8. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ

8.1 Выбор оборудования на стороне 10 кВ

Для питания коммунально-бытовых электропотребителей микрорайона применяются типовые трансформаторные подстанции серии К-42-630-м4 на два трансформатора мощностью 630 кВ•А и К-42-400-м4 на два трансформатора мощностью 400 кВ•А, размещенные в отдельно стоящих одноэтажных зданиях. Основные показатели подстанций приведены в таблице 8.1.

Причем распределение электроэнергии на напряжение 10 кВ осуществляется через распределительное устройство (РУ), укомплектованное камерами КСО-366, распределение электроэнергии на напряжение 0,4 кВ осуществляется со щита одностороннего обслуживания, укомплектованного панелями серии ЩО-70.

Таблица 8.1 Основные показатели подстанций 10/0,4 кВ

Тип ТП	Число трансформаторов и их мощность, шт ? кВ•А	Площадь застройки, м2	Строительный обьем, м3	Стоимость, тыс.руб.
К-42-630-м4	2?630	64,05	243,4	1121
К-42-400-м4	2?400	51,94	201,5	984
К-42-1000-м4	2?1000	85,31	305,4	1562

Выбор и проверка оборудования на стороне 10 кВ

Выбор жёстких шин и кабелей

В ТП 10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими алюминиевыми шинами.

1. Выбор сечения шин и кабелей производится по нагреву (по допустимому току). Условие выбора,

 ,(8.1)

где I_ДОП. - допустимый ток для шин и кабелей выбранного сечения А;

I_МАХ = I_{Р.Л. П.АВАР.Р.} , принимаем по таблице 3.8 , А.

2. Проверка шин на термическую стойкость к токам короткого замыкания,

(8.2)

где S - выбранное сечение шины, мм² ;

S_МИН. - минимальное сечение по термической стойкости, мм² , определяется по формуле

(8.3)

где I⁽³⁾_{П.О. К.З.} - периодическая составляющая действующего значения тока короткого замыкания;

С - термический коэффициент, равный 91 ( для алюминиевых шин),

t_Ф - время срабатывания релейной защиты, принимаем 2,25 с

3. Проверка шин на механическую прочность. Шины механически прочны, если,

,(8.4)

где у_ДОП. - допустимое механическое напряжение в материале шины по, принятое равным 75 МПа ;

у_РАСЧ. - напряжение в материале шины, возникающее при возникновении изгибающего момента, МПа,

(8.5)

где f - наибольшее удельное усилие при трёхфазном коротком замыка - нии, Н • м^-1 ;

- длина пролета между опорными изоляторами, принимается равной 1,2 м ;

W - момент сопротивление шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³ , определяемый по выражению,

(8.6)

где b и h - размеры шин, см.

Наибольшее удельное усилие между фазами при протекании трёхфазного КЗ, Н•м^-1 определяется как,

(8.7)

где а - расстояние между осями смежных фаз, а = (0,2 -0,3) м ;

i_У - мгновенный ударный трёхфазный ток короткого замыкания, кА , принимается по таблице 4.1.

Выбор кабелей от шин 10 кВ к силовым трансформаторам проводится по допустимому току,

(8.8)

где I_Р.МАХ - максимальный рабочий ток (ток форсированного режима), А, определяется как

,(8.9)

По термической стойкости кабель не проверяется, так как защищён плавкими предохранителями.

Выбор шин ТП 7.

Выбираются алюминиевые шины прямоугольного сечения АД 31Т 30?4

Осуществим проверку шин:

1.По допустимому току

(8.10)

2.Проверка шин на термическую стойкость к токам короткого замыкания,

(8.11)

= 116,8 мм²_,

3.Проверка шин на механическую прочность:

Наибольшее удельное усилие при трёхфазном КЗ,



Момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия,

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента,

(8.12)

Максимальный рабочий ток кабеля ( с учетом потерь мощности в трансформаторах),

.

Выбирается кабель марки АВВБ 1(3?35), прокладываемый в воздухе

Таблица 8.2 Выбор шинопроводов на 10 кВ

№ТП	Линия подсоединяющая к данной секции ТП	Тип жёстких шин	Кабели
			Марка	Число и сечение
ТП 1	ЦП - ТП1	АД31Т45*5	АВВБ	1(3?150)
ТП 2	ТП1 - ТП2	АД31Т45*5	АВВБ	1(3?70)
ТП 3	ТП1 - ТП3	АД31Т45*5	АВВБ	1(3?95)
ТП 4	ТП3 - ТП4	АД31Т45*5	АВВБ	1(3?95)
ТП 5	ТП4 - ТП5	АД31Т35*4	АВВБ	1(3?70)
ТП 6	ТП5 - ТП6	АД31Т35*4	АВВБ	1(3?70)
ТП7	ТП6 - ТП7	АД31Т30*4	АВВБ	1(3?70)

Выбор разъединителей

Производится:

1.По напряжению установки,

;(8.13)

2. По току,

;(8.14)

3. По конструкции, по роду установки ;

4. По электродинамической стойкости,

(8.15)

где i_У - мгновенный ударный ток короткого замыкания, кА [2];

i_ПР.СКВ. - предельный сквозной ток короткого замыкания, кА ;

5. По термической стойкости,

(8.16)

где I_ТЕРМ. - предельный ток термической стойкости, кА ;

t_ТЕРМ. - длительность протекания предельного тока термической стойкости, с ; В_К - тепловой импульс, кА² • с , определяемый выражением,

(8.17)

где I_П.О.КЗ - периодическая составляющая действующего значения тока короткого замыкания, кА ;

t_ОТКЛ. - время отключения, принимается равным 0,6 с ;

T_А - постоянная времени, принимается равной 0,05 с .

