Uproszczony projekt zasilania pożarowego zestawu hydroforowego
Rys. redakcja EI
Publikacja prezentuje przykładowe rozwiązanie
układu zasilania pożarowego zestawu hydroforowego, przyłączonego do rozdzielnicy
ppoż., do której zasilanie jest doprowadzone sprzed przeciwpożarowego
wyłącznika prądu.
Zobacz także
SKLEP RTV EURO AGD Domek letniskowy - wszystko, co powinno się w nim znaleźć, aby dobrze wypoczywać
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek,...
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek, by móc korzystać również ze wszystkich zdobyczy techniki? Co powinno się w nim znaleźć, aby cieszyć się zarówno ciszą, jak i rozrywką?
archon.pl Dom tani w budowie - jaki powinien być idealny projekt?
Przed Inwestorem, który podjął już decyzję o budowie domu i rozpoczyna przygotowania, otwiera się wiele możliwości w zakresie wyboru idealnego projektu domu. Najważniejsze, aby ten dopasowany był do potrzeb...
Przed Inwestorem, który podjął już decyzję o budowie domu i rozpoczyna przygotowania, otwiera się wiele możliwości w zakresie wyboru idealnego projektu domu. Najważniejsze, aby ten dopasowany był do potrzeb domowników, do uwarunkowań działki oraz przepisów lokalnego prawa, a także mieścił się w przeznaczonym na inwestycję budżecie. Pracownia ARCHON+ proponuje różnorodne gotowe projekty domów parterowych, projekty domów z poddaszem użytkowym, piętrowe, wśród których dostępne są interesujące projekty...
mgr inż. Julian Wiatr Uproszczony projekt sterowania napędem bramy skrzydłowej za pomocą telefonu komórkowego
Coraz powszechniejsza staje się automatyka napędu bram wjazdowych, która umożliwia sterowanie za pomocą pilota radiowego otwarciem oraz zamknięciem, bez potrzeby wysiadania z samochodu. W przypadku dużej...
Coraz powszechniejsza staje się automatyka napędu bram wjazdowych, która umożliwia sterowanie za pomocą pilota radiowego otwarciem oraz zamknięciem, bez potrzeby wysiadania z samochodu. W przypadku dużej liczby użytkowników sterowanie za pomocą specjalnego pilota staje się kłopotliwe. Tym razem w projekcie prezentujemy układ napędu bramy skrzydłowej stanowiącej wjazd na teren ośrodka wypoczynkowego, której sterowanie realizowane jest za pomocą telefonu komórkowego.
Opis projektu zawiera:• podstawę opracowania• opis stanów: istniejącego i projektowanego • obliczenia • uwagi końcowe |
Występujący w układzie zasilania przeciwpożarowy wyłącznik prądu spełnia wszelkie oczekiwania środowiska pożarników dotyczące bezpieczeństwa jego obsługi oraz kontroli stanu położenia zestyków aparatu wykonawczego i ciągłości przewodów obwodu sterowania. Zastosowana cewka wzrostowa gwarantuje jego działanie w każdych warunkach, nawet w przypadku uruchomienia w stanie beznapięciowym.
Trwałe zwarcie zestyków przycisku uruchamiającego w czasie akcji ratowniczo-gaśniczej gwarantuje zadziałanie cewki wzrostowej i wytworzenie przerwy w obwodzie zasilania po powrocie napięcia.
Układ ma możliwość ręcznego wyłączenia zgodnie z wymaganiami normy N SEP-E 005.
Podstawa opracowania
- Zlecenie inwestora.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity: DzU z 2015 roku, poz. 1422).
- Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 109/2010, poz. 719).
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 17 listopada 2016 roku, w sprawie sposobu deklarowania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych oraz sposobu znakowania ich znakiem budowlanym (DzU z 2016 roku, poz. 1966).
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 17 listopada 2016 roku w sprawie krajowych ocen technicznych (DzU z 2016 roku, poz. 1968).
- Wizja lokalna w obiekcie.
- N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń przeciwpożarowych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
- PN-IEC 60364-5-523:2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów[1].
- PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
- PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
- PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
- N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
- Scenariusz rozwoju zdarzeń pożarowych.
