Защита от замыкания на землю должна работать на отключение при первичных емкостных токах 10А и более для двигателей, мощностью менее 2000кВт. В исходных данных отсутствуют токи замыкания на землю в сети 6кВ. Уставка защиты выбирается стандартным способом независимо от того, необходимо ли ее действие на отключение. Даже в случае, если такой необходимости нет, должна иметься защита от двойных замыканий на землю.
Произведем проверку отстройки защиты от броска емкостного тока двигателя при внешних замыканиях на землю. Бросок тока при перемежающейся дуге может быть равен 3-4 собственного емкостного тока двигателя. Таким образом, уставка защиты по условию отстройки от броска емкостного тока при внешних КЗ:
Iсз = Kн × 4 × Iс дв
где Kн = 1,2 – стандартный коэффициент надежности для реле фирмы ALSTOM;
Ic дв - емкостной ток двигателя.
Поскольку емкостной ток замыкания на землю не задан, применяем упрощенную формулу расчета емкостного тока двигателя:
Iс дв = 0,0172; Sном(МВА) = 0,0172 × 0,552 = 0,012 А.
Sном = 
×Uном×Iном = ×6,3×0,069 = 0,752 МВА.
Уставка защиты от замыкания на землю двигателя по выражению
Iср = Kн × 4 × Iс дв = 1,2×4×0,012 = 0,06 А, первичных. вторичный ток при условно принятом коэффициенте трансформации ТНП = 100
Iо>> = 0,06/100 = 0,0006 можно принять минимальную уставку 0,002.
Можно принять и другое требование к выполнению уставки защиты двигателя от замыканий на землю – исходить из величины тока замыкания на землю, при которой требуется обязательное отключение двигателя (10А).
В защите протекает емкостной ток сети за вычетом тока двигателя и кабеля связи двигателя с ячейкой, величиной которого в данном случае пренебрегаем.
Таким образом, первичная уставка срабатывания защиты от замыкания на землю двигателя должна быть равна 10А первичных или 10/100=0,1 А вторичных.
Решение о принципе выбора уставки определяется требованиями завода- изготовителя двигателя или эксплуатирующей организацией.
2.1.3 Выполнение уставок на устройстве.
Мощность вторичной обмотки трансформатора тока ТНП типов ТЗЛ или ТЗР невелика. Поэтому ток срабатывания защиты от замыкания на землю должен быть проверен подачей первичного тока в провод, пропущенный через магнитопровод кабельного трансформатора тока. Предварительно на устройстве выполняется уставка, исходя из коэффициента трансформации трансформатора тока 100, которая и корректируется после подачи тока в первичную сторону ТТ при наладке. Таким образом, должен быть задан только первичный ток срабатывания защиты.
Учитывая отсутствие паспортных данных о токе замыкания на землю двигателя желательно произвести его замер при наладке и уточнить уставку.
Уставку по времени можно принять 0,1 сек.
При наличии защиты от замыканий на землю, защита от двойных замыканий на землю не требуется. Однако, учитывая низкую уставку по току защиты от замыкания на землю и большую кратность ТКЗ, целесообразно ее продублировать более грубой второй ступенью для работы при двойных замыканиях на землю – 50А и 0,0сек.
2.2 Защита от перегрузки
Для защиты от перегрузки должны быть выданы следующие уставки:
2.2.1Эквивалентный ток нагрузки состоит из тока прямой последовательности и оказывающий повышенное влияние на нагрев двигателя ток обратной последовательности
Iэкв вычисляется в соответствии с соотношением:
Iэкв = (Iпр2 + Кэ. Iобр2)0,5
2.2.2 Тепловой уровень в защите вычисляется по выражению:
ΘI+1 = (Iэкв/IΘ >.)2. [1- exp(-0.1/T)] + Θi. exp(-0.1/T),
где Кэ – коэффициент усиления влияния тока обратной последовательности для отечественных двигателей принимаем 6;
IΘ > – уставка тока тепловой перегрузки;
IΘ > = 1,1× Iн.дв./коэф.тт = 1,1×69/100 = 0,76
Т – тепловая постоянная времени нагрева двигателя ее, можно вычислить исходя из следующих соображений: в паспорте двигателя указывается допустимое время заклинивания ротора в горячем состоянии: 12 сек. Тогда постоянная времени пуска;
Те2 = t доп (К2 – 1) = 12 ((5,6/ 1,1)2 – 1) = 500сек или 8 минут.
