Автоматизация лабораторной установки "Фотоэлектрическая станция"

Расчет зоны защиты ведем  отдельно для каждой пары молниеотводов. Для этого расположим молниеотводы по периметру здания и разделим на пары: №3-№4 и №1-№2. Остальные пары полностью идентичны. Для пары  №3-№4   :

                                                             (3.2)

 

Для пары и :

Так как  и , то группа стержневых молниеотводов с высотой обеспечивает защиту здания по высоте.

Вычерчиваем в масштабе зону защиты рассчитанных стержневых молниеотводов для здания. План и боковой виды изображены на рисунке 3.2. Полученная зона защиты объекта накрывает все здание. Все части объекта находятся внутри зоны защиты (показано на рисунке штриховкой). По высоте все части здания находятся внутри зоны защиты. Следовательно, обеспечена полная защита от прямого удара молнии на этом объекте.

3.2.1 Конструктивные  решения по проектируемой молниезащите  здания корпуса АИЭС

На основе норм СН РК 2.04-29-2005 [2]  выберем конструкцию токоотвода заземлителя, молниеприемника. Опоры стержневых молниеотводов должны быть рассчитаны на механическую прочность как свободно стоящие конструкции.

Стержневые молниеприемники  должны быть изготовлены из стали  любой марки сечением не менее  и длиной не менее , защищены от коррозии оцинкованием, лужением или краской.

 

 

 

Рисунок 3.2 - Молниезащита здания II категории многократными стержневыми молниеотводами

, установленными на здании

Соединения молниеотводов  с токоотводами и токоотводов  с заземлителями выполнены сваркой. При установке молниеотводов  на защищаемом объекте допускается  прокладывать токоотводы к заземлителям по наружным стенам здания кратчайшим путем, но не ближе чем в от входов или в местах, не доступных для прикосновения людей.

Допускается использование  любых конструкций железобетонных фундаментов зданий и сооружений в качестве естественных заземлителей молниезащиты.

С учетом требований выберем в качестве естественного заземлителя железобетонный фундамент защищаемого здания. Так как при этом выполняется условие обеспечения непрерывной электрической связи по их арматуре и присоединения ее к закладным деталям с помощью сварки. В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители.

3.2.1.1 Мероприятия по защите от вторичных проявлений молнии

1. Металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящиеся в защищенном здании, должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок или к железобетонному фундаменту здания. Наименьшие допустимые расстояния в земле между этим заземлителем и заземлителями защиты от прямых ударов молнии должны быть в соответствии с ПУЭ.
2. Внутри зданий между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние менее через каждые следует приваривать или припаивать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее или из стальной ленты сечением не менее . Для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки должны выполняться из гибкого медного проводника.
3. В соединениях элементов трубопроводов или других протяженных металлических предметов должны быть обеспечены переходные сопротивления не более на каждый контакт. При невозможности обеспечения контакта с указанным переходным сопротивлением с помощью болтовых соединений необходимо устройство стальных перемычек. Во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания следует обеспечить нормальную затяжку не менее болтов на каждый фланец.

3.2.1.2 Мероприятия по заносу высокого потенциала через металлические коммуникации

К металлическим коммуникациям  относятся ЛЭП, сети телефона, радио  и сигнализации, трубопроводы, кабели в наружных металлических оболочках или трубах.  Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществляется присоединением их на вводе в здание к заземлителю электроустановок или к заземлителю защиты от прямых ударов молнии.

Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи, сетям телефона, радио и сигнализации должна осуществляться следующим образом: ввод в здания воздушных линий электропередачи напряжением до , сетей телефона, радио, сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах. На вводе в здание металлические трубы, броня и оболочки кабелей, в том числе и с изоляционным покрытием металлической оболочки, должны быть присоединены к железобетонному фундаменту здания. В месте перехода воздушной линии электропередачи в кабель металлические броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изоляторов воздушной линии должны быть присоединены к заземлителю.

Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполняется путем  их присоединения на вводе в здание к заземлителю электроустановок или заземлителю защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации – к ее железобетонному фундаменту.

Защита от заноса высоких  потенциалов по воздушным линиям электропередачи напряжением выше , вводимым в подстанции, размещенные в защищаемом здании, должна выполняться в соответствии с ПУЭ [4].

Кроме того, в месте  перехода воздушной линии электропередачи  в кабель между каждой жилой кабеля и заземленными элементами должны быть обеспечены закрытые воздушные искровые промежутки длиной , установлен вентильный разрядник низкого напряжения.

3.2.2 Основные  мероприятия по электробезопасности

В лаборатории стоит  электрооборудование и ЭВМ, представляющие электроопасность для опреатора, по этой причине требуется обеспечить электробезопасность. Согласно ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ [1]  и ПУЭ [4] она обеспечивается как в электроустановках, так и на РМ одновременной реализацией трех принципов:

• конструкцией ЭУ
• техническими способами и СЗ
• организационными и техническими мероприятиями.

Первые два принципа применяют в основном при проектировании, изготовлении (включая испытания  и ввод в эксплуатацию) и размещении ЭУ, а третий принцип – только при их эксплуатации.

