Бережной С.А., Седов Ю.И., Любимова Н.С. и др. Практикум по безопасности жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

- 93 -

ную схему зануления ЭУ цеха по своим исходным данным и ведет

расчет на отключающую способность проектируемого зануления ЭУ по

формулам (7.1...7.8), т.е. реализует все пять пунктов расчета на

отключающую способность. Примечание. В случае невыполнения

требования ПУЭ, отраженного в формуле (7.8), следует идти на

увеличение сечения стальной полосы, на применение двух таких

полос одинакового сечения или медного (алюминевого) провода

определенного сечения, а в исключительных случаях - на замену

плавкого предохранителя на автоматический выключатель с кратностью

тока 1,4 (или 1,25) или кабеля трехжильного на четырехжильный с

тем же Sф.

После расчета на отключающую способность студент определяет

r0 по формуле (7.9), проверяет его на выполнение условия формулы

(7.10) и принимает величину r0 к реализации. Затем он приступает к

конструктивному решению с учетом материалов и указаний

подраздела 7.4.

При выполнении задания N7.2.2 студент определяет отключающую

способность проектируемого зануления ЭУ промышленного

предприятия по формулам (7.4...7.8), т.е. реализует 2...5

пункты расчета на отключающую способность. При невыполнении

условия в формуле (7.8) студент руководствуется вышеприведенным

примечанием. Затем он вычисляет ro по формуле (7.9), проверяет его

на выполнение условия формулы (7.10) и принимает величина rо к

дальнейшему расчету. После зтого студент ведет детальный расчет

конструкции ЗУ rо , выполняя 1...4 пункты второго этапа расчета

защитного заземления или используя формулы (6.1...6.8) раздела 6

(см. выше, в том числе и пример по двухступенчатому расчету R).

При этом Rк - он должен сравнивать с принятой величиной rо. Если

условия формулы (6.8) выполняются, то детальный расчет 3У нейтрали

трансформатора завершен. Расчет rп в данном задании не

производится, так как питание ЭУ предприятия осуществляется по

кабелю (см. исходные данные задания N7.2.2). Затем студент

приступает к конструктивному решению с учетом материалов и

указаний подраздела 7.4.

Анализ результатов расчета по этим заданиям ведется в ходе

расчета по обеспечению требуемого уровня электробезопасности.

Последний определяется условиями обеспечения, отключающейся

способности проектируемого зануления ЭУ (

J J

кз



) и

непревышения наибольших допустимых величин

r r

, т.е.

R r

к о



R r

к п



. Студент в ходе расчета добивается, чтобы

эти условия были выполнены. Следовательно, он создает

требуемый уровень

- 94 -

электробезопасности при проектировании зануления конкретных ЭУ

промышленного предприятия.

7.4. Конструктивные решения по результатам расчета

Такими решениями являются схема зануления цеховой электросети

напряжением 400/230 В для конкретного электродвигателя с расчетными

данными по заданию N7.2.1 (рис. 7.1) и схема электросети с

расчетными величинами по отключаемой способности, разрез и план

трансформаторной подстанции с комбинированным 3У нейтрали

трансформатора соответствующей мощностью по заданию N7.2.2. На

этих чертежах студент указывает все расчетные данные, в том числе

сечения фазного и нулевого защитного проводников, их длина; схема

соединения обмоток трансформатора; величину Jн плавкого элемента

ближайшего предохранителя или автоматического выключателя; основные

геометрические размеры заземлителей и зануляющих их проводников;

принципы крепления и присоединения зануляющих проводников к стене,

заземлителям и зануляющему оборудованию (детально см. разделы 5 и

6 справочника [18]).

На практических занятиях и в контрольных работах заочников

студентам рекомендуется оформлять конструктивные решения по

вышеуказанным заданиям как показано на рис. 7.1 и 7.2.