- Uzgodnienie z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń ppoż. oraz uzgodnienie z rzeczoznawcą ds. bhp.
Stan istniejący
Do budynku została doprowadzona energia elektryczna napięciu 3x230/400 V, bezpośrednio ze stacji transformatorowej 15/0,4 kV o mocy 630 kVA oraz zespołu prądotwórczego nn o mocy 275 kVA.
- Moc zapotrzebowana przez budynek: PZ = 150 kW.
- Na elewacji frontowej budynku zainstalowane jest złącze kablowe, układ automatyki SZR sieć/zespół prądotwórczy oraz półpośredni układ pomiarowy zużytej energii elektrycznej.
Parametry zwarciowe ustalone na podstawie projektu sieci elektroenergetycznej zasalania budynku wynoszą:
- zasilanie z SEE: Zk1(ZK) = 0,11 Ω; Zk3(ZK) = 0,06 Ω,
- zasilanie z generatora zespołu prądotwórczego: Zk1(ZK) = 0,2 Ω; Zk3(ZK) = 0,07 Ω.
Obok złącza jest zainstalowana szafka pomiarowa wyposażona w układ pomiarowy półpośredni. Spodziewane prądy zwarciowe dla zwarć symetrycznych w złączu kablowym wynoszą:
- zasilanie z SEE: Ik3 = 3,7 kA; ip = 5,5 kA,
- zasilanie z generatora zespołu prądotwórczego: Ik3 = 3,5 kA; ip = 5,3 kA.
Spodziewane prądy zwarciowe pozwalają na przyjęcie aparatów elektrycznych o odporności zwarciowej nie mniejszej od 6 kA.
Stan projektowany
Z wyjścia układu automatyki SZR sieć/zespół prądotwórczy należy wyprowadzić dwa tory zasilania:
- Rozdzielnicy Głównej Budynku (RGB), wykonanej w II klasie ochronności,
- Rozdzielnicy Przeciwpożarowej (RPpoż.) wykonanej w II klasie ochronności, którą należy instalować w pomieszczeniu pompowni pożarowej stanowiącej osobną strefę pożarową o parametrach REI 120.
Zasilanie RGB należy wykonać kablem YKXSżo 5x70 i objąć przeciwpożarowym wyłącznikiem prądu (PWP) instalowanym nad układem automatyki SZR sieć/zespół prądotwórczy. Natomiast zasilanie RPpoż. należy wykonać przewodem NKGsżo FE180/PH 90 5x10 0,6/1 kV.
Plan projektowanej instalacji został przedstawiony na rys. 1.
Schemat ideowy projektowanego układu zasilania przedstawia rys. 2.
Schemat ideowy RPpoż. oraz współpracy z RGB przedstawia rys. 3.
Na rys. 4. został przedstawiony schemat montażowy RPpoż.
Sterowanie PWP jest wyposażone w układ zdalnego wyłączenia uruchamiany przyciskiem kasetki zdalnego sterowania, której schemat montażowy przedstawia rys. 5., zainstalowanej w przedsionku pożarowym w miejscu wskazanym na rys. 1.
Kasetka zdalnego wyzwalania PWP została wyposażona w lampki kontrolne umożliwiające ocenę ciągłości połączeń przewodów sterujących oraz stanu położenia styków aparatu wykonawczego.
Lampka żółta sygnalizuje stan połączeń przewodów zdalnego wyzwalania aparatu wykonawczego PWP. Natomiast lampka czerwona sygnalizuje stan załączenia, a lampka zielona sygnalizuje stan wyłączenia napięcia we wszystkich obwodach za wyjątkiem tych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
Z RPpoż. zasilany będzie pożarowy zestaw hydroforowy wyposażony w dwa silniki elektryczne o następujących parametrach:
P = 15 kW;
cos φ = 0,9;
η = 0,9;
kr = 6;
Un = 3x230/400 V.
Rozruch silników jest realizowany w układzie bezpośrednim z sekwencyjnym uruchomieniem drugiego silnika.
Uruchomienie zestawu jest realizowane po wystawieniu sygnału przez SCP z opóźnieniem 2 s, niezbędnym na wykonanie zrzutu obciążenia w RGB, o wartości zbliżonej do mocy załączanego zestawu hydroforowego. Rozwiązanie to pozwala na przyjęcie mocy umownej niezbędnej dla potrzeb zasilanego budynku z pominięciem mocy zestawu hydroforowego.
Obliczenia
1. Dobór kabla zasilania RGB [ze względu na projektowany układ kompensacji mocy biernej do obliczeń przyjęty został współczynnik tgφ = 0,4 określony w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z 4 maja 2007 roku w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (DzU nr 93/2007, poz. 623 z późniejszymi zmianami)]:
Na podstawie normy PN-IEC 60364-5-523:2002, przy sposobie ułożenia „E”, po uwzględnieniu współczynnika obciążenia czwartej żyły oraz współczynnika uwzględniającego temperaturę otoczenia właściwą dla warunków krajowych, warunki spełni kabel YKXSżo 5x70:
2. Dobór kabla zasilania RPpoż.:
Rozruch silników jest realizowany sekwencyjnie, przez co maksymalny pobór prądu przez RPpoż. wyniesie:
Jako zabezpieczenie toru zasilania RPpoż. zostaną przyjęte bezpieczniki topikowe WTN00gG100.
Ze względu na krótki odcinek oraz brak spodziewanych przeciążeń, kabel zasilający RPpoż. zostanie dobrany na warunki zwarciowe, a na długotrwałą obciążalność prądową i przeciążalność ze względu na zabezpieczenie zestawu hydroforowego, tj. DPX 63-4p:
Na podstawie normy PN-IEC 60364-5-523:2002, przy sposobie ułożenia „E”, po uwzględnieniu współczynnika obciążenia czwartej żyły oraz współczynnika uwzględniającego temperaturę otoczenia właściwą dla warunków krajowych, warunki spełni kabel NKGsżo FE180/PH 90 5x10 0,6/1 kV:
gdzie:
PZ – moc czynna zapotrzebowana przez budynek, w [W],
PZh – moc czynna zapotrzebowana przez zestaw hydroforowy, w [W],
k2 – współczynnik niedopasowania charakterystyki prądowo-czasowej bezpiecznika topikowego i kabla zasilającego, w [-],
In – prąd znamionowy zabezpieczenia, w [A],
IB – spodziewany prąd obciążenia, w [A],
IBr – spodziewany największy prąd w czasie rozruchu silnika drugiej pompy przy pracy w stanie ustalonym pozostałych odbiorników zasilanych z RPpoż.,w [A],
cosφ – współczynnik mocy, w [-],
k4 – współczynnik krotności prądu znamionowego wyłącznika, przetrzymywanego podczas rozruchu silnika, w [-],
Iz – wymagana długotrwała obciążalność kabla lub przewodu, w [A],
P1 – zapotrzebowanie na moc czynną przez niesilnikowe odbiorniki zasilane z RPpoż., w [W],
Ps1h – moc czynna pojedynczego silnika zestawu hydroforowego, w [W],
kr – współczynnik rozruchu silnika, w [-],
η – sprawność silnika, w [-],
α – współczynnik częstości rozruchu silnia, w [-].
3. Sprawdzenie kabla zasilającego RGB na warunki zwarciowe:
4. Sprawdzenie dobranych kabli z warunku samoczynnego wyłączenia:
a) RGB
- zasilanie z SEE:
- zasilanie z generatora ZP:
Warunek samoczynnego wyłączenia nie jest spełniony. RGB należy wykonać w II klasie ochronności.
b) RPpoż.
- zasilanie z SEE:
- zasilanie z generatora ZP:
gdzie:
l – długość obwodu, w [m],
S – przekrój przewodu, w [mm2],
Un – napięcie międzyfazowe, w [V],
U0 – napięcie pomiędzy przewodem fazowym a przewodem ochronnym, w [V],
γ – konduktywność żyły przewodzącej przewodu, w [m/(Ω×mm2)],
Ik1 – spodziewany prąd zwarcia jednofazowego, w [A],
Ia – prąd wyłączający zabezpieczenie w czasie określonym przez normę PN‑HD 60364-4-41, w [A],
Zk1 – impedancja obwodu zwarciowego dla zwarć jednofazowych, w [Ω],
R – rezystancja przewodu, w [Ω],
Z – impedancja przewodu, w [Ω],
k – jednosekundowa dopuszczalna gęstość prądu zwarciowego, w [A/mm2],
Ik3 – spodziewany prąd zwarcia trójfazowego symetrycznego, w [A],
Tk – czas trwania zwarcia, w [s].
