₈ =6; k_и=0,17; cos?=0,65

Силовой шкаф №3

P_13…17=6; k_и=0,7; cos?=0,85; tg?=0,58

P_18…22=0,8; k_и=0,7; cos?=0,85; tg?=0,58

Силовой шкаф№4

P_23…27=250; k_и=0,7; cos?=0,85; tg ?=0,58

P₂₈=0,8; k_и=1; cos?=1; tg?=0,02

P_29,30=11,2; k_и=0,7; cos?=0,85; tg ?=0,58

2) Определяем активную номинальную групповую мощность приемников, приведенных к длительному режиму

(1)

3) Определяем активную среднюю мощность за наиболее нагруженную смену

(2)

4) Определяем средний коэффициент использования группы электроприемников

по таблице выбираем к_max=1,29

5) Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену

6) Определяем средневзвешенный tg ?

(5)

7) Определяем расчетную мощность через к_max

P_р1= к_max·P_см=1,29·28,125=36,28кВт

P_p2=k_max·P_см=1,29·8,56=11,04кВт

P_p3=k_max ·P_см=1,29·4,76=6,14кВт

P_p4=k_max · P_см=1,29·1082,34=1396,2кВт

8) Определяем общую расчетную мощность для группы приемников

9) Определяем расчетный ток для группы приемников

Расчет остальных групп электроприемников производим аналогично первой группе. Результаты расчетов заносим в сводную таблицу 1.

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях является одним из основных вопросов рационального построения СЭС.

Двухтрансформаторные подстанции применяют при значительном числе потребителей 1 и 2-й категории. Целесообразно применение двухтрансформаторной подстанции при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы. Как правило, предусматривается раздельная работа трансформаторов для уменьшения токов КЗ. Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, допустимой перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки.

Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории ЭП, от числа трансформаторов и способов резервирования.

Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков службы.

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности зависят от продолжительности перегрузки в течении суток, от температуры окружающей среды и системы охлаждения трансформатора.

1) Так как в цехе преобладают приемники 2-й категории, то целесообразно выбрать 2 трансформатора для установки на цеховую трансформаторную подстанцию.

2) Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию

(14)

где ?_т - коэффициент загрузки трансформатора, для приемников второйкатегории принимается 0,7-0,8; S_р - расчетная максимальная мощность объекта.

Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощностью 100 кВА.

3) Проверяем перегрузочную способность трансформатора в аварийном режиме по условию

k_ав.п. = 1,4 - коэффициент аварийной перегрузки.

Такая перегрузка трансформатора по условию допускается в течение 6 часов 5 суток.

4) По условию коэффициент загрузки трансформатора ? питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен составлять 0,5 - 0,7

Таким образом, принимаем к установке на цеховую трансформаторную подстанцию 2 трансформатора мощностью 100 кВА марки ТМ100/10.

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.

Меры по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; исскуственные меры с применением компенсирующих устройств.

К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.

К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.

2.3 Выбор основного оборудования насосной станции

2.3.1 Выбор насоса и построение характеристики системы

Принимаем двухниточный магистральный трубопровод, тогда расход воды через один водовод равен:

,

где Q_в= 1.0 м³/с - расход, забираемый из реки,

п = 2 - число ниток трубопровода.

По рекомендациям [1, стр. 47] выбираем стальные трубы наивыгоднейшего диаметра D = 700 мм. Для выбранных труб потери напора по длине составят 2.74 м/км. Данная величина увеличивается на 10%.

Определим полный напор насоса:

Н_П = Н_Г + h_i ,

где Н_Г - геометрический напор,

Н_Г = Под - УВ_min=150.0 - 100.0 = 50.0 м,

где Под = 150.0 м - отметка подачи воды,

УВ_min= 100.0 м -минимальный уровень воды в реке;

h_i - суммарные потери напора

h_i = h_п + h_н.с.+ h₁+0,1h₁ ,

где h_п = 1.2 м - потери напора на подводящем участке,

h_н.с = 5.0 м - потери напора на насосной станции,

h₁= 2.981.5 = 4.11 м - потери напора по длине магистрального трубопровода.

Т.о.

h_i = 1.2+5.0+4.11 = 10.31 м,

Н_П = 50.0 + 10.31 = 60.31 м.

Примем число рабочих насосов на станции, равное 4 и 2 насоса резервных.. Тогда расход воды, приходящийся на один насос:

.