Выполним проверку разъединителей РВФЗ-10/630 II-IIУ3, установленных на ТП 7, для двух секций шин.

Так как подстанция ТП 7 проходная и не получает питание с двух сторон, то проверка для двух секций шин одинакова ( по токам КЗ ).

1. По напряжению установки, ;

2. По электродинамической стойкости,

3. Проверка на термическую стойкость :

- главных ножей :

- заземляющих ножей :

,

.

Проверка разъединителей ТП рассчитывается аналогично и результаты расчета сведены в таблицу 8.3

Таблица 8.3 Выбор и проверка разъединителей на ТП

Номер ТП	Тип разъединителя	IПР.СК , кА	IУ , кА	ВК , кА2•с	I2ТЕР.Г.Н• tТЕР, кА2•с	I2ТЕР.З.Н.•tТЕР , кА2 • с
ТП 1	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	24,8	63,96	1600	400
ТП 2	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	21,2	59,9	1600	400
ТП 3	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	22,5	61,16	1600	400
ТП 4	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	20,8	59,41	1600	400
ТП 5	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	16,7	48,45	1600	400
ТП 6	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	14	39,55	1600	400
ТП 7	РВФЗ-10/630 II-IIУ3	52	12,8	39,54	1600	400

Выбор выключателей нагрузки

1. По напряжению установки,

(8.18)

2. По току,

(8.19)

3. По конструкции и роду установки ;

4. По элекродинамической стойкости,

(8.20)

5. По термической стойкости,

(8.21)

Выберем и проверим выключатель нагрузки на ТП 1. Выбранный выключатель нагрузки ВНР-10/400 - 10₃У3.

Проверка:

1. По напряжению установки,

2. По электродинамической стойкости,

3. По термической стойкости,

Выбор выключателей нагрузки на остальных ТП сведён в таблице 8.4

Таблица 8.4 Выбор и проверка выключателей нагрузки

№ ТП	Тип выключателя нагрузки	iУ , кА	IПР.СКВ. , кА	I2ТЕРМ. • tТЕРМ. , кА2 • с	ВК , кА2 • с
ТП1	ВНР-10/400 - 103У3	24,8	25	100	63,96
ТП2	ВНР-10/400 - 103У3	21,2	25	100	59,9
ТП3	ВНР-10/400 - 103У3	22,5	25	100	61,16
ТП4	ВНР-10/400 - 103У3	20,8	25	100	59,41
ТП5	ВНР-10/400 - 103У3	16,7	25	100	48,45
ТП6	ВНР-10/400 - 103У3	14	25	100	39,55
ТП7	ВНР-10/400 - 103У3	12,8	25	100	39,54

Выбор предохранителей и плавких вставок

Производится:

1. По напряжению установки,

(8.22)

2. По номинальному току предохранителя,

(8.23)

3. По конструкции и роду установки ;

4. По току отключения,

(8.24)

где I⁽³⁾_П.О.КЗ - периодическая составляющая действующего значения тока короткого замыкания, кА

I_ОТКЛ. - предельно отключаемый ток, кА.

5. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям защиты, а также по условиям селективности,

(8.25)

где К_ОТС - коэффициент отстройки, К_ОТС = ( 1,1 - 1,25 ).

Выбор предохранителей на ТП 1. На ТП 1 устанавливается предохранитель типа ПКТ 103-10-80-20У3.

Проверка:

1. По напряжению установки, ;

2. По номинальному току предохранителя,

3. По току отключения, ;

4. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям защиты, а также по условиям селективности.

Выбор предохранителей на других ТП аналогичен и приведён в таблице 8.5

Таблица 8.5 Выбор и проверка предохранителей

ТП	Тип выключателя	I(3)П.О.КЗ , кА	IОТКЛ. , кА	IМАХ , А	IНОМ. ВСТ., А
ТП1	ПКТ 103-10-50-31,5У3	9,82	31,5	47,6	50
ТП2	ПКТ 103-10-100-12,5У3	9,6	12,5	87,4	100
ТП3	ПКТ 103-10-50-31,5У3	9,7	31,5	30,7	80
ТП4	ПКТ 103-10-80-20У3	9,56	20	61,88	50
ТП5	ПКТ 103-10-80-20У3	8,66	20	67,05	80
ТП6	ПКТ 103-10-80-20У3	7,8	20	53,12	80
ТП7	ПКТ 103-10-80-20У3	7,4	20	71,55	80

8.2 Выбор оборудования на стороне 0,4 кВ

Выбор шин

Производится аналогично 8.1 при использовании формул (8.1- 8.11).

Максимальный рабочий ток I_{Р. МАХ.} , А , определяется выражением,

,(8.26)

где S_НОМ - номинальная полная мощность ТП, определяемая по таблице 5.1.

Для ТП 1 :

(8.27)

При этом сечение нулевой шины принимается не менее половины сечения фазной шины.

