Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» Политехнический институт Механико-технологический факультет Кафедра машиностроения, автоматики и электроэнергетики ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Заведующий кафедрой _________ К.М.Виноградов ___________________2018 г. Автоматизированная система управления и контроля уличного освещения МКР-5 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ ЮУрГУ–13.03.02.2018.063.00.00 ПЗ ВКР Консультанты Безопасность жизнедеятельности к.т.н., доцент _______________В.Г. Некрутов _______________________2018 г. Руководитель работы, Старший преподаватель ________________Т.И. Усиевич ______________________2018 г. Автор работы студент группы УК-508 ______________ А.А. Шишкин ______________________2018 г. Нормоконтролер, доцент __________В.Д. Константинов ______________________2018 г. Челябинск 2018 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ 7 2. ОБЗОР СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ. 2.1 Функции автоматизированной системы управления наружным освещением 2.1.1 Система, производимая «Home and Industrial Avtomatic» 2.1.2 Система управления наружным освещением (АСУ НО) «Фотон», производимая ООО «СТА» 2.1.3 Система измерений, учета и контроля энергоресурсов «Энергоресурсы» производства НТЦ "Арго" 2.2 Общие сведения об уличном освещении 2.3 Расчет сети наружного уличного освещения 9 3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ. 3.1 Описание работы системы управления 3.2 Программируемый логический контроллер ПЛК100.ТЛ 3.3 Модуль электроизмерительный 3.4 Термостаты MEYERTEC MTK-СТ 3.5 Нагреватели щитовые конвекционные MEYERTEC МТК 3.5.1 Полупроводниковый нагреватель патронного типа МТК-SH10 3.5.2 Полупроводниковый щитовой нагреватель MTK-EH 3.6 Модем ПМ-01 3.7 Пускатель магнитный серии ПМЛ 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. 5.1 Перечень вредных и опасных факторов 5.2 Охрана труда 5.3 Правила пожарной безопасности 5.4 Гражданская оборона 9 12 17 18 20 22 29 29 31 36 42 43 43 44 45 48 54 55 55 55 60 66 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 4 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время около 40 процентов генерируемой в мире электроэнергии и до 37 процентов всех электрических ресурсов используется в жилых и общественных зданиях, при этом значительную долю в энергопотреблении составляет энергии на освещение. Сокращение расхода электроэнергии на эти цели возможно двумя основными путями: снижением номинальной мощности освещения либо уменьшением времени использования светильников. Уменьшение установленной мощности освещения в первую очередь означает переход к более эффективным источника света, дающим нужный световой поток при существенно меньшим потреблении электроэнергии. Уменьшение времени использования светильников может быть достигнуто внедрением современных систем управления и контроля осветительных сетей. Применение современных светильников, в частности, на основе полупроводниковых светодиодов позволяет эксплуатировать их при сниженной (по сравнению с номинальной) мощности. А это значит, что при неизменной установленной мощности освещения существенно снижается потребляемая мощность. Управление осветительной нагрузкой можно осуществлять двумя следующими основными способами: - отключением всех или части светильников (дискретное управление) по мере необходимости, например, с использованием систем, определяющих присутствие человека; - плавным изменением мощности светильников (одинаковым для всех или индивидуальным). К системам дискретного управления относят различные фотореле (фотоавтоматы) и таймеры. Первые включают и отключают нагрузки по сигналам датчиков наружной естественной освещенности. Вторые коммутируют осветительной нагрузки в зависимости от времени суток по предварительно заложенной программе согласно установленному временному графику. К системам дискретного управления освещения относятся также автоматы, оснащенные датчиками присутствия, отключающими светильники в помещении через заданный промежуток времени после того, как его покидает последний человек. Это наиболее экономичный вид систем дискретного управления, однако к отрицательным побочным эффектам подобных систем относится возможное сокращение срока службы ламп за счет частых переключений. Также широко используются системы плавного регулирования мощности освещения. В последнее десятилетие многими производителями освоено производство оборудования для автоматизации управления внутренним освещением. Современные системы сочетают в себе значительные возможности экономии электроэнергии с максимальным удобством для пользователей. Системы автоматического управления освещением можно разделить на два основных класса: локальные и централизованные. Локальные системы управления освещением представляют собой блоки, встраиваемые в электрораспределительные щиты. Системы этого типа, как правило, осуществляют одну функцию либо их определенный набор. В это число входит, Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 5 например, учет присутствия людей и уровня естественной освещенности в помещении, а также работа с системами дистанционного управления. Локальные также в большинстве случаев не требует дополнительной проводки, а иногда даже сокращают необходимость в прокладке проводов. Конструктивно они выполняется в малогабаритных корпусах, закрепляемых непосредственно на светильниках или на колбе одной из ламп. Централизованные автоматические системы управления наружным освещением, отвечающие названию «интеллектуальных», строятся на основе микропроцессоров и микроконтроллеров, обеспечивающих практическую возможность одновременного многовариантного управления значительным (до нескольких сотен и тысяч) числом светильников, прожекторов и других осветительных приборов. Такие системы применяются как для управления только освещением, так и для взаимодействия с другими системами зданий и сооружений, например, с телефонной сетью, системами безопасности, вентиляции, отопления и солнцезащитных ограждений. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 6 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МКР-5 как район г. Усть-Катава появился на карте города в конце 80-х годов прошлого века, в связи с оказанием государственной поддержки частного коттеджного строительства. Государство выделяло строительные материалы, технику, а будущий владелец в свободное от основной работы время производил работы на выделенном ему участке, после завершения строительства объект мог быть приватизирован, также, как приватизировались в то время отдельные квартиры в многоквартирных жилых домах, и становился собственностью построившего его человека. В то же время финансирование шло по остаточному принципу, и такому важному факту, как наружное освещение МКР-5, внимания практически не было уделено. Тем более, с распадом СССР какие-либо работы по строительству и реконструкции осветительных линий вообще остановились. Следующим этапом развития явились 2000-х тысячные годы. Появилось достаточно много обеспеченных людей, которые могли бы позволить себе произвести строительство значительного по площади жилого дома или коттеджа, и началась дальнейшая застройка района. Но и в этот раз, системе уличного освещения внимания уделяется крайне мало. Наружное уличное освещение представляет собой разбросанные локальные очаги, освещающие в основном только локально территории частных владельцев. В настоящее время продолжается частная застройка МКР-5. Предполагается также полное заселение всей территории до границы ООО Водоканал, и далее, до ближайшего лесного массива. Таким образом, проектирование автоматической системы нужно производить, исходя из предполагаемых нагрузок, с расчетом перспективной застройки и новых осветительных линий. Питание сети наружного уличного освещения осуществляется от РУ 0,4 кВ комплексной трансформаторной подстанции наружной установки с воздушным вводом 6 кВ ТП-75, ввод 6 кВ на которую выполнен отпайкой от существующей ЛЭП на опоре №24 фидера «Теплые ключи-2». Целью дипломного проекта является улучшение качественных параметров уличного освещения МКР-5 за счет того, что система автоматизированного управления и контроля параметров даст возможность получать данные о состоянии всех осветительных, коммутационных и управляющих аппаратов уличной осветительной сети практически в режиме реального времени и оперативного принятия технических решений при возникновении нештатных режимов работы оборудования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: – разработать систему автоматизированного контроля параметров трансформаторной подстанции для дистанционного контроля; при ее разработке произвести расчет нагрузок уличной осветительной сети МКР-5 с учетом перспективной застройки. При расчете электрических нагрузок Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 7 принять во внимание тенденции перехода на энергосберегающие технологии и ухода от традиционных видов уличного освещения – ламп накаливания, ртутных светильников и т.п. – выполнить экономическое обоснование замены части оборудования на более современное, с учетом факторов, могущих оказать вредное влияние на человека или окружающую среду. Вывод по разделу 1: тема квалификационной работы «Автоматизированная систем управления и контроля уличного освещением МКР-5» актуальна и своевременна. Уличное освещение, являющееся одним из ключевых показателей качества жизни в современном городе, находится в удручающем состоянии. Разработка и внедрение подобной системы позволит значительно снизить общие затраты на электроэнергию, обслуживание сети уличного освещения, а также избежать длительных перебоев в освещении улиц. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 8 2.ОБЗОР АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОНТРОЛЯ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ. СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И 2.1 Функции автоматизированной системы управления наружным освещением Автоматизированная система управления наружным освещением (АСУНО) предназначена для оперативного автоматизированного централизованного управления и контроля наружным освещением населенных пунктов, промышленных объектов и автомагистралей. Применение АСУНО целесообразно в случае полной замены (вместе с силовым коммутационным оборудованием) существующих пунктов управления наружным освещением или ввода в эксплуатацию новых. Основные функциональные возможности: 1. Возможность включения – отключения освещения в трёх режимах: – в автоматическом режиме (основной режим работы) – управление освещением осуществляет контроллер шкафа управления согласно расписанию светового дня или автономного графика; – в дистанционном режиме (телеуправление) – инициативное управление переключением освещения по команде с АРМ диспетчера, – в ручном аппаратном режиме – управление освещением с помощью переключателей по месту установки шкафа управления, например, при ремонтных и/или регламентных работах. 2. Измерение, учет и контроль потребления электрической энергии по каждому шкафу управления. 3. Контроль основных параметры электрической сети. 4. Сбор и обработка информации о состоянии оборудования наружного освещения. 5. Обнаружение, своевременная сигнализация и регистрация аварийных ситуаций в сети, отказов технологического оборудования, несанкционированного проникновения в шкафы управления, пожара. 6. Контроль целостности оборудования. 7. Контроль несанкционированного подключения к сетям наружного освещения. 8. Локализация мест отказов в системе освещения и прогнозирования технического состояния осветительных приборов (ламп) на основе выработанного технического ресурса. 9. Регулирование энергопотребления системы (использование экономичных режимов работы путем отключения отдельных фаз). 10. Интеграция с городскими системами диспетчеризации и учета энергоресурсов. 11. Ведение журнала событий. 12. Формирование и печать отчетной документации. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 9 Структурно система состоит из следующих составных частей: – диспетчерский пункт управления; – шкаф управления освещением; – программное обеспечение; – каналы связи между диспетчерским пунктом управления и шкафами управления освещением. Организационно система АСУНО построена по иерархическому принципу и представляет собой двухуровневую структуру (или трёхуровневую: сервер – АРМ – контроллер – автоматика шкафа). Устройства верхнего уровня обеспечивают человеко-машинный интерфейс для контроля состояния и управления оборудованием, а также осуществляют обработку и хранение данных. Состав верхнего уровня управления (сервер и диспетчерские пункты): - Серверное оборудование системы (сервер системы; - сетевой фильтр; источник бесперебойного питания; - GSM модем; антенна магнитная GSM 900/1800; - блок питания 12В (1А)); - АРМ диспетчера (офисный компьютер под ОС Windows, соединенный с сервером посредством Ethernet; - лазерный (струйный) принтер). Нижний уровень системы включает в себя силовое коммутационное оборудование наружного освещения, функционально связанное с устройствами автоматики, которые обеспечивают управление силовым коммутационным оборудованием во всех режимах работы. Оборудование нижнего уровня располагается в шкафах управления освещением. Шкафы управления освещением ШУО комплекса АСУНО представляют собой полнофункциональные законченные изделия в металлическом корпусе, шкафного типа, напольной установки, одностороннего обслуживания, антивандального исполнения. Шкафы управления освещением (ШУО) предназначены для: - автоматического включения и отключения цепей уличного освещения по заранее заданному графику; - ручного или дистанционного (из диспетчерского пункта) управления осветительными сетями и установками производственных здании, сооружений, территорий любых объектов с любыми источниками света (лампами накаливания, люминесцентными и др.); – автоматического сбора, обработки, хранения и передачи информации относительно электроэнергии и мощности (учёт); Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 10 – автоматического сбора и обработки информации по диагностике состояния и функционирования собственно ШУО (сигнализация повышенной температуры и факт открытия двери шкафа для сообщения в диспетчерскую службу); – обеспечения интерфейсов доступа со стороны автоматизированной системы к электросчётчикам; – обеспечения интерфейсов доступа к ШУО, с целью передачи измеренных и вычисленных параметров, со стороны информационно-вычислительного комплекса. Внедрение таких систем позволяет снизить затраты за счёт следующих мероприятий: – на основании имеющихся данных в режиме реального времени производить анализ ситуации, на его основе прогнозировать и предотвращать возможные аварии; – в случае возникновения аварий – повышения оперативности выявления и ликвидации потерь; – точности расчётов с энергоснабжающими организациями и абонентами; – уменьшения заявленной мощности; – оперативности выявления и устранения отклонений от заданных режимов энергоснабжения и энергопотребления; – повышения оперативности управления энергопотреблением; – централизованного контроля потребления энергоресурсов; – выявлением и ликвидацией несанкционированных подключений; В настоящее время в связи с быстрым развитием и широким внедрением микропроцессоров и создаваемых на их базе контроллеров появилось большое количество решений, использующих как отечественную, так и иностранную элементную базу. В то же время, отечественные промышленные контроллеры, позволяющие управлять различными техпроцессами в режиме реального времени, производятся в основном для нужд военной или космической отраслей, в которых продукция российского производства всегда была и остается одной из лучших в мире. При этом наблюдается явно прослеживающаяся закономерность, проявляющаяся в том, что российская техника, при несколько меньшем удобстве в использовании, как правило, почти всегда превосходят по живучести и функциональным возможностям зарубежные аналоги. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что практически все представленные на рынке автоматические системы имеют сходные технические характеристики и параметры, имеют примерно равный уровень надежности и, следовательно, выбор компонентов для разработки системы будем основывать, исходя из стоимости оборудования и ПО, а также с учетом недостатков. Проведем обзор подобных систем, и на его основе примем решение, на базе какой элементной платформы будем производить разработку системы управления и контроля. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 11 2.1.1 Система, производимая «Home and Industrial Avtomatic» Контроллер АСУНО предназначен для установки в шкафы управления уличным освещением. Предназначен для дистанционного управления, управления по расписанию уличным освещением, для автоматического сбора данных о состоянии потребляемой мощности, действующих токов и напряжения питающей сети, контроля целостности оборудования, отслеживания возникающих неисправностей оборудования шкафа. Контроллер АСУНО, устанавливается в ШУНО и реализует функционал непосредственного управления включением/выключением освещения, а также контроль состояния ШУНО и ведения журнала учета параметров электрической сети и технологических событий. Нуждается в источнике бесперебойного питания 12V с аккумуляторной батареей. Контроллер АСУНО - самостоятельный автономный модуль с функциями слежения и управления: - следит за состоянием ШУНО и энергопотреблением, подключенных к нему потребителей, - управляет включением/выключением потребителей на основании расписания или по датчику освещенности, - ведет, с определенной периодичностью (по умолчанию 1 мин) подробный журнал слежения, содержащий полую информацию о состоянии ШУНО на определенный момент времени (а именно, состояние входов/выходов, напряжения, токи, мощности по трем фазам) - имеет собственную систему АТ-команд для конфигурирования, дистанционного управления и запроса данных. - организует канал для чтения данных со счетчика СЕ303 и СЕ102М сервером управления. - имеет режим дистанционного управления, в котором внутренние функции управления отключены; контроллер выполняет команды, полученные от сервера АСУНО; при этом функции слежения продолжают работу организует и поддерживает канал связи между сервером АСУНО и контроллером АСУНО. В аварийных ситуациях отправляет SMS сообщения. В основном режиме контроллер отвечает на запросы о чтении строк журнала. При возникновении события в контроллере может инициировать отправку данных (текущего состояния и типа события) не дожидаясь запроса от сервера. Структурная схема системы «Home and Industrial Avtomatic» представлена на рисунке 1. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 12 Рисунок 1.Структурная схема системы «Home and Industrial Avtomatic» Модуль Ethernet служит для настройки и управления контроллером АСУНО из локальной сети. Пользователь видит стандартную страницу интернета, на которой реализованы функции Плата управления состоит из печатной платы, на которой установлены: процессор PIC18F97J60, модуль модема SIM900 формирователи уровней сигналов для RS485часы реального времени, FLASH память датчик температуры реле оптроны гальванической развязки входов элементы индикации. Основу контроллера составляет микроконтроллер фирмы MICROCHIP PIC18F97J60 управления и настроек устройства. Модуль Ethernet состоит из разъема RJ45 с встроенными трансформаторами гальванической развязки. Весь алгоритм работы по ТСР реализован на процессоре PIC18F97J60. Модуль управления модемом представляет входы и выходы МК для управления схемой модема. Блок модема изготовлен на одной плате с процессором. Состоит из законченного модуля модема SIM900, держателя SIM карты. Модуль связи предназначается для формирования канала передачи данных, поступивших через порт RS232, на сервер (настроенный адрес и порт). Этот модуль удовлетворяет следующим требованиям: Поддерживает операторов GSM-связи: МТС, Билайн, Мегафон. Поддерживает систему АТ-команд, Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 13 получить значение уровня сигнала GSM-канала, передать данные на удаленный компьютер, отправить SMS. Часы реального времени с календарем предназначены для формирования меток времени и предоставлении данных о времени. В памяти EEPROM хранятся все необходимые данные о работе устройства, отчеты о событиях, и т.д. Ведется циклически перезаписываемый журнал событий глубиной 1000 записей. Каждая запись содержит: - дату и время до секунды - тип события - состояние дискретных входов - состояние дискретных выходов (ключей управления) - флаг питания от сети - флаг датчика температуры - флаг аналогового датчика освещенности (опциональная установка). Ведется циклически перезаписываемый журнал событий глубиной 250 записей. Каждая запись содержит: - дату и время до секунды - данные о состоянии основных показателей электрической сети Гальваническая развязка служит для обеспечения гальванической развязки между входами МК и датчиками установленными в шкафу, такими как датчик вскрытия двери, пожарный датчик, датчик освещенности, состояние автоматов защиты, состояние пускателей, состояние переключателя режимов работы ручной/ автоматический. Ключи управления служат для увеличения нагрузочной способности выходов МК для управления промежуточными реле. Промежуточные реле устанавливаются непосредственно на плате контроллера. К реле подключаются пускатели для управления группами освещения. Интерфейс RS 485 служит для связи с электросчетчиком. Состоит из микросхемы формирования уровней RS485. АЦП измеряет напряжения на выходе БП и АКБ. Эти данные используются для определения факта перехода на батарейное питание Блок питания формирует необходимые напряжения для платы управления и модема, используя напряжение блока питания и АКБ 12В. Телеметрия каждого пункта освещения с возможностью группировки по районам, улицам, трансформаторным подстанциям. Автоматическое включение и выключение уличного освещения в соответствии с заданным годовым сезонным графиком, переключение расписания по солнечному календарю со смещением. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 14 Возможность автономной работы пункта освещения при отсутствии связи с сервером. Сохранение всех событий (переключения и аварийные события) в базе данных контроллера. Автоматическая отсылка сохраненных событий при восстановлении связи с сервером. Централизованное оперативное управление включением и отключением освещения по команде диспетчера с возможностью передачи команд как на один объект, так и на группу объектов. Возможность автономной работы пункта освещения в течение часа при отсутствии напряжения. Поддержка приоритетов команд (команда диспетчера блокирует работу пункта освещения по расписанию или переводит в автоматический режим). Автоматический контроль и диагностика объекта управления уличным освещением и программного обеспечения (синхронизация времени, аппаратное диагностирование пункта освещения с отсылкой отчета на сервер, внутренний мониторинг сервера сбора). Отображение текущего состояния объектов управления освещением с индикацией всех необходимых данных: - состояние контактов состояния автоматических выключателей (включено / отключено); - состояния напряжения (напряжение по фазе присутствует / отсутствует); - состояние тока (ток по фазе есть / нет); - режим работы (штатный (все параметры системы в норме) / нештатный (сработал автоматический выключатель, напряжение есть – токов нет; напряжение есть, токи есть – реле не сработало; сработало реле, токи есть – напряжения нет); - режим переключений (по команде диспетчера / по расписанию); - состояние защиты входных и выходных автоматов (в режиме ожидания / защита сработала); - режим управления (в автоматическом / в ручном); - показания термодатчика в шкафу (возгорание обнаружено / не обнаружено); - показания защиты шкафа управления (дверь открыта / закрыта); - уровень GSM сигнала на пункте освещения; - показания термодатчика в контроллере (перегрев обнаружен / не обнаружен); Оповещение диспетчерского персонала об аварийных и иных важных событиях, в звуковом и графическом виде: - переключение фаз по расписанию; - переключение фаз по команде; - состояние автоматических выключателей (срабатывание); - состояние токов; - состояние напряжений; - перезагрузка контроллера; Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 15 - состояние защиты входных и выходных автоматов; - режим работы; - режим переключений; - режим управления; - показания термодатчика возгорания в шкафу; - показания термодатчика перегрева контроллера; - состояние двери; - наличие связи со счетчиком; - уровень GSM сигнала; - данные счетчика (тарифы, экстремумы, мгновенные значения). - прием, обработка и хранение данных информационно-измерительных приборов, которыми оборудованы пункты управления уличным освещением. Возможность получения через программные интерфейсы защищенной информации о параметрах информационно-измерительных приборов и регистрируемых ими данных таких как: - суммарное потребление электроэнергии по одному или группе объектов управления уличным освещением за прошедшие сутки; - общее потребление электроэнергии и потребление по тарифам на пункте освещения; - информация о максимальных и минимальных значениях по пунктам освещения за выбранные сутки (минимальное и максимальное напряжение, минимальное и максимальное значение тока для каждой фазы по объекту, с отображением названия объекта и даты); - информация о средней мощности работы пунктов освещения за выбранные сутки с отображением названия объекта, даты, время горения по фазам; - получение мгновенных значений токов, напряжения, мощности и cosφ. Возможность формирования следующих отчетов для каждого пункта освещения или группы объектов с возможностью выгрузки в Excel показателей: - потребление активной и реактивной энергии по одному пункту освещения или по группе за выбранный период; - минимальные и максимальные значения токов и напряжения по одному пункту освещения или по группе за выбранный период; - общее потребление активной и реактивной энергии с нарастающим итогом по одному пункту освещения или по группе; - отображение пофазного времени горения освещения с показанием средней пофазной активной и реактивной мощности и отклонение ее от номинала. 2.1.2 Система управления наружным освещением (АСУ НО) «Фотон», производимая ООО «СТА» Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 16 АСУ НО – система централизованного управления наружным освещением, позволяющая производить управление пускателями наружного освещения в 3-х режимах: - автоматическом (автономном); - ручном; - режиме управления. Вся информация о текущем состоянии НО отображается на рабочем месте диспетчера. В качестве канала связи с центральным диспетчерским пунктом используется цифровой GSM канал с использованием технологии GPRS. Система работает по введённому пользователем графику (ночной и вечерний режимы) и не требует вмешательства оператора. График заполняется на год вперёд для каждого исполнительного пункта, система остается работоспособной даже при потере связи с оператором. Для каждого исполнительного пункта предусмотрен набор дополнительных функций: - охранная сигнализация; - определение количества неисправных ламп (вычисляемое значение по величине тока); - определение количества неисправных предохранителей; - измерение фазных токов и напряжений (средствами счетчика электрической энергии); - снятие показаний счетчика электрической энергии; - переход ИП на питание от АКБ; - срабатывание устройств УТКЗ. АСУ включает 32 исполнительных пункта и управляет уличным освещением всего города. Система может работать в трех основных режимах: - автоматический (автономный) режим – в данном режиме все переключения НО происходят автоматически на исполнительном пункте по введенному ранее табелю. Время переключения определяется от встроенных часов реального времени. Переключение производится без вмешательства диспетчера и не зависит от наличия связи с ним. - ручной режим – переход в режим осуществляется непосредственно на ИП, переключения на контакторах управления НО осуществляется с помощью коммутационных аппаратов на лицевой панели. - режим управления – в данном режиме контроллер НО выполняет физическое управления контакторами только по командам диспетчера (от сервера ООИ). Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 17 - исполнительный пункт в составе: ИБП, программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК100, GSM/ GPRS-модем ОВЕН ПМ01, кнопки ручного управления, лампа подсветки. - сервер оперативной обработки информации. - автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера. Вся информация о текущем состоянии наружного освещения отображается на рабочем месте диспетчера. Система работает по введённому пользователем графику (ночной и вечерний режимы) и не требует вмешательства оператора, что обеспечивает экономию энергоресурсов, снижает уровень эксплуатационных затрат. 