Выбор конструкции сетей и способов их выполнения производится проектировщиками на основе анализа исходных данных, изучения особенностей проектируемого производства, требований генплана и других факторов.
Степень ответственности установки, номинальные токи и напряжения, расстояние от точки питания до потребителя, характер нагрузки (спокойная, ударная, циклическая) и ее размещение являются определяющими факторами при выборе конструктивного выполнения сети. Большую роль при решении вопроса о способах выполнения сети играют требования технической эстетики.
Важными факторами, определяющими выбор конструкции сетей и способов их выполнения, являются условия окружающей среды, степень возгораемости строительных материалов и конструкций зданий и сооружений.
В соответствии с противоположными требованиями Строительных норм и правил (СНиП) Госстроя СССР строительные материалы и конструкции разделяются на три группы по степени возгораемости (табл. 9-1).
Кроме того, строительные конструкции характеризуются пределом огнестойкости, определяемым временем в часах.
Таблица 9-1
Группы возгораемости строительных материалов и конструкций
Под пределом огнестойкости, выраженным в часах, подразумевается продолжительность воздействия при испытаниях огнем или высокой температурой, при которой строительные конструкции теряют свою прочность и несущую способность или в них появляются сквозные трещины, а также происходит недопустимое повышение температуры необогреваемых частей конструкции. Подверженные воздействию огня строительные конструкции могут передавать тепло другим, соприкасающимся с ними элементам, и поэтому при определении предела огнестойкости учитывается повышение температуры необогреваемых поверхностей сверх температуры, имевшей место до воздействия огня при испытаниях. Например, продолжительное нагревание стенки кабельного туннеля или стены здания от воздействия электрической дуги при аварии в сети может вызвать повышение температуры на другой стороне или в других местах этой стены, выходящей в смежные помещения. Такое повышение температуры может вызвать воспламенение или деформации в смежных строительных конструкциях и привести к аварии.
В связи с этим установлены следующие нормы повышения температуры нагрева необогреваемых при испытаниях поверхностей, отвечающие установленному пределу огнестойкости:
повышение средней температуры на всей необогреваемой поверхности не более чем на 140 С;
повышение температуры в любой точке поверхности необогреваемой части конструкции не более чем на 180°С;
нагрев любой точки необогреваемой части до температуры не более 220°С независимо от предшествующей испытанию температуры конструкции.
Пределы огнестойкости некоторых материалов и конструкций иллюстрированы примерами в табл. 9-2.
При выборе конструкции сетей необходимо учитывать условия окружающей среды в помещениях, где размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование. Условия в помещениях, влияющие на выбор конструкций сетей, определяются температурой воздуха, влажностью, наличием агрессивных газов или пыли, возможностью возникновения условий взрыве- или пожароопасности.
По температуре воздуха помещения разделяются на два класса: нормальные и жаркие.
В помещениях с нормальной средой температура не должна длительно превышать +30°С, а в жарких она длительно превышает это значение.
В случаях кратковременных повышений температуры сверх +30°С эти повышения могут не учитываться и среда в помещении может быть отнесена к нормальной, что избавляет от необходимости в ряде случаев усложнять и удорожать электрические сети. К таким кратковременным повышениям температуры можно отнести, например, повышение температуры в отдельные летние дни при сохранении средней температуры за наиболее теплые 4—5 ч суток на уровне +30оС.
Нижний предел температуры в помещении с нормальной и высший предел помещений с жаркой средой определяются при конкретном проектировании путем изучения климатических факторов в данном районе страны, условий отопления и вентиляции проектируемой установки и особенностей технологического процесса.
Так, для электромашинных помещений нижний предел температуры обычно устанавливается равным +5°С, что обеспечивается во всех районах страны соответствующим отоплением.
При работе электроустановки, сопровождающейся тепловыделениями за счет потерь, температура в помещении повышается.
Пределы огнестойкости и группы возгораемости некоторых строительных конструкций
Верхний расчетный предел температуры для электромашинных помещений принимается на уровне до +35оС. На практике из-за несовершенства вентиляции температура в этих помещениях в отдельные жаркие летние дни поднимается до 40-43°С, что не должно учитываться при расчетах сетей.
В производственных помещениях, где постоянно находится обслуживающий персонал и установлено технологическое оборудование, температура окружающего воздуха поддерживается в холодное время года на уровне 16—15°С, а в жаркие летние дни не должна превышать +30°с.
В горячих цехах металлургических заводов, особенно в верхних зонах помещений, температура воздуха может достигать 50—55°С, что должно учитываться при выборе электрооборудования и расчетах сетей.
По влажности среды помещения разделяются на четыре класса: сухие, влажные, сырые и особо сырые.
Сухие среды характеризуются относительной влажностью φ не более 60%; влажные — 60—75% и сырые — более 75, но менее 100%.
Особо сырые помещения характеризуются относительной влажностью φ=100%. В этих помещениях пол, стены, потолок и окружающие предметы покрыты конденсирующейся влагой — росой.
Влажность воздуха, как известно, характеризуется двумя факторами: абсолютным содержанием влаги (в весовых единицах) в единице объема воздуха (γ, г/м3) и относительной влажностью (φ, %).
Относительная влажность — это отношение имеющегося при определенной температуре количества влаги в единице объема к тому количеству, при котором неизбежно произойдет выпадение росы (при той же температуре).