Результаты выбора шин на стороне 0,4 кВ приведён в таблице 8.6

Таблица 8.6 Выбор шин на стороне 0,4 кВ

№ТП	h ? b, мм	IР. МАХ., А	IДОП, А	SМИН., мм2	S,мм2	уРАСЧ., МПа	уДОП., МПа	Размеры нулевой шины
ТП 1	100?10	1190	1820	340,5	1000	19,189	75	50?5
ТП 2	100?10	2184	1820	337,8	1000	18,886	75	50?5
ТП 3	100?10	767,9	1820	334,2	1000	18,479	75	50?5
ТП 4	100?10	1547,2	1150	369,8	1000	18,47	75	40?4
ТП 5	100?10	1676,3	1820	338,5	1000	18,967	75	50?5
ТП 6	100?10	1328	1820	341,2	1000	19,262	75	50?5
ТП 7	100?10	1788,6	1820	324,5	1000	19,292	75	50?5

Выбор плавких вставок предохранителей

Выбор плавких вставок предохранителей приводится в таблице 8.28 и ведётся по условиям,

(8.28)

где К_ОТС - коэффициент отстройки, К_ОТС = ( 1,1 - 1,25 )

(8.29)

где I⁽¹⁾_КЗ - однофазный ток короткого замыкания, определяемый по

таблице 7.8. Производим выбор плавких вставок предохранителей и заносим данные в таблицу приложение 7

В качестве секционных панелей выбираются панели ЩО-70-1-94У3, номинальный ток панели 1000 .

Для питания уличного освещения устанавливаются панели ЩО-70-1-94У3.

9. ВЫБОР ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ

Трансформаторы подстанции подключены к ВЛ через выключатели, с помощью которых поврежденный трансформатор должен отключиться от сети в безтоковую паузу. Отключение осуществляется с помощью защиты трансформатора, реагирующей на к.з. в зоне ее действия, вызываемое отключением короткозамыкателя на стороне высшего напряжения трансформатора.

В качестве релейной защиты принимаются следующие виды защиты: продольная дифференциальная, газовая [3].

Дифференциальная защита выполнена на реле ДЗТ-11, которое благодаря наличию тормозной обмотки обеспечивает несрабатывание защиты от токов небаланса от внешних к.з. Первичный ток срабатывания защиты с реле ДЗТ определяют только по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение. Расчет защиты приведен в таблице.



Относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения по стороне ВН, принята равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения. Е = 0,1 - полная погрешность трансформаторов тока.

tg - тангенс угла наклона к горизонтальной оси касательной, проведенной из начала координат к тормозной характеристике реле, соответствующей минимальному торможению. Для ДЗТ-11 tg=0,87.

Наименьший коэффициент чувствительности продольной дифференциальной защиты трансформаторов должен быть около двух.

На рисунке 9.3 изображены Прохождение токов нулевой последовательности в схеме дифференциальной защиты при внешних коротких замыканиях.

Таким образом, соединение одной из групп трансформаторов тока в треугольник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трёхфазных коротких замыканиях, но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.



Таким образом, соединение одной из групп трансформаторов тока в треугольник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трёхфазных коротких замыканиях, но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.

Производим расчет продольной дифференциальной защиты трансформатора и заносим его в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 Расчет продольной нагрузки дифференциальной защиты трансформатора ТМ 630/110

Величины	Расчетная формула	Расчетное значение
1 Номинальная мощность трансформатора, кВА	SН	630
2 Номинальное напряжение обмоток защищаемого трансформатора, кВ ВН НН	UВН UНН	10 0,4
3 Относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на стороне ВН	U	0,08
4 Схема соединения трансформаторов тока: на стороне ВН на стороне НН	Y
5 Коэффициент трансформации трансформаторов тока: на стороне ВН на стороне НН	nВН nНН	60 400
6 Значение тока трехфазного к.з. на выводах НН, приведенное к напряжению ВН, кА	IK	0,50
Определение установок и чувствительности защиты
7 Номинальный ток защищаемого трансформатора на стороне ВН, А		А
8 Первичный ток срабатывания по условию отстройки от бросков тока намагничивания		= 1,557,8=86,7 А
9 Ток срабатывания реле, приведенный к стороне ВН, А		А
10 Расчетное число обмоток реле, включаемых в плечо защиты со стороны ВН
11 Принятое число витков обмотки реле, включаемых со стороны ВН		WВН = 39
12 Расчетное число витков обмотки реле, включаемых со стороны НН
13 Принятое число витков обмотки реле, включаемых со стороны НН	WHH - ближайшее число	WHH = 18
14 Расчетное число витков тормозной обмотки по условию отстройки от тока небаланса при к.з. на стороне НН
15 Принятое число тормозной обмотки	WT > WTрасч	WT = 9
16 Минимальное значение тока в реле при двухфазном к.з.		А
17 Минимальное значение коэффициента чувствительности защиты

Газовая защита. Принцип действия Расширителя масляного бака

Так как трансформаторное масло, использующееся для изоляции и охлаждения, имеет высокий коэффициент температурного расширения, а температура масла в процессе эксплуатации аппарата может изменяться в широких пределах (-45°С…+90°) объем масла в баке также изменяется. Для компенсации изменения объема масла служит расширительный бак -- резервуар, соединенный с баком трубопроводом и частично заполненный маслом. Объем расширителя выбран таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения температур уровень масла в расширителе находился в допустимых пределах. Расширитель оборудуется индикатором уровня масла, воздухоосушителем для поступающего воздуха, трубопроводом для доливки в бак масла. На рисунке 9.4 изображено газовое реле.

Рис. 9.4 Газовое реле Бухгольца.