По величинам полного напора и расчетного расхода определяем тип насоса и его габаритные размеры. По рекомендациям, приведенным в [2, стр.56] выбираем насос типа 12НДс, имеющий следующие характеристики:

частота вращения п = 1450 об/мин

диаметр рабочего колеса D = 415 мм

мощность электродвигателя N = 315 кВт

КПД = 90 %, вес 1180 кг.

Габаритные размеры насоса в мм (рис. 2)

А = 622 К = 743

Б = 770 Л = 622

В = 335 М = 142

Г = 435 Н = 600

Д = 420 О = 720

Е = 600 П = 790

Ж = 300 Р = 190

З = 35 С = 160

И = 5 Т = 160

d₀ = 35 мм

Габаритные размеры патрубков:

входной патрубок выходной патрубок

D = 350 мм D₁ = 300 мм

a = 520 мм а₁ = 460 мм

d = 25 мм d₁ = 25 мм

o = 470 мм о₁ =410 мм

количество отверстий - 16 количество отверстий - 12

Для построения характеристики “насос - сеть” задаемся рядом значений расхода, вычисляем полные напоры, соответствующие этим расходам:

Таблица 1

Расход Q, л/с	Потери по длине трубопровода на 1.5 км	Расход Q, л/с	Полный напор НП , м
0	55	0	60
200	55.48	170	59
400	56.91	265	55
500	57.98	335	50
600	59.29	380	45
800	62.63

Характеристика наглядно показывает, что для оптимальной работы насосной станции следует окончательно принять четыре рабочих насоса марки 12Дс и два насоса запасных, при условии работы двух магистральных стальных трубопроводов диаметром 700 мм.

2.3.2 Выбор электродвигателя

Электродвигатель выбирается таким образом, чтобы обеспечивать бесперебойную работу насоса. Определяющими характеристиками в этом случае являются требуемая мощность электродвигателя (N = 315 кВт ) и число оборотов насоса ( п = об/мин ). По рекомендациям, приведенным в [5,стр. 10], принимаем асинхронный двигатель ДАЗО4-450УК-8У1 весом 3200 кг, мощностью 400 кВт и КПД двигателя равным ….%

Габаритные размеры (в мм):

b₁₀ = 900 l₁₀ =1000

b₁₁ = 1040 l₁₁ =1290

b₃₀ = 1420 l₃₀ =1925

b₃₁ = 760 l₃₁ =224

d₁ = 110 l₃₄ =890

h = 450 h₅ =116

h₃₁ =1480 h₃₄=206

2.3.3 Подбор рабочей арматуры трубопроводов

По длине трубопровода устанавливаются задвижки, выполняющие роль рабочих и аварийно-ремонтных затворов. На напорной линии устанавливаются задвижки оборудованные электроприводом, что позволяет управлять ими дистанционно с ПУ насосной станции. На всасывающей линии устанавливаются задвижки с ручным приводом, т.к. они почти постоянно открыты - необходимость перекрыть доступ воды к насосу возникает редко. Но в случае, когда диаметр входного патрубка превышает 1000 мм ,манипулировать задвижкой вручную становится тяжело, и тогда устанавливается задвижка с электроприводом.

Выбор задвижек осуществляется по диаметру входного и напорного патрубков, взятых с 20% увеличением.

На всасывающей линии устанавливаем задвижку 30ч25бр клиновую стальную с невыдвижным шпинделем, рассчитанную на давление 2,5 кг/см

Схема задвижки 30ч25бр показана на рис.5

Габаритные размеры (в мм):

D₀ =500

D =400

A =814

H =1310

На напорной линии устанавливаем задвижку 30ч906бр с электроприводом, параллельную чугунную с невыдвижным шпинделем, рассчитанную на давление 10 кг/см. Тип электропривода 87В-045-D₁, весом 117 кг. Электродвигатель АОС41-402.

Габаритные размеры (в мм):

L =600 H =1670 D =320

L₁=603 d₀=200 P=730кг

A =620 Н₁=1681 L₂=382

l₁=180 D₀ =400

Напорный трубопровод необходимо оборудовать обратным клапаном, который препятствует обратному току через насос воды, находящейся в трубопроводе. Если этого не предусмотреть, трубопровод будет опорожняться через насос, обратный

ток воды заставит насос работать как водяную турбину, а электромотор - как генератор, работающий без нагрузки, что опасно для целостности насоса и мотора.