При оформлении этих решений на ватманском листе формата А1

разрезы и планы проектируемого объекта, а также отдельные детали

зануления ЭУ показываются студентом в соответствующих масштабах и

с крайне необходимыми пояснениями. Одновременно в расчетно-

пояснительной записке приводятся студентом основные рекомендации

ПУЭ [15] при организации проектируемого зануления ЭУ. К ним

относятся:

1)присоединение нейтрали генератора, трансформатора на стороне до 1

кВ к заземлителю или 3У при помощи зануляющего проводника сечением

не менее указанного выше в табл. 6.1 (см. в разделе 6). 3У

располагается в непосредственной близости от генератора или

трансформатора, а в отдельных случаях (например, во внутрицеховых

подстанциях) - непосредственно около стены здания. Его

сопротивление

в любое время года должно быть не более величин,

указанных в п. 1 табл. 7.4;

2) присоединение зануляемых частей ЭУ или других установок к

глухозаземленным нейтральным точке, выводу или средней точке

обмоток источника тока при помощи НЗП. Его проводимость должна

-95 -

быть не менее 50% проводимости вывода фаз. Этот проводник (от

нейтрали генератора или трансформатора до щита распределительного

устройства) должен быть выполнен при выводе фаз шинами -шиной на

изоляторах; при выводе фаз кабелем (проводом) - жилой кабеля

(провода). В кабелях с алюминиевой оболочкой допускается

использовать оболочку в качестве НЗП вместо четвертой жилы;

3) предусмотрение повторных заземлений НЗП только на концах

воздушных ЛЭП (или ответвлений от них) длиной более 200 м, а также

на вводах от этой ЛЭП к ЭУ, которые подлежат занулению. При этом в

первую очередь следует использовать естественные заземлители

(например, подземные железобетонные части опор ЛЭП) и 3У,

выполненные для защиты от грозовых перенапряжений. Повторные

заземлители НЗП в сетях постоянного тока выполняются при помощи

отдельных искусственных заземлителей, не имеющих металлических

соединений с подземными трубопроводами. Заземляющие проводники для

повторных заземлителей выбирают из условия

- 96

Рис. 7.2. Конструктивные решения по сети зануления ЭУ предприятия:

а - схема электросети с расчетными величинами по

отключающей способности; б - разрез трансформаторной

подстанции с комбинированным 3У нейтрали

трансформатора мощностью 100 кВ*А; в - план подстанции

с комбинированным 3У нейтрали трансформатора;

1 - заземляющий проводник; 2 - заземляющий болт на

баке трансформатора; 5 - гибкая перемычка для заземления

бака трансформатора; 4 - магистраль заземления:

5 - естественный заземлитель (водопроводная труба) с Re

= 20 Ом: 6 - вертикальные заземлители (4 шт.);

7 - горизонтальный заземлитель

длительного прохождения тока не менее 25 А и механической

прочности по табл. 6.1 (см. в разделе 6). Общее сопротивление

всех повторных заземлителей (в том числе естественных) НЗП

каждой воздушной ЛЗП в любое время года должно быть не более

величин, указанных в п. 2 табл. 7.4.

- 97 -

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И

СООРУЖЕНИЙ

8.1. Методика проектирования

Проектирование молниезащиты зданий и сооружений реализуется

в три этапа. На первом (подготовительном) этапе собирают

следующие сведения о защищаемом объекте (здание, сооружение,

наружная установка или склад): назначение (производственное,

сельскохозяйственное, общественное, жилое, зрелищное или

памятник истории, архитекторы и культуры); размер (длина, ширина,

высота и конфигурация); местонахождение; наличие помещений,

которые согласно ПУЭ [15] относятся к зонам классов по взрыво-

или пожароопасности; степень его огнестойкости по СНиП 2.01.02-85:

тип кровли (металлическая или неметаллическая) и ее уклон; тип

его фундамента (железобетонный, металлический или бетонный) и

влажность грунта у фундамента; ввод электропитания (кабельный или

ЛЭП).

На втором этапе определяют категорию по

молниезащите конкретного объекта, соответствующие требования по

ее устройству и вычисляют зоны защиты стержневых или тросовых

молниеотводов. Его выполняют в следующей последовательности.