В рассечку трубопровода, соединяющего бак и расширитель, устанавливается газовое реле (например, ранее выпускавшиеся типа РГЧЗ-66, ПГ-22, немецкого производства BF-50,BF-80, или отечественные РЗТ-50, РЗТ-80). Газовое реле имеет герметичный корпус со смотровыми окошками. Сверху на корпусе реле имеется специальный краник, предназначенный для выпуска воздуха и отбора проб газа. Газовое реле имеет два поплавковых элемента, действующих при срабатывании на замыкание механически связанных с ними контактов, и реагирующих на снижение уровня масла в реле, а также струйный элемент (подвешенная на пути масла пластинка с калиброванным отверстием), срабатывающим при интенсивном движении потока масла из бака в расширитель. В нормальном режиме корпус газового реле заполнен маслом, и контакты, связанные с его поплавковыми и струйным элементами, разомкнуты.

Работа газовой защиты

При внутреннем повреждении в баке защищаемого аппарата - горение электрической дуги, или перегрев внутренних элементов - трансформаторное масло разлагается с выделением горючего газа, содержащего до 70% водорода. Выделяющийся газ подымается к крышке, и так как аппарат устанавливается с наклоном 1-2% в сторону расширителя, движется в расширитель. Проходя через газовое реле, газ вытесняет из него масло. При незначительном выделении газа, или снижении уровня масла в расширителе до уровня верхнего поплавкового элемента, он срабатывает, и замыкаются контакты, действующие на сигнал (1-я ступень газовой защиты). При значительном выделении газа срабатывает нижний поплавковый элемент и замыкаются контакты, действующие на отключение (2-я ступень газовой защиты). При интенсивном движении потока масла из бака в расширитель срабатывает струйный элемент, действующий на отключение, аналогично 2-й ступени газовой защиты.

Особенности газовой защиты.

Газовая защита маслонаполненных аппаратов имеет абсолютную селективность и срабатывает только при повреждениях внутри бака защищаемого объекта. Защита реагирует на повреждения, сопровождающиеся выделением газа, выбросом масла из бака в расширитель или аварийным понижением уровня масла. Газовая защита -- одна из немногих, после которых не допускается действие АПВ (автоматическое повторное включение), так как в большинстве случаев отключаемые ей повреждения оказываются устойчивыми.

10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Экономическое обоснование дипломного проекта содержит определение проектных технико-экономических показателей, капитальных затрат на строительство системы электроснабжения города, расчёт ежегодных эксплуатационных расходов, связанных с обслуживанием и ремонтом электрических сетей, обеспечивающих поставку и распределение электрической энергии для потребителей, а также расчёт дисконтированных показателей экономической эффективности проекта.

Исходные данные для расчета экономической эффективности проекта.

а) Нагрузка потребителей, кВт:

10 домов по 120 квартир- Р_Уоу=1801,4 (КВА);

1 дом с 80 квартирами- Р_Уоу=130,55 (КВА);

14 домов по 40 квартир- Р_Уоу=1113,7 (КВА);

20 домов по 60 квартир- Р_Уоу=2080,4 (КВА);

29 дома по 20 квартир- Р_Уоу=1459,3 (КВА);

3 дома по 32 квартиры - Р_Уоу=203,2 (КВА) ;

5 домов по 6 квартир- Р_Уоу=156,1 (КВА);

Общественные учреждения - Р_Уоу=501,498 (КВА);

б) Максимальное число часов использования нагрузки в год согласно ДБН 360 - 92 "Градостроительство, планировка и застройка городов и сельских поселений", ч/год:

для домов с электроплитами - T_max.ждэ = 3837,5;

для общественных учреждений - T_max.оу = 3599,9;

в) Коэффициент нормативных технологических потерь электроэнергии - К_{тех.пот} = 12,58%.

г) Нормативный срок строительства, лет - Тн = 1.

д) Удельные капиталовложения на 1км КЛ, руб:

Выше 1 кВ:

АВВБ 3х70 - К_КЛ70 = 190 781;

АВВБ 3х95 - К_КЛ95 = 243 382;

АВВБ 3х150 - К_КЛ150 = 339 243;

До 1 кВ:

АВВБ 4х10- К_КЛ10=57 673

АВВБ 4х16- К_КЛ16=73 483

АВВБ 4х25- К_КЛ25=101 430

АВВБ 4х35- К_КЛ35=128 504

АВВБ 4х50- К_КЛ50=176 048

АВВБ 4х70- К_КЛ70=217 974

АВВБ 4х95- К_КЛ95=298 926

е) Удельные капиталовложения на 1км ВЛ, руб:

1-цепная ВЛ 0,4 кВ (СИП2а-4х16) - К_{ВЛ0,4-4х16} = 66 001;

ж) Стоимость трансформаторов:

ТМ 400/10/0,4 - 243 000 руб;

ТМ 630/10/0,4 - 371 000 руб;

ТМ 1000/10/0,4 - 550 600 руб.

з) Стоимость ТП в зависимости от мощности трансформаторов, руб:

ТП 2 х 400 - К_ТП400 = 3 486 000;

ТП 2 х 630 - К_ТП630 = 3 742 000 ;

ТП 2 х 1000 - К_ТП1000 = 4 101 200.