Obliczenia
5. Dobór rezystora ograniczającego w układzie kontroli ciągłości obwodu sterowania PW:
Na podstawie informacji uzyskanej w Dziale Wsparcia Technicznego firmy Legrand ustalono, że impedancja cewki rozłącznika DPX 250 wynosi Zc = 150 Ω. Na podstawie katalogu firmy Legrand przyjęto wskaźnik z lampką koloru żółtego, działający przy napięciu o wartości (130–230) V ac. Lampka ta zgodnie z katalogiem producenta wykazuje straty wynoszące PL = 1 W, zatem jej znamionowy prąd IL oraz rezystancja wewnętrzna RL wyniosą odpowiednio:
W celu ograniczenia prądu pojawiającego się w stanie przepalania się lampki należy zastosować ograniczenie jego wartości do poziomu gwarantującego niepobudzanie cewki wzrostowej przez instalację rezystora Rd = 1000 Ω.
Prąd płynący przez obwód z pominięciem impedancji lampki kontrolnej:
Rozkłady napięć na elementach dzielnika napięciowego utworzonego przez lampkę, rezystor dodatkowy oraz uzwojenie cewki wzrostowej:
Należy zatem przyjąć rezystor o wartości 1 kΩ i mocy 0,25 W, który należy zainstalować w kasetce zdalnego uruchomienia PWP, wykonanej w II klasie ochronności o stopniu ochrony przez obudowę nie niższym od IP65. Spodziewane wartości prądu przepływającego przez uzwojenie cewki wzrostowej w obwodzie kontroli ciągłości przewodów sterujących nie są w stanie jej pobudzić do zadziałania PWP. Dla uruchomienia PWP konieczne jest zwarcie zestyków przycisku uruchamiającego, które powodują zmostkowanie żółtej lampki kontrolnej oraz rezystora dodatkowego Rd, umożliwiając przepływ prądu przez cewkę o wartości pozwalającej na jej pobudzenie.
Uwagi końcowe
1. Ochrona przeciwporażeniowa – samoczynne wyłącznie zgodnie z wymaganiami PE-HD 60364-4-41 oraz N SEP-E 005, z zastrzeżeniem II klasy ochronności dla RGB oraz Rppoż..
2. Przy przejściu na zasilanie z generatora zespołu prądotwórczego musi nastąpić automatyczne odłączenie baterii kondensatorów statycznych przeznaczonych do kompensacji mocy biernej przy zasilaniu z SEE.
3. Po wykonaniu prac instalacyjnych należy przeprowadzić próby i pomiary pomontażowe zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-6.
4. Z uwagi na instalację zespołu prądotwórczego, który umożliwia zasilanie wszystkich odbiorników instalowanych w zasilanym budynku, należy uznać wymagania normy PN-HD 60364-5-56:2013 oraz przywołanej w rozporządzeniu [2] normy PN-IEC 60364-5-56:1999, za spełnione bez potrzeby instalowania dodatkowych źródeł zasilania.
5. Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 12101-10 zespół prądotwórczy powinien zapewnić automatyczne dostarczenie pełnej mocy w ciągu 15 sekund od zaniku podstawowego źródła zasilania. Czas ten z uwagi na parametry jakościowe dostarczanej energii zgodnie z normą PN-EN 50160:2010 jest zbyt krótki. Zasadne jest przyjęcie zwłoki czasowej wynoszącej 30 sekund do chwili rozpoczęcia procedury rozruchowej. Pozwoli to na uniknięcie niepotrzebnych rozruchów powodowanych krótkimi przerwami w zasilaniu lub zapadami napięcia, których występowanie w SEE jest powszechne.
[1] Norma wycofana 10.05.2017, lecz przywołana w rozporządzeniu [2], co oznacza, że jest nadal normą do obowiązkowego stosowania.