Электрическая часть станций и подстанций

Рис.7.3.5. Схема фильтро-компенсирующих устройств ГПП-19



Рис.7.3.6. Характеристика сопротивления сети на I с.ш. при работе АПК-1 КЦ-2 с отключённой II с.ш.

Рис.7.3.7. Характеристика сопротивления сети на I с.ш. при работе АПК-2 КЦ-2 с подключенной II с.ш.



Рис.7.3.8. Характеристика сопротивления сети на I с.ш. при работе АПК-1, АПК-2 КЦ-2.

Таким образом, применение ФКУ позволяет повысить коэффициент мощности на шинах КРУ-35 кВ ГПП-19 до величины выше 0,95, а также компенсировать влияние наиболее значительных высших гармоник тока и напряжения.

7.4 Экономический эффект от использования ФКУ

С использованием ФКУ, потребляемая из сети полная мощность снизится, что даст экономический эффект в виде уменьшения стоимости закупаемой электроэнергии, а также стоимости покрытия потерь электроэнергии в линиях.

Суммарная максимальная полная мощность, потребляемая ГПП-19 в режиме без ФКУ составляет:

(7.4.1)

.

Суммарная максимальная мощность, потребляемая ГПП-19 в режиме с компенсацией реактивной мощности составляет:

(7.4.2

Экономия потребляемой мощности из внешней энергосети составит:

ВА, (7.4.3)

Потери электроэнергии в кабельной линии за год с использованием ФКУ составят:

, (7.4.4)

, (7.4.5)

. (7.4.6)

. (7.4.7)

Таким образом, снижение потерь электроэнергии в кабельных линиях 110 кВ РП-1 - ГПП-19 за год составит:

(7.4.8)

При цене электроэнергии 2,1 руб/кВт•ч годовая экономия составит:

(7.4.9)

Как видно из расчётов, применение ФКУ позволяет снизить затраты на компенсацию потерь электроэнергии в линиях.



8. СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ ГПП-19

Для питания потребителей собственных нужд на ГПП-19 установлены два трансформатора мощностью по 630 кВА напряжением 35/0,4 кВ, подключённые к 1 и 2 с.ш. КРУ-35 кВ (рис.8.1). Распределение электроэнергии на напряжение 220/380 В по потребителям осуществляется от двухсекционного щита собственных нужд, состоящего из 8 шкафов производства "Schneider Electric". В качестве коммутационных и защитных аппаратов используются автоматические выключатели "Мастерпакт" типа NT10Н1 на ток 1000А. На вводных выключателях и секционном организовано устройство АВР для осуществления автоматического взаимного резервирования питания секций.

На подстанции принят постоянный оперативный ток напряжением 220В. В качестве источника оперативного тока применена аккумуляторная батарея емкостью 275 Ач серии Power Safe V, состоящая из 104 элементов типа 2V275. Режим работы аккумуляторной батареи буферный, т.е. аккумуляторная батарея постоянно включена в режим подзаряда от двух взаиморезервирующих зарядно-выпрямительных устройств типа HРТ 100.200ХE.

Распределение постоянного оперативного тока по потребителям осуществляется от щита постоянного тока, состоящего из трех панелей. В качестве коммутационных и защитных аппаратов используются предохранители рубящего типа. Данные аппараты имеют преимущества перед автоматическими выключателями в части ограничения перенапряжений в распределительной сети постоянного оперативного тока. Достоинством установленного щита постоянного тока является полный автоматический мониторинг всех составных частей и компонентов с контролем технических и электрических параметров и величин.

От ЩСН-0,4кВ получают питание щитки рабочего освещения ЩО-1 (ЗРУ-110 кВ), ЩО-1М (ЗРУ-35 кВ), ящик управления наружным освещением подстанции, механизмы автоматического регулирования напряжения трансформаторов 160000 кВА, магистрали питания и обогрева приводов разъединителей 110 кВ, щит распределительный ЩР, распределительные пункты 1ПР, 2ПР, 3ПР, 4ПР (отопление, вентиляция и кондиционирование подстанции), зарядные устройства №1 и №2, блок аварийного освещения (далее БАО), шкафы управления охлаждением трансформаторов.

Подключение потребителей выполнено непосредственно с ЩСН и с распределительных шкафов, расположенных в помещении ЩСН, ЗРУ-35 кВ и ЗРУ-110 кВ.