Обратный клапан устанавливается между напорным патрубком насоса и задвижкой. Это позволяет отключать его от водовода во время ремонта.

Следуя рекомендациям [4,стр. 179], подбираем обратный клапан по диаметру условного прохода D₀ = 400 мм:

выбираем чугунный поворотный клапан 19ч16р, массой 480 кг, рассчитанный на давление 10 кг/см с

2.4 Общие сведения о коротком замыкании и расчет токов короткого замыкания

2.4.1 Общие сведения о КЗ

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание.

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях ЭУ резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока могут возникать замыкания между тремя фазами - трехфазные КЗ, между двумя фазами - двухфазное КЗ. Чаще всего возникают однофазные КЗ (60 - 92 % от общего числа КЗ).

Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ принимают ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, падение опор воздушных линий, старение изоляции, увлажнение изоляции и др.

Короткие замыкания могут быть устойчивыми и неустойчивыми, если причина КЗ самоликвидируется в течении безтоковой паузы коммутационного аппарата.

Последствием КЗ являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств.

Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару.

Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя затормаживаются, работа механизмов прекращается.

Для уменьшения последствий КЗ необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.

2.4.2 Расчет токов КЗ

По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчета КЗ все сопротивления указаны в именованных единицах.

Определяем сопротивления элементов цепи расположенных на стороне высокого напряжения трансформатора

где L_c - длина линии до трансформатора, х₀ - удельное индуктивное сопротивление линии, r₀ - активное удельное сопротивление.

Сопротивления приводятся к НН:



4) Определяем сопротивления для трансформатора

R_т=16,6 мОм, Х_т=41,7 мОм

5) Определяем сопротивления для автоматических выключателей

1SFR_1SF= 0,4 мОм, X_1SF=0,17 мОм, R_п1SF=0,6 мОм

SF1R_SF1= 1,3 мОм, X_SF1=1,2 мОм, R_пSF1=0,75 мОм

6) Определяем сопротивление кабельных линий

КЛ1r₀^/=3,12 мОм, x₀=0,099 мОм

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

КЛ2r₀^/=4,16 мОм, x₀=0,08 мОм

7) Определяем сопротивления участков цепи до каждой точки КЗ

8) Определяем 3-фазные и 2-фазные токи КЗ

9) Определяем ударные токи КЗ

10) Определяем действующее значение ударного тока

где q - коэффициент действующего значения ударного тока

11) Результаты расчетов заносим в сводную ведомость токов КЗ (таблица 5).

Таблица 5

Точка КЗ	Rк, мОм	Xк, мОм	Zк мОм	Rк/Xк	Ку	q	, кА	iу, кА	, кА	, кА	Zп, мОм	, кА
К1	103	50,3	114,6	>1	1	1	2,01	2,01	2,01	1,75	15	2,9
К2	50,1	3,9	50	>1	1	1	4,6	4,6	4,6	4,02	91,2	1,4
К3	14	0,8	14,1	>1	1	1	16	16	16	13,92	371	0,5

12) Определяем 1-фазные токи КЗ

3. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ С ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАМИ ДО 1 КВ

Обеспечение безопасных условий труда в нашей стране является общегосударственной задачей.

В условиях роста электровооруженности и расширения областей использования электрической энергии особое значение в общей системе мероприятий по охране труда приобретают проблемы обеспечения электробезопасности.

В решении этих проблем принимают активное участие органы Энергонадзора, профсоюзные хозяйственные организации НИИ и КБ различных министерств и ведомств.

Работы по обеспечению электробезопасности выполняют с учетом накопленного в мире опыта по совершенствованию способов и средств защиты, разработке руководящих, нормативных и инструктивных документов, усилению деятельности энергослужб предприятий и организаций.

Созданы предпосылки для решения вопросов электробезопасности во взаимосвязи с элементами системы. Введены в действие такие важные для электробезопасности документы, как Система стандартов безопасности труда (ССБТ), методические указания по расследованию производственного травматизма.

При организации новых и техническом перевооружении старых и электроремонтных цехов следует действующими нормами, инструкциями, государственными стандартами и правилами по охране труда, техники безопасности и взрывобезопасности.