и) Ежегодные затраты на техническое обслуживание и ремонт электрических сетей, %:

ТП - И_ор.ТП = 4,3;

КЛ 10 кВ - И_ор.КЛ10 = 4,3;

КЛ 0,4 кВ - И_ор.КЛ10 = 3,0;

ВЛ 0,4 кВ - И_ор.ВЛ35 = 2,2;

к) Расчетный срок эксплуатации проекта, лет - Т = 24.

л) Нормы амортизационных отчислений, %:

КЛ кВ - Н_аКЛ = 4,0;

ВЛ 0,4 кВ - Н_аВЛ = 2,0;

Электрооборудование - Н_аЭО = 4,4.

м) Тариф на поставку электрической энергии, руб/кВт·ч - Т_э = 2,89.

н) Длины траншей с кабелями, м:

Выше 1 кВ:

АВВБ 3х70 - ?_КЛ70 = 1 140;

АВВБ 3х95 - ?_КЛ95 = 480;

АВВБ 3х150 - ?_КЛ150 = 400;

До 1 кВ:

АВВБ 4х10 - ?_КЛ10 = 005;

АВВБ 4х16 - ?_КЛ16 = 835;

АВВБ 4х25 - ?_КЛ25 = 165;

АВВБ 4х35 - ?_КЛ35 = 440;

АВВБ 4х50 - ?_КЛ50 = 0;

АВВБ 4х70 - ?_КЛ70 = 6;

АВВБ 4х95 - ?_КЛ95 = 5;

н) Длины ВЛ, м:

1-цепная ВЛ 0,4 кВ (СИП2а - 4х16) - ?_{ВЛ0,4-4х16} =6 950;

о) Кол-во ТП, шт:

ТП 2 х 400 - N_ТП400 = 1;

ТП 2 х 630 - N_ТП630 = 5;

ТП 2 х 1000 - N_ТП1000 = 1.

п) Норма транспортно-заготовительных отчислений, % - Н_тз = 6.

Определение экономической эффективности проекта.

Определение потребляемой ЭЭ по группам потребителей.

Все формулы данной главы взяты [7].

Суммарная нагрузка для жилых домов с электрическими плитами.

УР_max.ждэ = 1801,4 + 130,55 + 1113,7 + 2080,4 + 1459,3 + 203,2 + 156,1 = 6944,65 (кВт);

Количество ЭЭ, потребляемое за год жилыми домами с электрическими плитами.

W_ждэ = УР_max.ждэ · Т_max.ждэ = 6944,65 · 3 837,5 = 26 650 094,4 (кВт·ч);

Количество ЭЭ, потребляемое за год общественными учреждениями.

W_оу = Р_Уоу · Т_max.оу = 501,498 · 3 599,9 = 1 805 342,65 (кВт·ч).

Количество ЭЭ, потребляемое за год всеми потребителями района.

W_a = W_ждэ + W_оу = 26 650 094,4 + 1 805 342,65 = 28 455 437,05 (кВт·ч).

Потери ЭЭ.

Количество ЭЭ, потребляемая за год всеми потребителями района с учетом потерь.

W_общ = W_а - ДW_пот = 28 455 437,05 - 3 579 693,98 = 24 875 743,07 (кВт·ч).

Определение величины капитальных вложений.

Капитальные вложения - это инвестиции, направленные на создание основных фондов, которые определяются укрупненным методом. Расчет строительства представляет собой суммарную стоимость всей системы электроснабжения района города.

Стоимость прокладки кабелей.

В стоимость прокладки кабелей входят: стоимость кабелей, и прокладка их в траншеи. Стоимость прокладки кабеля находим по формуле 10.1

УК_КЛ = N · ?_КЛ · К_КЛ(10.1)

где N - колличество кабелей в траншее.

УК_КЛ70 = 2 · 1,140 · 190 781 = 434 980,7 (руб);

На основании формулы 10.1 производим расчет прокладки КЛ и заносим результаты этих расчетов в таблицу 10.1

Таблица 10.1 Стоимость прокладки кабелей

U кВ	Марка кабеля	Сечение мм2	Общая длина м.	Стоимость 1 км в руб	Стоимость прокладки руб
10	АВВБ	3х70	1 140	190 781	434 980,7
10	АВВБ	3х95	480	243 382	233 646,7
10	АВВБ	3х150	400	339 243	271 394,4
0,4	АВВБ	4х10	1 005	57 673	115 922,7
0,4	АВВБ	4х16	3 835	73 493	563 691,3
0,4	АВВБ	4х25	2 165	101 430	439 191,9
0,4	АВВБ	4х35	1 440	128 504	370 091,5
0,4	АВВБ	4х50	590	176 048	207 736,6
0,4	АВВБ	4х70	116	217 974	50 569,9
0,4	АВВБ	4х95	575	298 926	343 764,9

Общая стоимость кабельных линий.

УК_КЛ10 = 434 980,7+233 646,7+271 394,4= 940 021,8 (руб).

УК_КЛ0,4=115 922,7+563 691,3++439 191,9+370 091,5+207 736,6+50 569,9+343 764,9=2 090 969 (руб)

Общая стоимость КЛ:

УК_КЛ = 940 021,8 + 2 090 969 = 3 030 990,8 (руб)

Стоимость ВЛ.

УК_ВЛ0,4-4x16 = ?_ВЛ0,4-4x16 · К_ВЛ0,4-4x16 = 6 950 · 66 001 = 458 706,9 (руб);

Общая стоимость

Стоимость ТП

УК_ТП= N_ТП ·К_{ТП N}

УК_ТП400= 1· 3 486 000 =3 486 000 (руб);

УК_ТП630= 5· 3 742 000 =18 710 000 (руб);

УК_ТП1000= 1·4 101 200 = 4 101 200 (руб).

