Uproszczony projekt zasilania ciągów technologicznych w hali produkcyjnej zasilanej w układzie IT
Schemat blokowy projektowanego układu zasilania, rys. J. Wiatr
W artykule został przedstawiony projekt instalacji elektrycznej hali produkcyjnej, w której zainstalowano dwa ciągi technologiczne wymagające zasilania w układzie IT. Na terenie przedsiębiorstwa zasilanego w układzie TN została wzniesiona nowa hala produkcyjna, przystosowana do instalacji ciągu technologicznego zamówionego w Chinach. Jako podstawę opracowania projektu przyjęto Dokumentację Techniczno-Ruchową (DTR), stanowiącą nieodzowny element dostawy ciągu technologicznego, oraz schemat istniejącego układu zasilania przedsiębiorstwa, udostępniony przez właściciela przedsiębiorstwa.
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 zestawu tymczasowej instalacji elektrycznej rozwijanej przez jednostki ochrony przeciwpożarowej w czasie akcji ratowniczo-gaśniczej
W czasie akcji ratowniczo-gaśniczej jednostki ochrony przeciwpożarowej rozwijają tymczasowe sieci elektroenergetyczne. Zgodnie z przyjętą zasadą, rozwijanie sieci rozpoczyna się od rozwinięcia zespołu...
W czasie akcji ratowniczo-gaśniczej jednostki ochrony przeciwpożarowej rozwijają tymczasowe sieci elektroenergetyczne. Zgodnie z przyjętą zasadą, rozwijanie sieci rozpoczyna się od rozwinięcia zespołu prądotwórczego oraz jego uziemienia. W artykule proponujemy rozwiązanie bez potrzeby stosowania uziemienia, z wykorzystaniem układu zasilania IU.
Podstawa opracowania
- Zlecenie inwestora oraz schemat istniejącego układu zasilania przedsiębiorstwa.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2022 roku poz. 1225).
- Norma PN-HD 60364-4-41:2017-09 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
- Norma PN-HD 60364-5-54:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych.
- Norma N SEP-E 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa.
- Norma PN-HD 60364-5-56:2019-01 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
- DTR ciągu technologicznego.
- Norma PN-EN 12464-1:2012 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzu.
- Norma PN-EN1838:2005 Zastosowanie oświetlenia. Oświetlenie awaryjne.
- Norma PN-EN ISO 7010:2020-07 Symbole graficzne. Barwy bezpieczeństwa i znaki bezpieczeństwa. Zarejestrowane znaki bezpieczeństwa.
- Projekt instalacji sanitarnych projektowanej hali produkcyjnej.
- Uzgodnienia z użytkownikiem, rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń ppoż. oraz rzeczoznawcą ds. bhp.
- Wizja lokalna w projektowanym obiekcie.
Stan istniejący
Zakład produkcyjny zasilany jest w układzie sieci TN-S ze stacji transformatorowej 15/0,4 kV o mocy 400 kVA, pozostającej w majątku użytkownika. Rozdzielnica Główna nn (RGnn) ma możliwość zasilania z zespołu prądotwórczego o mocy 630 kVA, stanowiącego awaryjne źródło zasilania w przypadku braku dostaw energii elektrycznej z Systemu Elektroenergetycznego. W RGnn znajduje się rezerwowe pole umożliwiające przyłączenie linii kablowej zasilania projektowanej hali produkcyjnej. Budynek projektowanej hali produkcyjnej stanowi jedną strefę pożarową.
Stan projektowany
Do zasilania rozdzielnicy RH, zainstalowanej w pomieszczeniu Rozdzielnicy Hali Produkcyjnej, należy z RGnn wyprowadzić kabel YKYżo 5185 i wprowadzić na zaciski aparatu wykonawczego PWP zainstalowanego w rozdzielnicy RH. Schemat blokowy projektowanego układu zasilania hali produkcyjnej przedstawia rysunek 1.
Rys. 1. Schemat blokowy projektowanego układu zasilania, rys. J. Wiatr
Plan zasilania ciągów technologicznych przedstawia rysunek 2. Schemat ideowy rozdzielnicy RH przedstawia rysunek 3.