К основным мероприятиям по охране труда и технике безопасности относятся:

1. установка защитных ограждений у движущихся элементов, станков и приспособлений;

2. заземление всего оборудования и металлических перегородок испытательных станций и других участков;

3. применение пониженного напряжения для местного освещения рабочих мест;

4. укрытие, герметизация и теплоизоляция оборудования, выделяющая ароматические вещества и теплоту, а также устройство местных отсосов для их удаления;

5. применение общеобменной вентиляции и местных отсосов и оборудования, выделяющего вредные вещества.

4. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Для защиты людей от поражения током при повреждении изоляции применяются следующие меры: заземление и зануление.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с заземляющим устройством для обеспечения электробезопасности.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель - проводник (электрод) находящийся в соприкосновении с землей. Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляющие части с заземлителем.

В качестве заземлителей используются: естественные заземлители - проложенные в земле стальные водопроводные трубы, трубы артезианских скважин, стальная броня и свинцовые оболочки силовых кабелей проложенных в земле, металлические конструкции зданий и сооружений имеющие надежный контакт с землей; искусственные заземлители - заглубленные в землю электроды из труб, уголков или прутков стали.

Согласно ГОСТ Р 50 571 (МЭК 364) заземление открытых проводящих частей электроустановок следует выполнять:

1. при номинальном напряжении выше 50 В переменного тока, и более 120 В постоянного тока - во всех электроустановках;

2. при номинальных напряжениях выше 25 В переменного тока или выше 60 В постоянного тока - в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных электроустановках.

Заземляющее устройство электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований либо к напряжению прикосновения (ГОСТ 12.1.038-82), либо с соблюдением требований к его сопротивлению и конструктивному выполнению.

Заземляющее устройство, выполняемое с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 2, 4, 8 Ом с учетом при напряжениях 660, 380, 220 В соответственно - для установок напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью без компенсации емкостных токов, если заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок напряжением до 1 кВ.

Предполагается сооружение заземлителя с расположением вертикальных электродов (угловая сталь 63*63*6 мм, длина 3 м) по контуру. В качестве горизонтальных заземлителей используются стальные полосы.

Таким образом, принимаем R_и =R_з = 4 Ом (без учета естественных заземлителей).

Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

,

где коэффициенты это табличные значения.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определяем по формуле:

Определяем примерное число вертикальных заземлителей (К_и = 0,7)

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов:

Принимаем горизонтальный проводник из полосовой стали сечением 48 мм ², толщиной 4 мм, шириной 12 мм.

Коэффициент использования горизонтальных электродов принят по таблице 10.7.

Уточняем сопротивление вертикальных электродов с учетом сопротивления горизонтальных заземлителей:

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования 0,7:

Ввиду достаточно существенной ошибки вновь определим сопротивление горизонтальных заземлителей:

Уточняем сопротивление вертикальных электродов:



Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования 0,71:

Окончательно принимаем к установке 6 вертикальных электродов, расположенных по выносному контуру.

5. МОЛНИЕЗАЩИТА

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Разряд молнии начинается с развития лидера -- слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера -- от облака вниз или от наземного сооружения вверх -- молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений, например Останкинской телевизионной башни.

Согласно требованиям РД 34.21.122--87 для ряда объектов ожидаемое количество поражений молнией является показателем, определяющим необходимость выполнения молниезащиты и ее надежность. Поэтому нужно располагать способом оценки этого значения еще на стадии проектирования объекта. Желательно, чтобы этот способ учитывал известные характеристики грозовой деятельности и другие сведения о молнии.

В РД 34.21.122-87 принят дифференцированный подход к выполнению молниезащиты различных объектов, в связи, с чем в этой Инструкции здания и сооружения разделены на три категории, отличающиеся по тяжести возможных последствий поражения молнией.

К I категории отнесены производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах могут находиться и образовываться взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей, волокон. Любое поражение молнией, вызывая взрыв, создает повышенную опасность разрушений и жертв не только для данного объекта, но и для близрасположенных.

Во II категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы. Для этих объектов удар молнии создает опасность взрыва только при совпадении с технологической аварией или срабатыванием дыхательных или аварийных клапанов на наружных установках. Благодаря умеренной продолжительности гроз на территории России вероятность совпадения этих событий достаточно мала.