В зависимости от режима работы двигателя, защита использует одну из трех следующих постоянных времени:
- постоянная времени перегрузки Те1, для перегрузок, когда учитывается отдача в окружающую среду, примем на 2 минуты больше – 10минут;
- постоянная времени охлаждения Тох для отключенного двигателя можно принять 4 Те2 или 32 мин.
2.2.3 При подключении компенсирующей мощности непосредственно к двигателю через трансформатор тока и защиту протекает суммарный ток батареи и двигателя, который можно вычислить следующим образом:
Sкомп = Р/(Cosj × h) = 630/(0,97 × 0,95) = 670 кВА;
I защ = Sком/(U × 
) = 670/(6,3× ) = 61,5 А.
Таким образом, с учетом наличия компенсации нужно принять номинальный ток 61,5 А.
IΘ > = 1,1× Iн.дв./коэф.тт = 1,1× 61,5/100 = 0,68
2.2.4 Дополнительные уставки, связанные с тепловой перегрузкой двигателей:
а) Ввести запрет отключения от тепловой перегрузки при пуске двигателя.
Уставка: Да.
б) Уставка сигнализации тепловой перегрузки, при действии защиты от перегрузки на отключение: Θсигн. = 0,95.
в) Уставка функции: запрет пуска Θ запрета пуска = 0,9.
г) Уставка функции: затяжной пуск.
Способ выполнения функции по факту включения выключателя и по току (52А =I).
Уставка по току пуска: Istart =2 IΘ = 2×0,76 =1,52.
Уставка по времени: tstart = 1,2; tпуск =1,2×12= 14,4сек. Принимаем 15сек.
2.3 Функция: заклинивание ротора
Выполняется при наличии датчика вращения двигателя.
Заклинивание ротора двигателя может произойти при пуске двигателя или в процессе его работы.
Уставка по току пуска, по условию отстройки от реально возможной перегрузки двигателей:
Istall =2 IΘ = 1,52 без учета емкостной компенсации;
Istall =2 IΘ = 1,36
Уставка по времени пуска:
tstall = 5сек.
2.4 Функция «несимметрия». Защита двигателя от перегрузки токами обратной последовательности.
Ступень Ii>. = 0.25 Iном / 100= 0,17
Выдержка времени должна обеспечить отключение несимметричных коротких замыканий в прилегающей сети, для чего она должна быть на ступень больше чем защита питающего трансформатора.
tIi> = tмтз +Dt
Условно принимается 2 сек и уточняется по месту.
Ступень Ii>> не используется.
Выбранные уставки на реле сведены в таблицу 2.2
Таблица 2.2
| Параметр | Величина 1группа уст. | Величина 2группа уст. | Примечание | |
| Фазные ТТ Номинальный первичный ток Номинальный вторичный ток | ||||
| Трансформатор тока НП Номинальный первичный ток Номинальный вторичный ток | Величина уточняется при наладке | |||
| Защита от КЗ Ток срабатывания I>> Выдержка времени | 8,8 0,01 | 8,8 0,01 | ||
| Защита от замыканий на землю Ступень Iо> ток Ступень Iо>> время Ступень Iо> > ток Ступень Iо> > время | 0,1(10Аперв.) 0,1 сек. 0,5(50Аперв.) 0,01сек. | 0,1(10Аперв.) 0,1 сек. 0,5(50Аперв.) 0,01сек. | Уставки уточняются на основании заводских требований к ЗЗ двигателя и измерений КТТ ТНП | |
| Защита от перегрузки. Ступень теплового тока IΘ Постоянная времени перегрузки Те1 Постоянная времени пуска Те2 Постоянная времени охлаждения Тох Коэффициент влияния тока обратной последовательности Кэ Ступень тепловой сигнализации Запрет пуска Запрет отключения от тепловой перегрузки при пуске | 0,68 10 мин. 0,8 Те1 3.2 Те1 0.95Θ 0.9 Θ ДА | 0,76 10 мин. 0,8 Те1 3.2 Те1 0.95Θ 0.9 Θ ДА | ||
| Защита от затяжки пуска Критерий определения пуска Ток контроля пуска Istart Время контроля пуска tstart | 52+I 2 IΘ | 52+I 2 IΘ | ||
| Защита от заклинивания ротора Istall Tstall | 2 IΘ | 2 IΘ | Может быть введена при наличии на двигателе датчика вращения | |
| Защита от несимметрии 1 ступень ток l2 li> время tli> 2 ступень не используется | 0.17 2.0 | Время согласовывается с уставкой защиты питающего тр-ра (уточняется по месту). | ||
| Функция потери нагрузки Уставка минимального тока l< Выдержка времени tI< Выдержка времени запрета при пуске tinhib | 0.15 5.0 15.0 | 0.29 5.0 15.0 | Уточняется при наладке по фактической величине минимального тока нагрузки и тока холостого хода. | |
| Уставка по времени учета пусков Т reference Количество пусков из горячего состояния Количество пусков из холодного состояния Время запрета пуска tinhib | 30 мин 5 мин | 30 мин 5 мин | ||
3 Безопасность жизнедеятельности
3.1 Разработка нормативов предельно допустимых выбросов предприятия и расчет санитарно – защитной зоны
В процессе производства тканей и нитей широко используются окрасочные работы, переработка неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т. п., что приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу.