Rys. 2. Plan zasilania ciągów technologicznych, rys. J. Wiatr
Rys. 3. Schemat ideowy rozdzielnicy RH oraz zasilania rozdzielnicy RI oraz RO, rys. J. Wiatr
W pomieszczeniu Rozdzielnicy Hali Produkcyjnej należy zainstalować transformator separacyjny 3x400 V/3x200 V + 2x115 V o mocy 63 kVA, znajdujący się na ukompletowaniu ciągu technologicznego (schemat połączeń uzwojeń transformatora przedstawia rysunek 4.).
Rys. 4. Schemat ideowy uzwojeń transformatora 3x400/3x200 + 2x115 V, rys. J. Wiatr
W pomieszczeniu RH należy zainstalować klimatyzator zdefiniowany w projekcie branży sanitarnej. Z zacisków dolnego uzwojenia transformatora separacyjnego należy wyprowadzić kabel YKYżo 4x95, który poprzez rozłącznik izolacyjny zamieszczony w szafce SR, zainstalowanej w pomieszczeniu rozdzielnicy RH, należy wprowadzić do rozdzielnicy RI, którą należy zainstalować na hali produkcyjnej. Z rozdzielnicy RI należy wyprowadzić kable YKYżo 5x25, przeznaczone do zasilania przewodów szynowych typu CANALIS-100, do których poprzez skrzynki przyłączeniowe SP zostaną przyłączone ciągi technologiczne. Schemat ideowy zasilania rozdzielnicy RI oraz przewodów szynowych przedstawia rysunek 5. Zasilanie dwóch ciągów technologicznych należy wykonać w układzie zasilania IT. Zasilanie oświetlenia projektowanej hali produkcyjnej oraz zasilanie gniazd odbiorczych, przeznaczonych do przyłączania odbiorników przenośnych, należy wykonać w układzie TN-S z rozdzielnicy RO, wykonanej w drugiej klasie ochronności (schemat rozdzielnicy oraz plan oświetlenia i gniazd zostały pominięte w artykule). W rejonie RI należy zainstalować Główną Szynę Uziemiającą (GSU), z którą należy połączyć wszystkie dostępne części przewodzące projektowanej hali produkcyjnej. Z uwagi na występowanie dwóch różnych systemów zasilania należy opisać poszczególne rozdzielnice, oznaczając ich układ zasilania. Przy każdym gnieździe remontowym należy zamieścić oznaczenie TN-S, wskazujące układ zasilania.
Rys. 5. Schemat ideowy rozdzielnicy RI oraz zasilania przewodów szynowych, rys. J. Wiatr
Obliczenia
Dobór zabezpieczeń transformatora oraz kabli transformatora zasilającego rozdzielnicę RI:
uzwojenia pierwotne:
gdzie:
ST – moc pozorna transformatora zasilającego, w [kVA],
UnTr1 – napięcie nominalne pierwotnego uzwojenia transformatora zasilającego, w [V],
IB – spodziewany znamionowy prąd obciążenia pierwotnego uzwojenia transformatora zasilającego, w [A],
In – prąd znamionowy zabezpieczenia uzwojenia pierwotnego transformatora zasilającego, w [A],
k – współczynnik uwzględniający zwiększony pobór prądu przez transformator zasilający podczas jego załączenia, w [-],
IB1 – prąd pobierany przez transformator podczas jego załączenia, w [A].
Należy przyjąć zabezpieczenie uzwojenia pierwotnego transformatora wykonane bezpiecznikami topikowymi WTN1 gG 160 A.
dobór kabla zasilającego transformator:
gdzie:
k2 – współczynnik uwzględniający niedopasowanie charakterystyki prądowo-czasowej przewodu i jego zabezpieczenia, w [-],
Iz – wymagana dopuszczalna długotrwała obciążalność prądowa przewodu, w [A].
Należy przyjąć zabezpieczenie wykonane bezpiecznikami topikowymi WTN1 gG 200 A.
