Uproszczony projekt instalacji elektrycznych hali produkcyjnej
arch. redakcji
Uproszczony projekt instalacji elektrycznych hali produkcyjnej - materiały dodatkowe
Zobacz także
mgr inż. Julian Wiatr Projekt sterowania wentylacją
Tym razem w rubryce „e.projekt” przedstawiamy przypadek sterowania wentylacją w części budynku biurowego, gdzie oprócz pomieszczeń biurowych występuje szatnia pracownicza. Prezentowany schemat sterowania...
Tym razem w rubryce „e.projekt” przedstawiamy przypadek sterowania wentylacją w części budynku biurowego, gdzie oprócz pomieszczeń biurowych występuje szatnia pracownicza. Prezentowany schemat sterowania stanowi przykład i nie został odniesiony do konkretnego budynku.
mgr inż. Julian Wiatr Uproszczony projekt zasilania i sterowania napędem bramy wjazdowej
Wyposażenie posesji w automatycznie otwieraną i zamykaną bramę wjazdową jest bardzo wygodne dla właściciela. Umożliwia to otwieranie i zamykanie wjazdu bez potrzeby wysiadania z samochodu, co jest szczególnie...
Wyposażenie posesji w automatycznie otwieraną i zamykaną bramę wjazdową jest bardzo wygodne dla właściciela. Umożliwia to otwieranie i zamykanie wjazdu bez potrzeby wysiadania z samochodu, co jest szczególnie wygodne zimą oraz w deszczowe dni. Układ sterowania automatyką wyposażony w indywidualny niepowtarzalny kod dostępu chroni przed przypadkowym lub zamierzonym otwarciem przez osoby niepowołane. Układ sterowania napędu musi jednak zostać wyposażony w elementy bezpieczeństwa gwarantujące natychmiastową...
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?
Podstawa opracowania
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690. z późniejszymi zmianami).
- Norma N SEP-E 005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
- Norma N SEP-E 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa.
- Norma PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Instalacje dla zapewnienia bezpieczeństwa. Część 4-41: Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
- Norma N SEP-E 001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwporażeniowa.
- Norma PN-IEC 60364-5-523:2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów.
- Projekt konstrukcyjny hali.
- Warunki techniczne przyłączenia wydane przez Rejon Energetyczny (RE) oraz rozpoznanie istniejącego układu złącza kablowego z układem pomiarowym półpośrednim wykonanego przez RE.
- DTR poszczególnych maszyn instalowanych, wentylatorów oraz innych odbiorników instalowanych w hali.
- Uzgodnienia z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń ppoż. oraz rzeczoznawcą ds. bhp.
- Katalog wyrobów firmy Legrand.
- Katalog wyrobów firmy F&F.
Stan istniejący
RE wybudował elektroenergetyczną linię napowietrzną nn kablem ASXSn 4x70, z której przyłączem kablowym YAKY 4x120, układanym w ziemi doprowadził energię elektryczną do szafki złączowo-pomiarowej wyposażonej w półpośredni układ pomiarowy. Szafka pomiarowo-złączowa jest zlokalizowana w linii ogrodzenia działki, stanowiącej własność inwestora. Zgodnie z warunkami technicznymi wydanymi przez RE, moc umowna wynosi 60 kW.
Impedancja obwodu zwarciowego na zaciskach w miejscu podziału majątku (zaciski „L” przekładników prądowych 100/5 A/A), gdzie planowane jest przyłączenie kabla WLZ, zmierzona miernikiem MZC-3, wynosi Zk1 = 0,23 Ω. Transformator SN/nn zasilający linię napowietrzną posiada moc S = 250 kVA. Rezystancja gruntu w miejscu posadowienia budynku, zmierzona metodą Wenera, wynosi r = 200 Ω·m.
Zgodnie z informacjami uzyskanymi od inwestora, poszczególne maszyny przewidziane do instalacji w hali mają własne zabezpieczenia przeciążeniowe oraz przełączniki gwiazda/trójkąt dla obniżenia prądu rozruchowego. Budynek hali wykonany jest z blachy o grubości 0,6 mm, dwustronnie układanej na styropianie o grubości 20 cm.
Opis techniczny i obliczenia
W celu zasilania hali, należy z zacisków „L” przekładników prądowych 100/5 A/A zainstalowanych w szafce złączowo-pomiarowej wyprowadzić WLZ wykonany kablem YKY 5x50. Kabel WLZ należy układać w wykopie o głębokości 90 cm na podsypce piasku o grubości 10 cm. Następnie kabel należy zasypać warstwą piasku o grubości 10 cm, warstwą rodzimego gruntu o grubości 25 cm, rozłożyć wzdłuż całej trasy taśmę kablową koloru niebieskiego i zasypać wykop doprowadzając grunt do stanu sprzed wykopu. Na kablu przed zasypaniem należy, w odstępach co 10 m, założyć opaski kablowe zawierające następujące informacje:
*typ kabla* rok ułożenia* długość*trasę*symbol wykonawcy.