К III категории отнесены объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. Сюда входят здания и сооружения с пожароопасными помещениями или строительными конструкциями низкой огнестойкости, причем для них требования к молниезащите ужесточаются с увеличением вероятности поражения объекта (ожидаемого количества поражений молнией) . Кроме того, к III категории отнесены объекты, поражение которых представляет опасность электрического воздействия на людей и животных: большие общественные здания, животноводческие строения, высокие сооружения типа труб, башен, монументов. Наконец, к III категории отнесены мелкие строения в сельской местности, где чаще всего используются сгораемые конструкции. Согласно статистическим данным на эти объекты приходится значительная доля пожаров, вызванных грозой. Из-за небольшой стоимости этих строений их молниезащита выполняется упрощенными способами, не требующими значительных материальных затрат.

Наш цех отнесен ко второй категории, т.е. он должен быть защищен от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные коммуникации.

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии и заноса высокого потенциала.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод -- устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока молнии минуя объект, и установленные на самом объекте. При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей (животных) , взрыва или пожара.

При выборе средств защиты от прямых ударов молнии, типов молниеотводов необходимо учитывать экономические соображения, технологические и конструктивные особенности объектов. Во всех возможных случаях близрасположенные высокие сооружения необходимо использовать как отдельно стоящие молниеотводы, а конструктивные элементы зданий н сооружений, например металлическую кровлю, фермы, металлические и железобетонные колонны и фундаменты, -- как молниеприемники, токоотводы и заземлители.

Защита от механических разрушений различных строительных конструкций при прямых ударах молнии осуществляется: бетона -- армированием и обеспечением надежных контактов в местах соединения с арматурой; неметаллических выступающих частей и покрытий зданий -- применением материалов, не содержащих влаги или газогенерирующих веществ.

Защита от перекрытий на защищаемый объект при поражении отдельно стоящих молниеотводов достигается надлежащим выбором, конструкций заземлителей и изоляционных расстояний между молниеотводом и объектом. Защита от перекрытий внутри здания при протекании по нему тока молнии обеспечивается надлежащим выбором количества токоотводов, проложенных к заземлителям кратчайшими путями.

Защита от напряжении прикосновения и шага обеспечивается путем прокладки токоотводов в малодоступных для людей местах и равномерного размещения заземлителей по территории объекта.

Защита от вторичных воздействий молнии обеспечивается следующими мероприятиями. От электростатической индукции и заноса высокого потенциала -- ограничением перенапряжений, наведенных на оборудовании, металлических конструкциях и вводимых коммуникациях, путем их присоединения к заземлителям определенных конструкций; от электромагнитной индукции -- ограничением площади незамкнутых контуров внутри зданий путем наложения перемычек в местах сближения металлических коммуникаций. Для исключения искрения в местах соединений протяженных металлических коммуникаций обеспечиваются низкие переходные сопротивления -- не более 0,03 Ом, например, во фланцевых соединениях трубопроводов этому требованию соответствует затяжка шести болтов на каждый фланец.

6. ОХРАНА ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА

Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

6.1 Техника безопасности при монтаже электрооборудования и электросетей

Для производства монтажных работ в действующих или находящихся под напряжением электроустановках мастер должен оформить доступ, к работе получив от эксплуатирующей организации соответствующий наряд и совмести с лицом, допущенным к работе проверить наличие условий, обеспечивающих безопасное ведения работ, в местах, где имеется или может появиться высокое напряжение, от эксплуатационного персонала должен быть назначен наблюдающий.

При монтаже наземного оборудования (станций управления и трансформаторов) используют краны. Выполнять работы по монтажу электрооборудования и электросетей с крана можно только тогда, когда краном не поднимают и не перемещают грузы. Монтаж с крана допустим лишь при наличии ограждений крановых троллеев и других открытых токоведущих деталей крана, находящихся под напряжением. К работе с монтажным пистолетом допускается только специально обученный персонал.

Все применяемые для подъёма тяжелых деталей подъёмные устройства, а также тросы должны периодически проходить осмотры и испытания для проверки их пригодности и иметь соответствующий паспорт. При необходимости устраивают сплошные настилы со сплошными ограждениями, исключающие падения предметов с высоты. кроме общих мер, обеспечивающих безопасность персонала при производстве работ, соблюдают следующие меры предосторожности: не оставляют на весу поднятые конструкции или оборудование; не производят перемещение подъём и установку щитов, блоков, магнитных станций без принятия мер, предупреждающих их опрокидывание не крепят стропы, тросы ин канаты за изоляторы, контактные детали или отверстия лапах; внимательно следят за подаваемыми сигналами.