Рис.8.1 Схема собственных нужд ГПП-19



9. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

9.1 Анализ аварийных режимов на подстанции

На ГПП-19 возможны различные типы повреждений электрооборудования. Кабельные линии напряжением 110, 35 и 6 кВ проложены в закрытых помещениях и в достаточной степени защищены от воздействия окружающей среды. Однако это не исключает повреждений изоляции при несоблюдении условий эксплуатации или нарушениях технологического процесса. На ГПП-19 установлены мощные трансформаторы напряжением 110/35 кВ, повреждения изоляции и обмоток которых влекут за собой серьёзные последствия. Трансформаторы АПК, питающиеся от отходящих линий ГПП-19 работают в тяжёлом режиме при эксплуатационных КЗ, поэтому не исключены внутренние повреждения из-за ускоренного старения изоляции, высоких динамических нагрузок или при нарушении хода технологического процесса. Ячейки КРУ являются достаточно надёжными элементами, поэтому основной причиной повреждений в них, как и в ЗРУ-110 кВ могут явиться ошибки обслуживающего персонала при выполнении оперативных переключений. На подстанции установлено мощное дорогостоящее оборудование, а потребители имеют первую категорию по надёжности электроснабжения, по этой причине ГПП-19 должна быть оборудована надёжной системой релейной защиты и автоматики, позволяющей в кратчайшие сроки локализовать повреждение и избежать развития аварии.

9.2 Анализ существующей системы РЗиА

Система РЗиА ГПП-19 построена с использованием микропроцессорных терминалов защиты (МПЗ) и автоматики серии SIPROTEC производства фирмы Siemens. Эти устройства обладают высокими техническими характеристиками и позволяют создавать системы защиты, удовлетворяющие самым высоким требованиям по быстродействию, селективности, чувствительности и надёжности. МПЗ нечувствительны к вибрациям и другим механическим воздействиям (за исключением разрушающих нагрузок), однако требуют проведения предварительных исследований по обеспечению электромагнитной совместимости с сетью предприятия. Устройства SIPROTEC имеют встроенные цепи контроля, что упрощает поиск неисправности. Также терминалы позволяют записывать осциллограммы аварийных процессов, что помогает выяснить причины аварий. Настройка терминалов осуществляется с помощью программатора (ноутбука с установленным программным обеспечением DIGSI), что позволяет проверить все уставки и логику срабатывания защиты перед заливкой программы в терминал. Однако для полноценного использования всех возможностей микропроцессорных защит необходимо повышать квалификацию обслуживающего персонала. Это затрудняется принципиальными отличиями в идеологии построения защит производства иностранных фирм, ограниченной информацией и не всегда достойным качеством перевода документации. Однако эти проблемы будут решаться с развитием рынка микропроцессорных защит в России и накоплением опыта по их эксплуатации, поэтому на сегодняшний день применение микропроцессорных терминалов является наиболее перспективным направлением развития систем релейной защиты и автоматики.

9.3 Выбор типов защит

Несмотря на применение терминалов защиты иностранного производства, система РЗиА ГПП-19 должна отвечать требованиям ПУЭ [4], НТП ПС ОАО «ФСК ЕЭС России» [11] и другим нормативным документам, согласно которым осуществляется выбор типов защит для каждого участка сети. На основе выбора типов защит осуществляется выбор модели терминала серии SIPROTEC. В данном проекте в качестве примера приводится выбор и расчёт уставок релейной защиты для участка цепи, состоящего из трёх элементов: кабельной линии 110 кВ, трансформатора 110/35 кВ мощностью 160 МВА и отходящей кабельной линии 35 кВ, питающей трансформатор устройства АПК-1 КЦ-1 мощностью 25 МВА. На этом участке можно рассмотреть практически весь спектр защит, применяемых на подстанции и представить методику их расчёта.

9.3.1 выбор защит питающей кабельной линии 110 кВ

Согласно требованиям [4], [11] для защиты кабельной линии напряжением 110 кВ должны применяться два типа быстродействующих защит. В связи с этим для защиты кабельной линии принимаем следующие типы защит:

- в качестве основной - продольную дифференциальную токовую защиту (ДЗЛ) без выдержки времени;

- в качестве резервной - ступенчатую дистанционную защиту с минимальной выдержкой времени и ускорением при отказе дифференциальной защиты;

- в качестве дополнительной - максимальную токовую защиту;

- для защиты от коротких замыканий на землю - максимальную токовую защиту нулевой последовательности.

Также согласно требованиям [4], [11] для линии напряжением 110 кВ требуется установка двух комплектов защит, а также использование УРОВ. Для этих целей выбираем два терминала микропроцессорной защиты SIPROTEC 7SD522. Данные терминалы позволяют реализовать дифференциальную токовую защиту и ступенчатую защиту, согласуя селективность их срабатывания с помощью внутренней логики устройства. Также в терминале возможно использование максимальной токовой защиты в качестве аварийной, осуществляя ускорение срабатывания защиты при повреждении цепей основных защит.