Projektowany kabel WLZ należy wprowadzić do nieprzewodzącej obudowy przeciwpożarowego wyłącznika prądu (PWP), którą należy zainstalować przy zewnętrznej elewacji hali. Z wyłącznika ppoż. energię należy doprowadzić do Rozdzielnicy Głównej Hali (RGH).
Plan zasilania hali przedstawia rysunek 1., natomiast schemat ideowy zasilania hali oraz wyłącznika ppoż. przedstawia rysunek 2.
Rys. 1. Plan sytuacyjny zasilania hali
Rys. 2. Schemat zasilania hali oraz rozdzielnicy głównej
Schemat montażowy RGH przedstawia rysunek 3.
Przycisk sterujący przeciwpożarowym wyłącznikiem prądu (PWP) należy zainstalować przy wejściach do hali. Obudowa przycisku powinna być wykonana w kolorze żółtym.
Schemat montażowy PWP przedstawia rysunek 4. Z RGH należy wyprowadzić poszczególne obwody zasilające rozdzielnice obwodowe oraz oświetlenie i system alarmowy. Przewody zasilające poszczególne rozdzielnice instalowane w hali oraz oświetlenie i system alarmu zostały określone na rysunku 2.
Rys. 3. Schemat montażowy rozdzielnicy RGH
Rys. 4. Schemat ideowy montażowy szafki wyłącznika ppoż. (PWP)
Plan instalacji hali przedstawia rysunek 12., natomiast na rysunku 13. został przedstawiony plan instalacji oświetlenia hali.
Na rysunku 5. i rysunku 6. zostały przedstawione schematy ideowy oraz montażowy Rozdzielnicy Biurowej (RBI).
Rys. 5. Schemat ideowy rozdzielnicy RBI
Rys. 6. Schemat montażowy rozdzielnicy RBI
Schemat ideowy rozdzielnic RB1 – RB10 przedstawia rysunek 7. Natomiast schemat montażowy tych rozdzielnic – rysunek 7a.
Rys. 7. Schemat ideowy rozdzielnic RB1–RB10
Rys. 7a Schemat montażowy rozdzielnic RB1–RB10
Na rysunku 8. oraz rysunku 8a zostały przedstawione schemat ideowy, oraz montażowy rozdzielnicy RB11.
Rys. 8. Schemat ideowy rozdzielnicy RB11
Rys. 8a Schemat montażowy rozdzielnicy RB11
System detekcji stężenia gazu w kotłowni gazowej oraz sterowanie zaworem odcinającym dopływ gazu w przypadku wykrycia stężenia krytycznego przedstawia rysunek 9.
Przewody zasilające należy prowadzić w korytkach instalacyjnych mocowanych do konstrukcji hali.
Na rysunku 10. zostały przedstawione widoki kaset sterujących oświetleniem, a na rysunku 11. – widoki kaset sterowania wentylacją.
W celu ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi na dachu hali należy zainstalować siatkę zwodów odgromowych wykonaną drutem Fe-Zn ø 10 mocowanych do dachu za pomocą uchwytów dystansowych. Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 62305 oraz zaleceniami PKOO SEP został przyjęty poziom ochrony, który wymaga oka siatki o wymiarach 15x15 m.
Rys. 9. Schemat detekcji stężenia gazu w kotłowni gazowej
Plan siatki zwodów oraz rozmieszczenie uziomów przedstawia rysunek 14. W odległości 1 m od obrysu hali należy wykonać uziemienie kombinowane. W tym celu należy wykonać wykop o głębokości 1 m, w którym w miejscach sprowadzenia przewodów odprowadzających należy posadowić uziomy pionowe pogrążone na głębokość 7 m liczonej od poziomu gruntu. Następnie należy rozłożyć taśmę Fe-Zn 30x4, którą należy połączyć z uziomami pionowymi przez spawanie. Miejsca łączenia (spawy) należy zabezpieczyć przed korozją. Projekt oświetlenia hali stanowi załącznik do niniejszego artykułu. Został zamieszczony na stronie www.elektro.info.pl.
