методичка ПБЭ

не менее указанных в соответствующих таблицах (7.4.1 – 7.4.3 [4]). Дополнительные требования к электрооборудованию в пожароопасных

зонах приведены в соответствующих параграфах главы 7.4 [4].

Так, провода и кабели выбирают по конструкции и способу прокладки в соответствии с 7.4.36 – 7.4.41 [4].

Соединительные и осветительные коробки, применяемые в электропроводках в пожароопасных зонах, должны иметь степень защиты оболочки не менее указанной в 7.4.42 [4].

Приведены также требования к переносному электрифицированному инструменту (7.4.17 [4]), электроустановкам запираемых складских помещений (7.4.24 [4]), применению электронагревательных приборов (7.4.25 [4]), переносным светильникам (7.4.35 [4]) и др.

При выборе электрооборудования, устанавливаемого в пожароопасных зонах, необходимо учитывать также условия окружающей среды (химическую активность, атмосферные осадки и т.п.).

ГОСТ 14254-80. Изделия электротехнические. Оболочки, степень защиты. Для обозначения степени защиты оболочки электрооборудования приняты две латинские буквы IP (начальные буквы слов International Protection). За ними

следуют две цифры, которые обозначают:

первая цифра (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6) – степень защиты персонала от соприкосновения или приближения к находящимся под напряжением частям и от соприкосновения с движущимися частями, расположенными внутри оболочки, а также степень защиты изделия от попадания внутрь твердых посторонних тел. Степень защиты возрастает от 0 к 6;

вторая цифра (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) – степень защиты оболочки изделия от проникновения воды. Степень защиты возрастает от 0 к 8.

Для отдельных видов электроустановок приняты соответствующие ГОСТы:

–ГОСТ 14255–69. Аппараты электрические на напряжение до 1000 В. Оболочки. Степень защиты.

–ГОСТ 17494–87. Машины электрические вращающиеся. Классификация степеней защиты, обеспечиваемых оболочками вращающихся электрических машин.

–ГОСТ 17677–82. Светильники. Общие технические условия.

–ГОСТ 18311–80. Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий и др.

Выбор и установка электрооборудования (машин, аппаратов, устройств), электропроводок и кабельных линий для взрывоопасных зон производится в соответствии с главой 7.3 [4] на основе классификации взрывоопасных зон и взрывоопасных смесей.

Выбор электрооборудования для взрывоопасных зон производится в зависимости от допустимого уровня взрывозащиты или степени защиты оболочки электрических машин, аппаратов и приборов и светильников, которые приведены в табл. 7.3.10–7.3.12 [4]. Взрывозащищенное электрооборудование, выполненное для работы во взрывоопасной смеси

11

горючих газов и паров ЛВЖ с воздухом, должно также соответствовать категориям и группам тех взрывоопасных смесей, которые обращаются в данной взрывоопасной зоне (7.3.60 [4]). Выбор электрооборудования во взрывоопасных зонах классов В–II и В–IIа производится с учетом 7.3.63 [4].

Дополнительные требования к электрооборудованию во взрывоопасных зонах приведены в соответствующих параграфах главы 7.3 [4].

Так, провода и кабели выбирают по конструкции и способу прокладки в соответствии с 7.3.93, 7.3.102, 7.3.108, табл. 7.3.14 [4].

Соединительные, ответвительные и проходные коробки для электропроводок должны иметь исполнение в соответствии с 7.3.103 [4].

Разделительные уплотнения в трубной прокладке электропроводки выполняются в соответствии с 7.3.105, 7.3.113 [4].

Способы выполнения освещения во взрывоопасных зонах светильниками общего назначения в соответствии с 7.3.77 [4].

Требования к РУ, ТП и ПП во взрывоопасных зонах приведены в 7.3.78 – 7.3.91 [4].

Взрывозащищенное электрооборудование подразделяется по уровням и видам взрывозащиты, группам и температурным классам (ГОСТ 12.2.020–76).

Уровень взрывозащиты электрооборудования – степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях.

Установлены следующие уровни взрывозащиты электрооборудования (7.3.32 [4]):

–«Электрооборудование повышенной надежности против взрыва». Знак уровня – 2;

–«Взрывобезопасное электрооборудование». Знак уровня – 1;

–«Особовзрывобезопасное электрооборудование». Знак уровня – 0. Степень взрывозащиты повышается от 2 к 0 (см. также 7.3.65 [4]).

Вид взрывозащиты электрооборудования – совокупность средств

взрывозащиты электрооборудования, установленная нормативными документами.