При работе применяют электрифицированный инструмент на напряжение 220/127 В при условии надёжного заземления корпуса электроинструмент и применение резиновых перчаток и диэлектрических галош. В помещениях особо опасно и с повышенной опасность, а также вне помещений работать с электроинструментом напряжением с выше 36 В нельзя, если он не имеет двойной изоляции или не включён в сеть через разделяющий трансформатор, или не имеет защитного отключения.

При монтаже оборудования и аппаратуры понижающих станций или распределительных устройств следует сначала проверить исправность монтажных приспособлений, целостность тросов, канатов и их соответствие массе перемещаемых грузов.

Безопасность выполнения работ обеспечивается также организационными мерами. К ним относится оформления работы нарядов, оформления допуска к работе, надзор во время работы и т.п.

6.2 Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования и электросетей

К обслуживанию электрооборудования допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний, мешающих выполнению работ, получившие вводный и первичный инструктажи на рабочем месте, производственное обучение, проверку знаний электробезопасности в нефтедобывающей промышленности.

Электромонтер должен знать схему электроснабжения объектов нефтедобычи, зрительно представлять прохождение.

ЛЭП 6-10 кВ на местности, направление трасс, местный ландшафт, расположение разъединителей на ЛЭП и так далее.

Электромонтер должен иметь навыки приемов технических методов обслуживания электроустановок. Он должен быть обеспечен всеми средствами индивидуальной защиты и спецодеждой. Инструменты и средства защиты должны быть испытаны, исправны и использоваться по назначению

При эксплуатации действующих электроустановок применяют различные электрозащитные средства и предохранительные приспособления.

Ручное включение и отключение оборудования напряжением свыше 1000 В необходимо выполнять в диэлектрических перчатках, колошах или на коврике. Отключение выполняют с видимым разрывам электрической цепи, для чего отключают разъединители, снимают плавкие вставки предохранителей, отсоединяют привода сети. После вывешивания плаката проверяют отсутствие напряжения на отключенном участке сети. В оперативном журнале делают запись об отключении. Включение производят только после отметки в журнале об окончании работ с указанием ответственного лица.

Безопасность выполнения работ обеспечивается также организационными мерами. К ним относится оформления работы нарядов, оформления допуска к работе, надзор во время работы и т.п.

Наряд есть письменное разрешение на работу в электроустановках, определяющее место, время, начало и окончание работ; условия безопасного его проведения; состав бригады и лиц, ответственных за безопасность. Без наряда по устному или письменному распоряжению, но с обязательной записью в журнале могут выполняться такие работы, как уборка помещений до ограждения электрооборудования, чистка кожухов, доливка масла в подшипники, уход за коллекторами, контактными кольцами, щётками, замена пробочных предохранителей. При работе в электроустановках напряжением до 1000В без снятия напряжения необходимо:

оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;

работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке, либо на диэлектрическом ковре;

применять инструмент с изолирующими рукоятками (у отвёрток, кроме того, должен быть изолирован стержень), при отсутствии такого инструмента пользоваться диэлектрическими перчатками. При производстве работ без снятия напряжения на токоведущих частях с помощью изолирующих средств защиты необходимо:

держать изолирующие части средств защиты за рукоятки до ограничительного кольца;

располагать изолирующие части средств защиты так, чтобы не возникла опасность перекрытия по поверхности изоляции между токоведущими частя двух фаз или замыкания на землю;

-пользоваться только сухими и чистыми изолирующими частями средств защиты с неповреждённым лаковым покрытием.

При обнаружении нарушения лакового покрытия или других неисправностей изолирующих частей средств защиты пользование ими должно быть немедленно прекращено.

При работе с применением электрозащитных средств (изолирующие штанги, электроизмерительные клещи, указатели напряжения) допускается приближение человека к токоведущим частям на расстояние, определяемое длиной изолирующей части этих средств.

Ежесменные осмотры электрооборудования и сетей должен производить дежурный электромонтёр. При осмотре обращать внимание на следующее:

отсутствие изменений от обычного состояния электрооборудования при его функционировании;

степень коррозии, окраски труб, крепёжных элементов,

отсутствие люфт в местах присоединения труб и кабелей к электрооборудованию, наличие заглушек на неиспользуемых вводах, исправность прокладок, крышки фитингов и коробки должны быть завёрнуты до отказа;

исправность вводов проводов и кабелей в электрооборудование;

исправность заземляющих устройств;

наличие предупреждающих плакатов и знаков маркировки на взрывозащищённом электрооборудовании;