Rys. 10. Schemat montażowy kasety do sterowania oświetleniem KSOx (KSO1–3)
Rys. 11. Schemat montażowy kasety do sterowania wentylacją hali KSWx (KSW1–2)
Obliczenia
Kabel WLZ oraz instalacja odbiorcza
Dobór kabla WLZ zasilającego halę na długotrwałą obciążalność prądową i przeciążalność:
Przy sposobie ułożenia „D” zgodnie z normą PN-IEC 60364-5-523:2002, po uwzględnieniu współczynników poprawkowych dotyczących rezystywności gruntu właściwej dla warunków krajowych (1,18) oraz obciążalności czwartej żyły kabla (0,91), warunki spełnia kabel YKY 5´50, dla którego:
Sprawdzenie dobranego kabla z warunku spadku napięcia:
Warunek spełniony.
UWAGA!Kabel nn zabezpieczony bezpiecznikami topikowymi nie wymaga sprawdzenia na warunki zwarciowe. |
Dobór przewodów zasilających poszczególne rozdzielnice instalowane w hali:
- rozdzielnica R11:
Przy sposobie ułożenia „C” zgodnie z normą PN-IEC 60364-5-523:2002, po uwzględnieniu współczynnika poprawkowego uwzgledniającego temperaturę właściwą dla warunków krajowych (1,06) oraz obciążenia czwartej żyły, warunki spełnia przewód 5xLgY25, dla którego:
IZ = 96·0,91·1,06 ≈ 92,06 A > 69,52 A
- rozdzielnica RBI:
Przy sposobie ułożenia „C” zgodnie z normą PN-IEC 60364-5-523:2002, po uwzględnieniu współczynników poprawkowych, warunki spełnia przewód YDYżo 5x16, dla którego:
IZ = 76·0,91·1,06 ≈ 73,31 A > 55,17 A
Sprawdzenie dobranych przewodów z warunku spadku napięcia:
- rozdzielnica R11:
- rozdzielnica R1:
- rozdzielnica RBI:
Sprawdzenie samoczynnego wyłączenia w obwodach oświetleniowych (zabezpieczenie S301C10 - dobór zabezpieczeń zostawiamy Czytelnikowi - przyp.autorów):
Sprawdzenie samoczynnego wyłączenia dla obwodów wentylatorów przy założeniu zabezpieczenia S303C10 (silniki wentylatorów o mocy P = 1 kW):
Sprawdzenie samoczynnego wyłączenia dla obwodów gniazd (zabezpieczenie S301B16):
Sprawdzenie samoczynnego wyłączenia w obwodzie zasilania maszyn o największym poborze mocy (25 kW; zabezpieczenie S303C50; rozruch z wykorzystaniem przełącznika gwiazda/trójkąt – zgodnie z informacjami uzyskanymi od inwestora, maszyna jest wyposażona w taki przełącznik):
Dopuszczalna impedancja obwodu zwarciowego po przyłączeniu maszyny:
Sprawdzenie samoczynnego wyłączenia w obwodzie zasilania maszyn przyłączonych do R1:
Dopuszczalna impedancja obwodu zwarciowego po przyłączeniu maszyny:
Sprawdzenie samoczynnego wyłączenia w obwodach zasilanych z RBI:
- obwód gniazd:
- obwód oświetlenia:
Prąd zwarcia trójfazowego:
Przy spodziewanej wartości początkowego prądu zwarciowego w RGH, wynoszącej około 1,6 kA, wszystkie dobrane wyłączniki nadprądowe gwarantują zachowanie selektywności z bezpiecznikami topikowymi (podstawa oceny - tabele selektywności podawane w katalogach producentów zabezpieczeń; przyp. autorów). Należy dobrać wyłączniki nadprądowe o prądzie Ics = 6 kA.
Przyjęte zabezpieczenia topikowe spełniają warunek:
co gwarantuje zachowanie wybiórczości działania kolejno występujących po sobie w połączeniu kaskadowym podczas zwarcia dwóch bezpieczników topikowych, gdzie:
Un – napięcie znamionowe zasilania, w [V],
cosφ – współczynnik mocy, w [-],
η – sprawność, w [-],
P – moc czynna, w [W],
l – długość przewodu lub kabla, w [m],
S – przekrój przewodu, w [mm2],
γ – konduktywność przewodu, w [m/(Ω×mm2)],
Ia – prąd wyłączający zabezpieczenie w czasie określonym w normie PN-HD 60364-4-41:2009, w [A],
Ik1 – prąd zwarcia jednofazowego, w [A],
I”k3RGH – początkowy prąd zwarcia trójfazowego, w [A],
Zk1 – impedancja obwodu zwarciowego dla zwarć jednofazowych w RGH, w [Ω],
ZT – impedancja uzwojeń transformatora przyjęta na podstawie tabeli 10.25 pochodzącej z publikacji „Dobór przewodów i kabli elektrycznych niskiego napięcia”, J. Wiatr, M. Orzechowski, seria „Niezbędnik elektryka”, DW MEDIUM 2012, w [W],
In – prąd znamionowy bezpiecznika topikowego występującego bliżej źródła zasilania, w [A],
In–-1 – prąd znamionowy bezpiecznika topikowego dalej źródła zasilania występującego w kaskadzie z bezpiecznikiem o prądzie znamionowym In zainstalowanym bliżej źródła zasilania, w [A],
Zk3RGH – impedancja dla zwarć trójfazowych w RGH, w [Ω].