9.3.2 Выбор защит трансформаторов 110/35 кВ

Учитывая значительную мощность, специальное исполнение и высокую стоимость установленных на ГПП-19 трансформаторов 110/35 кВ выбираем следующие типы защит:

- в качестве основной - дифференциальную токовую защиту без выдержки времени;

- в качестве резервной - максимальную токовую защиту;

- в качестве дополнительной - токовую защиту от перегрузки;

- также для трансформаторов данной мощности обязательно применение газовой защиты бака трансформатора и РПН.

Для реализации данных типов защит выбираем терминал микропроцессорной защиты SIPROTEC 7UT6135.

9.3.3 Выбор защит отходящей линии к трансформатору АПК-1 КЦ-1

Согласно [12], [13] для защиты печных трансформаторов используются следующие типы защит:

- в качестве основной - максимальная токовая защита без выдержки времени;

- в качестве дополнительной - токовая защита от перегрузки;

- для сигнализации замыкания на землю - токовая защита нулевой последовательности.

Для реализации данных типов защит выбираем терминал SIPROTEC 7SJ645.

9.4. Расчёт уставок релейной защиты

9.4.1 Защиты питающей кабельной линии 110 кВ

Основной является продольная дифференциальная защита с торможением. Данная защита сравнивает величину тока в начале и в конце линии, при этом ток, проходящий через реле равен разности данных токов. Для обеспечения несрабатывания защиты при внешних коротких замыканиях осуществляется торможение. Для этого из тока, протекающего в реле, вычитается величина тормозного тока (равного сумме токов в начале и конце линии), умноженная на коэффициент торможения, определяемый характеристикой срабатывания защиты. В терминале SIPROTEC 7SD522 характеристика торможения задаётся по умолчанию и рекомендуется к использованию без внесения изменений. Поэтому для задания уставок защиты достаточно определить величину тока срабатывания [14].

В нормальном режиме по кабельной линии протекает емкостной ток заряда, вызывающий небаланс в цепях дифференциальной защиты. Ток срабатывания должен быть выше емкостного тока. Кроме того для отстройки от погрешностей, вызванных протеканием рабочего тока уставка срабатывания защиты должна быть не меньше 15% от максимального рабочего тока линии. Таким образом, ток срабатывания первой ступени дифференциальной защиты выбирается, исходя из двух условий:

(9.4.1.1)

Где С_уд.=0,19•10^-6 Ф/км - удельная ёмкость линии [5];

f =50 Гц - частота тока промышленной сети;

l = 1,46 км - длина кабельной линии;

. (9.4.1.2)

За максимальный рабочий ток линии принимает максимальный ток с учётом перегрузочной способности трансформатора для того, чтобы не возникала необходимость перенастройки дифференциальной защиты при подключении новых нагрузок.

Ток срабатывания реле равен:

. (9.4.1.3)

Принимаем уставку срабатывания: I_с.з.1=177 А, I_с.р.1=0,59 А.

Также терминал содержит вторую ступень дифференциальной защиты, основанную на сравнении интегралов токов за время, равное четверти периода тока. Это позволяет быстрее определять возникновение повреждения и передавать сигнал на отключение. Уставка второй ступени дифференциальной защиты отстраивается от номинального рабочего тока:

, (9.4.1.4)

Где К_отс. - коэффициент отстройки; для микропроцессорных терминалов защиты принимаем К_отс.=1,1ч1,2.

Ток срабатывания реле равен:

. (9.4.1.5)

Принимаем уставку срабатывания: I_с.з.1=930 А, I_с.р.1=3,1 А.

Коэффициент чувствительности защиты должен быть не менее 2-х при токе двухфазного короткого замыкания в конце защищаемой линии:

. (9.4.1.6)

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

Резервной является ступенчатая дистанционная защита. Данный тип защит основан на вычислении сопротивления участка цепи. При повреждении на защищаемом участке сопротивление неповреждённой части оказывается меньше уставки срабатывания, что приводит к срабатыванию защиты. Данный принцип действия позволяет не отстраиваться от защит предыдущих присоединений по времени, что сокращает величину выдержки времени.