Для снижения этих выбросов производят разработку нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) для стационарных источников.
Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливаются для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника или от совокупности источников с учетом перспективы развития промышленного предприятия и рассеяния вредных веществ в атмосфере не создают приземную концентрацию, превышающую их предельно допустимую концентрацию (ПДК) для населения, растительного и животного мира (ГОСТ 17.23.02-90). Значение ПДВ устанавливаются при разработки ведомственных предложений по ПДВ, водных томов «Охрана атмосферы города и предельно допустимый выброс», подразделов, касающихся защиты атмосферы от загрязнения, в разделе «Охрана окружающей среды» различных видов предпроектной и проектной документации на строительство новых и реконструкцию существующих предприятий (ППД). Они устанавливаются как для строящихся, так и для действующих предприятий.
Установление ПДВ производится с применением методов расчета загрязнения атмосферы промышленными выбросами и с учетом перспективы развития предприятия, физико-географических и климатических условий местности, расположение промышленных площадок и участков существующей и проектируемой жилой застройки и т.п. ПДВ (г/с) устанавливаются для условий полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы. ПДВ не должны превышать в любой 20-минутный период времени допустимых.
ПДВ устанавливается отдельно для каждого источника выброса не являющего мелким. Для мелких источников целесообразно установление единых ПДВ от их совокупностей, с предварительным объединением группы источников в более мощный.
ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях учета суммаций вредного действия нескольких веществ. При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации сф.
Установлению ПДВ для отдельного источника предшествует определение его зоны влияния. Зоны влияния источников рассчитываются по каждому вредному веществу отдельно.
Значение нормированных выбросов ПДВ определяется по формуле:
, г/с
где ПДК – максимально разовая ПДК вредного вещества, мг/м3;
сф – фоновая концентрация вредного вещества, мг/м3;
Н – высота дымовой трубы, м;
А– коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;
m и n - коэффициент, учитывающий условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса;
h- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;
V1 – расход газо-воздушной смеси, м3/ с;
DТ – разность между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси (Тг) и температурой окружающего атмосферного воздуха (Тв), 0С.
Для предприятия в целом ПДВг находится по формуле:
ПДВг=S ПДВгi.
Так как в нашем случае предельно допустимые выбросы завода не превышают допустимых, то ПДВ принимаем равным нормативному значению.
В настоящее время существует порядок ведения государственного учета вредных воздействий на окружающую среду предприятиями и организациями. Выбросы машиностроительного завода приведены в таблице 10.1. В состав завода входят следующие цеха, выбрасывающие в окружающую среду вредные вещества:
а) Ремонтно-механический цех. При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках образуется большое количество пыли и стружки обрабатываемых материалов.
б) Красильный цех.При проведении технологического процесса на всех стадиях обработки материалов возможно появление опасных и вредных производственных факторов. Основными источниками загрязнения атмосферы пылью, окисью углерода, сернистым ангидридом и др. Углекислый газ, применяемый для химической сушки, выделяется в рабочей зоне.
в) Деревообрабатывающий цех. Выделяет в атмосферу пыль, древесную пыль.