Na podstawie zeszytu 52 normy PN-IEC 60364, przy sposobie ułożenia „E”, warunki spełnia kabel YKY 5x70, dla którego (po uwzględnieniu wymagań normy IEC 60287-3-1/A1:1999 Electric cables. Calculation of the current rating. Part 3-1: Sections on operating conditions. Reference operating conditions and selections of cable type – uzgodnionej ze stroną polską):
uzwojenie wtórne:
gdzie:
UnTr2 – napięcie nominalne wtórnego uzwojenia transformatora zasilającego, w [V],
IB2 – prąd znamionowy uzwojenia wtórnego transformatora zasilającego, w [A].
Należy przyjąć zabezpieczenie wykonane bezpiecznikami topikowymi WTN1 gG 200 A.
Dobór kabla zasilającego RH oraz jego zabezpieczenia:
Na tej podstawie należy przyjąć zabezpieczenie kabla zasilającego WTN2gG315, przy którym zostanie zachowany warunek wybiórczości z zabezpieczeniem strony pierwotnej transformatora separacyjnego, zasilającego ciągi technologiczne zasilanej hali produkcyjnej. Bezpiecznik ten gwarantuje zachowanie warunku wybiórczości z pozostałymi bezpiecznikami zainstalowanymi w projektowanych obwodach:
Natomiast kabel zasilający zgodnie z normą N SEP-E 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa:
Na podstawie zeszytu 52 normy PN-IEC 60364, przy sposobie ułożenia „D2”, warunki spełnia kabel YKXSżo 5x185, dla którego (po uwzględnieniu wymagań normy IEC 60287-3-1/A1:1999 Electric cables. Calculation of the current rating. Part 3-1: Sections on operating conditions. Reference operating conditions and selections of cable type uzgodnionej ze stroną polską oraz obciążeniu czwartej żyły):
Dobór kabla zasilającego rozdzielnicę RI:
Na podstawie zeszytu 52 normy PN-IEC 60364, przy sposobie ułożenia „E”, warunki spełnia kabel YKY 4x95, dla którego:
Dobór przewodów zasilających przewody szynowe przeznaczone do zasilania ciągów technologicznych i ich zabezpieczeń:
Zgodnie z DTR ciągów technologicznych wymagane jest zabezpieczenie bezpiecznikami topikowymi typu WTN00gG80 A:
Na podstawie zeszytu 52 normy PN-IEC 60364, przy sposobie ułożenia „E”, warunki spełnia kabel YKXSżo 5x25, dla którego:
Dobór przewodu zasilającego rozdzielnicę RO:
gdzie:
PRO – spodziewane obciążenie szczytowe rozdzielnicy RO, w [W],
cos φ – współczynnik mocy, w [-].
Należy przyjąć zabezpieczenie RO wykonane bezpiecznikami topikowymi WTN00gG 25.
Zatem:
Na podstawie zeszytu 52 normy PN-IEC 60364, przy sposobie ułożenia „E”, warunki spełnia przewód YDYżo 54, dla którego (po uwzględnieniu wymagań normy IEC 60287-3-1/A1:1999 Electric cables. Calculation of the current rating. Part 3-1: Sections on operating conditions. Reference operating conditions and selections of cable type – uzgodnionej ze stroną polską oraz uwzględnieniu obciążenia czwartej żyły):
Ze względów eksploatacyjnych przyjęty zostanie kabel YKYżo 5x16.
Sprawdzenie dobranych przewodów z warunku samoczynnego wyłączenia:
A) Odbiorniki zasilane w układzie TN-S
Uwaga! Ze względu na występowanie w układzie zasilania dwóch źródeł (transformator 15/0,4 kV oraz zespół prądotwórczy) obliczenia należy wykonać dla każdego z tych źródeł osobno.
Zasilanie z sieci elektroenergetycznej:
Na podstawie tabeli Z 3.1 (J. Wiatr, M. Orzechowski, Poradnik Projektanta Elektryka, Grupa MEDIUM, wydanie VI, Warszawa 2021), parametry zwarciowe transformatora 15/0,4 kV o mocy S = 400 kVA wynoszą:
linia kablowa zasilająca RGH:
prąd zwarcia jednofazowego w rozdzielnicy RH:
Warunek samoczynnego wyłączenia przy zwarciu jest spełniony.
linia kablowa zasilająca transformator 63 kVA 3x400/3x200 + 2x115:
prąd zwarcia jednofazowego w transformatorze o mocy 63 kVA:
przewód zasilający klimatyzator:
prąd zwarcia jednofazowego w klimatyzatorze:
Zasilanie z zespołu prądotwórczego:
reaktancja generatora dla zwarć jednofazowych na jego zaciskach:
gdzie:
n – krotność prądu znamionowego generatora zespołu prądotwórczego, zapewniana przez producenta podczas zwarć na zaciskach generatora (zgodnie z DTR n = 3), w [-],
UnG – napięcie znamionowe generatora zespołu prądotwórczego, w [kV],
SnG – moc znamionowa pozorna generatora zespołu prądotwórczego, w [MVA];
rezystancja uzwojeń generatora zespołu prądotwórczego:
prąd zwarcia jednofazowego w rozdzielnicy RH:
prąd zwarcia jednofazowego w transformatorze o mocy 63 kVA:
prąd zwarcia jednofazowego w klimatyzatorze:
gdzie:
U0 – napięcie pomiędzy przewodem fazowym a uziemionym przewodem PE (PEN), w [V].
B) Odbiorniki zasilane w układzie IT
Obwody zasilane z transformatora 3x400/3x200+2x115 V przy podwójnym zwarciu:
C) Prądy zwarciowe dla zwarć symetrycznych w RH oraz na zaciskach dolnego uzwojenia transformatora separacyjnego
Prądy zwarcia symetrycznego spodziewane na wtórnych zaciskach transformatora separacyjnego:
gdzie:
Ia – prąd zadziałania zabezpieczenia w wymaganym czasie, w [A],
Zs – impedancja pętli zwarcia obejmująca uzwojenia transformatora zasilającego oraz przewody obwodu zwarciowego dla najbardziej niekorzystnych warunków przy zwarciu dwufazowym, w [Ω],
Z1 – impedancja przewodu zasilającego rozdzielnicę RI, w [Ω],
Z2 – impedancja przewodu zasilającego przewód szynowy CS-100, w [Ω],
Z3 – impedancja przewodu szynowego (odczytana z katalogu producenta), w [Ω],
ZTr – impedancja uzwojenia transformatora RI, w [Ω],
SnTr – moc znamionowa transformatora, w [VA],
Uk – napięcie zwarcia transformatora podawane w jego DTR, w [-],
Un – napięcie międzyfazowe (Un2Tr = Un), w [V],
κ – współczynnik udaru (w obwodach nn przy prowadzeniu uproszczonych obliczeń można przyjmować: 1,4),
c – współczynnik korekcyjny napięcia, zgodnie z PN-EN 50160 Parametry jakościowe w publicznych sieciach elektroenergetycznych, należy przyjmować do obliczeń największego spodziewanego prądu zwarciowego, wartość 1,1, w [-],
ip – prąd udarowy, w [A].
Obliczone spodziewane prądy zwarć symetrycznych narzucają konieczność zastosowania zabezpieczeń topikowych w RH oraz RI o znamionowym prądzie wyłączalnym Icn = 50 kA.
Uwagi końcowe
Ochrona przeciwporażeniowa w projektowanej instalacji – samoczynne wyłączenie zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-4-41:2017-09 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
Wszystkie przewody i kable stosowane w budynku muszą posiadać klasę reakcji na ogień: Cca-s1,d2,a1.
PWP, którego aparat wykonawczy będzie zainstalowany w rozdzielnicy RH, może zostać wykonany w ramach dopuszczenia do zastosowania jednostkowego, zgodnie z art. 10 w zw. z art. 5 Ustawy o wyrobach budowlanych (Dz.U. z 2021 roku, poz. 1213) lub jako wyrób certyfikowany dostępny na rynku u jedynego w kraju producenta, który uzyskał KCSW4.
Przycisk uruchamiający PWP musi być certyfikowany – wyposażony w sygnalizację stanu położenia aparatu wykonawczego.
Po wykonaniu instalacji należy przeprowadzić badania i próby odbiorcze, zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-6: 2016-07 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 6: Sprawdzanie.