Средство взрывозащиты электрооборудования – конструктивное и (или) схемное решение для обеспечения взрывозащиты электрооборудования.

Виды взрывозащиты приведены в 7.3.33 [4] (см. также [6]).

Для искробезопасной электрической цепи указывается один из знаков. В зависимости от уровня взрывозащиты:

iа – для уровня 0; iв – для уровня 1; iс – для уровня 2.

Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от области применения подразделяется на две группы (табл. 7.3.5 [4]).

Электрооборудование группы II, имеющее виды взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и (или) «искробезопасная электрическая цепь», подразделяется на три подгруппы, соответствующие категориям взрывоопасных смесей (табл. 7.3.6 [4]).

12

Электрооборудование группы II в зависимости от значения максимальной температуры поверхности электрооборудования (взамен «Предельной температуры») подразделяется на шесть температурных классов, соответствующих группам взрывоопасных смесей (табл. 7.3.7 [4]).

Максимальная температура поверхности взрывозащищенного электрооборудования – наибольшая температура, до которой могут нагреваться в наихудших условиях работы (перегрузки и аварийные режимы) любые части или поверхности электротехнического устройства, представляющие при нагреве опасность в отношении воспламенения окружающей взрывоопасной

среды.
Маркировка	взрывозащищенного	электрооборудования	по

ГОСТ 12.2.020–76 приведена в 7.3.37 [4], а примеры – в табл. 7.3.8 [4]. Маркировка взрывозащищенного электрооборудования группы II должна выполняться в виде цельного, не разделенного на части знака (рельефными знаками на видном месте оболочки электрооборудования или на табличке, прикрепленной к оболочке таким способом, чтобы была обеспечена сохранность ее в течение всего срока службы электрооборудования). Располагать маркировку взрывозащиты по ГОСТ 12.2.020–76 в прямоугольной рамке отменено.

До введения в действие стандартов на взрывозащищенное электрооборудование последнее разрабатывалось и маркировалось по ПИВЭ (утв. 1960 и 1963 г.г.) и ПИВРЭ (утв. 1976 г.)

Приложение 1 к главе 7.3 «категории и группы взрывоопасных смесей по ПИВРЭ и ПИВЭ».

Приложение 2 к главе 7.3. «Маркировка взрывозащищенного электрооборудования по ПИВРЭ».

Приложение 3 к главе 7.3. «Маркировка взрывозащищенного электрооборудования по ПИВЭ».

«Руководство по выбору и применению проводов для силовых и осветительных сетей» п. 12. Плоские провода запрещается применять:

– при скрытой и открытой прокладке:

а) во взрывоопасных зонах всех классов; б) в особо сырых помещениях;

в) в помещениях с химически активной средой; г) непосредственно по сгораемым основаниям; д) для зарядки подвесных светильников;

е) в зрительных залах зрелищных предприятий, клубных учреждений и спортивных сооружений.

– при открытой прокладке:

а) в пожароопасных зонах всех классов; б) на чердаках.

13

Глава 3. Проверочный расчет электрических сетей

3.1.Силовая сеть (2 участок)

3.1.1.Тепловой расчет ответвления к двигателю с короткозамкнутым

ротором

При расчете силовой сети и номинальных параметров аппаратов защиты по условиям нагрева необходимо проверить соответствие и добиться выполнения следующих условий:

1) Для предотвращения ложного срабатывания аппарата защиты в момент пуска двигателя номинальный ток стандартной (запроектированной) плавкой вставки предохранителя должен быть больше или равен максимальному кратковременному току, протекающему через предохранитель, деленному на коэффициент инерционности, т.е.

	Iнст.вст.	. ≥	Iпуск.		, где
			α

α – коэффициент инерционности, зависящий от типа предохранителя и условий пуска электродвигателя, принимается равным 2,5;

Iпуск. – пусковой ток электродвигателя, для асинхронных двигателей определяемый по формуле:

Iпуск = Iн Кп , где

Кп – коэффициент пуска электродвигателя (кратность пускового тока); Iн − номинальный ток электродвигателя, определяемый по формуле:

Iн =				Рн	, где
				Uл cosϕ η
3
Рн – номинальная мощность двигателя, Вт;
Uл – линейное напряжение, В;
cosϕ – коэффициент мощности;
η – КПД двигателя.

2) Допустимый длительный ток провода или кабеля Iдоп должен быть не менее 125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах классов B-I, B-Ia, B-II, B-IIa и не менее 100% номинального тока электродвигателя в остальных случаях (3.1.12, 7.3.97 [4]), т.е.