Первая ступень дистанционной защиты отстраивается от сопротивления кабельной линии и трансформатора. Таким образом обеспечивается защита кабельной линии на всей её длине, а также защита части обмотки трансформатора. Для расчётов используется минимальное значение сопротивления трансформатора с учётом РПН:

(9.4.1.7)

Вторая ступень дистанционной защиты обеспечивает резервирования нижестоящих защит и отстраивается от максимального тока нагрузки при минимально допустимом напряжении:

. (9.4.1.8)

Максимальная токовая защита является аварийной защитой на случай неисправности в цепях основных защит. Отстройка МТЗ осуществляется от максимально допустимого рабочего тока трансформатора:

. (9.4.1.9)

. (9.4.1.10)

Принимаем I_с.з.=1440 А, I_с.р.=4,8 А. Выдержку времени с учётом предыдущих защит и ступени селективности Дt=0,3 с принимаем t_с.з.=1,1 с.

Коэффициент чувствительности защиты должен быть не менее 1,5 при токе двухфазного короткого замыкания в конце защищаемой линии:

. (9.4.1.11)

Токовая защита от замыканий на землю в сетях с эффективно заземлённой нейтралью действует на отключение без выдержки времени в связи с большими величинами токов повреждения. Поскольку защита включается на фильтр нулевой последовательности, для неё требуется только отстройка от токов небаланса при внешних коротких замыканиях:

, (9.4.1.12)

.

где К_пер.=2 - коэффициент, учитывающий переходный процесс;

К_одн.=1 - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

е=0,01 - максимальная погрешность трансформаторов тока;

. (9.4.1.13)

Принимаем I_с.з.=1500 А, I_с.р.=5 А.

9.4.2. Расчёт уставок защит трансформатора 110/35 кВ

Основной является продольная дифференциальная защита с торможением. Характеристика торможения имеет два участка наклона. Уставки защиты задаются на обоих сторонах в относительных единицах, что избавляет от необходимости пересчёта токов на разные напряжения. Относительный дифференциальный ток срабатывания на первом горизонтальном участке характеристики при отсутствии торможения и токе I=I_т1н=840 А определяется по условию отстройки от тока небаланса и рассчитывается по выражению [15]:



, (9.4.2.1)

где , (9.4.2.2)

,

Где К_пер.=1 - коэффициент, учитывающий переходный процесс;

К_одн.=1 - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

е=0,01 - максимальная погрешность трансформаторов тока;

ДU_РПН - диапазон регулирования напряжения под нагрузкой:

; (9.4.2.3)

Дf_выр.=0,02 - относительная погрешность выравнивания токов плеч.

Принимаем I_д.0*=0,3.

Относительный ток небаланса при I=1,5•I_т1н=1260 А равен:

. (9.4.2.4)

Ток срабатывания защиты при I=1,5•I_т1н=1260 А равен:

(9.4.2.5)

Принимаем I_с.з.1*=0,5.

Ток небаланса для режима максимального внешнего короткого замыкания I_к3=14,1 кА равен:

, (9.4.2.6)

;

. (9.4.2.7)

Принимаем I_с.з.2*=6,7.

Относительный ток срабатывания дифференциальной отсечки равен:

. (9.4.2.8)

Принимаем I_д.о.*=9,3.

Относительный ток начала торможения составляет I_нач.т.*=2, тогда угол наклона первого горизонтального участка кривой торможения составляет:

. (9.4.2.9)

Угол наклона второго горизонтального участка кривой торможения составляет:

. (9.4.2.10)

Принимаем s₂=0,5 для лучшей отстройки от внешних КЗ.

Резервной защитой является максимальная токовая защита. Уставка МТЗ на напряжении 110 кВ рассчитывается аналогично МТЗ, установленной в терминале защиты линии (см п.11.4.1). Уставка защиты на напряжении 35 кВ отстраивается от максимального рабочего тока трансформатора с учётом необходимости обеспечить селективность с защитой секционного ввода, отстраиваемой от того же тока.

Таким образом, уставка МТЗ трансформатора напряжением 35 кВ рассчитывается следующим образом:



(9.4.2.11)

.

. (9.4.2.12)

Принимаем I_с.з.=3000 А, I_с.р.=5 А. Выдержку времени с учётом предыдущих защит и ступени селективности Дt=0,3 с принимаем t_с.з.=0,8 с.

Коэффициент чувствительности защиты должен быть не менее 1,5 при токе двухфазного короткого замыкания за обмоткой низшего напряжения трансформатора:

. (9.4.1.13)

Также на трансформаторе предусмотрена токовая защита от сверхтоков перегрузки. Она отстраивается от номинального тока трансформатора:

, (9.4.2.14)

Где К_в=0,95 - коэффициент возврата для терминалов SIPROTEC.