Выбор технических способов и СЗ для обеспечения электробезопасности зависит от вида опасности:

• от опасного и вредного действия электротока и электродуги;
• от электромагнитного поля
• от статического электричества
• от разрядов и воздействия атмосферного электричества.

Электрические установки, к которым относится все оборудование ПЭВМ, представляют для человека потенциальную опасность. Воздействие тока может привести к электрической травме, то есть повреждению организма электрическим током или электрической дугой.

Для предотвращения электрического травматизма обслуживание действующих электрических установок, осуществляется “Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей” (ПТЭ) и “Правилами устройства электроустановок” (ПУЭ). Помещения, где находятся рабочие места операторов, относятся к категории помещений без повышенной опасности, оборудование относится к классу до 1000В. Оператор работает с оборудованием 220В. Наиболее частыми бывают случаи касания рукой или другими частями тела корпусов компьютеров и дисплеев. Для предотвращения электротравматизма применяется способ защиты, заземление (рисунок 3.3). Человек-оператор владеет правилами эксплуатации электрооборудования и оказанием первой помощи при поражении электрическим током.

Рисунок 3.3 – Защитное заземление

Для предотвращения образования и защиты от статического электричества необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическое покрытие. Защита должна проводиться в соответствии с Санитарно-гигиеническими нормами допускаемой напряженности электростатического поля - ее уровень не должен превышать 20 кВ в течение часа.

В помещении предусмотрены защитные оболочки для токоведущих частей, обеспечивающие полную (частичную) защиту человека от прикосновения. Токоведущие части имеют безопасное расположение, что достигается их размещением за плинтусами, чтобы человек не смог прикоснуться к ним в процессе работы.

Для уменьшения вероятности  электротравматизма необходимо осуществлять периодический контроль изоляции измерением сопротивления изоляции. Контроль осуществляется на стадиях монтажа, ремонта, аварийного отключения или длительного пребывания в бездействии ЭУ, в процессе эксплуатации ЭУ.

Дополнением к общей защите оборудования являются системы автоматического отключения в случае возникновения опасности. Это быстродействующая защита, которая обеспечивает автоматическое отключение ЭУ при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность возникает при снижении сопротивления изоляции фаз ниже предельно допустимого уровня, появлении на корпусе ЭУ опасного сочетания тока и времени его протекания, однофазном замыкании на землю, а также в случае прикосновения человека непосредственно к токоведущей части, которая находится под напряжением.

3.3 Расчет системы кондиционирования помещения мониторинга

Расчет системы кондиционирования [3] произведен для летнего периода  времени, так как именно в летнее время существует избыток тепла.

Определим количество воздуха L м³/ч, которое необходимо вывести за один час из помещения, чтобы вместе с ним удалить избыток тепла по следующей формуле [3.12]:

м3/ч,

(3.3)

где С_в – теплоемкость сухого воздуха, ккал/кг (С_в=0,24 ккал/кг град);

t = t_УХ – t_BX при расчетах возьмем t=5°C;

у_в – плотность уходящего воздуха, определяемая в зависимости от температуры, кг/м³ (при расчетах принимается у_в=1,20 кг/м³).

Определим избыточное тепло  ккал/ч:

,

(3.4)

где Q_п – количество тепла поступающего в воздух помещения, ккал/ч;

Q_от – теплоотдача в окружающую среду через наружные ограждения (в теплое время года, при расчетах можно принять нулю).

Количество тепловыделений Q_п зависит от мощности оборудования, числа работающих людей и тепла, которое вносится в помещение через оконные проемы [16]:

,

(3.5)

где Q_об – тепло, выделяемое производственным оборудованием, ккал/ч;

Q_л– тепло выделяемое людьми, ккал/ч;

Q_оп– тепло выделяемое осветительными приборами;

Q_р– тепло, вносимое солнечной радиацией, ккал/ч.

Тепло, выделяемое производственным оборудованием в рабочем помещение, определяется из соотношения:

,

(3.6)

где 860 тепловой эквивалент 1 кВт∙ч, то есть тепло, эквивалентное 1 кВт∙ч электрической энергии;

Р_об – мощность, потребляемая оборудованием (компьютеры, принтеры) Р_об = 0,8 кВт;

n – коэффициент перехода  тепла в помещение, n=0,75;

 ккал/ч.

Тепло, вносимое солнечной  радиацией, определяется из соотношения:

,

(3.7)

где m – количество окон в помещение;

F – площадь одного  окна F=6 м²;

g_ост– солнечная радиация через остекленную поверхность, то есть количество тепла, вносимое за 1ч через остекление площадью в 1 м².

 ккал/ч.

Тепло выделяемое людьми определяется:

,

(3.8)

где Q_ч – количество тепла выделяемое одним человеком = 100Вт [9];

n – количество человек.

 ккал/ч.

Тепло выделяемое осветительными приборами:

,

(3.9)

где N – коэффициент, учитывающий количество энергии, переходящей в тепло N=0,8;

N_оп – количество осветительных приборов.

 ккал/ч.

Тогда тепловыделение составит: