Расчет релейной защиты цехового трансформатора

Схема защиты трансформатора показана на рисунке 9.4

 

Рисунок 9.4 Схема защиты трансформатора

 

Трансформатор ТМЗ 1600/6; u_k = 6,5%, k_т = 6/0,4, группа соединения «звезда-звезда с нулем», I_1н.тр =147 А; I_2н.тр = 2310 А.

Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме (согласно таблицы 6.3б) 1.1 I_1н.

Расчетный ток с учетом возможного перегруза трансформатора:

I_1н.р = 162 А; I_2н.р = 2546 А.

Для защиты трансформатора и кабельной линии от междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимаем защиту в виде токовой отсечки без выдержки времени, для защиты трансформатора при внешних КЗ и резервирования ТО принимаем МТЗ с выдержкой времени, для защиты трансформатора от однофазных КЗ в цепи с изолированной нейтралью принимаем защиту нулевой последовательности Т_о.

Токи срабатывания защиты и реле для токовой отсечки определяем по формулам:

I_с.р =, (А) (9.1)

I_с.з = , (А) (9.2)

Чувствительность защиты

k_ч = , (9.3)

где I_с.р – ток срабатывания реле; – коэффициент схемы; – максимальный ток КЗ проходящий через ТА защиты при трехфазном КЗ на стороне 0,4кВ; – коэффициент трансформации ТА1 (рис.9.2); k_ч – коэффициент чувствительности защиты; k_в – коэффициент возврата; k_з – коэффициент запуска.

Вид защиты – микропроцессорная на Sepam 1000+Т40.

k_сх – коэффициент схемы или коэффициент отстройки.

Пределы уставки тока срабатывания Sepam 0,1-24 I_н.

Значения заданных величин:

· ТА1 – ARJP3/N2F; I_н=200А; k_т=200/5; S_из=20В∙А; кл.0,5; S_защ=20В∙А; кл.10Р; I_тер=25кА; i_дин=65кА.

· k_з = 0,96

· k_в = 0,96 (для Sepam 1000+Т40)

· k_сх = k_отс = 1,0 (для Sepam 1000+N40)

· k_н = 1,1

Расчетные параметры:

= ∙ 100, (А) (9.4)

= ∙ 100 = 2254 А.

= = 68,18 А.

I_с.р = 68А.

= = 2472,72 А;

I_с.з = 2473 А.

k_ч = = 6.

Максимальная токовая защита.

Расчетный ток срабатывания

I_с.р = , (А) (9.5)

= 7,975 А

I_с.р =8

= = 290,9

I_с.з = 290 А.

Выдержка времени защиты:

T = 0,3 сек.

k_ч = = 6,7.

Защита от однофазных замыканий на землю.

Емкостной ток линии:

I_с = j_с ∙ L, (А) (9.6)

I_с = 0,612 А;

I_с.з = k_н ∙ k_бр ∙ I_с;

=1,1 А;

I_с.з = 5А.

Параметры защиты сводим в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 Параметры релейной защиты

Условное обозначение защиты	Наименование	Вводимые параметры
ток, А	время, сек
	Токовая отсечка
	Дуговая защита	–	0,1
	МТЗ с выдержкой времени		0,3
	Защита от замыкания на землю (сиг.)

 

Максимальная токовая защита включает 2 группы защит из 4х элементов, является трехфазной. МТЗ запускается, когда 1,2 или 3 фазных тока достигает уставки токи срабатывания. Токовая отсечка:

I_то ≥ 15,2 I_s, где I_s = I_1н.р = 162 А.

МТЗ с выдержкой времени (защита с зависимой выдержкой времени):

I_мтз ≥ 1,8 I_s = I_1н.р = 162 А;

I_мтз ≥ 1,45 I_n = I_{1н та} = 200 А.

Защита от замыканий на землю:

I_то ≥ I_n0 = 1,1

I_то = 5 А.

Ввод параметров Sepam показан на рисунке 9.5.

 

Рисунок 9.5 Интерфейс «Человек-машина». Параметрирование Sepam

Безопасность жизнедеятельности

Характеристика проектируемого объекта. Производственная

Санитария

Проектируемый объект – насосная оборотного водоснабжения.

Насосная оборотного водоснабжения (НОВ) предназначена для обеспечения оборотной водой технологических цехов по производству технического углерода, а также оборудования энергоцеха. Основная задача насосной оборотного водоснабжения отвод тепла от работающих машин и агрегатов при помощи оборотной воды и ее охлаждение в градирнях путем распыления воды.

Для объекта, насосная оборотного водоснабжения, опасными факторами являются: микроклимат воздуха в зоне обслуживания, в операторной дозаторной и в складе реагентов; производственное освещение; источники механического травмирования; источники шума и вибрации; атмосферно-климатическое воздействие; оксид углерода и пыль технического углерода (при аварийных выбросах технологических цехов); обслуживание оборудования на разных уровнях; статическое электричество; электроустановки и линии электропередач как источники электромагнитных полей и излучений, а также как источники поражения электрическим током.

Микроклимат в зоне обслуживания, как опасный производственный фактор обусловлен, тем что зависит от многих факторов таких, как температура окружающей среды, температура подводимой и отводимой оборотной воды, температура подводимой теплофикационной воды (отопление), наличие промышленной вентиляции и т.д.

Источниками механического травмирования в насосной оборотной воды являются: вращающие части электродвигателей, насосов, задвижек, вентиляции;

кран-балка, консольный кран; двери, ворота; лестницы и мостики; применяемый инструмент.

По условиям окружающей среды проектируемый объект относится к нормальным помещениям. По условиям опасности в отношении взрыва и пожара в соответствии с противопожарными нормами строительного проектирования промышленных предприятий насосная оборотного водоснабжения относится к категории Д, т.е к не опасным по взрыву и пожару.

Наличие электродвигателей, кабельных линий, аппаратуры КИПиА, АСУТП относит проектируемый объект к классу П-IIа по пожароопасности.

Санитарно-гигиенические требования к проектируемому объекту соответствуют ГОСТ (2001) -12.1.007-86 и ГОСТ (2003) 12.1.005-88 и характеризуются показателями микроклимата такими как, температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость движение воздуха, а так же продуктами производства технического углерода, такими как оксид углерода и пыль технического углерода.

Эффективным средствам обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция, т.е. организованный и регулируемый воздухообмен, которая должна удалить из помещения загрязнений воздух и подать на его место свежий воздух.

В насосной оборотной воды, по способу перемещения воздуха спроектируем две системы вентиляции, естественная и механические системы вентиляции.

Естественная вентиляция (аэрация) насосной оборотного водоснабжения канальная 2-х уровневая с установленными 2-мя дефлекторами над машинным залом.

Механическая общеобменная приточно-вытяжная система вентиляции предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочих зон насосной.

Аварийная вентиляция в помещении насосной оборотной воды не предусматриваем.

Источниками производственного шума и вибрации на проектируемом

объекте являются: механизмы, насосы, привода задвижек (механический шум), электрические машины и аппараты (электромагнитный шум), вентиляционные системы, т.е. источником шума в насосной оборотного водоснабжения является применяемые технологические оборудования и электроустановки. Длительное воздействие шума неблагоприятно для человека, так как снижается острота зрения и слуха, повышается кровяное давление, снижается внимание. Особенно вредно шум влияет на нервную и сердечно-сосудистую систему.

Согласно ГОСТ12.1.050-86 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» по характеру частотного спектра шумы следует разделять на широкополосные и тональные. Широкополосный шум характеризуется непрерывным частотным спектром состоящим из отдельных тонов (шум от нагруженного трансформатора) широкий более одной октавы.

Допустимое значение уровней звука и звукового давления согласно

СН 2.2.4/2.1.8.562-96 для насосного оборотного водоснабжения равен 80дБА. Уровень шума измеряется при помощи интегрирующего шумомера – виброметра ШИ-01В.