На рис. 9-9 показано семейство кривых, представляющих собой зависимости между абсолютной влажностью у, температурой t и относительной влажностью φ для паров воды в воздухе.
При неизменном количестве влаги в единице объема (γ=const) относительная влажность воздуха φ уменьшается с повышением температуры. При понижении температуры относительная влажность увеличивается и при достижении точки φ=100% происходит выпадение росы.
Если представить себе, что абсолютная влажность в помещении остается постоянной (γ=const), то относительная влажность φ может характеризовать собой меру запаса, который необходим для исключения выпадения росы при понижениях температуры в этих помещениях.
Так, при φ=60% для выпадения росы в зоне температур от -15 до +35°С необходимо понижение температуры примерно на 9—10°С. При φ=75% это понижение составляет только 5,5°С.
В действительности абсолютная влажность не остается постоянной и зависит от влажности наружного воздуха, поступающего в помещение, а также от интенсивности выделения паров в технологическом процессе производства.
При понижении температуры абсолютная влажность γ воздуха в обычных условиях уменьшается. Выпадение росы при низких начальных температурах (близких к 0°С) не сопровождается обильным выделением влаги на стенах и окружающих предметах. Поэтому высокая относительная влажность φ более опасна для работы электроустановок при высоких (30—45°С) начальных температурах, когда абсолютное количество влаги в воздухе велико и быстрое понижение температуры (например, переход от жаркого и влажного дня к холодной ночи) может вызвать обильные выделения влаги на проводниках и изоляции.
Кроме классификации сред по признакам температуры и влажности существует разделение сред по классам в зависимости от наличия в них различной пыли, агрессивных газов или паров, разрушающе действующих на проводники, изоляцию и поддерживающие конструкции.
Так, под пыльной понимается среда, где по условиям производства выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов и т. п., создавать затруднения в нормальной длительной работе электрооборудования. Оборудование и электрические сети в пыльной среде должны иметь такое конструктивное исполнение, которое обеспечивает их нормальную работу.
В такой среде машины и аппаратуры должны быть в закрытом, обдуваемом и пыленепроницаемом исполнениях.
Коммутационные аппараты должны размещаться, например, в шкафах с уплотненными дверцами, исключающими проникновение пыли внутрь в количествах, опасных для работы аппаратов.
Токоведущие части и изоляторы различных токопроводов должны быть закрыты сплошными кожухами.
Среды, содержащие агрессивные газы или пары, вредно действующие на проводники или изоляцию и поддерживающие их конструкции, относятся к химически активным.
К этим средам относятся такие, в которых по условиям производства постоянно или в течение длительного времени содержатся химически активные газы, пары или на окружающих предметах образуются отложения веществ, разрушающие электротехнические устройства.
Кратковременные, случайные появления химически активных веществ в процессе эксплуатации установки, при которых не может произойти существенных воздействий на электротехнические устройства, могут не приниматься во внимание при отнесении этого помещения к тому или иному классу.
Для химически активных сред оборудование и материалы должны выбираться с учетом воздействия конкретных веществ, применяемых в технологическом процессе производства.
Наиболее эффективным средством защиты электроустановок от разрушающего действия химически активных сред является максимально возможное и экономически целесообразное территориальное удаление электрооборудования от источников выделения химических веществ. Когда электрические сети и оборудование не удается вынести за пределы постоянного присутствия агрессивных веществ, следует выделять для электрооборудования и коммутационной аппаратуры подстанций и распределительных пунктов отдельные помещения. Эти помещения должны постоянно вентилироваться очищенным воздухом с созданием избыточного давления, исключающего подсосы воздуха из смежных загрязненных помещений.
Когда неизбежна установка электрооборудования и прокладка сетей непосредственно в химически активной среде, должны выбираться такие материалы для проводников и изоляции, а также такие защитные покрытия, которые способны длительно противостоять разрушающему действию среды.
В табл. 9-3 приведена общая классификация сред и помещений.
В ряде производств применяются вещества, которые могут вызвать опасность пожаров или взрывов. Такие производства могут создавать постоянно или в редких случаях условия в окружающей среде, когда нагретые поверхности, искры или открытый огонь могут вызвать пожар, взрыв и разрушение установки.
Общая классификация сред и помещений
В связи с этим классификация сред предусматривает наличие еще двух классов сред: пожароопасных и взрывоопасных.
Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются или хранятся горючие вещества.
Взрывоопасными являются такие среды, в которых по условиям технологического процесса могут образовываться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими окислителями. К взрывоопасным относятся также и такие среды, где возможно образование взрывоопасных концентраций различных горючих веществ в виде пыли или волокон, взвешенных в воздухе.
Ввиду значительного различия условий образования пожароопасности или взрывоопасности в зависимости от свойств применяемых в технологическом процессе материалов и веществ, а также от причин возможного возникновения опасности пожара или взрыва пожароопасные и взрывоопасные среды имеют свою особую классификацию [1-1].
При проектировании промышленных электроустановок, включая и сети, одно и то же помещение или среда могут оказаться одновременно отнесенными к нескольким перечисленным выше классам. Например, помещение с химически активной средой может быть одновременно влажным. В этих случаях электротехническая установка должна удовлетворять условиям надежной работы в средах всех классов в данном помещении.