Ochrona odgromowa
Analiza ryzyka zgodnie z normą PN-EN 62305-2:2008 Ochrona odgromowa. Część 2: Zarządzanie ryzykiem. Całkowite ryzyko, na jakie narażony jest budynek, związane jest z utratą życia ludzkiego osób w nim przebywających oraz fizycznym uszkodzeniem obiektu. Zatem należy je oszacować jako sumę ryzyka związanego z porażeniem istot żywych oraz ryzyka związanego z fizycznym uszkodzeniem budynku:
R1 = RA + RB
gdzie:
R1 – ryzyko utraty życia ludzkiego, w [-],
RA – komponent ryzyka związany z porażeniem istot żywych napięciami dotykowymi i krokowymi w strefie do 3 m na zewnątrz obiektu, w [-],
RB – komponent ryzyka związany z fizycznym uszkodzeniem obiektu wskutek groźnego iskrzenia i zainicjowania pożaru lub wybuchu, w [-],
LA = ra·Lt = 10-4·10-2 = 10-6
Ad = L·W + 6·H·(L+W) + 9· π·H2 = 31·12+6·11·(31+12) + 9· π·H2 = 7280 m2
Nd = Ng·Ad·Cd·10-6 = 2,5·7280·1·10-6 = 1,82·10-2
RA = Nd·PA·LA = 1,82·10-2·1·10-6 = 1,82>10-8
gdzie:
ra – współczynnik redukcji utraty życia ludzkiego, zależny od rodzaju gruntu lub podłogi, dla chodnika (ra = 10–4), w [-],
Lt – strata wskutek porażenia przy napięciach dotykowych i krokowych, dla osób na zewnątrz budynku (Lt = 10–4), w [-],
PA – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje porażenie istot żywych, w przypadku braku ochrony (PA = 1), w [-],
Ad – równoważna powierzchnia zbierania wyładowań,
L – długość obiektu, w [m],
W – szerokość obiektu, w [m],
H – wysokość obiektu, w [m],
Nd – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w obiekt,
Ng – gęstość piorunowych wyładowań doziemnych, dla terenów o szerokości geograficznej poniżej 510 30’ (Ng = 2,5), w [1/km2/rok],
Cd – współczynnik położenia obiektu, dla budynku odosobnionego (Cd = 1), w [-].
Parametry charakteryzujące budynek oraz jego wyposażenie wewnętrzne zostały przedstawione w tabeli 1. i tabeli 2.
RB = Nd·PB·hz·rp·rf·Lf = 1,82·10-2·1·1·10-2·10-1 = 1.82 ·10-5
gdzie:
PB – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje uszkodzenie fizyczne obiektu, przy braku ochrony (PB = 1), w [-],
hz – współczynnik zwiększający straty związane z uszkodzeniem fizycznym, gdy występuje specjalne zagrożenie, przy braku szczególnego zagrożenia przyjęto hz = 1, w [-],
rp – współczynnik redukcji w zależności od środków służących ograniczeniu skutków pożaru przy braku środków ochrony rp = 1, w [-],
rf – wartość współczynnika redukcji w zależności od niebezpieczeństwa pożarowego obiektu przy zwykłym zagrożeniu pożarowym rf = 10–2, w [-],
Lf – strata wskutek uszkodzenia fizycznego, przyjęto Lf = 10–1, w [-].
Tab. 1. Charakterystyka budynku
Tab. 2. Parametry związane z wyposażeniem wewnętrznym budynku
Oszacowane ryzyko jest większe od tolerowanej wartości ryzyka:
R1 = 1,82·10-8 + 1,82·10-5 > R1 = 10-5
a więc ochrona odgromowa jest konieczna.