Iдоп. ≥1,25 Iн. − для взрывоопасных зон классов B-I, B-Ia, B-II и B-IIa; Iдоп. ≥ Iн. − в остальных случаях.

Порядок расчета:

1)вычислить номинальный ток электродвигателя Iн;

2)вычислить пусковой ток двигателя Iпуск;

3)вычислить расчетный номинальный ток плавкой вставки по формуле:

Iнрасч.вст.. = Iпуск. ;

α

14

4) проверить выполнение условия: Iнст.вст.	. ≥ Iнрасч.вст.. и сделать вывод о
соответствии запроектированной плавкой вставки тепловому расчету.
Примечание: для надежного отключения сети при коротком замыкании

номинальный ток стандартной плавкой вставки должен быть наименьшим ближайшим к расчетному току.

При невыполнении условия: предложить заменить плавкую вставку предохранителя или (в отдельных случаях) предохранитель целиком.

5) вычислить расчетный допустимый длительный ток провода или кабеля

по формуле Iдопрасч.	. =1,25 Iн. или Iдопрасч.	. = Iн.	(в зависимости от класса зоны);
6) расшифровать маркировку провода или кабеля и по соответствующей
таблице ПУЭ определить фактический допустимый длительный ток Iдоптабл.						.;
7) проверить выполнение условия			Iдоптабл.	. ≥ Iдопрасч.	. и сделать вывод о

соответствии сечения провода или кабеля тепловому расчету. При невыполнении условия:

а) предложить заменить провод или кабель на аналогичный с большим сечением жилы.

б) доказать выполнение условия с новыми параметрами.

Примечание: Площадь нулевой жилы в зависимости от площади фазных жил кабеля определяется по табл. 1.1.1 [8].

3.1.2. Расчет силовой сети по потере напряжения

Нормальная работа электроприемников протекает при номинальном напряжении, соответствующем их паспортным данным. Любое отклонение подведенного напряжения от номинального ухудшает работу электроприемников и условия техники безопасности, а иногда увеличивает пожаровзрывоопасность применяемого электрооборудования. Например, понижение номинального напряжения на 10% у асинхронных электродвигателей при номинальной на грузке на валу приводит к увеличению тока статора и повышению температуры обмотки. Значительное снижение напряжения может привести к остановке или невозможности запуска электродвигателя, приводящего в движение механизм с тяжелыми условиями пуска. Наоборот, повышение напряжения сверх номинального на 10 % вызывает увеличение вращающего момента и пускового тока, уменьшение коэффициента мощности.

Так как напряжение сильно влияет на работу электроприемников, необходимо так проектировать и эксплуатировать сеть, чтобы электроприемники работали под напряжением, близким к номинальному.

Поэтому при проверке соответствия параметров силовой сети условиям допустимой потери напряжения добиваются, чтобы фактическая потеря напряжения не превышала допустимую, т.е.:

Uф ≤ Uдоп .

15

Допустимая потеря напряжения Uдоп определяется по таблице 1

приложения 2 [6] в зависимости от мощности трансформатора, его коэффициента мощности и коэффициента загрузки.

Фактическая потеря напряжения на рассчитываемом участке сети определяется по формуле:

Uф = Pl [%], где

сS

P – мощность на конце рассчитываемого участка, кВт; l – длина участка, м;

с – коэффициент, учитывающий напряжение, систему питания и материал жил провода или кабеля (табл. 2 прил. 2 [6]);

S – сечение фазной жилы провода или кабеля, мм2.

Если сеть состоит из нескольких участков, потери напряжения определяются на каждом участке отдельно и суммируются:

∑ Uф = Uф1 + Uф2 + ... + Uфn

Порядок расчета.

Потеря напряжения силовой сети складывается из потерь напряжения 1 и 2

участков: ∑ Uф = Uф1 +

Uф2 . Поэтому нужно определить эту суммарную

потерю напряжения и сравнить ее с допустимой:

1)

определить допустимую потерю напряжения

Uдоп ;

2)

определить коэффициенты с1 − для 1 участка и с2 − для 2 участка;

PустШС.

l1

P

l

2

3)

вычислить

Uф1 =

, Uф2

=

н

и ∑ Uф ;

c

S

ф.1

c

2

S

ф.2

1

4)

проверить

выполнение

условия

∑ Uф ≤

Uдоп и сделать вывод о

соответствии сечения провода или кабеля расчету по потере напряжения. При невыполнении условия:

а) предложить заменить кабель (провод) 1-го, 2-го или обоих участков на аналогичный с большим сечением жилы.