1. Находят по табл. 8.1 категории по молниезащите объекта и

тип зоны защиты в зависимости от назначения здания или

сооружения, его местонахождения и среднегодовой продолжительности

гроз nч, ч . в этой местности. При использовании стержневых и

тросовых молниеотводов еще учитывают ожидаемое количество N

поражений молнией объекта в год. Значение N вычисляют по фор-

мулам:

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы,

вышки, башни)

N h n



9 10

2 6

* * * *



(8.1)

для зданий и сооружений прямоугольной формы

   

 

N S h L h h n   



6 6 7 7 10

2 6

* , *

(8.2)

где h - наибольшая высота здания или сооружения, м;

S, L - соответственно ширина и длина здания или сооружения, м

(для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L

рассматривается ширина и длина наименьшего прямоугольника, в

который может быть вписано здание или сооружение в плане); n -

- 98 -

Таблица 8.1. Категории молниезащиты объектов в

зависимости от их назначения и

местоположения (извлечение из РД

34.21.122-87 [19])

N Местона Тип зоны Кате

пп

хождения

защиты

гория

при испо

молни

Здания и сооружения льзовании еза

стержневых

щиты

и тросовых

молние-

отводов

1 2 3 4 5

1 Здания и сооружения или их части, На Зона А I

помещения которых согласно ПУЭ от

всей

носятся к зонам классов B-I и B-II

террито

рии РФ

2 То же классов B-Ia, B-Iб и В-IIа В мест- При N>1 - II

ностях с

зона А;

nч = 10ч при N1

в год и

зона Б

более

3 Наружные установки, создающие сог На Зона Б II

ласно ПУЭ зону класса В-Iг всей

террито

рии РФ

4 Здания ВЦ, в том числе расположен В мест- Зона Б II

ные в городской застройке ностях с

nч = 20ч

в год и

более

5 Здания и сооружения или их части,

помещения которых согласно ПУЭ от-

носятся к классам П-I,П-II и П-IIa

В мест-

ностях с

nч = 20ч

Для I и II

степеней

огнестой

III

в год и

кости при

более 0.1<N2

и для

III...V

степеней

огнестой

кости при

0.02<N2-

зона Б,

при N > 2-

зона А

6 Наружные установки и открытые

склады, создающие согласно ПУЭ

В мест-

ностях с

При

0,1<N2-

III

зону классов П-III

nч = 20ч

зона Б;

в год и

при N>2 -

более

зона A

7 Здания и сооружения III,IIIa.IIIб. То же При III

IV и V степеней огнестойкости, в

0,1<N2 -

которых отсутствуют помещения, от

носимые по ПУЭ к зонам взрыво- и

зона Б

;

при N>2 -

пожароопасных классов зона А

Продолжение табл. 8.1

1 2 3 4 5

8 Животноводческие и

птицеводческие здания и

сооружения III...V степеней

огнестойкости, для крупного

рогатого скота и свиней на 100

голов и более, для овец на 500

голов и более, для птиц на 100

голов и более, для лошадей на

40 голов и более

местностях

с nч=40ч в

год и более

Зона

9 Дымовые и прочие трубы

предприятий и котельных, башни

и вышки всех назначений высотой

15 м и более (см. П.2.31 РД

34.21.122-87)

местностях

с nч=10ч в

год и более

- I

10 Жилые и общественные

здания, высота которых более

чем на 25 м превышает среднюю

высоту окружающих зданий в

радиусе 400м, а также отдельно

стоящие здания высотой более

30м, удаленное от других зданий

более чем на 400м

местностях

с nч=20ч в

год и более

Зона

11 Общественные здания

III...V степеней огнестойкости

следующего назначения: детские

дошкольные учреждения, школы и

школы-интернаты, стационары

лечебных учреждений, спальные

корпуса и столовые учреждений

здравоохранения и отдыха,

культурно-просветительные и

зрелищные учреждения,

административные здания,

вокзалы, гостиницы, мотели и

кемпинги

местностях

с nч=20ч в

год и более

Зона

12 Открытые зрелищные

учреждения (зрительные зоны

открытых кинотеатров, трибуны

открытых стадионов и т.п.)

местностях

с nч=20ч в

год и более

Зона

13 Здания и сооружения,

являющиеся памятниками истории,

архитектуры и культуры

(скульптуры, обелиски и т.п.)

То же Зона

среднегодовое число ударов молнии в 1 км*км земной поверхности

(удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения

здания или сооружения.