Уровень вибрации на проектируемом предприятии должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования» и СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» допустимые значения на рабочих местах насосного оборотного водоснабжения по уровням виброускорения Х₀=У₀=Z₀=100дБ с продолжительностью во времени Т_вб=170мин.

Защита от вибрации это применение: упругодемпфирующих элементов;

виброизоляции; устройств динамического виброгашения; устройств вибропоглащения.

Защита от шума это применение: устройств звукопоглащения; устройств звукоизоляции; специальных индивидуальных средств защиты человека от воздействия шума. Уровень акустической (звуковой) мощности промышленного

оборудования установленного в проектируемом объекте приведены в таб. 10.1.

Таблица 10.1 Уровни акустической (звуковой) мощности промышленного оборудования установленного в проектируемом объекте

Вид оборудования	Уровень звуковой мощности (Lw, дБ) при средней геометрической частоте (Гц)
Центробежные насосы с приводом
Вентиляторы с приводом
Кран-балка

 

Основным видом защиты от шума проектируемом предприятии применяем метод звукопоглащения выполненного на основе волокнистопористых поглотителей применяемых в виде акустической штукатурки THORSMAN для внутренней отделки помещений насосной оборотной воды. При этом поглащенная звуковая энергия волн данном виде звукопоглащения трансформируется в тепловую энергию.

Допустимые уровни общей вибрации для насосной оборотного водоснабжения при средней геометрической частоте 63 Гц приведена в таб. 10.2.

Таблица 10.2 Допустимые уровни общей вибрации

Средняя геометрическая частота, Гц	Допустимые значения (по осям х, у, z)
виброскорости	виброускорения
м/с ∙10^-2	дБ	м/с^2	дБ
х, у	z	х, у	z	х, у	z	х, у	Z
	3,2	1,1			12,50	4,50

 

Допустимый уровень локальной вибрации при геометрической частоте 63 и 125 Гц приведены в таблице 10.3.

Таблица 10.3 Допустимый уровень локальной вибрации

Средняя геометрическая частота, Гц	Допустимые значения
виброскорости	виброускорения
м/с	дБ	м/с^2	дБ
	1,4		5,4
	1,4		10,7

 

Допустимое время воздействия вибрации при превышении уровня вибрации над нормативными значениями приведены в таблице 10.4.

Таблица 10.4 Допустимое время воздействия вибрации

Вибрация	Допустимое время воздействия вибрации (мин) при превышении уровней вибрации над нормативными значениями, не менее (дБ)
Локальная
Общая

 

Допустимые характеристики вибрации в производственных помещениях насосной оборотного водоснабжения приведены в таблице 10.5.

Таблица 10.5 Допустимые характеристики вибрации в производственных помещениях насосной оборотного водоснабжения

Амплитуда колебаний вибрации, мм	Частота вибрации, Гц	Скорость колебательных движений, см/с	Ускорение колебательных движений, см/с^2
0,007-0,005	50-75	0,22-0,23	70-90
0,005-0,003	75-100	0,19-0,23	90-100

 

Для защиты от вибрации проектируемом объекте применяем метод вибропоглащения, т.е. нанесение на вибрационную поверхность упруговязких демпфирующих материалов, обладающих большим внутренним трением в виде мастики и пластики WIBE by Schneider Electric.

Допустимые уровни напряженности электрических полей промышленной частоты и электромагнитных полей в производственных условиях производится согласно ГОСТ 12.1.002-84 (1999) и СанПиН 2.2.4.1191-03, путем применения 3х проводной системы электропитания системы освещения и 5ти проводной системой электропитания электродвигателей напряжением до 1000В и трехжильных бронированных кабелей в электроустановках напряжением выше 1000В с обязательным заземлением брони кабелей с обеих сторон, а также установкой всех коммутационных аппаратов в отдельном помещении.