б) повторить пункты 3, 4 и доказать выполнение условия с новыми параметрами.

3.1.3. Расчет силовой сети по условиям короткого замыкания

Номинальные токи плавких вставок предохранителей, служащих для защиты отдельных участков сети, следует выбирать по возможности минимальными по расчетным токам этих участков или нормальным токам электроприемников.

Аппараты защиты должны надежно отключать аварийный участок при коротком замыкании как в конце линии (когда ток КЗ минимален), так и в ее начале (при максимально возможном токе КЗ).

16

Если величина тока К3 окажется меньше номинального тока плавкой вставки, предохранитель не сработает и ток КЗ выведет из строя провода или кабель поврежденного участка линии. Длительно неотключаемые КЗ недопустимы, особенно там, где есть опасность пожара или взрыва, например в пожароопасных и взрывоопасных зонах любого класса.

Обычно обращают серьезное внимание на опасность длительного протекания чрезмерных токов КЗ, вызывающих перегрев проводов и кабелей, воспламенение их изоляции по всей длине. Но и токи, не вызывающие перегрузки проводников достаточной для воспламенения изоляции по всей длине провода, также могут быть опасными. Электрическая дуга в месте повреждения, если она продолжительное время не отключается, способна вызвать местное воспламенение изоляции. По мере разрушения изоляции КЗ будет перемещаться к источнику питания, пока не возрастет настолько, что кратность окажется достаточной для срабатывания предохранителей.

С другой стороны, если отключающая способность аппарата защиты (предельный ток срабатывания Iпр) окажется меньше величины возможного тока КЗ вначале защищаемого участка, это может привести к повреждению самого аппарата и возникновению дополнительных источников зажигания в месте его установки (например, в распределительном устройстве).

Таким образом, в некоторых случаях проверка аппаратов защиты на отключение токов КЗ становится необходимой, а во взрывоопасных зонах она обязательна.

Надежное отключение токов КЗ в конце и начале защищаемой линии будет обеспечено при выполнении следующих условий:

1) Ток однофазного короткого замыкания в конце защищаемой линии (минимальный ток КЗ) должен превышать номинальный ток плавкой вставки предохранителя минимум в 3 или 4 раза в зависимости от класса зоны:

1

IКЗ(К) ≥ 4 − для взрывоопасных зон классов B-I, B-Ia, B-II, B-IIa;

Iн.вст.

1

IКЗ(К) ≥ 3 − в остальных случаях.

Iн.вст.

Сила тока однофазного короткого замыкания в конце линии определяется, исходя из закона Ома:

I1КЗ(К) =	Uф	, где
	Zф−о

Uф – фазное напряжение, В;

Zф-о – полное сопротивление фазной и нулевой жилы провода (кабеля), Ом.

Полное сопротивление замкнутой части линии определяется по формуле:

Zф−о = (Rф + Rо + Rд )2 + (Xф + Xо )2 + Zт , где

17

Rф, Rо – активное сопротивление фазной и нулевой жилы провода или

кабеля, Ом: R = ρ l , где

S

l – длина провода (кабеля) на рассчитываемом участке, м;

S– сечение жилы, мм2;

ρ– удельное активное сопротивление материала жил провода (кабеля),

	равное 0,019	Ом мм2	для меди и 0,032	Ом мм2	– для алюминия;
		м		м

Rд – добавочное сопротивление переходных контактов (болтовые контакты на шинах, зажимы на вводах и выводах аппаратов, разъемные контакты аппаратов, контакт в точке КЗ и т.д.) − принимается равным 0,05 Ом;

Xф, Xо – реактивное сопротивление фазной и нулевой жилы провода или кабеля, Ом: X = a l, где

а – удельное реактивное сопротивление провода или кабеля, равное 0,00007 Ом/м – для кабелей; 0,00009 Ом/м – для проводов, проложенных в газовых трубах; 0,00025 Ом/м – для проводов, проложенных открыто;

Zт – полное сопротивление трансформатора току КЗ:

−при мощности трансформатора большей 630 кВ·А − не учитывается (принимается равным 0)

−при мощности трансформатора до 630 кВ·А включительно − определяется по таблице 3.1 [6].

2) Ток трехфазного короткого замыкания в начале линии (максимальная сила тока КЗ) не должен превышать предельный ток срабатывания аппарата защиты:

IКЗ3 (Н ) ≤ Iпр.