Значение n определяют, исходя из nч следующим образом:

nч 10...20 20...40 40...60 60...80 80...100 100 и более

n,1/(км*год)1 2 4 5,5 7 8.5

Величину nч находят по карте, представленной на рис. 3 РД

-100 -

34.21.122-87 [19]. В частности, для Архангельска, Салехарда,

Дудинки, Игарки и Якутска nч= 10...20 ч; для Санкт-Петербурга,

Петрозаводска, Сыктывкара и Ханты-Мансийска nч = 20...40 ч;

для Пскова, Новгорода, Великих Лук, Твери, Калуги, Москвы,

Вологды, Владимира, Костромы, Тамбова, Кирова, Йошкар-Олы, Уфы,

Тюмени, Омска и других городов nч = 40...60 ч; для остальных

городов и территорий см. по вышеуказанной карте.

2. По найденной категории молниезащиты объекта определяют

требования по ее устройству. РД 34.21.122-87 [13] устанавливают

следующее:

2.1. Здания и сооружения I и II категорий по молниезащите

должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее

проявлений и заноса высокого потенциала через наземные

(надземные) и подземные металлические конструкции (более конкретно

см. раздел 2 данного РД) .

2.2. Здания и сооружения III категории по молниезащите

должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого

потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации

(более конкретно см. пп. 2.25...2.33 данного РД) .

2.3. Наружные установки II категории по молниезащите

должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлений

молнии, а с III категорией - от прямых ударов молнии (более

конкретно см. пп. 2.15...2.19, 2.21, 2.28. 2.29 и 2.31 данного

РД).

Кроме того, внутри зданий большой площади (шриной более 100

м) необходимо выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов.

Если в зданиях и сооружениях имеются помещения, требующие

устройства молниезащиты I и II, I и III или II и III категорий,

то окончательная категории по молниезащите следует выбирать с

учетом пп. 1.3...1.5 данного РД.

3. Выбирают средство защиты от прямых ударов молнии. Как

известно, им служит молниеотвод, состоящий из молниеприемника.

опоры, токоотвода и заземлителя (на практике металлическая

мачта или ферма здания представляют собой молниеприемник,

опора и токоотвод одновременно). По типу молниеприемника

молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные), тросовые

(горизонтальные протяженные) и сетчатые, состоящие из продольных и

поперечных горизонтальных электродов, которые соединены в местах

пересечений. Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как

отдельно стоящие (как правило, на объектах I категории по

молниезащите), так и встановленные на объекте II и III

- 101 -

категорий; молниеприемные сетки вкладывают на неметаллическую

кровлю (с уклоном не более 1:8) защищаемых зданий и сооружений II

или III категорий по молниезащите. Примечания. 1. Молниеприемная

сетка не требуется для зданий и сооружений с металлическими

фермами, если в их кровлях использует несгораемые или

трудносгораемые утеплители и гидроизоляция.

2. На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве

молниеприемника должна использоваться сама кровля. При этом все

выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы

молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли.

4. Выполняют расчет зон защиты только стержневых и тросовых

молниеотводов в строгом соответствии с приложением 3 РД

34.21.122-87 [19]. В последнем приведены соответствуищие формулы

для одиночного, двойного и многократного стержневых и

одиночного и двойного тросовых молниеотводов высотой до 150 м

(для стержневых - и высотой от 150 до 600 м). Формулы даны для

двух зон защиты молниеотводов: зоны типа А, надежность защиты

которой 99,5% и выше; зона Б - 95% и выше.

На практике часто применяют стержневые молниеотводы высотой

до 150 м, а для защиты воздушных ЛЭП напряжением 110 кВ и выше -

только тросовые молниеотводы. Ниже рассматривается расчет зон

защиты стержневых молниеотводов.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой

h150м представлена на рис. 8.1. Ее габаритные размеры, м,

определяют по формулам:

при зоне типа А ho = 0.85*h ; (8.3)

r0 = (1.1 - 0,002 h)*h ; (8.4)

rх= (1.1 - 0.002 h)*(h - hх/ 0.85) ; (8.5)

при зоне типа В h0 = 0.92*h : (8.6)

ro = 1.5*h ; (8.7)

rх = 1.5 (h - hх/ 0.92). (8.8)

Величину h определяют, если известны высота защищаемого

объекта hх и радиус зоны защиты rх на высоте hх.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой

h150 м представлена на рис. 8.2. Ее габаритные размеры, м.

-102-