Przy zastosowaniu czwartego stopnia ochrony odgromowej, prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje uszkodzenia fizyczne w obiekcie maleje do wartości PB = 0,2, przy którym ryzyko RA oraz ryzyko RB odpowiednio wyniesie:
RA = 1,82·10-8
RB = 1,82·10-5·0,2=0,364·10-5
R1 = RA + RB = 1,82·10-8 +0,364·10-5 = 263,31·10-8 ≅ 36,58·10-7 < 10-5
Przy zastosowaniu IV stopnia ochrony odgromowej wartość ryzyka spada poniżej wartości dopuszczalnej:
R1 = 36,58·10-7 < 10-5
Przyjęcie III stopnia ochrony zgodnie z wytycznymi Polskiego Komitetu Ochrony Odgromowej w tym przypadku gwarantuje uzyskanie wymaganego poziomu ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi.
Uziom zostanie wykonany jako uziom kombinowany, przez pogrążenie uziomów pionowych (jako uziomy pionowe stosować atestowane pręty Ø16 - przypis autorów) i połączenie ich taśmą Fe-Zn 30x4. Rezystancja pojedynczego uziomu pionowego:
Rezystancja wypadkowa uziemienia piorunochronnego:
gdzie:
ρ – rezystywność gruntu, w [W·m],
R – spodziewana rezystancja uziomu pojedynczego uziomu pionowego, w [W],
l – długość uziomu, w [m],
k – współczynnik poprawkowy, w [-].
Uwagi końcowe
- Ochrona uzupełniająca: wyłączniki różnicowoprądowe oraz połączenia wyrównawcze.
- Po wykonaniu linii WLZ i RGH należy wykonać pomiary i przeprowadzić próby funkcjonalności wyłącznika ppoż.
- Kabel zasilający przez ścianę hali do RGH należy prowadzić w rurze osłonowej DVK f 75.
- WLZ należy poddać inwentaryzacji geodezyjnej po ułożeniu kabla w ziemi, przed jego zasypaniem. Trasa kabla WLZ przebiega wyłącznie na terenie stanowiącym własność inwestora, przez co nie podlega uzgodnieniu w ZUDP.
- Wszystkie rozdzielnice oraz szafkę przeciwpożarowego wyłącznika prądu należy wykonać w II klasie ochronności.
- Jako oprawy oświetlenia awaryjnego i ewakuacyjnego należy stosować oprawy z własnym modułem gwarantującym świecenie przez co najmniej 1 godzinę po wyłączeniu zasilania przeciwpożarowym wyłącznikiem prądu.
- System detekcji stężenia gazu w kotłowni gazowej po wykryciu stanu krytycznego odcina dopływ gazu przez wysterowanie działaniem zaworu odcinającego zainstalowanym w skrzynce przyłącza gazowego. Obwód ten należy wyprowadzić po doprowadzeniu gazu w porozumieniu oraz przy współpracy z wykonawcą przyłącza gazowego. W złączu gazowym na rurze należy zainstalować zawór odcinający typu MAG3 sterowany przez projektowaną centralkę detekcji stężenia gazu.
- Wewnątrz hali należy wykonać połączenia wyrównawcze.
- Przepusty przewodowe przez ściany stanowiące oddzielenia przeciwpożarowe należy uszczelnić uzyskując odporność ogniową ściany.
- Po wykonaniu instalacji piorunochronnej należy sprawdzić ciągłość połączeń oraz zmierzyć rezystancję uziemienia.
- Miejsca połączeń uziomów pionowych z uziomem poziomych należy zabezpieczyć przed korozją.
- Mocowanie przewód odprowadzających w instalacji piorunochronnej należy uzgodnić z projektantem branży konstrukcyjnej. Odległości przewodów odprowadzających od ściany nie mniejsze niż 10 cm. Odległości pomiędzy uchwytami mocującymi nie mogą przekraczać 1,2 m.
- Po wykonaniu instalacji należy przeprowadzić w cyklu siedmiu dni pomiary obciążenia oraz współczynnika mocy cos j. W zależności od uzyskanych wyników pomiaru należy podjąć decyzję doboru baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej oraz jej mocy zgodnie z wymaganiami Rozporządzenia Minisrta Gospodarki z dnia 7 maja 2007 roku w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (DzU nr 93/2007, poz. 623 z późniejszymi zmianami).
- Rezystancja uziemienia instalacji piorunochronnej nie może przekraczać wartości 10 W.
- Po wykonaniu prac instalacyjnych należy przeprowadzić procedury odbiorcze zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-6:2008 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 6: Sprawdzanie.
- Wykonawca instalacji po przeprowadzaniu prób i badań odbiorczych, zobowiązany jest zgłosić do RE, wykonanie instalacji w celu sprawdzenia przed przyłączeniem do sieci elektroenergetycznej nn.