. (9.4.2.15)

Принимаем I_с.з.=960 А, I_с.р.=1,6 А. Выдержка времени защиты от перегрузки принимается равной t_с.з.=10 с и может быть изменена в зависимости от условий работы.

Также на трансформаторе данной мощности предусматривается газовая защита бака трансформатора и РПН, действующая на сигнал или отключение в зависимости от режима работы.

9.4.3 Расчёт уставок защит отходящей линии к АПК-1 КЦ-1

Уставки защиты линии определяются типом защищаемого объекта. Для трансформаторов сталеплавильных печей характерен режим работы с резко-переменной нагрузкой, сопровождающийся частыми замыканиями электрода на металл и обрывами электрической дуги. По этой причине в качестве основной применяется максимальная токовая защита без выдержки времени от многофазных коротких замыканий, отстроенная от токов эксплуатационных коротких замыканий [16]:

. (9.4.3.1)

. (9.4.3.2)

Принимаем I_с.з.=1440 А, I_с.р.=12 А.

Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,5 при двухфазном коротком замыкании на выводах низшего напряжения печного трансформатора:

. (9.4.3.3)

Защита от перегрузки рассчитывается аналогично п.9.4.2:

; (9.4.3.4)

. (9.4.3.5)

Принимаем I_с.з.=480 А, I_с.р.=4 А. Выдержка времени принимается равной t_с.з.=10 с и может быть изменена в зависимости от условий работы.

Карты селективности устройств РЗиА ГПП-19 для РУ-110, 35 и 6 кВ приведены на рис.9.1, 9.2.

Рис.9.1. Карта селективности устройств РЗиА ГПП-19 ОРУ-110 кВ, КРУ-35 кВ.

Рис.9.2. Карта селективности устройств РЗиА ГПП-19 КРУ-6 кВ.



10. НАДЁЖНОСТЬ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Надёжность схемы электроснабжения зависит от надёжности её отдельных элементов и способа их соединения. Инженерные оценки надёжности базируются на характеристиках, определяемых по статистическим данным испытаний эксплуатируемых изделий или наблюдений за отказами объектов в процессе эксплуатации. При количественной оценке надёжности систем электроснабжения определяются показатели надёжности элементов, из которых состоит система. Потребители ГПП-19 имеют первую категорию по надёжности электроснабжения. Поэтому требуется обеспечить высокую надёжность всей схемы электроснабжения. Это достигается за счёт резервирования и применения устройств противоаварийной автоматики. Произведём расчёт надёжности как вероятности бесперебойного электроснабжения, то есть без учёта резерва, имеющего определённое время ввода. Таким образом, при расчёте не учитывается возможность перевода присоединения на обходную систему шин и питания от соседних секций через секционный выключатель, включаемого от устройства АВР. Следует заметить, что перечисленные меры вкупе с питанием потребителей в нормальном режиме от двух систем шин, запитываемых от двух двухцепных воздушных линий, обеспечивают крайне высокую надёжность электроснабжения. Расчётная схема, учитывающая только источники питания в нормальном режиме, приведена на рис.10.1. Основные элементы схемы и их характеристики надёжности приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1. Показатели надёжности элементов схемы электроснабжения

№	Элемент схемы	Частота отказов, 1/год	Время восстановления, час
1	Воздушная линия 110 кВ	3,9	1
2	Разъединитель 110 кВ	0,01	11
3	Выключатель 110 кВ	0,0004	44
4	Сборные шины 110 кВ	0,016	5
5	Кабельная линия 110 кВ	0,02	20
6	Трансформатор 110/35	0,075	95
7	Разъединитель 35 кВ	0,01	6
8	Выключатель 35 кВ	0,01	40
9	Сборные шины 35 кВ	0,02	7

Рис.10.1. Схема питания ГПП-19 в нормальном режиме

Вероятность отказа элементов сети вычисляется по формуле:

; (10.1)

; (10.2)

;

;

.

После ряда преобразований схему можно представить в виде структурных элементов, как показано на рис.10.2.

Рис.10.2. Упрощённая структурная схема питания ГПП-19

Схемы питания первой и второй секции шин ГПП-19 симметричны, таким образом, надёжность их питания одинакова. Поэтому для расчёта достаточно взять схему питания нагрузки 1 (рис.10.3).



Рис.10.3. Структурная схема питания первой секции шин ГПП-19

Показатели надёжности последовательного соединения элементов определяются по формулам:

, (10.3)

, (10.4)

, (10.5)

. (10.6)

Промежуточные вычисления в силу их громоздкости здесь не приводятся, расчётные характеристики участков последовательного соединения элементов следующие:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Показатели надёжности для параллельного соединения элементов вычисляются по формулам:

, (10.7)

, (10.8)

, (10.9)

, (10.10)

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Наработка схемы на отказ определяется по формуле:

. (10.11)

Таким образом, надёжность схемы питания ГПП-19 является достаточно высокой. Расчёты показывают, что надёжность шин РП-1 110 кВ как источника питания стремится к единице. По этой причине шины подстанций с четырьмя источниками питания в упрощённых расчётах считаются абсолютно надёжным источником питания. Надёжность же питающих линий от РП-1 к ГПП-19 является ограниченной. Однако на ГПП-19 предусмотрена возможность резервирования питания потребителей за счёт двух секций шин, соединённых секционным выключателем, снабжённым устройством АВР. Это позволит увеличить надёжность снабжения для удовлетворения требований к питанию потребителей первой категории.



11. ОХРАНА ТРУДА

11.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов на ГПП-19

При работе на ГПП-19 на человека оказывает воздействие ряд опасных и вредных производственных факторов. Их воздействие и меры защиты регламентируются инструкциями по охране труда. Согласно нормативным документам на ГПП-1 имеют место следующие опасные и вредные производственные факторы.

Основную опасность при работе в электроустановках представляет собой поражение человека электрическим током, вызывающее электротравмы различной степени тяжести вплоть до смертельного исхода. Для защиты от поражения электрическим током используются индивидуальные и групповые средства.

При эксплуатации электрооборудования ГПП-19 возможно проведение работ на высоте, что чревато возможностью получения травмы. Для предотвращения несчастных случаев следует соблюдать правила работы на высоте.

Из-за наличия работающих электродвигателей и электрооборудования высокого напряжения на подстанции, а также при проведении работ, на ГПП-19 наблюдается повышенный уровень шума, что является вредным производственным фактором, приводящим к профессиональному заболеванию. Для снижения воздействия шума следует использовать индивидуальные защитные средства.

Вращающие части механизмов представляют собой опасность получения травмы при несоблюдении правил эксплуатации.

Повышенная температура поверхности оборудования представляет собой опасность получения ожогов. Во избежание подобных травм следует применять защитные средства и соблюдать правила эксплуатации оборудования.

Электролит в аккумуляторных батареях представляет собой опасность получения химических ожогов. При работе в помещении аккумуляторной батареи требуется соблюдать осторожность и при необходимости использовать защитные средства.

Повышенная и пониженная температура воздуха ухудшают самочувствие человека, снижая его работоспособность и притупляя восприятие, а также могут явиться причиной травмы. При работе на ГПП-19 следует применять спецодежду, соответствующую температуре окружающего воздуха.

Наличие в воздухе твёрдых частиц пыли и металла представляет опасность попадания в глаза. При работе в загрязнённом воздухе следует применять средства для защиты глаз.

11.2 Производственный шум и борьба с ним

Шумом называются любые нежелательные для человека звуки, мешающие труду или отдыху и создающие акустический дискомфорт. Звук, или звуковые волны, - это механические колебания, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах под воздействием возмущения. Пространство, в котором присутствуют звуковые волны, называется звуковым полем.

Повышенный уровень шума на рабочем месте является одним из наиболее распространенных вредных и опасных производственных факторов. В условиях сильного шума возникает опасность снижения и потери слуха, которая во многом обусловлена индивидуальными особенностями человека. Некоторые люди теряют слух даже после непродолжительного воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, у других даже сильный шум при длительном воздействии не приводит к потере слуха. С действием шума связан ряд профессиональных заболеваний (нервные и сердечно-сосудистые заболевания, язвенная болезнь, тугоухость и др.). Шум оказывает вредное воздействие на центральную и вегетативную нервную систему, вызывая переутомление и истощение клеток коры головного мозга. Снижая общую сопротивляемость организма, шум способствует развитию инфекционных заболеваний. В условиях шума понижается внимание, нарушается координация движений, ухудшается работоспособность, что создает угрозу возникновения несчастного случая. Кроме того, шум в помещении не позволяет расслышать сигналы опасности, определить на слух сбои в работе оборудования и механизмов, что может привести к аварии и человеческим жертвам.