Для освещения производственных помещений на основании разряда зрительной работы и характеристики освещения определяем нормы искусственного освещения согласно СНиП 23.05-95 (2003) и СанПиН 2.2.1/2.1.1 1278-03 или СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Пример расчета освещенности и выбора типа ламп и светильников производим для помещения операторной, где установлены панели приборов КИПиА, АСУТП и помещение оборудовано ПК оператора (машиниста).

Согласно гигиеническим нормам уровень освещенности рабочих поверхностей Е_min ≥ 200лк; уровень пульсации светового потока k_Е ≤ 5%.

Размер помещения 6х2,5м², т.е. длина помещения А=6м; ширина помещения В=2,5м; высота подвески светильников над рабочей поверхностью Н_р =2,2м; высота потолка Н=3,2м; коэффициент запаса по освещению k_з =1,2 [24].

Определяем индекс (показатель) помещения:

𝛽= , [24] (10.1)

где, S – площадь помещения, м².

𝛽 = 0,8.

Выбираем ЛВПО 01-6х14, с лампами TL-D 14W/3800К.

F=, (лм) (10.2)

Где, z =0,85 (техническая характеристика светильника), F=7200лм – техническая характеристика светильника, 𝜂–коэффициент использования светового потока для выбранного типа ламп 𝜂 =0,6 0,87, для расчетов выбираем 𝜂 = 0,6, N –количество светильников, - площадь помещения.

N =, (шт) (10.3)

N = 1шт

Определяем реальную освещенность операторной

E = . (лк) (10.4)

Е = = 280 лк.

Выбираем светильник ЛВПО 01-6х14-001, с лампами TL-D, Р_л=14 Вт,

Р_н=84Вт с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА), с коэффициентом пульсации k_Е = 1%.

Расчет сетей освещения и расположения светильников рассмотрены в главе 11.

Источником воздействия продуктами производства технического углерода являются технологические цеха по производству технического углерода при аварийных остановках производств, когда во избежание более тяжких последствий (например взрыв) производится выброс продуктов производства технического углерода таких как оксид углерода и пыль технического углерода.

В качестве основных средств защиты от источника воздействия продуктов производства технического углерода, т.е. от пыли технического углерода насосной оборотной воды применяем фильтры установленные в воздухозаборные устройства приточной системы вентиляции.

Источниками опасного производственного фактора такого как обслуживание оборудования на разных уровнях являются лестницы и мостики.

Все проектируемые показатели сводим в таблицу 10.6.

Таблица 10.6 Проектируемые показатели состояния условия труда на рабочих местах

№ пп	Код фактора	Наименование производственного фактора, единица измерения	ПДК, ПДУ, допустимый уровень	Продолжительность воздействия, мин
	2.00	Химические факторы
	Оксид углерода, мг/м^3	20,0
	4.00	Физические факторы
4.01	Концентрация пыли, мг/м^3, (техуглерода)	4,0
4.50	Шум. Эквивалентный уровень звука, дБА
4.52	Вибрация, общая, дБ (эквивалентный корректированный уровень виброускорения)
	Микроклимат–холодный период
4.62	Температура воздуха, ^0С	17 - 13,7
4.63	Скорость движения воздуха, м/с	≤ 0,3
4.64	Влажность воздуха, %	15 75
	Микроклимат – теплый период
4.62	Температура воздуха, ^0С	18 27
4.63	Скорость движения воздуха, м/с	≤ 0,4
4.64	Влажность воздуха, %	15 75
	Параметры световой среды
4.67	Естественное освещение рабочей поверхности, КЕО, %	≥0,5
4.68	Освещенность рабочей поверхности, Е, лк	20-200
4.69	Прямая блесткость	отсутсв.
4.71	Коэффициент пульсации освещенности, kЕ, %	5 15

 

При составлении итоговой таблицы исходили, что работы производимые на постоянных и непостоянных рабочих местах относятся категории работ IIа, т.е.

средней тяжести. Проектируемые показатели микроклимата соответствует межгосударственному стандарту ГОСТ 12.1.005-88 (1999).