Общая стоимость ТП. [1]

УК_ТП = УК_ТП400 + УК_ТП630 + УК_ТП1000(10.2)

УК_ТП = 3 486 000 + 18 710 0000 + 4 101 200 = 26 297 200 (руб).

Капитальные затраты.

УК = УК_КЛ + УК_ВЛ + УК_ТП(10.3)

УК = 3 030 990,8 + 458 706,9 + 26 297 200 = 29 786 897,7 (руб).

Капитальные затраты с учетом транспортно-заготовительных расходов.

К_общ = УК · (1 + Н_тз / 100)(10.4)

К_общ = 29 786 897,7 · (1 + 6 / 100) = 31 574 111,6 (руб).

Годовые эксплуатационные издержки на электроснабжение города.

Ежегодные затраты на обслуживание.

И_орКЛ10 = УК_КЛ · И_орКЛ10% / 100(10.5)

И_орКЛ10 = 940 021,8 · 4,3 / 100 = 40 420,9 (руб);

И_орКЛ0,4 = 2 090 969 · 3/100 = 62 729,07 (руб)

И_орВЛ0,4 = 458 706,9 · 2,2/100 = 10 091,6 (руб)

И_орТП = 26 297 200 · 4,3/100 = 1 130 779,6 (руб)

Суммарные ежегодные затраты на обслуживание.

И_ор = И_орКЛ10 + И_орВЛ0,4 + И_орКЛ0,4 + И_орТП (10.6)

И_ор = 40 420,9+ 10 091,6 + 62 729,07 + 1 130 779,6 = 1 244 021,2 (руб).

Амортизационные отчисления.

Балансовая стоимость электрооборудования

Б_ст.эо = УК_ТП · (1 + Н_тз / 100) (10.7)

Б_ст.эо = 26 297 200 · (1 + 6 / 100) = 27 875 032 (руб).

Балансовая стоимость линий.

Б_ст. = УК_КЛ · (1 + Н_тз / 100)(10.8)

Б_ст.КЛ = 3 030 990,8 · (1 + 6 / 100) = 3 212 850,3 (руб);

Б_ст.ВЛ = 458 706,9 · (1 + 6 / 100) = 486 229,3 (руб)

Амортизационные отчисления на основные фонды.

И_а.эо = Б_ст.эо · Н_а.эо / 100 (10.9)

И_а.эо = 27 875 032· 4,4 / 100 = 1 226 501,2 (руб);

И_а.КЛ = 128 514,1 (руб);И_а.ВЛ = 9724,6 (руб).

Суммарные амортизационные отчисления на основные фонды.

И_а = И_а.эо + И_а.КЛ + И_а.КЛ (10.10)

И_а = 1 226 501,2 + 128 514,1 + 9724,6 = 1 364 739,9 (руб).

Общепроизводственные годовые издержки.

И_пр = 0,55 · И_ор (10.11)

И_пр = 0,55 · 1 244 021,2 = 684 211,7 (руб).

Доход от реализации услуг.

Д_э =W_а · Т_э (10.12)

Д_э = 28 455 437,05 · 2,89 = 82 236 213,1 (руб).

Коммерческие издержки

И_ком = 0,03 · Д_э (10.13)

И_ком = 0,03 · 82 236 213,1 = 2 467 086,4 (руб).

Суммарные издержки по энергоснабжению города.

И_У = И_ор + И_а + И_пр + И_ком (10.14)

И_У = 1 244 021,2+1 364 739,9+684 211,7+2 467 086,4=5 760 059,2 (руб).

Себестоимость услуг по поставке ЭЭ.

(10.15)

Определение финансовых показателей проекта.

Доход от реализации услуг по поставке ЭЭ потребителям.

Д_э = 82 236 213,1 руб.

Рентабельность продукции.

(10.16)

Эксплуатационные расчеты без амортизационных отчислений.

И_эксп = И_У - И_а (10.17)

И_эксп = 5 760 059,2 - 1 364 739,9 = 4 395 319,3 (руб).

Налогооблагаемая прибыль.

П_нал = Д_э - И_У (10.18)

П_нал = 82 236 213,1 - 5 760 059,2 = 76 476 153,9 (руб).

Налог на прибыль.

Н_пр = 0,13 · П_нал (10.19)

Н_пр= 0,13 · 5 760 059,2 = 9 941 900 (руб).

Дисконтированные показатели проекта.

Чистая дисконтированная прибыль

,(10.20)

где ПДС - чистая дисконтированная прибыль за весь срок эксплуатации,

Т - расчетный срок эксплуатации,

ДЭt - доход от реализации электроэнергии в год t в руб.,

И_эксп - эксплуатационные издержки в год t в руб.,

Кt - капитальные затраты в год t в руб.,

Н_прt - налог на прибыль в год t в руб.,

(1 + Е_Д)-^t - дисконтный множитель, где Е_Д1 = 5%, Е_Д2 = 15%,

Критерием эффективности инвестиций является положительное значение интегрального эффекта ПДС > 0.

При Е_Д1 = 5% УПДС5% = 34 595 125,9 руб., при Е_Д2 = 15 % УПДС15% = 31 586 854,1 руб.

Определение дисконтированной среднегодовой рентабельности инвестиций (индекс доходности) PI. 31 574 111,6

(10.21)

при Е_Д1 = 5%;

при Е_Д2 = 15%.