2.1.3 Система измерений, учета и контроля энергоресурсов «Энергоресурсы» производства НТЦ "Арго" Система измерений, учета и контроля энергоресурсов «Энергоресурсы», в дальнейшем СИСТЕМА «Энергоресурсы», представляет собой совокупность программно-аппаратного модулей. Система предназначена для управления технологическими процессами, сбора, архивирования и вывода информации, поступающей от измерительных приборов, выходом которых являются стандартные аналоговые, частотные, числоимпульсные или цифровые в стандарте RS-485, RS-232, ИРПС сигналы. Имеются каналы дискретного и широтно-импульсного управления. Количество приборов учета ограничений не имеет и определяется техническими возможностями используемого оборудования. Система «Энергоресурсы» обеспечивает: автоматизированный/автоматический сбор данных по распределенной сети (интерфейсы RS-232, RS-485, ИРПС, электросеть 220/380В, модемы для связи по коммутируемым линиям, GSM-, радио- модемы, выделенные линии, Saveмодуль MUR-1002.4M), полученных с первичных преобразователей, регистраторов МУР1001.2/.6/.7, токовых/потенциальных, частотных, числоимпульсных преобразователей (адаптеров); - хранение нескольких фискальных (не позволяющих производить коррекцию) архивов в регистраторе с разной частотой опроса первичных преобразователей (до 8 архивов) глубиной ретроспективы от нескольких минут до нескольких лет, зависящей от состава подключенного к регистратору оборудования и частоты опроса; - ведение архивов по параметрам энергопотребления, привязанных к астрономическому времени; - ведение нескольких распределенных баз данных в компьютерной сети по нескольким объектам; - Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 18 контроль мощности электропотребления с 3-х минутным интервалом интегрирования по группе потребителей; - визуализацию данных, группировку их в виде таблиц и графиков, удобных для анализа; - генерацию твердотельных копий отчетов, настраиваемых пользователем для конкретных приложений; - формирование решающих правил и ведение баз аварийных сообщений; - на основании алгоритмов управления предусмотрено задание параметров для интеллектуальных устройств управления исполнительными приборами (электродвигатели, реле, регуляторы мощности и проч.). - рассылку сообщений о нештатных ситуациях по списку, передаваемых в виде SMS сообщений, E-mail, факс, голосовые сообщения на телефон, MURTerminal; - синхронизацию таймеров аппаратных средств системы (поддержка единого времени в системе); - возможность дистанционного управления интеллектуальными устройствами (включать/выключать, ограничивать нагрузку, управление технологическими процессами); - передачу информации с фискальных первичных преобразователей (электросчетчики, регистраторы, теплосчётчики, счетчики газа и проч.), на компьютеры потребителя и энергопускающей организации (энергосбыт, ГЭС, теплосеть, и т.д.); - доступ к информации системы защищен паролями разных уровней. - ПО «Энергоресурсы» является неотъемлемой частью системы «Энергоресурсы» и предназначено для организации обработки данных в системах учета потребления/генерации электрической (по однотарифной/многотрафной системам) и тепловой энергии, учета расхода воды, газа, пара, сточных вод. Технические решения позволяют использовать ПО «Энергоресурсы» для учета энергопотребления как промышленных предприятий, так и объектов жилищнокоммунального хозяйства как в коммерческих так и в технологических целях. ПО «Энергоресурсы» может базироваться на трех типах баз данных: Paradox, Interbase (Firebird), MSSQL2000. Выбор типа базы данных определяется размерами системы и требованиями к надежности ее функционирования. Так Paradox предназначен для небольших локальных решений. Interbase для довольно крупных локальных и сетевых решений. Является надежным и недорогим решением, так как с системой поставляется бесплатный сервер базы данных. MSSQL2000 предназначен для крупных, в основном сетевых решений с высокими требованиями к надежности. Сервер базы данных MSSQL2000 пользователь приобретает отдельно. Также возможно использование других ODBC-совместимых баз данных. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 19 ПО «Энергоресурсы» может работать как с одной базой данных, расположенной локально или удаленно, так и одновременно с несколькими базами данных, расположенными на локальном и удаленных компьютерах. Возможна организация системы с одним или несколькими серверами сбора и одним или несколькими рабочими местами. Таким образом система подразделяется на локальную и сетевую версию. Программный комплекс «Энергоресурсы» имеет модульную структуру и состоит из набора компонентов, который варьируется в зависимости от конфигурации конкретной системы учета. Это позволяет собрать оптимальную конфигурацию для каждого конкретного случая и упрощает обновление и обслуживание системы. Мнемосхема системы автоматического управления уличным освещением ПВ-32 на рисунке 2. Рисунок 2Мнемосхема системы автоматического управления уличным освещением ПВ-32 2.2 Общие сведения об уличном освещении. Основной задачей наружного освещения улиц и внутрирайонных проездов является обеспечение безопасности движения в темное время суток. Уличное освещение должно обеспечивать нормированную величину освещенности или величину средней яркости дорожного покрытия. Освещенность должна быть по возможности равномерной. В сетях наружного освещения следует применять напряжение 380/220В переменного тока при заземленной нейтрали. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 20 Сети наружного освещения рекомендуется выполнять кабельными или воздушными линиями с использованием самонесущих изолированных проводов. В обоснованных случаях для воздушных распределительных сетей освещения улиц, дорог, площадей, территорий микрорайонов и населённых пунктов допускается использовать неизолированные провода. Линии, питающие светильники, подвешенные на тросах, должны выполняться кабелями, проложенным по тросу, самонесущими изолированными проводами. Линии сети наружного освещения должны подключаться к пунктам питания с учетом равномерной нагрузки фаз трансформаторов, для чего отдельные линии следует присоединять к разным фазам или с соответствующим чередованием фаз. В установках наружного освещения рекомендуется применять преимущественно высокоэкономичные газоразрядные источники света высокого давления: Лампы ДРЛ (дуговые ртутные) различной мощности – на улицах и дорогах всех категорий, а также в транспортных и пешеходных тоннелях. Коэффициент мощности светильника должен быть не ниже 0,85. Сечения нулевых жил кабелей в осветительных установках с газоразрядными источниками света следует, как правило, принимать равными сечению фазных проводов. Опоры с венчающими их светильниками рекомендуется размещать по односторонней схеме при ширине пешеходной части до 12м, а при большей ширине – по двухрядной прямоугольной или шахматной схеме. При воздушных сетях расстояние между светильниками ограничивается стрелой провеса проводов и обычно не превышает 40 м. Выбранные сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать: достаточную механическую прочность, прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур, срабатывание защитных аппаратов при токах К.З. (короткого замыкания). На линиях наружного освещения, имеющих более 20 светильников на фазу, ответвления к каждому светильнику должны защищаться индивидуальными предохранителями или автоматическими выключателями. При освещении улиц как линейного объекта наибольшая доля светового потока должна быть направлена по двум противоположным сторонам вдоль улицы, создавая при этом равномерное освещение на всем ее протяжении. Практика показывает, что для оптимального решения этой задачи необходимо иметь светильники, имеющие максимумы силы света, направленные примерно под углом 65–75° к вертикали в двух противоположных направлениях. Такая трансформация светового потока лампы возможна только с помощью зеркал и преломлятелей, которыми и снабжено большинство современных уличных светильников. Устройство уличного освещения регламентируется ВСН 22–75 – «Инструкцией по проектированию наружного освещения городов, поселков городского типа и сельских населенных пунктов». По характеру предъявляемых требований к Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 21 освещению все улицы и площади городов подразделяются на три категории: А – скоростные дороги, магистрали общегородского значения и т.п.; Б – магистральные улицы районного значения, дороги грузового движения и т.п.; В – улицы и дороги местного значения. 2.3Расчет сети наружного уличного освещения. Для начала произведем расчет освещения основной части улицы. По СНИПам средняя горизонтальная освещенность таких дорог должна составлять 10 Лк. При этом учтем, что светодиодные фонари уличного освещения мощностью 40 Вт. не смогут заменить традиционный светильник с лампой ДРЛ-250. Мощность светодиодной лампы уличного освещения должны быть от 90 Вт для замены светильника типа РКУ-250 и от 120Вт для замены светильников типа РКУ-400. Энергосберегающие фонари с такой мощностью могут обеспечить необходимую по СНИП 23-05-95 освещенность. Поэтому воспользуемся типовым решением подобной задачи, и освещение будем рассчитывать с лампами ДРЛ на 250 Вт на фонарях высотой 11 м с расстоянием друг от друга в 35 м. Запитывание этого освещения будет производиться от ТП 75, так как она находится ближе всего к центру нагрузки этого освещения. Электроэнергия от ТП 75 до фонарей освещения будет производиться кабелям, а далее проводами СИП. При расчете принимаем то допущение, что согласно плана перспективной застройки площадь МКР – 5 увеличится приблизительно в три раза, и составит порядка 240 коттеджей. Исходя из сказанного, принимаем 5 параллельных линий осветительной сети. Расчетная нагрузка питающей линии осветительной сети определяется следующим образом: Р ро = Р уст × K с × К пра ; где K с – коэффициент спроса (одновременности) К пра – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующем аппарате; Р уст – установленная мощность ламп (светильников), определяется как: Р уст = Р св × K св ; где K св – количество ламп (светильников) в рассчитываемой линии; Р св – мощность лампы (светильника); Находим нагрузку питающей осветительной сети: Р РО W1 = (7 × 250) × 1 × 1,1 = 1750 , кВт Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 22 Р РО W2 = (7 × 250) × 1 × 1,1 = 1750 , кВт Р РО W3 = (8 × 250) × 1 × 1,1 = 2000 , кВт Р РО W4 = (6 × 250) × 1 × 1,1 = 1500 , кВт Р РО W5 = (9 × 250) × 1 × 1,1 = 2250 , кВт Р РО общ = 1750 + 1750 + 2000 + 1500 + 2250 = 9250 , кВт Расчетный ток осветительной сети I Р.О. , А, для трехфазной сети (с нулевым проводом и без него) при равномерной нагрузке фаз определяется по формуле: I Р.О. = Рро 3 × U н × cosϕ где U Н – номинальное напряжение в сети, U Н =380В; cos φ–коэффициент мощности нагрузки, для ламп ДРЛ cos φ=0,9 Находит ток осветительной сети: I Р.О.W1 = 1750 = 2,95, А 3 × 380 × 0,9 I Р.О.W2 = 1750 = 2,95, А 3 × 380 × 0,9 I Р.О.W3 = 2000 = 3,37, А 3 × 380 × 0,9 I Р.О.W4 = 1500 = 2,53, А 3 × 380 × 0,9 I Р.О.W5 = 2250 =3,8, А 3 × 380 × 0,9 Сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать: - достаточную механическую прочность; - прохождение токов нагрузки без перегрева сверх допустимых температур; Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 23 - необходимые уровни напряжения у источников света; - срабатывание защитных аппаратов при коротком замыкании. Достаточная механическая прочность необходима, чтобы во время эксплуатации и монтажа не было чрезмерного провисания или обрыва проводов. Наименьшие допустимые сечения проводников по механической прочности составляют: для медных проводов 1 мм2, для алюминиевых – 2,5 мм2. При тросовой прокладке в зависимости от нагрузки стальные тросы следует принимать 1,95-6,5 мм2, катанку – 5,5-8 мм2. Нагрев проводников вызывается протеканием по ним тока I Р.О.W Важным условием при проектировании осветительной сети является обеспечение у ламп достаточного уровня напряжения. Для этого производится расчет сети по потере напряжения. Принимая за u min наименьшее минимальное напряжение у наиболее удаленных ламп, можно определить величину располагаемых потерь Δu р по следующей формуле: Δu р = u х - u min - Δu т где u х – номинальное напряжение при холостом ходе трансформатора; Δu т – потеря напряжения в трансформаторе, приведенная ко вторичному напряжению. Располагаемые потери напряжения осветительной сети Δu р в зависимости от мощности трансформатора S ном.т. , коэффициента его загрузки и мощности являются справочными данными, и определяются из соответствующих справочных таблиц. При этом они рассчитаны на минимальное напряжение u min = 97,5 % номинального напряжения. Потери напряжения на каждом участке осветительной сети определяются по формуле: M ∆u = s × Кс где М – момент нагрузки; s–сечение данного участка сети. К с - коэффициент, зависящий от схемы питания и материала проводника. Принимаем значение К с = 44 для алюминиевых проводов. Момент нагрузки представляет собой произведение мощности Р ро на длину линии l л. (рисунок 3) М = Р ро × l л Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 24 Рисунок 3. Определение нагрузки осветительной сети Для участка осветительной сети с несколькими параллельно присоединенными секциями: М = Р ро∑ × ( l л.о. +l л.1 / 2) Для определения сечения проводника по наименьшему расходу проводникового материала применяется формула: ΣM + Σαm ∆u р × К с где ∑М – сумма моментов данного и всех последующих по направлению участков с тем же числом проводов в линии, как и на данном участке; ∑αm – сумма моментов всех ответвлений, питаемых на данном участке и имеющих иное число проводов, чем на данном участке; α – коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов на участке и в ответвлении, принимается равным 1,39. s= Найдя мощность и токи в головных отрезках можно выбрать провод, так как далее по линии нагрузки будут только падать. Мы выбираем провод СИП-1 мм2 с допустимым током I доп =70(А), I кз =10(кА). Здесь и далее на освещение будем ставить кабели АВВБ 16 мм2 . Составим расчетную схему для определения сечений проводников. (рисунок 4) Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 25 Рисунок 4 Расчетная схема для определения сечений проводников осветительной сети Определим моменты для всех участков сети. Для головного участка сети: М А-6 = 9,25 × 170 = 1572,5 кВт×м Для параллельно соединенных ответвлений сети: М 6-1 = 1,75 × 245 = 428,75, кВт×м М 6-2 = 1,75 × 245 = 428,75, кВт×м М 6-3 = 2 × 280 = 560, кВт×м М 6-4 = 1,5 × 210 = 315, кВт×м М 6-5 = 2,25 × 315 = 708,75, кВт×м Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 26 Определяем сечения проводников. Принимаем для головной части и ответвлений α = 1, К с =54, Δu р = 5,5 Сечение головной части: s A -6 = 1527,5 + (1 × (428,75 + 428,75 + 560 + 315 + 708,75)) = 13,51 54 × 5,5 s А-6 = 13,51 мм2 Выбираем ближайшее стандартное сечение, равное 16 мм2. Принимаем кабель с бумажной изоляцией в алюминиевой оболочке, полихлорвиниловом шланге, марки ААШВу 4×16 мм2. Действительные потери напряжения на головном участке А-6 будут равны: ∆u А-6 = 1527,5 = 1,82 16 × 54 ∆u А -6 = 1,82% Определим расчетные потери напряжения на каждом участке осветительной сети: ∆u 6-1 = ∆u 6-2 = ∆u 6-3 = ∆u 6-4 = ∆u 6-5 = ∆u р − ∆u А-6 = 5,5 − 1,82 = 3,68% Сечения проводов на всех участках рассчитываем следующим образом: На участке 6 – 1: s 6 -1 = 428,5 = 2,16, мм 2 54 × 3,68 s6-2 = 428,5 = 2,16, мм 2 54 × 3,68 Принимаем 2,5 мм2; На участке 6 – 2: Принимаем 2,5 мм2; На участке 6 – 3: s 6 -3 = Изм. Лист № докум. Подпись Дата 560 = 2,81, мм 2 54 × 3,03 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 27 Принимаем 4 мм2; На участке 6 – 4: s6-4 = 315 = 1,58, мм 2 54 × 3,68 s 6 -5 = 708 = 3,56, мм 2 54 × 3,68 Принимаем 2,5 мм2; На участке 6 – 5: Принимаем 4 мм2. Прокладку питающих проводников воздушной сети освещения выполняем проводом СИП 2×10 мм2, с допустимым током 50 А, током КЗ 10 кА. Вывод по разделу 2: Произведен расчет параметров осветительной сети, определены основные характеристики, рассмотрены основные моменты, определяющие выбор оборудования для разработки системы автоматического управления и контроля уличного освещениемМКР-5 г. Усть-Катава Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 28 3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 3.1 Описание работы системы управления Современные сети уличного освещения городов – это энергоемкие объекты, правильное построение которых в значительной мере определяет финансовые затраты на их эксплуатацию, а также комфортность проживания и безопасность граждан. При этом практика эксплуатации показывает, что ежегодно на нужды освещения расходуется до 20% от общегородского потребления электроэнергии. Применение новых технологий контроля и управления в системах уличного освещения позволяет достичь значительного снижения потребление энергии и эксплуатационных затрат. Так, по нашим оценкам потенциал экономии денежных средств при комплексном внедрении современных энергосберегающих технологий в системах уличного освещения составляет более 50%. Разрабатываемая система управления и контроля позволяет осуществлять управление сетью наружного освещения в следующих режимах: 1) Ручной. Осуществляется по команде оператора. Режим предназначен для тестирования работоспособности линий освещения и принудительного управления в нештатных ситуациях. 2) По расписанию. Включение и выключение освещения осуществляется в заранее заданное время. 3) Автоматически по датчику освещения. В зависимости от текущего уровня освещенности и его минимального порогового значения система сама управляет освещением. 4) Управление по восходу/ закату солнца. На основе географических координат контроллерное оборудование вычисляет время восхода и заката солнца на конкретную дату, и в соответствии с полученными данными управляет освещением. Для компенсации отличий фактического времени восхода/ заката от расчётного, например, из-за рельефа местности, предусмотрены поправочные коэффициенты. 5) Комбинированный режим работы системы управления наружным освещением. При выборе этого режима возможно выделение нескольких линий в качестве дежурных, для которых сигналы датчиков освещённости будут являться приоритетными, например, над сигналами расписания. Применяется в том случае, если изменение погодных условий может серьёзно влиять на освещённость, а также для управления освещением служебных помещений в течение рабочего дня. Также имеется возможность оборудования программно-аппаратного комплекса АСУНО счётчиками электрической энергии. В таком варианте эксплуатирующие службы получают возможность: - вести учёт потребляемой электроэнергии; - контролировать качество электроэнергии; Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 29 - оперативно получать сообщения о перегорании ламп освещения; - отслеживать несанкционированное подключение нагрузок к линии. Управление осуществляется с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК). SCADA-система разрабатывается в среде программирования контроллера и загружается в его энергонезависимую память. Такой вариант SCADA-системы содержит визуализацию самых необходимых показателей. Диспетчер системы управления наружным освещением посредством веб-браузера загружает из ПЛК экранную форму с текущими показаниями, которые отображаются в реальном времени. Каждый модуль выводится в отдельное окно браузера. Система получается простой, надежной и сравнительно дешевой за счет интеграции визуальных средств управления в память контроллера. Используется в случае, если нет необходимости в создании полноценной SCADA-системы. Непосредственное управление осветительной сетью осуществляется при помощи шкафов управления (ШУ) пунктов включения - выключения. Данные ШУ в своем составе содержат комплект силового оборудования для непосредственного управления наружным освещением, трехфазный электросчетчик и контроллер, обеспечивающий сбор и первичную обработку входных информационных сигналов для передачи на верхний уровень, а также выдачу управляющих воздействий силовому оборудованию ПВ. Контроллер ШУ ПВ осуществляют обмен данными с серверами центрального диспетчерского пункта (ЦДП), составляющими верхний уровень. Резервируемые серверы ЦДП с функциями архивирования предоставляют оперативному персоналу удобный человеко-машинный интерфейс для контроля состояния и управления наружным освещением, анализа накопленных архивных данных, а также обеспечивают формирование отчетной документации ШУ ПВ выполнен как функционально и конструктивно законченное изделие, оборудованный клеммниками для подключения внешних цепей, промаркированных надлежащим образом, а также кабельными вводами. Кроме того, для исключения возможности несанкционированного доступа каждый ШУ запирается на ключ и комплектуется датчиком контроля доступа. ШУ обеспечивают степень защиты от внешних воздействий не ниже IP54 для ТП по ГОСТ 14254-9. При необходимости ШУ ПВ может быть изготовлен в антивандальном исполнении, не позволяющем разобрать конструкцию снаружи без применения режущего инструмента, для чего толщина стенок увеличивается до3 мм, и устанавливается замок с трехточечной фиксацией. Для передачи данных возможно использование радиоканалов, каналов связи GPRS, проводной (оптоволоконной) и телефонной линий связи. ЦДП имеет возможность передачи данных на более высокий уровень по локальной сети Ethernet. Достоинствами разрабатываемой автоматизированная система управления наружным освещения являются следующие возможности: - система просто разворачивается; Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 30 - на используемой элементной базе имеется возможность очень просто производить несколько вариантов системы, различных по стоимости и возможностям, при этом оборудование пунктов включения может различаться числом дискретных входов/выходов, наличием или отсутствием локальной консоли, резервного источника питания, интерфейса индивидуального управления светильниками. Например, упрощенный вариант контроллера пункта включения ПЛК 100 ТП рассчитан на использование в качестве подчиненного пункта включения для работы в телекаскадном режиме или в малобюджетных проектах (управление освещением в небольших населенных пунктах, коттеджных поселках и т. п.); - отказ от проводных линий связи. Благодаря использованию беспроводного канала сотовой сети GSM в режиме GPRS на внедрение системы тратится мало времени. Обеспечивается минимальная стоимость трафика, выполняется соединение со всеми пунктами включения одновременно, отсутствуют ограничения по удаленности пунктов включения от центрального диспетчерского пункта, создается высокий уровень информационной защищенности. Дополнительно надежность связи может быть обеспечена с помощью установки второй сим-карты в модем ПЛ-01; - пункт включения может комплектоваться электросчетчиками различных моделей от разных производителей, датчиком освещенности, источником точного времени и геопозиции на базе GPS/ГЛОНАСС; - существует возможность адаптации к сетям освещения с произвольной топологией. Удобный редактор мнемосхем позволяет адаптировать АРМ к широкому спектру различных вариантов включения оборудования; - пункты включения конфигурируются удаленно; - информативные сообщения об авариях; - обеспечивается экономия электроэнергии; - максимально возможная надежность управления сетями освещения; - система на базе выбранного оборудования предусматривает возможность установки внутренней системы молниезащиты; Все перечисленное обеспечивает уменьшение накладных расходов на обслуживание объектов наружного освещения. Разрабатываемая автоматизированная система управления наружным освещением представляет собой современное решение, которое позволяет выполнить все требования, актуальные для настоящего времени: снизить затраты на электроэнергию, наладить многотарифный автоматизированный учет и управление нагрузкой и пр. Приведем технические характеристики каждого модуля системы в отдельности в соответствии с ранее обозначенными требованиями к системе. 3.2 Программируемый логический контроллер ПЛК100.ТЛ Программируемый логический контроллер ПЛК100.ТЛпредназначен для создания систем автоматизированного управлениятехнологическим Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 31 оборудованием в энергетике, на ж/д транспорте, в различных областях промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства, наопасныхпроизводственныхобъектах(например, Котлонадзора), подконтрольных органам Ростехнадзора. Логика работы ПЛК100.ТЛопределяется потребителем в процессе программирования контроллера. Программирование и конфигурирование контроллера осуществляетсяв среде программирования Enlogic, интегрированной в ПО Телемеханика Лайт.Основные технические характеристики контроллера ПЛК100.ТЛ представлены в таблице 1. Заводские сетевые настройки в таблице 3. Таблица 1 - Основные технические характеристики контроллера ПЛК100.ТЛ Параметр 1 Значение 2 Общие сведения Степень защиты корпуса Напряжение питания: ПЛК100-24 ПЛК100-220 Потребляемая мощность, не более ПЛК100-24 ПЛК100-220 IР20 18... 29В постоянного тока (номинальное напряжение 24 В) 90... 264В переменного тока (номинальное напряжение 230 В) частотой 47... 63 Гц 6 Вт* 10 Вт Индикация передней панели Ресурсы Центральный процессор Объем оперативной памяти Объем энергонезависимой памяти хранения ядра, программ и архивов Размер Retain-памяти Время выполнения цикла ПЛК Изм. Лист № докум. Подпись Дата 1 индикатор питания 8 индикаторов входов 12 индикаторов выходов 32-х разрядный RISC-процессор 200МГц на базе ядра АRМ9 8 Мбайт 4 Мбайт** 4 кбайт*** Минимальное 250 мкс (нефиксированное), типовое от 1 мс 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 32 1 Окончание таблицы 1 2 Дискретные входы Количество дискретных входов 8 Гальваническая развязка дискр.входов есть, групповая Электрическая прочность изоляции дискретных входов 1,5кВ Максимальная частота сигнала, 1 кГц при программной подаваемого на дискретный вход обработке;10 кГц при применении аппаратного счетчика;1 кГц при применении обработчика энкодера. Дискретные выходы Количество дискретных выходовв: ПЛК100-24.Р и ПЛК100-220.Р 6 э/м реле ПЛК100-24.К 6 сдвоенных транзисторных ключей(всего 12 выходных сигналов) Гальваническая развязка дискретных выходов есть, индивидуальная Электрическая прочность изоляции дискретных выходов 1,5кВ Интерфейсы связи Интерфейсы Ethernet 100 Ваsе-Т, RS-232,RS-232 Debug RS-485, USB 2.0 Device Скорость обмена по интерфейсам RS, бит/с от 4800 до 115200 Программирование Протоколы см. таблицу 3 Среда программирования Enlogic ( в составе SCADA-системы Телемеханика Лайт) Интерфейс для связи со средойпрограммирования Ethernet *Для ПЛК100-24без учета мощности, потребляемой нагрузкой, подключенной квыходным элементам типа К. **Дляхранения файлов и архивов используется Flash-память, специализированная файловаясистема.Доступный для пользователяобъем ЗМбайта. *** Настраивается пользователем, максимальный объем 16 Кбайт. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 33 Таблица 2- Протоколы связи. Интерфейс Протокол 1 2 Modbus-TCP, Gateway Modbus-RTU, Modbus-ASCII, DCON, ОВЕН Modbus-RTU, Modbus-ASCII,DCON, ОВЕН Gateway, Modbus-ASCII, DCON, ОВЕН Gateway( для среды CodeSys) Ethernet RS-485 RS-232 RS-232 Debug USB Таблица 3 – Заводские сетевые настройки Параметр IP адрес Шлюз Маска Значение 192.168.0.77 192.168.0.1 255.255.255.0 Контроллер ПЛК100.ТЛэксплуатируется при следующих условиях: – закрытые взрывобезопасные помещения или шкафы электрооборудования без агрессивных паров и газов; – температура окружающего воздуха от минус 20 до +55°С; – верхний пределотносительной влажности воздуха:80 % при +25°С и более низкихтемпературах без конденсации влаги; – атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа. По устойчивости к климатическим воздействиям при эксплуатации ПЛК100 соответствует группе исполнения В4 по ГОСТ 12997-84. Поустойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации ПЛК100 соответствует группе исполнения N2 по ГОСТ 12997. Схемы подключения питания, дискретных входов и выходов к ПЛК100 представлены на рисунке 5 - 7. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 34 Рисунок 5 -Схема подключения питания, дискретных входов и выходов к ПЛК100 Рисунок 6 - Схема подключения питания, дискретных входов и выходов к ПЛК100 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 35 а) б) в) Рисунок 7 - Схемы подключения к ПЛК100.ТЛ дискретных датчиков с полупроводниковым выходным каскадом: а – ПЛК100-220 датчик nр-n-типа, б – ПЛК100-24 датчик р-n-р-типа, в – ПЛК100-24 датчик nр-n-типа 3.3 Модуль электроизмерительный Прибор предназначен для измерения напряжения, силы тока, частоты, мощности, фазового угла и коэффициента мощности в трехфазных сетях и передачи результатов измерений в сеть RS-485. Прибор может быть использован в составе измерительных систем контроля и управления технологическими процессами на промышленных предприятиях. Дополнительная погрешность измерения, вызванная изменением температуры окружающей среды относительно нормальной (на каждые 10 °С изменения температуры) не более 0,5 предела основной погрешности. Предел дополнительной приведенной погрешности, вызванной воздействием электромагнитных помех не более 0,5 предела основной погрешности. Время установления рабочего режима прибора не более 1 минуты. По эксплуатационной законченности приборы относятся к изделиям второго порядка. Прибор имеет следующие группы гальванически изолированных цепей: - цепи питания прибора; - цепи интерфейса RS-485; - цепи измерительных входов. Электрическая прочность изоляции всех групп цепей относительно друг друга: 2500 В. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 36 Прибор эксплуатируется при следующих условиях: – закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов; – температура окружающего воздуха от минус 20 до +55°С; – верхний предел относительной влажности воздуха 80 % при +35 °С и более низких температурах без конденсации влаги; – атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа. Технические характеристики прибора представлены в таблице 4. Таблица 4 – Технические характеристики Модуля электроизмерительного. Наименование 1 Значение 2 Питание Напряжение питания от сети переменного тока, от 90 до 264 частотой от В 45 до 65 Гц Потребляемая мощность, ВА, не более 7,5 Измерение фазного напряжения Входной сигнал (действующее значение) С использованием внешних трансформаторов напряжения ~(1...400) В, от 45 до 65 Гц ~(1⋅10-3...4000⋅103)В, от 45 до 65Гц Максимальное допустимое значение, не более 1 сек Основная приведенная погрешность измерений Разрешающая способность, В Входное сопротивление, кОм, не менее 500 Время опроса входа, сек, не более 800В 0,25 % 0,1 500 1 Количество каналов измерения 3 Измерение линейного напряжения (межфазного) Входной сигнал (действующее значение) Сиспользованием внешних трансформаторов напряжения ~(2...580) В, от 45 до 65 Гц ~(2⋅10-3...5800⋅103)В, от 45 до 65Гц Максимальное допустимое значение, не более 1 сек Основная приведенная погрешность измерений Изм. Лист № докум. Подпись Дата 800 В 0,5 % 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 37 1 Разрешающая способность, В Входное сопротивление, кОм, не менее Продолжение таблицы 4 2 0,1 500 Время опроса входа, сек, не более 1 Количество каналов измерения 3 Измерение силы тока Входной сигнал (действующее значение), А от 0,005 до 5 С использованием внешних трансформаторов тока, А от 0,005⋅10-3до 50⋅103 Максимальное допустимое значение, не более 1 сек 10 А Основная приведенная погрешность измерений 0,25 % Время опроса входа, сек, не более 1 Разрешающая способность, А 0,001 Входное сопротивление, Ом, не более 0,01 Количество каналов измерения 3 Входной сигнал (действующее значение), кВт, кВА, кВАр от 0,02 до 2 С использованием внешних трансформаторов (напряжения/ток) от 0,2⋅10-6 до 200⋅109 Основная приведенная погрешность измерений 0,5 % Время вычисления, сек, не более 1 1 Разрешающая способность, Вт, ВА, Вар Количество каналов измерения 3 Измерение частоты первой гармоники Действующая частота первой гармоники, Гц от 45 до 65 Основная приведенная погрешность измерений 0,15 % Время опроса входа, сек, не более 1 Разрешающая способность, Гц 0,01 Количество каналов измерения (активный) 1 Измерение коэффициента мощности cosφ Диапазон измерения (в рабочем диапазоне от 0 до 1 мощности) Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 38 Окончание таблицы 4 2 1,0 % 1 0,01 3 от 10° до 170° 1 Основная погрешность измерений Время вычисления, сек, не более Разрешающая способность Количество каналов измерения Диапазон измерения (в рабочем диапазоне напряжений) Основная погрешность измерений 0,4 % Время опроса входа, сек, не более 1 Разрешающая способность 1° Количество каналов измерения 3 Интерфейс связи RS-485 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, Скорости обмена, бит/сек 28800, 38400, 57600, 115200 ОВЕН; ModBus-RTU; ModBusПротоколы связи ASCII; DCON Входное сопротивление, кОм 12 Конструктивное исполнение Степень защиты корпуса IP20 Габаритные размеры прибора, мм (96×73×110) ±1 Масса прибора, кг, не более 0,5 По устойчивости к климатическим воздействиям при эксплуатации прибор соответствует группе исполнения В4 по ГОСТ 52931-2008. По устойчивости к воздействию атмосферного давления прибор относится к группе Р1 по ГОСТ 52931-2008. По устойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации прибор соответствует группе исполнения N2 по ГОСТ 52931-2008. По электромагнитной совместимости приборы относятся к оборудованию класса А по ГОСТ Р 51522-99. Структурная схема прибора МЭ 110-220.3М представлена на рисунке 7. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 39 Рисунок 7 - Структурная схема прибора МЭ 110-220.3М Схемы подключения прибора представлены на рисунках8– 9. Рисунок 8 Схема подключения прибора МЭ 110-220.3М Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 40 Рисунок 9 Схема подключения прибора МЭ 110-220.3М Список наиболее широко используемых команд приведен в таблице 5 Таблица 5- Наиболее широко используемые команды. Номер Наименование Назначение 1 2 3 4 5 6 7 8 L N NC UA UN UB UN UC Питание ~ от 90 до 264 В Питание ~ от 90 до 264 В Не подключен Вход 1 измерения напряжения Нейтраль (Входы измерения напряжения) Вход 2 измерения напряжения Нейтраль (Входы измерения напряжения) Вход 3 измерения напряжения 9 10 11 12 UN A B NC Нейтраль (Входы измерения напряжения) RS-485 линия А RS-485 линия В Не подключен 13 14 15 16 17 18 IA INA IB INB IC INC Вход 1 измерения тока Нейтраль (Вход 1 измерения тока) Вход 2 измерения тока Нейтраль (Вход 2 измерения тока) Вход 3 измерения тока Нейтраль (Вход 3 измерения тока) Примечание–Контакты нейтрали 5, 7, 9 объединены между собой. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 41 3.4 Термостаты MEYERTEC MTK-СТ Термостаты MEYERTEC MTK-СТ применяются с нагревателями МТК и вентиляторами KIPVENT для поддержания заданной температуры внутри шкафа. Термостаты МТК-СТ также могут использоваться в качестве простейших регуляторов или сигнализаторов пониженной и повышенной температуры. Технические характеристики термостатов MEYERTEC MTK-СТ представлены в таблице 7. Таблица6 – Технические характеристики термостатов MEYERTEC MTK-СТ Модификация MTK-CT0 (NO контакт) MTK-CT1 (NC контакт) Управление вентилятором Управление нагревателем MTK-CT2 (NO + NC контакты) Параметр Диапазон настройки от 0 до +60 °C Разность температур переключения Чувствительный элемент Количество срабатываний реле Макс. коммутационная способность 7±4 °C Габаритные размеры Вес Степень защиты Изм. Лист № докум. Подпись Дата Управление нагревателем и вентилятором биметалл > 100 000 циклов AC 250 В, 10 (2) A AC 120 В, 15 (2) A 60×33×43 мм прибл. 40 г 67×50×46 мм прибл. 90 г IP20 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 42 3.5 Нагреватели щитовые конвекционные MEYERTEC МТК Нагреватели MEYERTEC MTK-EH и MTK-SH10 применяются совместно с термостатами в шкафах управления и автоматики для предотвращения образования конденсата и коррозии,поддерживая заданную положительную температуру воздуха Нагревателиследует использовать только в закрытых стационарных шкафах. Для регулирования температуры в щите и управления нагревателем необходимо последовательно к нагревателю присоединить термостат. 3.5.1Полупроводниковый нагреватель патронного типа МТК-SH10 Компактный полупроводниковый нагреватель патронного типа мощностью 10 Вт. Предназначен для локального обогрева электрооборудования. Комплектуется кабелем длиной 0,3 м в силиконовойизоляции (2×AWG22). Имеет два отверстия для резьбового крепления. Для нагревателя МТК-SH10 допустимо любое монтажное положение. - Мощность: 10 Вт - Компактные размеры - Любое монтажное положение - Саморегуляция температуры - Степень защиты IP32 Внешний вид представлен на рисунке 10. Рисунок 10 - Внешний вид МТК-SH10 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 43 3.5.2 Полупроводниковый щитовой нагревательMTK-EH Серия полупроводниковых щитовых нагревателей мощностью от 15 до 150 Вт, устанавливаемых на DIN-рейку. Конструкция из анодированного алюминиевого профиля обеспечивает естественную конвекцию воздуха и равномерное распределение тепла внутри шкафа. Зажимные клеммы нагревателя MTK-EH экономят время и упрощают монтаж. -Мощность: 15…150 Вт - Монтаж на DIN-рейку - Зажимные клеммы - Саморегуляция температуры - Равномерное распределение тепла - Степень защиты IP20 Внешний вид представлен на рисунке 11. Рисунок 11- Внешний вид MTK-EH По способу защиты от поражения электрическим током приборы МТК-ЕН соответствуют классу I,а МТК-SH10 – классу II по ГОСТ 12.2.007-75. При эксплуатации, техническом обслуживании и проверке необходимо соблюдать требования ГОСТ 12.3.019-80, «Правил эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил охраны труда при эксплуатации электроустановок потребителей». Прибор не должен эксплуатироваться в агрессивной окружающей среде. Подключение, регулировка и техобслуживание прибора должны производится только квалифицированными специалистами. Демонтаж нагревателя проводится только после его охлаждения. Не устанавливать нагреватели на поверхности из легковоспламеняемых материалов. Прибор нельзя накрывать. Устройство устанавливается в горизонтальном положении (выпуск воздуха вверх), только для МТК-ЕН. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 44 В ходе монтажа нагревателя необходимо убедиться в том, что компоненты, расположенные над решеткой для выпуска воздуха, не повреждаются под действием горячего воздуха. Приборы транспортируются в любом транспорте закрытого типа. Крепление тары в транспортных средствах должно производится согласно правилам, действующих на соответствующих видах транспорта. Условия транспортирования должны соответствовать условиям 5 по ГОСТ 15150-69 при температуры окружающего воздуха от -25 до +55ºС с соблюдением мер защиты от ударов и вибраций. Перевозку осуществлять в транспортной таре поштучно или в контейнерах. Условия хранения в таре на складе изготовителя и потребителя должны соответствовать условиям 1 по ГОСТ 15150-69. В воздухе не должны присутствовать агрессивные примеси. Приборы следует хранить на стеллажах. 3.6 Модем ПМ-01. Модемс SIM-картой предназначен для удаленного обменаданными через беспроводные системы связи стандарта GSM с оборудованием, оснащенным последовательными интерфейсами связи. Модем может выполнять такие функции как прием и передача SMS, прием и передача данных с помощью CSD, обмен данными с помощью GPRS, работа с последовательными интерфейсами RS-232 и RS-485, управление обменом по перечисленным интерфейсам с помощью АТ-команд в соответствии со стандартами GSM 07.05 и GSM 07.07. и одновременной индикацией обмена по ним; имеется индикация регистрации в сети GSM и передачи данных в режиме GPRS, а также автоматическая перезагрузка модема в соответствии с настройками. Данные модема ПМ-01 в таблице 8. Модем изготавливается в пластмассовом корпусе, предназначенном для крепления на DIN-рейку. Тип антенного соединителя – гнездо SMA Таблица 7 – Данные модема ПМ-01 Параметр 1 Диапазон напряжений питания постоянного тока, В Диапазон напряжений питания переменного тока, Вчастота, Гц Максимальная потребляемая мощность, не более, В×А Рабочий частотный диапазон Класс выходной мощности передатчика Класс мобильного оборудования Изм. Лист № докум. Подпись Дата Значение 2 от 10 до 30 от 90 до 264 от 47 до 63 15 EGSM900/DCS1800/PC S1900 4 (EGSM900/GSM850), 1 (DCS1800/PCS1900) В 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 45 Окончание таблицы 7 2 10 9600 прием – до 85600 передача – до 42800 SMS-MO, SMS-MT, 1 GPRS мультислот класс Скорость обмена в режиме CSD, бит/с Скорость обмена в режиме GPRS, бит/с Поддерживаемые типы SMS Поддержка SIM-карт 1,8В и 3В Интерфейс связи с компьютером RS-232, RS-485 Диапазон скоростей обмена по последовательному интерфейсу связи, бит/с Периодавтоматической перезагрузки, ч Степень защиты корпуса Масса модема, кг, не более Габаритные размеры модема (длина×высота×глубина), мм Средний срок службы, лет, не менее от 1200 до 115200 от 0до 170 IP20 0,25 22,5×101,8×120,3 8 Внешний вид модема ПМ-01 предствлен на рисунке 12. Рисунок 12 - Внешний вид модема ПМ-01 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 46 Модемэксплуатируется при следующих условиях: – верхний предел относительной влажности воздуха не более 80% при температуре +25ºС и более низких температурах без конденсации влаг. – закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов; – температура окружающего воздуха от минус 30 до +70 °С; – атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа. По устойчивости к климатическим и механическим воздействиям при эксплуатации модем соответствует требованиям правил применения абонентских станций сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM900/1800. Функциональная схема модема на рисунке 13. Рисунок 13 Функциональная схема модема ПМ-01 Управление работой модема осуществляется с помощью АТ-команд по последовательным интерфейсам.Модемы ПМ01-Х.АВ позволяют выдавать данные в оба интерфейса одновременно. Внешние устройства должны разделять во времени данные или команды, посылаемые ими в модем по интерфейсам RS485 и RS-232.Список наиболее широко используемых команд приведен в таблице 8. В системах связи стандарта GSM передача данных может осуществляться различными способами, самые распространенные – это передача данных по CSD, передача данных по GPRS и передача данных с помощью SMSсообщений. Для передачи данных требуется предварительно установить соединение с удаленным абонентом (кроме передачи данных с помощью SMS-сообщений). При передаче данных с помощью GPRS модем обеспечивает поддержку ТСP\IP Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 47 и UDP протоколов. При передаче данных с помощью SMS-сообщений модем обеспечивает поддержку текстового и PDU-режимов SMS-сообщений. Сигнал RESET (контакт 6 соединителя Х1) и сигнал GND(контакт 3 соединителя Х1) при замыкании между собой на время от 1 до 5сек используются для внешнего принудительного выключения либо включения внутреннего GSM/GPRS модуля модема. При работе модема в штатном режиме первое замыкание выключит модуль, второе – включит. Таблица 8- Наиболее широко используемые команды. X2 X1 Тип Тип соединителя: винтовой клеммник Соединитель соединителя: DB-9F RS-232 RS-232 RS-485 Управление Питание Контакт ПМ01- ПМ0124.Х 220.Х 1 DCD +U пит ~220 В 2 RXD GND ~220 В 3 TXD GND GND GND 4 DTR B (-) 5 GND A(+) 6 DSR RESET 7 RTS CTS 8 CTS RTS 9 RI RXD 10 TXD - 3.7 Пускатель магнитный серии ПМЛ Пускатели электромагнитные серии ПМЛ применяются в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, а также остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения до 380В частоты 50 и 60 Гц. Основные технические характеристики представлены в таблице 9. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 48 Таблица 9. Технические характеристики пускателя магнитного серии ПМЛ. Наименование параметра 1 Номинальный ток Номинальное напряжение главной цепи Катушка управления Вспомогательные контакты Тепловое реле Реверс (реверсивный пускатель) Способ крепления Режим работы Степень защиты Климатические исполнения и категория размещения Значение 2 10А, 12А, 25А, 32А, 40А, 65А, 95А ~ ток U до 380В, 50-60 Гц 24В, 36В, 42В, 110В, 220В, 380В, 5060Гц в зависимости от комплектации в зависимости от комплектации в зависимости от комплектации винтовой, DIN рейка повторно-кратковременный ПВ 40% - IР00, IР20 (открытые) - для установки в отапливаемых помещениях на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания воды, пыли и посторонних предметов, - IP40 (в оболочке) - для установки внутри неотапливаемых помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли и исключено попадание воды на оболочку пускателя, - IP54 (в оболочке) - для внутренних и наружных установок в местах, защищенных от непосредственного воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков У3 Предусмотрена возможность установки тепловой защиты, что позволяет пускателям предохранять электродвигатели от перегрузок и от токов, возникающих при обрыве фаз. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 49 По запросу потребителей пускатели комплектуются дополнительной контактной группой (блок-контакты), используемой в цепях управления, а также кнопкой пуск/стоп. В зависимости от исполнения блок-контакт может содержать один или несколько нормально разомкнутых и/или один или несколько нормально замкнутых контактов. Кроме того, выполняется реверсивная сборка пускателей, как с тепловым реле так и без него. Величина номинального рабочего тока: 10А, 25А, 40А, 63А, 100А, 125А, 160А, 250А, 400А, 630А. Режим работы: повторно-кратковременный - ПВ 40%. Величина напряжения катушки: 110В, 220В, 380В. По заявке возможна комплектация пускателей соответствующими катушками на напряжение - 24, 36, 42, 110, 127, 220, 380 В. Максимальная высота свыше уровня моря - максимум 2000 метров; Механическая износостойкость всех установленных на пускатель ПМ-12 контактных приставок не меньше 20х106 циклов; Напряжение (номинальное) всех контактов вспомогательной электрической цепи до 660 вольт переменного тока; Напряжение по изоляции (номинальное) - 660 вольт; Ток (номинальный) всех контактов вспомогательной цепи - 10А; Напряжение (номинальное) втягивающей катушки, с частотой 50Гц - 660В, 500В, 440В, 415В, 400В, 380В, 230В, 240В, 220В, 127В, 110В, 48В, 40В, 36В, 24В; Напряжение (номинальное) втягивающей катушки, с частотой 60Гц - 380В, 240В, 230В, 220В, 115В, 110В, 48В, 36В, 24В; Допускается применение пускателей марки ПМ-12 в электроцепях с номинальным напряжением 380В на высоте не больше 4300 метров в случае снижения номинальных рабочих токов на 10%, но максимальная температура воздуха должна быть 28°C; Температура среды от +55°С до -40°С; Влажность воздуха (относительная) при температуре плюс 35°С до 100%; Группы механического исполнения М8, М7, М4 по ГОСТу 175161-90; Частота вибрационных нагрузок 100Гц в случае ускорения до lg; Пускатели ПМ-12 производимые для эксплуатации на гражданском флоте, имеют устойчивость к окружающим механическим факторам по группам типа М31 ГОСТ175161-90; Вибрационные нагрузки на прибор с частотой от 2Гц до 80Гц: - при частоте от 2Гц до 13,2Гц с амплитудой перемещения ±1мм и при частоте от 80Гц до 13,2Гц с ускорением ±0,7g; - частые удары с ускорением ±5g с частотой в рамках от 80 до 40 ударов в течение 1 минуты. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 50 - его рабочее положение - крепится вверх выводами включающей катушки на вертикальной плоскости. Возможно отклонение прибора от вертикального положения не больше 15° в различные стороны: - при дифференте до 5° и длительном крене судна не более 15°; - при килевой качке не больше 10° от вертикали и бортовой до 22,5° с периодом от 7 до 9 секунд; - при длительном дифференте не больше 10° и крене не больше 22,5° одновременно. - по требованиям безопасности все пускатели ПМ12 соответствуют ГОСТу 12.2.0070-75; Типы климатического исполнения: - IP00 и IP20 - УХЛ4, У3, Т3. Магнитные пускатели с климатическим исполнением Т3 применяются на речных и морских судах; - IP54 - УХЛ2, У2, Т2; - IP40 - УХЛ3, У3, Т3. ПМ-12 для экспортных и внутригосударственных поставок с током 32А соответствуют ТУ 16-89 ИГФР644236.033, с токами 250А, 160А и 100А - ТУ 1693 ИГФР645411.007. У пускателей ПМ 12 есть прямоходная магнитная система с плоским якорем и Ш-образным сердечником. В них допускается установка ОПН (ограничителей перенапряжений) и тепловых реле. ПМ12 в исполнении с ОПН имеют установленный блок на крышке со стороны верхних выводов. Реверсивные магнитные пускатели сделаны из двух контакторов, которые укреплены на двух скобах, и один из них идет в сборе с тепловым реле. Они имеют две блокировки - механическую и электрическую. Пускатели с защищенным исполнением и степенью защиты типа IP40 содержат в своей конструкции оболочки не содержащие уплотнения стыков, а со степенью защиты типа IP54 с уплотнением. У оболочек есть зажим заземления, который обеспечивает присоединение проводников снаружи и изнутри. В зависимости от типа исполнения магнитного пускателя на крышке его оболочки возможно присутствие кнопок "СТОП" или "ПУСК", которые служат для остановки и пуска электрических двигателей. Все магнитные пускатели ПМ 12 с тепловым реле сделаны с кнопкой "РЕЛЕ", чтобы реле могло вернуться в изначальное положение после срабатывания. В электромагнитных пускателях степени защиты типа IP40 для вывода и ввода проводов в дне его корпуса предусмотрено два отверстия, которые закрыты специальными резиновыми уплотнителями. В ПМ12 типа IP54 два отверстия предназначенные для силовой цепи, заглушены пробками, а в двух других установлены сальники. Чтобы обеспечить степень защиты IР20 устанавливаются планки в верхней половине корпуса пускателя ПМ 12 над выводами контактов, а для создания безвинтового крепления прибора на рейку в его нижней части в специальных пазах встраивается ползун, фиксируемый пружиной. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 51 Работа электромагнитного пускателя ПМ-12 протекает следующим образом: при запуске данного прибора по катушке идет ток, его сердечник намагничиваясь, притягивает якорь, и в этом случае замыкаются главные контакты и по основной цепи протекает ток. После его отключения катушка обесточивается, после чего якорь становится в нормальное положение под нажимом возвратной пружины, и главные контакты этого пускателя размыкаются. Пускатели нереверсивного типа с реле изготовлены из не реверсивного пускателя, а также электротеплового трехполюсного реле серии РТТ-131 с ручным возвратом, температурной компенсацией и нагревательными элементами для одного из токов, который определяется заказом. Регулировка электрического тока плавная и устанавливается вручную с помощью изменения рабочего положения специального регулятора тока несрабатывания. Пускатели реверсивного типа без реле собираются на одном пластиковом основании и содержат в себе узел механической блокировки и две магнитные системы с наличием катушек. Поставляются потребителю без внутреннего соединения схемы, так как она выполняется уже самим потребителем. Пускатели реверсивного типа с реле изготовлены из теплового реле и реверсивного пускателя. На ПМ12 для того чтобы обеспечить электрическую блокировку устанавливают две специальные контактные приставки ПКЛ-22 или ПКЛ-11, по одной для каждого контактора. Пускатели нереверсивного типа в оболочке изготовлены из теплового реле и нереверсивного пускателя, которые помещены в стандартный металлический корпус и имеют в своей конструкции законченные электрические соединения. Тепловое реле прикрепляется к изделию токоведущими штырями с помощью скобы-зацепа. На ПМ12 этого типа при необходимости устанавливаются блок сигнальной лампы и кнопка управления. На оболочке могут быть установлены световая сигнализация, а так же кнопки "I" (Пуск), "О" (Стоп) и "R" (Реле). Кнопка R - Реле возвращает тепловое реле в его рабочее положение в случае срабатывания и также может быть кнопкой "Стоп". В момент запуска прибора появляется световая сигнализация. Положение кнопки "Пуск", а также сигнализации соответствует установке на данном пускателе блока сигнальной лампы и кнопки управления. Они допускают вывод и ввод проводов как снизу, так и сверху. Проводка уплотняется в отверстиях оболочек с помощью сальников, устанавливающихся на приборы со степенью защиты типа IР-54 или уплотнениями из резины, которые ставятся на пускатели со степенью защиты типа IР-40. Пускатели реверсивного типа сделаны из теплового реле и конечно же самого реверсивного магнитного пускателя, которые помещены в стандартный металлический корпус. Реле подсоединяется к пускателю с помощью токоведущих штырей и скобы-зацепа. Все они поставляются потребителю с Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 52 законченными электрическими внутренними соединениями. На корпусе изделия могут устанавливаться: световая сигнализация, а также кнопки "О" (Стоп), "R" (Реле), "Назад" (Пуск II), "Вперед" (Пуск I). Кнопки "Пуск II" и "Пуск I" производят запуск одного или второго нереверсивного пускателя. Вывод и ввод всех проводов производят аналогично нереверсивным ПМ12 в оболочке. Все присоединительные зажимы этих электромагнитных пускателей рассчитаны только на переднее присоединение алюминиевых или медных кабелей и проводов. Зажимы его вспомогательной и главной цепи должны предусматривать втычной монтаж до двух алюминиевых или медных проводов без сворачивания их в кольцо. Вывод по разделу 3: произведен выбор основных элементов необходимого оборудования и комплектующие, разработаны схемы их подключения и установки, определены основные алгоритмы работы системы управления наружным освещением. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 53 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Произведем расчет капитальных затрат труда, основных материалов, запасных частей и комплектующих изделий на проведение реконструкции и модернизации технической основы рассматриваемой насосной станции. Произведем расчет с использованием инструментов программы Excel, расчетные данные и формулы представлены ниже в таблице. Таблица 10− Оборудование, выбранное для насосной станции Наименование затратной статьи Программируемый логический контроллер ПЛК100.ТЛ Модуль электроизмерительный Термостаты MEYERTEC MTK-СТ Полупроводниковый нагреватель патронного типа МТК-SH10 Условное обознаение параметра, формула для Численное значение Савтсис 14750 Стр Савк 8673,00 649,00 Сраз 649,00 Полупроводниковый щитовой нагреватель СЩН 2000,00 MTK-EH СПМЛ Пускатель магнитный серии ПМЛ 13675,00 СМ Модем ПМ-01 5133,00 Общая стоимость оборудования Соб = Савтсис+Стр +Савк+Сраз+Стт 45529,00 Стоимость монтажа, 25% от стоим.оборудован См = Соб × 0,25 11382,25 Зарплата рабочих, 25 % от стоимости монтажа Сзп = См × 0,25 2845,56 Транспортные расходы, 10% от стоимости Стр = Соб × 0,1 4552,90 оборудования Стоимость неучтенного оборудования, 20 % Сну = Соб × 0,2 9105,80 от стоимости оборудования Стоимость монтажа неучтённого Смну = Сну × 0,2 1821,16 оборудования, 20% от стоимости монтажа Спн = См × 0,2 2845,56 Плановые наложения, 25% от стоим. монтажа Расходы на демонтаж старого оборудования, Сдо = См × 0,5 5691,13 50% от стоимости монтажа Стоимость доплат к зарплате по монтажу, по Сдз = Сзп × 0,35 995,95 поясному коэффициенту и за работу в условиях действующего производства, 35% Накладные расходы, 80 % Снр = Сзп × 0,8 2276,45 К=Соб+См+Сзп+Стр +Сну +Смну капитальные затраты проектируемого варианта 87045,76 +Спн+Сдо +Сдз+Cнр Вывод по разделу 4: по результатам расчетов с учетом стоимости оборудования, монтажа, транспортных расходов и т.д. капитальные затраты проекта составят 87045,76 руб. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 54 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. 5.1 Перечень вредных и опасных факторов. Повышенное внимание к проблеме БЖД во всех средах обитания объясняется целым рядом факторов. Одним из основных направлений обеспечения безопасности человека, помимо экологических аспектов и резкого роста вероятности несчастных случаев в быту, остается профилактика производственного травматизма. Важнейшими причинами, определяющими необходимость совершенствования сложившейся системы обеспечения БЖД на производстве, являются изменение содержания труда и условий его выполнения, что, в свою очередь сказывается на характере производственного травматизма. При эксплуатации электроустановок возможны повреждения изоляции, нарушения блокировок и другие неисправности, которые могут являться причинами аварий и несчастных случаев с людьми. Во избежание подобных случаев охрана труда на энергообъекте должна строго придерживаться существующих правил и норм безопасности труда. Вредными и опасными факторами при эксплуатации системы уличного освещения для работающего и обслуживающего персонала являются: −высокое напряжение, −электромагнитные поля. Напряжение на открытых участках системы освещения составляет 0,4 кВ. Прикосновение к любому носителю напряжения на рассматриваемой электроустановке или проводах может привести к смертельному исходу. Электромагнитные поля опасны тем, что они не обнаруживаются органами чувств человека. Согласно ГОСТу, облучение электрическим полем не должно превышать 5 кВ/м, а допустимая продолжительность нахождения человека в электромагнитном поле - без ограничений. 5.2 Охрана труда Электротравматизм, по сравнению с другими видами производственного травматизма, составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60…70 %) происходит при работе на электроустановках напряжением до 1000 В. Это объясняется широким распространением таких установок и сравнительно низким уровнем подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000 В в эксплуатации значительно меньше и обслуживает их специально обученный персонал, что и обусловливает меньшее количество электротравм. Поражение человека электрическим током может произойти: - при прикосновении к отключенным токоведущим частям, на которых остался электрический заряд; Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 55 - при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением; - при прикосновении к отключенным токоведущим частям, в результате случайного включения в сеть; - при прикосновении к нетоковедущим частям, выполненным из проводящего ток материала, после перехода на них напряжения с токоведущих частей; - под воздействием напряжения шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю; - электрической дугой, возникающей при коротких замыканиях; - при приближении человека к частям высоковольтных установок, находящихся под напряжением, на недопустимо малое расстояние. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие. Термическое действие тока проявляется в виде ожогов отдельных участков тела, нагрева до высокой температуры тканей и органов, расположенных на пути тока, вызывая в них значительные функциональные расстройства. Электролитическое действие тока выражается в разложении органических жидкостей организма (воды, крови, лимфы) на ионы, в результате чего происходит нарушение их физико-химического состава и свойств. Биологическое действие тока проявляется в виде раздражения и возбуждения живых тканей организма, а также нарушения внутренних биэлектрических процессов, свойственных живой материи. Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови Наибольшую опасность представляют электрические удары. Электрический удар – это процесс возбуждения различных групп мышц электрическим током, который может привести к судорогам, остановке дыхания, нарушению сердечной деятельности. Остановка сердца связана с фибрилляцией– быстрым, хаотическим, разновременным сокращением отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестает работать как насос. В результате в организме прекращается кровообращение и наступает смерть. В зависимости от исхода воздействия тока различают четыре степени электрических ударов: I – судорожное сокращение мышц без потери сознания; II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца; III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания(или того и другого вместе); IV – клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения. Кроме остановки сердца и прекращения дыхания причиной смерти может быть электрический шок – тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма насильное Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 56 раздражение электрическим током. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до нескольких суток, после чего может наступить гибель или выздоровление человека в результате интенсивных лечебных мероприятий. При обслуживании или ремонте системы наружного уличного освещения в силу различных причин, например нарушения техники безопасности, может коснуться оголенных токоведущих частей, и оказаться под воздействием электрического тока. Варианты подобных ситуаций представлены на рисунке 15. При однополюсном прикосновении к проводу изолированной сети человек оказывается «подключенным» к другому проводу через сопротивление утечки. Так как однофазные сети переменного тока имеют небольшую протяженность, емкостью проводов относительно земли можно пренебречь, а для сетей постоянного тока емкость не увеличивается, так как ток утечки через емкость равен нулю. Прикосновение человека к незаземленному проводу сети с заземленным полюсом вызывает протекание тока (рисунок 15, А) Iч = U / ( Rч + R0 ) а так как R 0 << R ч , то можно записать, что Iч= U / Rч Прикосновение к исправному проводу при замыкании другого провода на землю вызывает ток через человека (рисунок 15, В) Iч= U / ( Rч+ Rк) При прикосновении к одному из проводов сети с заземленной средней точкой человек попадает под напряжение половины напряжения сети (рисунок 15, Д): I ч = U /2(R ч + R з ) Где R з – сопротивление замыкания, Ом. В случае прикосновения к двум проводам сети человек попадает под напряжение сети, и выражение для тока примет вид (рисунок 15, Е) Iч= U / R ч Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 57 Рисунок 15. Опасность однофазного тока: А– схема прикосновения к проводу изолированной сети; Б– эквивалентная схема; В– схема прикосновения к незаземленному проводу сети с заземленным полюсом; Г– схема прикосновения к проводу неисправной сети; Д– схема прикосновения к проводу сети с заземленной средней точкой; Е – схема прикосновения к двум проводам сети Анализируя эти выражения для токов, проходящих через человека при различных случаях прикосновения к однофазным сетям постоянного тока, можно сделать вывод, что наиболее опасно двухполюсное прикосновение при любом режиме сети относительно земли (изолированной, с заземленным полюсом или средней точкой), так как в этом случае ток, протекающий через человека, определяется только сопротивлением его тела. Наименее опасно однополюсное прикосновение к проводу изолированной сети в нормальном режиме работы. Электрические машины и аппараты, применяемые в электроустановках, должны обеспечивать как необходимую степень защиты их изоляции от вредного Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 58 действия окружающей среды, так и необходимую безопасность в отношении пожара или взрыва вследствие какой-либо их неисправности. Существует следующие классификации видов исполнения электрооборудования (электрических устройств): общего назначения; специальное (тропического исполнения, холодостойкое, влагостойкое, химически стойкое); открытое (незащищенное от прикосновения к движущимся и токоведущим частям); защищенное (от случайного прикосновения к его движущемся и токоведущим частям и от случайного попадания внутрь посторонних предметов и пыли); водозащищенное, брызгозащищенное, каплезащищенное, пылезащищенное; закрытое (защищенное электороборудование, выполненное так, что возможность сообщения между его внутренним пространством и окружающей средой может иметь место только через не плотности соединения между частями электрооборудования или через отдельные небольшие отверстия); герметичное (защищенное, выполненное так, что исключена возможность сообщения между его внутренним пространством и окружающей средой); взрывозащищенное (электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры для устранения или затруднения возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды). Электрооборудование и электротехнические устройства подразделяются по напряжению - до 1000 В и выше 1000 В и по применению - для наружной и внутренней установки. Установка и замена предохранителей производится при снятом напряжении. При невозможности снятия напряжения допускается замена предохранителей под напряжением, но со снятой нагрузкой, с помощью изолирующих клещей, в предохранительных очках, диэлектрических перчатках. Категорически запрещается применение предохранителей, не соответствующих документации завода – изготовителя. При проведении работ в электроустановках следует при необходимости применять также средства индивидуальной защиты, как очки, каски, противогазы, предохранительные монтажные пояса и страховые канаты. При использовании основных средств защиты достаточно применения одного дополнительного за исключением случаев освобождения пострадавшего от тока в электроустановках, когда для защиты от напряжения шага необходимо применять также боты или галоши. Электрозащитными средствами следует пользоваться по их прямому назначению в электроустановках напряжением не выше того, на которое они рассчитаны. Перед использованием средств защиты персонал обязан проверить его исправность, отсутствие внешних повреждений, очистить и обтереть от пыли, проверить по штампу срок годности. У диэлектрических перчаток перед использованием следует проверить отсутствие проколов путем скручивания пальцев. Пользоваться средствами защиты, срок годности которых истек, запрещается. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 59 Обслуживание электрооборудования производится персоналом, прошедшим обучение и аттестованным на право обслуживания материальной части электрооборудования и прошедшими инструктаж по технике безопасности. Ответственными за безопасность по обслуживанию являются лица, выдающие наряд; ответственный руководитель работ; лицо из числа оперативного персонала; производитель работ; наблюдающий; рабочие, входящие в состав бригады. Право выдачи нарядов предоставляется лицам электротехнического персонала, уполномоченных на выдачу нарядов распоряжением главного энергетика. Полное окончание работ с указанием даты, и времени оформляется в конце наряда с подписью руководителя работ. Допускающий к работе, совместно с ответственным руководителем и производителем работ проверяет правильность подготовки рабочего места и состав бригады. Надзор во время работ осуществляет производитель работ. По окончании всех работ, зафиксированных в наряде, рабочее место должно быть убрано рабочими бригады и осмотрено ответственным руководителем, который расписывается в наряде и сдает его оперативному работнику. Проводятся следующие технические мероприятия: отключение ремонтируемого электрооборудования и принятие мер против ошибочного его включения или самовключения; вывешивание запрещающих плакатов ''НЕ ВКЛЮЧАТЬ! – РАБОТАЮТ ЛЮДИ'', установка временных заграждений, ограждающих не отключенные токоведущие части; проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях; наложение переносного заземления; ограничение рабочего места и вывешивания на нем разрешающего плаката ''РАБОТАТЬ ЗДЕСЬ!''. В соответствии с КЗОТ за необеспечение безопасных и безвредных условий труда на представителей администрации или лиц, на которых возложена ответственность за их обеспечение, представителя органов государственного надзора налагается административная ответственность. А также в случае нарушения норм охраны труда или несоблюдения их, виноватые могут быть привлечены к дисциплинарной ответственности, материального, уголовной ответственности или к мерам общественного воздействия. 5.3 Правила пожарной безопасности Проектирование и монтаж электрооборудования напряжением до 1000 В пожароопасных установок следует вести в соответствии с инструкцией ВСН 294-72, утвержденной Минмонтажспецстроем России, которая согласована с Госэнергонадзором и ГУПО МВД России. В этой инструкции даны указания по монтажу электропроводок, оконцеванию и соединению жил проводов и кабелей, Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 60 монтажу электродвигателей, пусковой аппаратуры, светильников, крановых устройств, токопроводов, заземления. В процессе получения, транспортировки и преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и другие виды энергии в результате аварии, ошибочных действий и халатности обслуживающего персонала возможно появление источников зажигания, природа которых основана на тепловом проявлении электрического тока. Так, из статистики пожаров следует, что пожары связанные с эксплуатацией электроустановок, происходит главным образом от КЗ; от нарушения правил эксплуатации электронагревательных приборов; от перегрузки электродвигателей и электрических сетей; от образования больших местных переходных сопротивлений; от электрических искр и друг. Короткие замыкания представляют наибольшую пожарную опасность. При КЗ в местах соединения проводов сопротивление практически равно нулю, в результате чего ток, проходящий по проводникам и токоведущим частям аппаратов и машин, достигает больших значений. Токи КЗ на несколько порядков превышают номинальные токи проводов и токоведущих частей и достигают сотен и тысяч ампер. Такие токи могут не только перегреть, но и воспламенить изоляцию, расплавить токоведущие части и провода. Плавление металлических деталей машин и аппаратов сопровождается обильным разлетом искр, которые в свою очередь способны воспламенить близко расположенные горючее вещества и материалы, послужить причиной взрыва. Короткие замыкания в электроустановках возникают по разным причинам. Чаще всего они бывают из-за отказа электрической изоляции вследствие ее старения и отсутствия контроля за ее состоянием. Неправильная эксплуатация электроустановок неизбежно ведет к возникновению пожаров, поскольку либо не выполняются условия по предотвращению непредусмотренного аккумулирования выделяющегося тепла, либо не соблюдаются пожаробезопасные расстояния до горючих материалов (например, при эксплуатации нестандартных электронагревательных приборов для обогрева помещений), либо игнорируется четкие технические указания по режиму работы. Способы и средства тушения пожаров в электроустановках Под тушением пожаров понимаются действия отдельных людей, подразделений пожарной охраны и придаваемых им сил или работа автоматических установок пожаротушения с целью прекращения горения. Прекращения горения может быть достигнуто различными путями: - охлаждением зоны горения или горящего вещества; - снижением скорости реакции окисления за счет разбавления реагирующих веществ; - изоляция горящего вещества от зоны горения; - химическим торможением реакции окисления (горения). Реакция перечисленных способов может быть достигнута сочетанием огнетушащих и технических средств или только техническими средствами. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 61 Выбор огнетушащего средства для прекращения горения зависит от обстановки на пожаре и определяется: - свойствами и состоянием горящего материала; - видом пожара (на открытом пространстве, в ограниченном объеме); - условиями тепло- и газообмена на пожаре; - параметрами пожара (площадью горения, температурой и т. п.); - условиями проведения работ по прекращению горения (например, наличием или отсутствием непосредственной угрозы лицам, осуществляющим подачу средств тушения); - наличием и количеством огнетушащих средств; - эффективностью огнетушащего средства. Практически все огнетушащие средства характеризуются комплексным взаимодействием, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавления зоны горения. Однако прекращение горения достигается одним из применяемых способов, а остальные только способствуют прекращению горения. Это определяется соотношением свойств огнетушащего средства и горящего материала. Например, воздушно-механическая пена при тушении легковоспламеняющихся жидкостей охлаждает верхний слой жидкости и одновременно изолирует ее зоны горения. Однако основным процессом, приводящим к прекращению горения, например, бензина, является изоляция, поскольку пена с температурой 5-15°С не может охладить бензин ниже температуры его вспышки (минус 35°С). В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, наиболее распространенными способами среди выше перечисленных групп являются: - способы охлаждения - охлаждения конденсированной фазы сплошными струями воды, охлаждение распыленными струями воды, охлаждение путем перемешивания горючих материалов; - способы разбавления - разбавление газовой и конденсированной фазой (твердой, жидкой) струями тонко распыленной воды, разбавление горючих жидкостей водой, разбавление негорючими газами или водяным паром; - способы изоляции - изоляция слоем пены различной кратности, изоляция слоем огнетушащего порошка; - способы химического торможения реакции горения - с помощью огнетушащих порошков или галоидопроизводных углеводов. В качестве примера можно привести способы тушения натрия, который может использоваться как теплоноситель. Основными из них являются: самотушение в относительно герметичных помещениях; тушение порошковым составом (глинозем); тушение в поддонах с гидрозатвором; слив натрия в аварийные емкости и самотушения натрия в них. Тушение натрия в относительно герметичных помещениях осуществляется с подачей азота и без его подачи. Азот подается от насосной станции и хранится и хранится в ресиверах под повышенным давлением. Включение системы, как правило, осуществляет оператор. В помещения, где утечка натрия незначительна, Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 62 подача азота не производится. Для тушения также используются порошковые составы (техническая окись алюминия - глинозем),которые подаются по трубопроводам под давлением азота, поступающего из ресиверов. Выброс порошка происходит вблизи возможных мест протечек натрия. Принцип тушения натрия в поддонах заключается в том, что пролившийся теплоноситель стекает по наклонным плоскостям поддона и попадает в сливное устройство, в котором устраивается гидрозатвор, где горение натрия прекращается из-за предотвращения попадания воздуха внутрь поддона. Избыточное давление, образуется внутри поддона за счет термического разрешения воздуха и уменьшения свободного объема при стекании в него металла, сбрасывается через отверстие, расположенное в верхней части поддона. При возможности пролива большого количества натрия применяют способ его слива в аварийные емкости. Полы помещений, из которых сливается натрий, могут облицовываться сталью и должны иметь сливные тралы, в сторону которых выполняется уклон пола. Трап может закрываться легкоплавким покрытием и металлической решеткой. Кратко остановимся на основных средствах тушения пожаров в электроустановках. Вода - наиболее распространенное и достаточно эффективное огнетушащее средство. Имея высокую теплоемкость - 4,19 Дж/(кг х град) - при нормальных условиях, она обладает хорошими охлаждающими свойствами. При попадании воды на горящее вещество некоторое ее количество испаряется и превращается в пар (из 1 л воды образуется 1700 л пара), разбавляя реагирующие вещества. Обладая высокой теплотой парообразования (около 2260 Дж/кг), вода отнимает от зоны горения большое количество тепла, т.е. наблюдается охлаждающий эффект. Вода имеет высокую термическую стойкость. Только при температуре выше 1700°С ее пары разлагаются на водород и кислород. Поэтому тушение водой большинства твердых материалов и горючих жидкостей безопасно, поскольку температура при их горении не превышает 1300°С. Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии. Применение растворов смачивателей, снижающих поверхностное натяжение воды, позволяет уменьшить расход воды при тушении некоторых материалов на 30 - 50%. Огнетушащие порошковые составы (ОПС) используются для прекращения горения твердых, жидких и газообразных веществ и подразделяются на четыре группы. К первой относится составы на основе карбонатов натрия или калия типа ПС, ко второй на основе силикагеля - типа СИ, к третьей -на основе различных флюсов (хлоратов металлов) - типа ВИ, к четвертой составы на основе фосфорно-аммонийных солей - типа ПФ. Порошковые составы не электропроводны, не корродируют металлы и не токсичны, за исключением порошков типа СИ, которые обладают слабой токсичностью и коррозийной активностью. Недостатком ОПС является их Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 63 способность к слеживанию (комкованию), что затрудняет хранение, особенно длительное, а также подачу в зону горения. Слеживаемость зависит от степени дисперсности и влажности порошка. Влажность ОПС не должна быть более 0,5 %. Порошковыми составами тушат по поверхности и по объему зоны горения. При тушении ОПС по поверхности огнетушащий эффект заключается в основном в изоляции горящей поверхности от доступа воздуха, а при объемном тушении - в ингибирующем действии порошка, заключающимся в обрыве цепей реакции горения. Порошковые составы обладают избирательной огнетушащей способностью. Так, составы типа ПС эффективно используются для тушения натрия. Порошки типа ПСБ и ПФ имеют общее назначение: ими тушат жидкости, газы, электрооборудование, двигатели и т. д. Необходимым условием для прекращения горения при тушении порошком по поверхности является покрытие поверхности слоем ОПС определенной толщины, обычно не превышающей 2 см. Удельный расход ОПС зависит от вида горящего материала и условий его горения. Для прекращения горения при объемном тушении необходимо создать в течении нескольких секунд во всей зоне горения такую концентрацию порошка, при которой поверхность порошка обеспечит требуемую скорость подавления активных центров реакции горения. Это достигается введением порошка с требуемой интенсивностью и равномерным его распределением по всей зоне горения. Например, при горении в разлившемся состоянии (на бетоне, асфальте, металле) трансформаторного масла удельный расход порошка ПС составляет 0,36кг/м2 при расчетном времени подачи для тушения 30 с. Опасные факторы при пожарах в электроустановках При пожарах в электроустановках может наблюдаться воздействие на людей следующих опасных факторов: открытого огня и искр; повышенной температуры воздуха, оборудования и т. п., токсичных продуктов горения или термического разложения; дыма и как следствие - снижение видимости; пониженной концентрации кислорода; обрушение конструкции, элементов оборудования и зданий; взрыва; высокого напряжения. При этом характерно одновременное воздействие на человека тепловых потоков и продуктов горения, что приводит, например, к более быстрому развитию токсичного эффекта и повышению чувствительности организма к воздействию токсичных продуктов горения или термического разложения веществ и материалов. Кроме того, отравление некоторыми токсикантами, например окислами азота, может способствовать дополнительному перегреванию организма человека. При пожарах в электроустановках образуются такие токсиканты, как окись СО и двуокись CO 2 углерода, хлористый водород HCl, цианистый водород HCN, сероводород H 2 S, аммиак NH 3 , окислы азота NO 2 и др., что создает опасность отравления людей. Физические нагрузки, переносимые человеком во время тушения пожара, усиливают действие указанных Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 64 токсикантов, влияя на физиологические процессы в том же направлении, что и повышенная температура. Воздух, который вдыхает человек, состоит в основном из смеси двух газов: азота (79%) и кислорода (21%), а выдыхаемый - из азота (79%), кислорода (17%) и двуокиси углерода (4%). Часть вдыхаемого кислорода остается в легких человека и идет на окисление углерода. При пожаре во вдыхаемом воздухе содержится окись углерода и поэтому даже при достаточном количестве кислорода у человека может возникнуть кислородная недостаточность. Считается, что снижение концентрации кислорода в воздухе до 14% становится опасным жизни человека. Дым, выделяющийся при горении различных веществ и материалов (горючих жидкостей, изоляции проводов и кабелей и т. п.), лишает человека возможности ориентироваться, а достижение критической величины по плотности задымления помещения означает, что видимость на определенном расстоянии от человека потеряна и он не способен самостоятельно эвакуироваться, т. е. пройти задымленный участок до эвакуационного выхода или безопасной зоны. В целом существует вероятность эвакуации при концентрации дыма, превышающей критическое значение, когда человек, продвигается в задымленной среде на ощупь, рано или поздно обнаруживает выход из помещения. Однако, как показали исследования поведения людей в случае пожара, 43% всех погибших при пожаре погибли именно из-за того, что не смогли покинуть помещение ввиду его сильной задымленности, т. е. не смогли преодолеть сильно задымленный участок. Даже в случае, когда люди хорошо знали планировку здания и расположение эвакуационных выходов из помещения, они решались преодолеть задымленную зону не более 15 м. Установлено также, что человек чувствует себя в опасности, если видимость менее 10м. Тепло, выделяющееся при горении веществ и материалов, может вызвать ожоги кожи или тепловой удар, нарушающие нормальное тепловое состояние организма, что может привести к смертельному исходу. Температурные области, не соответствующие условиям теплового комфорта, можно разделить на три зоны. В первой температурной зоне (20 - 60°С)организм способен компенсировать неблагоприятное воздействие тепловой нагрузки, т. е. сохранять тепловой баланс за счет расширения кровеносных сосудов и потоотделения и поддерживать такое устойчивое состояние в течении нескольких часов. Во второй температурной зоне (60 - 120°С) воздействие тепловой нагрузки не компенсируется и тепловой баланс организма нарушается. Происходит интенсивное накопление организмом тепла. В третьей температурной зоне (выше 120°С) тепловые нагрузки настолько велики, что их воздействие вызывает болевые ощущения, если же оно продолжительно, то возникают ожоги. Зарубежными исследованиями установлено, что предельной для организма человека является температура окружающей среды, равная 149°С. При наличии влаги в воздухе такая температура приводит к мгновенному поражению дыхательных путей. Пределом переносимой тепловой нагрузки считают 130-134 кДж кг"1 (31-32 ккал Кг"1). Реальную опасность для человека представляет лучистый тепловой поток, интенсивность которого более 550 Вт X Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 65 м'2. Ориентировочно можно считать, что среднеобъемная температура воздуха в помещении порядка 70°С представляет опасность для жизни человека, тем более что следует принимать во внимание воздействие других опасных факторов (дыма, токсичных продуктов горения). Вышеперечисленное предопределяет необходимость принятия мер по предотвращению воздействия на людей опасных факторов пожара. Особенно это касается защиты органов дыхания людей, принимающих участие в тушении крупных или развившихся пожаров. 5.4 Гражданская оборона В современных условиях не менее важным, чем развитие экономики, является совершенствование гражданской обороны. Основными задачами гражданской обороны является: −защита населения от чрезвычайных ситуаций (ЧС) − подготовка объектов народного хозяйства к устойчивой работе во время чрезвычайных ситуаций; −проведение спасательных и неотложных аварийных работ в районе чрезвычайного положения (ЧП). В ЧС входят: −терроризм, −наводнения, −землетрясения, −утечки взрывоопасных, радиоактивных, химических материалов; −другие вредные факторы, представляющие опасность для жизнедеятельности человека. В системе гражданской обороны защита населения от ЧС осуществляется в основном укрытием его в защищенных сооружениях, рассредоточением и эвакуацией. Укрытие населения в защитных сооружениях является основным способом защиты. Другим способом защиты населения является рассредоточение и эвакуация его в загородную зону. Для этого в каждом городе на предприятиях должен быть эвакуационный план мероприятий, по которому каждый человек должен знать где, когда, каким транспортом, и в какую местность будет производиться эвакуация. Мероприятия гражданской обороны по защите населения окажутся эффективными лишь при условии, если все граждане будут научены практическим мерам ликвидации последствий ЧС. Для подготовки объектов народного хозяйства к устойчивой работе необходимо организовать и провести комплекс следующих мероприятий: −повышение надежности работы и создание дублирующих источников энерго-, газо -, водоснабжения, запасов сырья, топлива и материалов; −наличие формирований гражданской обороны для проведения спасательных и аварийных работ с учетом специфических особенностей объекта, проведение мероприятий по подготовке к переводу объектов на особый режим работы. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 66 На подстанциях существует порядок работы при наличии опасности. Во время сигнала гражданской обороны оперативный персонал предупреждает потребителей второй, третьей категории об остановке оборудования. По сигналам гражданской обороны осуществляется резервирование потребителей первой категории от автономных источников питания. По истечении тридцати минут и по подготовке оборудования к автономной работе с потребителей второй и третьей категории снимается напряжение. Потребители первой категории переводятся на питание с минимальной нагрузкой. Оперативный персонал отключает рабочее освещение в распределительных устройствах, оставляя аварийное освещение. Ремонтный и технический персонал эвакуируется, оперативный персонал остается на рабочем месте. Вывод по разделу 5: рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности, вредные и опасные факторы при эксплуатации и обслуживании сетей наружного уличного освещения, вопросы пожарной безопасности и гражданской обороны. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 67 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В дипломном проекте, в связи с производственной необходимостью, производится выбор электрооборудования и расчет системы электроснабжения новой промышленной котельной. Несмотря на возросшие затраты на строительство и пуск новой котельной, в связи с повышением цен, для получения большой прибыли и в целях сохранения уровня производства, необходимо постоянное совершенствование электрооборудования и аппаратуры электроснабжения котельной. Современные котельные установки оснащены контрольно-измерительной аппаратурой, а также средствами автоматизации, такими, например, как автоматическое включение резерва, и дистанционного управления, что обеспечивает повышения экономичности систем электроснабжения. Применение современного, более мощного оборудования и использования компактной и быстродействующей аппаратуры защиты и коммутации позволяет увеличить производительность труда при минимальной численности обслуживающего персонала позволяет увеличить производительность труда в несколько раз. Расчет и выбор наиболее экономически выгодного сечения проводников позволяет существенно снизить потери электроэнергии при питании электрооборудования котельной, значительно снизить риск возникновения аварийных ситуаций и нарушения нормального режима работы электрооборудования котельной, что позволяет обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей горячей воды и паром. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 68 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Справочник по проектированию электроснабжения ( под редакцией В.И.Круповича, Ю,Г.Барыбина, Салловера М.Л. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1980 – 465 с. 2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. (Под редакцией В.И.Круповича, Ю.Г.Барыбина, М.Л.Самовера – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоиздат., 1981 – 408 с 3. Электооборудование станций и подстанций (Под редакцией Л.Д.Рожкова, В.С.Козулина – 3-е изд. прераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат., 1987 – 648 с. 4. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию.: Практ.пособие – 7-е изд.перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 1991 – 160: ил. 5. Карпов Ф.Ф. и Козлов В.Н. Справочник по расчету проводов и кабелей: изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: «Энергия» 1969г. 264 с. ил. 6. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. Изд. 2-е, перераб. и доп. М, Энергия, 1972 – 416 с.: ил. 7. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учеб. Пособие для вузов – 5-е изд. Перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986 – 528с.: ил. 8. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Под ред. Балтиданов и В.И.Тарасов – М.Л.: Государственное энергетическое издательство, 1960 – 408с. 9. Онищенко Н.П. Эксплуатация котельных установок – М.: Агропромиздат, 1987 – 352с.: ил. 10. Федоров А.А., Старкова Л.Б. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов – М: Энергоатомиздат, 1987 – 368с.: ил. 11. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: учебник для учащихся техникумов – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1981 – 368с.: ил. 12. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. Учебник для вузов. – М., Энергия, 1976 – 560с.: ил. 13. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередач и сетей. 14. Под ред. В.И.Круповича, М.Л.Самовера – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974 – 696с. 15. Правила устройства электроустановок (Минэнерго СССР – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат., 1985 – 640 с. 16. Справочник по проектированию электроэнергетических систем./Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро.–М.: Энергоатомиздат, 1985.–352 с. 17. Крючков И.П, Кувшинский Н. Н., Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергия, 1978. – 456 с. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 69 18. Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах. – М.: Госэнергоиздат, 1952. – 280 с. 19. Гук Ю.Б. Городские распределительные сети. 20. Гук Ю.Б. Основы надежности электроэнергетических установок. – Л.: ЛГУ, 1980 – 478 с. 21. Гук Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 224 с. 22. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с. 23. Синягин А. Н., Афанасьев Н. А., Новиков С. А. Система плановопредупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики. – М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с. 24. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудовние станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с. 25. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергия, 1979. – 408 с. 26. Электротехнический справочник. – М.: Энергия, 1964.-758 с. Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02.2018.063.000 ПЗ Лист 70