Projekt przeciwpożarowego wyłącznika prądu budynku produkcyjno-biurowego
Plan projektowanej instalacji Rys. Julian Wiatr
Zgodnie z wymaganiami § 209 ust. 3, Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [tekst jednolity DzU z 2019 roku poz. 1065], pomieszczenie rozdzielni elektrycznej powinno stanowić osobną strefę pożarową. Korzystnie z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej jest lokalizować to pomieszczenie przy ścianie zewnętrznej budynku, o ile umożliwiają to uwarunkowania architektoniczne i przeznaczanie samego budynku. Niniejszy artykuł stanowi zastosowanie wiedzy teoretycznej dotyczącej metodyki projektowania PWP zamieszczonej na stronie 86.
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 zasilania pompy hydroforu w budynku letniskowym
Energia elektryczna jest doprowadzona do rozdzielnicy głównej budynku (RGB), w której pozostawiono rezerwę umożliwiającą wyprowadzenie pojedynczego obwodu. W pomieszczeniu hydroforni zainstalowano zestaw...
Energia elektryczna jest doprowadzona do rozdzielnicy głównej budynku (RGB), w której pozostawiono rezerwę umożliwiającą wyprowadzenie pojedynczego obwodu. W pomieszczeniu hydroforni zainstalowano zestaw hydroforowy wyposażony w silnik elektryczny indukcyjny trójfazowy. Z RGB należy wyprowadzić obwód zasilania rozdzielnicy hydroforni (RH), wykonany przewodem YDYżo 5x6. Z RH należy wyprowadzić przewody służące do zasilania silnika hydroforu oraz sterowania nim.
Podstawa opracowania
1. Zlecenie inwestora.
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [tekst jednolity: DzU z 2019 roku, poz. 1065].
3. 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].
4. 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 z późniejszymi zmianami].
5. Rozporządzenia Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 17 listopada 2016 roku, w sprawie krajowych ocen technicznych [DzU z 2016 roku, poz. 1968].
6. Wizja lokalna w obiekcie.
7. N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń przeciwpożarowych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
8. PN-HD 60364-5-52:2011 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów.
9. PN-HD 60364-4-41:2017 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
10. PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
11. PN-IEC 60364-5-56:2010 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
Stan istniejący
Do budynku została doprowadzona energia elektryczna o napięciu 3x230/400 V, bezpośrednio ze stacji transformatorowej 15/0,4 kV o mocy 630 kVA oraz zespołu prądotwórczego nn o mocy 215 kVA. Obydwa źródła zasilania stanowią własność inwestora i są zlokalizowane na terenie zasilanego obiektu. Na elewacji frontowej budynku produkcyjno-biurowego zainstalowane jest złącze kablowe. W budynku znajduje się rozdzielnia zasilania w energię elektryczną stanowiąca osobną strefę pożarową REI 120.
Parametry zwarciowe ustalone na podstawie projektu sieci elektroenergetycznej zasalania budynku wynoszą:
- zasilanie z SEE: Zk1(ZK) = 0,065 Ω; Zk3(ZK) = 0,041 Ω,
- zasilanie z generatora zespołu prądotwórczego: Zk1(RGB) = 0,25 Ω.
Układ zasilania budynku spełnia wymagania normy PN-HD 60364-5-56:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
Stan projektowany
W pomieszczeniu rozdzielni głównej, stanowiącej osobną strefę pożarową, należy zainstalować szafę automatyki SZR sieć/zespół prądotwórczy, półpośredni układ pomiarowy zużytej energii elektrycznej oraz układ przeciwpożarowego wyłącznika prądu (PWP), umożliwiający wyłączenie zasilania jedynie Rozdzielnicy Głównej Budynku, wyposażony w automatykę sygnalizacji stanu położenia aparatu wykonawczego. Szafę automatyki SZR należy doposażyć w elementy zabezpieczenia i sterowania urządzeń ppoż. (poza treścią artykułu). Z szafy automatyki SZR należy wyprowadzić tor zasilania Rozdzielnicy Głównej Budynku (RGB).
Moc zapotrzebowana przez RGB wynosi 150 kW, przy współczynniku mocy cos ϕ = 0,8 (w budynku nie ma kompensacji mocy biernej – układ kompensacji mocy biernej stanowi osobne opracowanie, nad którym prace rozpoczną się po uruchomieniu obiektu i wykonaniu pomiarów mających na celu ustalenie danych niezbędnych dla właściwego doboru układu kompensacyjnego). Zasilanie RGB należy wykonać kablem 4×YKXS 150 150 + gYżo120.
Plan projektowanej instalacji został przedstawiony na rysunku 2. Schemat ideowy projektowanego układu zasilania przedstawia rysunek 3. Schemat automatyki SZR przedstawia rysunek 4, a schemat PWP został przedstawiony na rysunku 5. Sterowanie PWP posiada układ zdalnego wyłączenia uruchamianego przyciskiem zdalnego sterowania, zainstalowanym w przedsionku pożarowym oraz w rozdzielni zasilnia w energię elektryczną budynku, w miejscu wskazanym na rysunku 2. Przycisk zdalnego wyzwalania PWP został wyposażony 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 w we wszystkich obwodach za wyjątkiem tych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru. Widok przycisku uruchamiającego przedstawia rysunek 1.
Uruchomienie PWP powoduje odłączenie zasilania RGB. Pod napięciem powstaje jedynie Rppoż. Do niej są przyłączone urządzenia elektryczne zainstalowane w budynku, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru: SSP, zasilanie klap dymowych, pożarowy zestaw hydroforowy oraz DSO. Łączne zapotrzebowanie mocy dla Rppoż. wynosi P = 20 kW, przy współczynniku mocy cosϕśr = 0,9. Z Rppoż. zasilany będzie pożarowy zestaw hydroforowy wyposażony w dwa silniki elektryczne o następujących parametrach: P = 15 kW; cosϕ = 0,9; η = 0,9; kr = 6; Un = 400 V. Rozruch silników jest realizowany w układzie bezpośrednim z sekwencyjnym uruchomieniem drugiego silnika. Moc zapotrzebowana przez pozostałe obwody zasilające urządzenia ppoż. wynosi P1 = 5 kW przy współczynniku mocy cosϕ = 0,8. Zasilanie Rppoż. należy wykonać kablem YKXSżo 5x35. Pomiar zużytej energii elektrycznej należy realizować w układzie pomiarowym półpośrednim, zainstalowanym w szafie SZR.
Obliczenia
1. Dobór kabla zasilania RGB:
(Po wprowadzeniu układu kompensacji mocy biernej współczynnik mocy biernej ulegnie zmniejszeniu do wartości cos ϕ = 0,93, określonej w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z 4 maja 2007 roku, w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego jako tg ϕ = 0,4 [DzU Nr 93/2007, poz. 623 z późniejszymi zmianami]. Do chwili wprowadzenia kompensacji mocy biernej należy rozpatrywać warunki rzeczywiste).
Zabezpieczenie instalowane w złączu kablowym WTNgG315A. Elementy wykonawcze SZR: DPX 400 – 4 p.
Na podstawie normy PN-HD 60364-5-52:2011, przy sposobie ułożenia „C” po uwzględnieniu współczynnika obciążenia czwartej żyły oraz współczynnika uwzględniającego temperaturę otoczenia właściwą dla warunków krajowych, warunki spełni kabel 4xYKXS 150+LgYżo 120:
2. Dobór kabla zasilania Rppoż.:
Rozruch silników jest realizowany sekwencyjnie, przez co maksymalny pobór prądu przez Rppoż. wyniesie:
Jako zabezpieczenie toru zasilanie Rppoż. zostaną przyjęte bezpieczniki topikowe WTN00gG125.
Na podstawie normy PN-HD 60364-5-52:2011, przy sposobie ułożenia „C”, po uwzględnieniu współczynnika obciążenia czwartej żyły oraz współczynnika uwzględniającego temperaturę otoczenia właściwą dla warunków krajowych, warunki spełni kabel YKXSżo 5x35:
gdzie:
PZ – moc czynna zapotrzebowana, 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],
cos φ – współczynnik mocy, w [-],
Iz – wymagana długotrwała obciążalność kabla lub przewodu, w [A],
Pz1 – 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 [-].
Uwaga! Poprawnie dobrane kable i przewody, przy zabezpieczeniu bezpiecznikiem topikowym, nie wymagają sprawdzenia z warunku na zwarcia.
Czytaj też: Uproszczony projekt instalacji piorunochronnej wolno stojącego budynku magazynu mps >>
3. Prądy zwarciowe dla zwarć symetrycznych dla potrzeb doboru aparatów elektrycznych:
początkowy prąd zwarciowy:
Ze względu na brak szczegółowych danych w zakresie rezystancji oraz rezystacji obwodu zwarciowego zostanie przyjęty współczynnik udaru κ =1,4 (w odległej instalacji budynku można przyjmować wartość k = 1). Silniki zestawu hydroforowego podczas zwarcia zasilą przez kilka okresów zwarcie prądem w przybliżeniu równym dwukrotnej wartości prądu rozruchowego jednego z nich, czyli prądem o wartości:
Zatem całkowity początkowy prąd zwarcia mogący pojawić się przy pozostających w czasie wybiegu silników zestawu hydroforowego wyniesie:
prąd udarowy zwarcia:
Zatem dobierane łączniki układu SZR oraz elementy PWP muszą spełniać następujące wymagania:
znamionowy prąd wyłączalny zwarciowy (eksploatacyjny):
przy napięciu wyłączeniowym 400 V,
znamionowy prąd szczytowy i znamionowy prąd załączany zwarciowy:
Dobór przekładników prądowych:
przekładnia prądowa:
prąd dynamiczny:
znamionowy krótkotrwały prąd cieplny (1-sekundowy):
wymagana moc przekładników:
Warunki spełnia przekładnik ELA 1 20W 250/5 A/A o następujących parametrach: Sr = 2,5 VA; Idyn = 37,5 kA; Ith =15 kA.
4. Sprawdzenie dobranych kabli z warunku samoczynnego wyłączenia:
zasilanie z SEE:
zasilanie z generatora ZP:
gdzie:
Un – napięcie międzyfazowe, w [V],
U0 – napięcie pomiędzy przewodem fazowym a przewodem ochronnym, w [V],
Ik1 – spodziewany prąd zwarcia jednofazowego, w [A],
Ia – prąd wyłączający zabezpieczenie w czasie określonym przez normę PN-HD 60364-4-41:2017, w [A],
Zk1 – impedancja obwodu zwarciowego dla zwarć jednofazowych przy zasilaniu z sieci elektroenergetycznej, w [W],
Zk1G – impedancja obwodu zwarciowego dla zwarć jednofazowych przy zasilaniu z generatora zespołu prądotwórczego, w [W],
Ik3 – spodziewany prąd zwarcia trójfazowego symetrycznego, w [A],
Tk – czas trwania zwarcia, w [s],
Sz – strata mocy w miejscach połączeń przekładników prądowych, w [VA],
Sp – strata mocy w przewodach łączących przekładniki z licznikiem energii elektrycznej, w [VA],
Sap – moc pobierana przez licznik energii elektrycznej (zgodnie z DTR producenta), w [VA],
Sr – moc przekładnika prądowego, w [VA].
Warunek samoczynnego wyłączenia nie jest spełniony. Wszystkie szafy instalowane w rozdzielnicy głównej budynku należy wykonać w II klasie ochronności.
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 400 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 W. 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 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 IP 65. 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.
Sprawdzenie działania obwodu sterowania cewką wzrostową aparatu wykonawczego PWP
zasilanie z sieci elektroenergetycznej:
zasilanie z zespołu prądotwórczego:
gdzie:
Ik – spodziewany prąd zwarcia obwodu sterowania PWP, w [A],
Ipc – prąd pobudzenia cewki wzrostowej PWP, w [A],
Zcw – impedancja cewki wzrostowej aparatu wykonawczego PWP, w [Ω],
Uf – napięcie fazowe, w [V].
Zatem wyłączenie zasilania RGB przez pobudzenie cewki wzrostowej układu sterowania PWP jest zagwarantowane przy zasilaniu z sieci elektroenergetycznej oraz przy zasilaniu z zespołu prądotwórczego.
Uwagi końcowe
- Ochrona przeciwporażeniowa – samoczynne wyłącznie zgodnie z wymaganiami PE-HD 60364-4-41 oraz N SEP-E 005, z zastrzeżeniem II klasy ochronności dla RGB.
- Przy przejściu na zasilanie z generatora zespołu prądotwórczego musi nastąpić automatyczne odłączenie baterii kondensatorów statycznych przeznaczonych do kompensacji mocy biernej przy zasilaniu z SEE.
- Po wykonaniu prac instalacyjnych należy przeprowadzić próby i pomiary pomontażowe zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-6:2008.
- Z uwagi na instalację zespołu prądotwórczego, który umożliwia zasilanie wszystkich odbiorników instalowanych w zasilanym budynku, należy uznać wymagania normy PN-HD 60364-5-56:2010 za spełnione.
- Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 12101-10:2007 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. Zasadnym 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.
- Uruchomienie przycisku uruchamiającego PWP przez zbicie szybki zabezpieczającej powoduje przejście układu sterowania w stan trwałego zwarcia. W takim przypadku uruchomienie PWP przy braku napięcia spowoduje po powrocie napięcia zasilającego zadziałanie w czasie zgodnym z wymaganiami normy PN-HD 60364-4-41:2017 gwarantując wyłączenie zasilania toru RGB.