Критерий экономической эффективности проекта по индексу доходности РI_5% = 2,2 1 сохраняется при Е_Д1 = 5%.

Внутренняя норма прибыли "е" (IRR).

(10.22)

Значение внутренней нормы рентабельности е = 16,5 % означает, что на строительство выгодно брать кредиты под процент меньше расчетного значения 16,5 %.

Период возврата капитала (срок окупаемости проекта) равен году расчетного периода, после которого кумулятивная (нарастающим итогом) сумма чистой дисконтированной прибыли переходит из отрицательных значений через 0 в положительные значения. Срок окупаемости проекта наступает на 8-м году расчетного периода. При этом сохраняется критерий эффективности капиталовложений.

11. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В специальной части мы будем рассчитывать электроснабжение школы. Выбор всей аппаратуры будем производить из пунктов (2.8.1, 2.6.2, 2.3.17, 2.3.22, 2.3.25) санитарных правил и норм.

В учебных помещениях предусматривается преимущественно люминесцентное освещение с использованием ламп: ЛБ, ЛХБ, ЛЕЦ. Для общего освещения учебных помещений и учебно - производственных мастерских следует применять люминесцентные светильники следующих типов: ЛС002-2х40, ЛП028-2х40, ЛП0022х40, ЛП034-4x36, ЦСП-5-2х40. Могут использоваться и другие светильники по типу приведенных с аналогичными светотехническими характеристиками и конструктивным исполнением.

В учебных кабинетах, аудиториях, лабораториях уровни освещенности должны соответствовать следующим нормам: на рабочих столах - 300 лк, на классной доске - 500 лк, в кабинетах технического черчения и рисования - 500 лк, в кабинетах информатики на столах - 300 - 500 лк, в актовых и спортивных залах (на полу) - 200 лк, в рекреациях (на полу) - 150 лк.

Исходя из этих требований производим расчет.

Расчет нагрузки в здании уроков труда.

В здании уроков труда мы имеем 2 кабинета труда для мальчиков и 2 для девочек. Вся нагрузка делится на осветительную и силовую. Так как в классах имеются довольно мощные электроустановки, необходимо в непосредственной близости установить щиток с автоматическими выключателями, из соображения безопасности.

В кабинетах труда для мальчиков помимо освещения 16 светильников ЛП028-2х40, имеется 4 токарных станка по металлу по 260 Вт, 2 настольных циркулярных станка по 1700 Вт, 2 фрезерно - сверлильных станка по 260 Вт, 2 шлифовально полировочных станка по 160 Вт.

В кабинетах труда для девочек помимо освещения 16 светильников ЛП028-2х40, имеется 1 плита электрическая профессиональная на 15 кВт, 1 холодильный шкаф 450 Вт, 10 швейных машинок по 90Вт.

Освещение в коридоре и санузлах 4 светильника ЛП028-2х40

На каждого потребителя из соображений безопасности устанавливаем отдельный автоматический выключатель.

Выбор автоматических выключателей.

На каждый станок или бытовой прибор с высокой потребляемой мощностью, и кабинет ставим отдельный автоматический выключатель.

Токовую отсечку автоматических выключателей рассчитываем из формулы 11.1.

(11.1)

Выбираем автомат ближайший по номиналу токовой отсечки. Для данной электропечи выбираем автоматический выключатель Acti9 Ik60N 3П 63А C Schneider Electric. Трехфазный автоматический выключатель рассчитан на отсечку по току в 63 А.

По аналогии производим расчёт остальных выключателей и сводим их в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 Выбор автоматических выключателей

№ Щитка	Эл. Аппарат.	Автоматический выключатель
ОЩ 1	Циркулярный станок х1	6 А
	Токарный станок х2	2 А
	Фрезерно - сверлильный станок х1	2 А
	Шлифовально полировочный станок х1	1 А
	Освещение и розетки кабинета х1	10 А
ОЩ 2	Циркулярный станок х1	6 А
	Токарный станок х2	2 А
	Фрезерно - сверлильный станок х1	2 А
	Шлифовально полировочный станок х1	1 А
	Освещение и розетки кабинета х1	10 А
ОЩ 3	Эл. печь х1	63 А
	Коридор	2 А
	Раздевалка	10 А
	Каб. Труда.	10 А
	Каб. Труда (кухня)	10 А

Расчет нагрузки школы по первому этажу

Для освещения больших залов школ, таких как спортивный зал, столовая разрешается использовать Лампы ДРЛ 125 Вт. Расчет электроснабжения школы производим аналогично зданию для уроков труда.

Коридор и складское помещение подключаем на 1 автоматический выключатель.

Остальные помещения при спортивном зале: 2 раздевалки, 2 туалета, снарядную комнату и комнату для персонала также подключаем на однофазный автоматический выключатель.



Комната для персонала кухня и моечная подключена на 1 выключатель.

Кухня снабжена пассивной вентиляцией и вытяжками.

На кухне находятся 3 эл. печи мощностью по 15 кВт. Каждую печь подключаем на отдельный трехфазный автоматический выключатель.

Холодильная комната и склад также подключены к 1 выключателю.

Коридор на входе.

Так как учебные классы все одинаковые, то расчет будем производить только 1 раз на однотипные кабинеты. Каждый кабинет подключается на 1 автоматический выключатель.

Кабинет 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18 однотипные.