г) Котельная. При нагреве в контролируемых атмосферах и некоторых других процессах выделяются вредные газы (окись углерода, окислы азота соединения фтора и хлора, углеводороды, диоксид серы и др.).
Вместе с газами, топливом в атмосферу уносится значительное количество пыли.
Таблица 10.1.1 - Вредные вещества, выделяемые текстильным комбинатом
| Наименование вещества | Единица измерения | Кол-во выбросов | ПДК, мг/м3 | |
| среднесуточная | Максимальноразовая | |||
| Деревообрабатывающий цех Пыль Древесная пыль | кг/ч кг/ч | 0,04 0,03 | 0,15 0,15 | 0,5 0,5 |
| Красильный цех Пыль Ацетон Бензол Акролеин Окись азота Окись углерода Углекислый газ Фенол Формальдегид Хлор Этиловый спирт | кг/ч кг/год кг/год кг/год кг/ч кг/ч кг/ч кг/год кг/год кг/год кг/год | 2,5 0,1 | 0,15 0,35 0,1 0,03 0,06 0,003 0,003 0,03 | 0,5 0,35 1,5 0,03 0,6 0,01 0,035 0,1 |
| Котельная Пыль Ацетон Бензол Акролеин Окись азота Окись углерода Углекислый газ Фенол Формальдегид Хлор Этиловый спирт | кг/ч кг/год кг/год кг/год кг/ч кг/ч кг/ч кг/год кг/год кг/год кг/год | 4,5 0,2 | 0,15 0,35 0,1 0,03 0,06 0,003 0,003 0,03 | 0,5 0,35 1,5 0,03 0,6 0,01 0,035 0,1 |
| Ремонтно-механический цех Сернистый газ Окись углерода Пыль Окалины Диоксид азота | кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч | 0,25 0,5 0,2 0,06 1,5 | 0,05 0,15 0,04 0,04 | 0,5 0,5 0,04 0,085 |
| Свинец Окись углерода Альдегиды Окислы азота Бензол Бензин | г/сек г/сек г/сек г/сек г/сек г/сек | 0,00012 0,73 0,01 0,04 0,01 0,02 | 0,01 0,015 0,04 0,1 1,5 | 0,01 0,015 0,085 1,5 |
| Центральная заводская лаборатория Окись углерода Аммиак Диоксид серы Сероводород Бензол Синильная кислота | кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч | 0,45 0,6 0,04 0,03 0,01 0,02 | 0,04 0,05 0,008 0,1 0,01 | 0,2 0,5 0,008 1,5 0,01 |
| Электроцех Органические растворители Бензол Толуол Ксилолол Синтетические моющие средства Металлическая пыль Ацетон | кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч г/ч г/ч | 0,2 0,04 0,09 0,03 0,02 2,5 | 1,5 0,1 0,6 0,2 0,01 0,15 0,35 | 1,5 0,6 0,2 0,04 0,5 0,35 |
Требованиями «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН 245-71» предусмотрено, что предприятия, являющиеся источниками выделения в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ, следует отделить от жилой застройки санитарно – защитными зонами. Размеры санитарно – защитной зоны до границы жилой застройки устанавливаются в зависимости от мощности предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества, выделяемых в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ. Для предприятий являющиеся источниками производственных загрязнении, в зависимости от мощности, условий осуществления технологического процесса в соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий устанавливаются следующие размеры санитарно – защитных зон для предприятий:
I класса – 1000 м (КОП >106); II класса –500 м (КОП=104¸106); III класса –300 м (КОП =103¸104); IV класса – 100 м (КОП<103),
где КОП – коэффициент опасности предприятия, определяемый по следующей формуле:
где Кi – коэффициент, зависящий от класса опасности вещества (КОВ) значения которого приведены в таблице 10.1.2.
Таблица 10.1.2.
| КОВ | I | II | III | IV |
| Кi | 1,6 | 1,3 | 1,0 | 0,9 |
В свою очередь КОВ зависит от максимально разовой предельно допустимой концентрации вещества (зависимость сведена в таблицу 10.1.3.)
Таблица 10.1.3
| ПДК | I | II | III | IV |
| КОВ | менее 0,1 | 0,1¸1,0 | 1,1¸10 | более 10 |