Ток трехфазного короткого замыкания в начале линии определяется по формуле:

		3		U л			, где
	I	КЗ(Н ) =
				3		Zф

Uл – линейное напряжение, В;

Zф – полное сопротивление фазной жилы провода (кабеля), Ом.

Полное сопротивление фазной жилы также складывается из активной и реактивной составляющей:

Zф = (Rф + Rд + Rт )2 + (Xф + Xт )2 , где

Rд – добавочное сопротивление переходных контактов без учета контактов аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников − принимается равным 0,06 Ом;

Rт, Xт – соответственно активное и реактивное сопротивление трансформатора, определяемые в зависимости от мощности трансформатора:

18

Sт, кВ·А	Rт, Ом	Xт, Ом
25	0,16	0,32
40	0,1	0,2
63	0,05556	0,111111
100	0,035	0,07
160	0,021875	0,04375
250	0,01	0,03
400	0,00625	0,01875
630	0,003968	0,011905
1000	0,0022	0,0088
1600	0,001375	0,0055

Порядок расчета:

1) вычислить суммарное активное сопротивление фазной жилы:

Rф = ρ1 l1 + ρ2 l2 ;

Sф1 Sф2

2) вычислить суммарное активное сопротивление нулевой жилы:

R0 = ρ1 l1 + ρ2 l2 S01 S02

3) вычислить суммарное реактивное сопротивление фазной и нулевой жилы:

Xф = X0 = a1l1 + a2l2

4)вычислить полное сопротивление замкнутой части линии Zф-0;

5)вычислить ток однофазного КЗ в конце линии I1КЗ(К) ;

6)проверить выполнение 1-го условия и сделать вывод о надежности отключения 2 участка при коротком замыкании в конце линии.

При невыполнении 1-го условия:

а) предложить заменить кабель (провод) 1-го, 2-го или обоих участков на аналогичный с большим сечением жилы (для снижения полного сопротивления линии);

б) повторить пункты 1-6 и доказать выполнение условия с новыми параметрами

7) вычислить активное сопротивление фазной жилы: Rф = ρ1 l1 ;

Sф1

8)вычислить реактивное сопротивление фазной жилы: Xф = a1l1 ;

9)вычислить полное сопротивление фазной жилы Zф;

10)вычислить ток трехфазного КЗ в начале линии IКЗ3 (Н ) ;

11)определить предельный ток отключения предохранителя Iпр. (табл. 1 прил. 1 [6]);

12)проверить выполнение 2-го условия и сделать вывод о надежности

19

отключения 2 участка при коротком замыкании в начале линии. При невыполнении 2-го условия:

а) предложить заменить предохранитель на другой предохранитель с

большим Iпр.;

б) повторить пункт 12 и доказать выполнение условия с новыми параметрами;

в) если в результате замены предохранителя пришлось изменить номинальный ток плавкой вставки предохранителя, повторить пункт 6, т.е. необходимо добиться выполнения 1-го и 2-го условия одновременно!

3.2. Тепловой расчет осветительной сети (4 участок)

Согласно 3.1.8 [4], электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

Кроме этого, согласно 3.1.10 [4], некоторые сети (в зависимости от класса зоны и др.) подлежат обязательной защите от перегрузки.

Таким образом, перед тепловым расчетом осветительной сети необходимо сначала определить необходимость защиты от перегрузки.

При тепловом расчете осветительной сети и номинальных параметров аппаратов защиты необходимо проверить соответствие и добиться выполнения следующих условий:

1)сети, подлежащие защите от токов КЗ и перегрузки должны защищаться автоматами с тепловым расцепителем, а сети, защищаемые только от токов КЗ

−автоматами с электромагнитным расцепителем;

2)номинальный ток теплового или электромагнитного расцепителя автомата должен быть больше или равен рабочему току нагрузки:

Iн.тепл. ≥ I р. . н.эл.м.

Рабочий ток нагрузки для осветительной сети определяется по формуле:

I р = ∑ Р = n Pн.л , где

Uф Uф

Рн.л – номинальная мощность каждой лампы, Вт; n – количество светильников, шт.

Uф – фазное напряжение, В;

3) допустимый длительный ток провода или кабеля Iдоп должен быть больше или равен рабочему току нагрузки:

Iдоп ≥ I р .

4)для сетей, подлежащих защите от перегрузки, производится проверка защиты от перегрузки, а для сетей, защищаемых только от токов КЗ,

20