Кабинеты 39 и 40 также однотипные.

Кабинет врача снабжен фармацевтическим холодильником.

Кабинет директора, секретаря директора и подсобка подключена на 1 автоматический выключатель.

По аналогии производим расчёт выключателей по формуле 11.1 и сводим их в таблицу 11.2.

Таблица 11.2 Выбор автоматических выключателей

№ Щитка	Эл. Аппарат.	Автоматический выключатель
ОЩ 4	Спортзал	6 А
	Коридор и складское помещение	2 А
	Раздевалки, санузлы, снарядная, комната для персонала	6 А
ОЩ 5	Столовая	6 А
	Печь	3х63 А
	Кухня, моечная, помещение для персонала	10 А
	Склад, холодильная комната	10 А
ОЩ 6	Коридор	2 А
	Малый спорт зал	2 А
	Подсобное помещение	2 А
ОЩ 7	Кабинет 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18	7х6 А
	Кабинет 17, подсобка	6 А
	Кабинет 19, 20	2х4 А
	Коридор	10 А
	Звонок, каб директора, секретарь директора	10 А

Расчет нагрузки школы по второму этажу.

Так как учебные классы все одинаковые, то расчет будем производить только 1 раз на однотипные кабинеты. Каждый кабинет подключается отдельный автоматический выключатель.

Кабинет 21, 22, 23, 24, 25, 26 однотипные.

Кабинеты 29 и 30 также однотипные.

Кабинет зубного врача снабжен стоматологической установкой.

Учительская.



Компьютерный класс на 18 компьютеров мощностью 500 Вт. Компьютеры разбита на 3 группы, каждая из которых подключена к отдельному автоматическому выключателю.

По аналогии производим расчёт выключателей по формуле 11.1 и сводим их в таблицу 11.3.

Таблица 11.3 Выбор автоматических выключателей

№ Щитка	Эл. Аппарат.	Автоматический выключатель
ОЩ 8	Коридор	10 А
	Кабинет 21, 22, 23, 24, 25, 26	6х6 А
	Библиотека	6 А
	Учительская	10 А
	Кабинет 29, 30	2х4 А
	Стоматологический кабинет	10 А
ОЩ 9	Компьютер 6шт	3х16 А
	Освещение	6 А

Расчет нагрузки школы по третьему этажу.

Так как учебные классы все одинаковые, то расчет будем производить только 1 раз на однотипные кабинеты. Каждый кабинет подключается на 1 автоматический выключатель.

Кабинет 31, 32, 33, 34, 35, 36 однотипные.



Кабинеты 39 и 40 также однотипные.

Кабинет психолога.

Учительская.

Компьютерный класс на 18 компьютеров мощностью 500 Вт. Компьютеры разбита на 3 группы каждая из которых подключена к отдельному автоматическому выключателю.

По аналогии производим расчёт выключателей по формуле 11.1 и сводим их в таблицу 11.4.

Таблица 11.4 Выбор автоматических выключателей

№ Щитка	Эл. Аппарат.	Автоматический выключатель
ОЩ 10	Коридор	10 А
	Кабинет 31, 32, 33, 34, 35, 36	6х6 А
	Учительская	10 А
	Кабинет 39, 40	2х4 А
	Каб. психолога	6 А
ОЩ 11	Компьютер 6шт	3х16 А
	Освещение	6 А

Общая мощность школы.

Более точный расчет школы показал, что реальная потребляемая мощность данной школы на 4 % больше упрощенного расчета который мы делали в начале дипломного проекта.

В данной главе мы произвели расчет электрической части школы. Основная нагрузка школы состоит из освещения, печей столовой, станков здания для занятий трудом и компьютерных классов. Помимо мощности потребителей мы рассчитали и выбрали автоматические выключатели.

12. ОХРАНА ТРУДА

Классификации электрооборудования и электротехнических устройств трансформаторных подстанций

Электрические машины и аппараты, применяемые в электроустановках, должны обеспечивать как необходимую степень защиты их изоляции от вредного действия окружающей среды, так и необходимую безопасность в отношении пожара или взрыва вследствие какой-либо их неисправности [4].

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 злектороборудование, 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 предусмотрины 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.

Электрооборудование пожароопасных помещений

В пожароопасных помещениях всех классов следует применять только защищенные электропроводки (кабели марок ВРГ, АВРГ, или провода АПРВ, АПВ и АПРТО в тонкостенных стальных трубках). Допускается открытая прокладка изолированных проводов на изоляторах, но при условии их удаления от мест скопления горючих материалов и невозможности механического повреждения (например, на недоступной высоте). Допускается применение алюминиевых проводов только при условии надежного их соединения сваркой, пайкой или опрессовкой. Соединительные и ответвительные коробки должны быть пылезащищенного исполнения.

Сооружение распределительных устройств напряжением выше 1000 В в пожароопасных помещениях не рекомендуется, но при необходимости допускается при условии применения щитов и шкафов в закрытом исполнении.

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, монтажу электродвигателей, пусковой аппаратуры, светильников, крановых устройств, токопроводов, заземления.

Причина пожаров в электроустановках

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.

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, 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, находящихся на элеваторе.

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 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 CO₂ углерода, хлористый водород HCl, цианистый водород HCN, сероводород H₂S, аммиак NH₃, окислы азота NO₂ и др., что создает опасность отравления людей. Физические нагрузки, переносимые человеком во время тушения пожара, усиливают действие указанных 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.