В производственных условиях источниками шума являются работающие станки и механизмы, ручные механизированные инструменты, электрические машины, компрессоры, кузнечно-прессовое, подъемно-транспортное, вспомогательное оборудование (вентиляционные установки, кондиционеры) и т.д. По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные и тональные. По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные. В свою очередь непостоянные шумы подразделяются на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

В качестве характеристик постоянного шума на рабочих местах, а также для определения эффективности мероприятий по ограничению его неблагоприятного влияния, принимаются уровни звукового давления в децибелах (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц [17]. В качестве общей характеристики шума на рабочих местах применяется оценка уровня звука в дБ(А), представляющая собой среднюю величину частотных характеристик звукового давления.

Основные мероприятия по борьбе с шумом - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:

- устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

- ослабление шума на путях передачи;

- непосредственная защита работающих.

Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бесшумные. Одним из наиболее простых технических средств борьбы с шумом на путях передачи является звукоизолирующий кожух, который может закрывать отдельный шумный узел машины. Значительный эффект снижения шума от оборудования дает применение акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабочего места или зоны обслуживания машины. Применение звукопоглощающих облицовок для отделки потолка и стен шумных помещений приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот, что даже при относительно небольшом снижении уровня существенно улучшает условия труда. Безусловно, в некоторых случаях можно ограничиться средствами индивидуальной защиты работника.

Обычные мероприятия по защите от шума малоэффективны в отношении инфразвука. Инфразвук - это колебания с частотами ниже слышимых человеком. Их верхняя граница находится в пределах 16...25 Гц, а нижняя не определена. Имея большую длину волны, инфразвуковые колебания очень слабо поглощаются в атмосфере и легче огибают препятствия, чем колебания с более высокой частотой. Характерная особенность инфразвука - очень малое поглощение в различных средах, что затрудняет борьбу с ним. Инфразвук проходит даже через самые толстые стены и распространяется на большие расстояния.

Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов, что и шум слышимых частот. Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения). Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ.

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора.

Нормируемыми характеристиками инфразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления в децибелах в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16 Гц. Допустимыми уровнями звукового давления являются 105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и 102 дБ в октавной полосе 31,5 Гц. Для непостоянного инфразвука нормируемой характеристикой является общий уровень звукового давления.

Ультразвук - неслышимый человеческим ухом звук частотой свыше 18 кГц Ультразвук весьма сильно поглощается газами и значительно слабее - жидкостями. Ультразвуковой диапазон частот условно делится на низкочастотный (12... 100 кГц) и высокочастотный (100 кГц...1 ГГц), которые оказывают различное воздействие на организм человека [17].

Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома. Меры предупреждения неблагоприятного действия ультразвука на организм человека состоят, в первую очередь, в проведении мероприятий технического характера. К ним относятся: создание автоматизированного ультразвукового оборудования с дистанционным управлением; использование по возможности маломощного оборудования, что способствует снижению интенсивности шума и ультразвука на рабочих местах на 20-40 дБ; размещение оборудования в звукоизолированных помещениях или кабинетах с дистанционным управлением; оборудование звукоизолирующих устройств, кожухов, экранов из листовой стали или дюралюминия, покрытых резиной, противошумной мастикой и другими материалами. При проектировании ультразвуковых установок целесообразно использовать рабочие частоты, наиболее удаленные от слышимого диапазона - не ниже 22 кГц.

Если по производственным причинам невозможно снизить уровень интенсивности шума и ультразвука до допустимых значений, необходимо использование средств индивидуальной защиты - противошумов, резиновых перчаток с хлопчатобумажной прокладкой.

Степень восприятия низкочастотного ультразвука зависит от его интенсивности, длительности и размеров области организма, подвергнутой воздействию ультразвука. Для индивидуальной защиты от ультразвука используют противошумы (звуковые колебания в противофазе), наушники, резиновые перчатки. Мерами защиты от ультразвука служат звукоизолирующие материалы, кожухи, экраны, звукопоглощающие устройства. При контакте с ультразвуком более 50% рабочего времени рекомендуются перерывы продолжительностью 15 мин через каждые 1,5 часа работы. Значительный эффект дает комплекс физиотерапевтических процедур - массаж, УФ-облучение, водные процедуры, витаминизация и др.

Вибрация - это механическое колебательное движение системы с упругими связями. Она возникает, например, при эксплуатации транспортных средств и оборудования; используется для производственных целей для выполнения технологических операций (уплотнение материалов, забивка свай в грунт, разгрузка транспортных средств и др.). Вызывает быструю утомляемость и заболевания людей. Наиболее чувствителен организм к частотам от 200 до 250 Гц. Особенно опасны колебания в диапазоне 6...9 Гц, так как внутренние органы человека имеют такую же собственную частоту. При совпадении собственных частот с внешними резко нарастает амплитуда вынужденных колебаний. Это явление называется резонансом. Воздействие общей вибрации в резонансной зоне весьма опасно, так как может стать причиной повреждения внутренних органов человека. Резонанс также приводит к расстройству зрительного восприятия.

Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственно его контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций. Снижение неблагоприятного действия вибрации ручных механизированных инструментов на оператора достигается путем технических решений:

- уменьшением интенсивности вибрации непосредственно в источнике (за счет конструктивных усовершенствований);

- средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками человека-оператора.

В комплексе мероприятий важная роль отводится разработке и внедрению научно обоснованных режимов труда и отдыха. Например, суммарное время контакта с вибрацией не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены; рекомендуется устанавливать 2 регламентируемых перерыва для активного отдыха, проведения физиопрофилактических процедур, производственной гимнастики по специальному комплексу. В целях профилактики неблагоприятного воздействия локальной и общей вибрации работающие должны использовать средства индивидуальной защиты, рукавицы или перчатки.



11.3 Электробезопасность на подстанции

Опасность поражения людей электрическим током на производстве обусловлена несоблюдением мер предосторожности, а также отказом или неисправностью электрического оборудования. Следствием этого могут быть местные и общие нарушения в организме. Местные нарушения могут варьироваться от незначительных болевых ощущений до тяжелых ожогов с обгоранием и обугливанием отдельных частей тела. Общие нарушения вызывают сбои в функционировании центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения. При этом наблюдаются обмороки, потеря сознания, расстройства речи, судороги, нарушение дыхания вплоть до остановки. При тяжелых поражениях электрическим током может наступить мгновенная смерть [18].

По характеру воздействия различают биологическое, тепловое, механическое и химическое действие электрического тока. Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма (судороги). Тепловое действие вызывает ожоги отдельных участков тела, нагрев кровеносных сосудов и нервных волокон. Внешнее проявление ожогов начинается с покраснения кожи и образования пузырей с жидкостью до почернения и обугливания кожи и мягких тканей. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва, вывихом суставов и даже повреждением костей. Химическое действие тока приводит к электролизу (разложению) крови, межтканевой и других жидкостей организма.

Опасность электрического тока как поражающего фактора состоит в том, что его присутствие не ощущается органами чувств человека. Только в момент прикосновения тела человека к источнику электрического напряжения и возникновения поражающего воздействия организм начинает ощущать болевые проявления от протекания тока. Степень вредного воздействия электрического тока на человека при его поражении зависит от индивидуальных особенностей организма, общего электрического сопротивления тела (электропроводности), напряжения и рода тока, пути прохождения тока через тело человека, продолжительности воздействия, условий внешней среды (температура, влажность, запыленность) и других факторов. Тяжесть поражения человека пропорциональна силе тока, прошедшего через его тело. Сила тока зависит от приложенного напряжения и электрического сопротивления организма.

Общее электрическое сопротивление организма складывается из сопротивлений участков тела, расположенных на пути тока. Отдельные части тела обладают различной электропроводностью: ее наименьшее значение свойственно верхнему слою кожи, в котором отсутствуют нервные окончания и кровеносные сосуды (его сопротивление составляет до 100 кОм), более высокой электропроводностью обладают костные, нервные, мышечные ткани и жидкости. При расчетах значения сопротивления человеческого организма принимают равными 1 кОм при напряжении 50 В и выше и 6 кОм - при напряжении 36 В. В связи с большими различиями значений сопротивления тканей человека и невозможностью заранее предвидеть место контакта тела человека с токоведущей частью оборудования определить поражающую силу тока невозможно. Поэтому для оценки безопасных условий исходят из допустимого напряжения. Безопасным напряжением считают 36 В (для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (для переносных светильников при работе внутри металлических резервуаров, котлов, в осмотровых канавах). Однако и такие напряжения в определенных ситуациях могут представлять опасность для жизни и здоровья работающих. При электросварочных работах используют напряжение 65 В [17].

Безопасные уровни напряжения получают, преобразуя напряжение осветительной сети с помощью понижающих трансформаторов. Распространить применение безопасного напряжения на все электрические устройства не представляется возможным, так как уменьшение рабочего напряжения ведет к снижению мощности, что экономически неоправданно.

В производственных процессах используются два рода тока - постоянный и переменный. Они оказывают различное воздействие на организм при напряжениях до 500 В. Опасность поражения постоянным током меньше, чем переменным. Переменный ток с повышением частоты менее опасен. Наибольшую опасность представляет ток частотой 50 Гц, которая является стандартной для отечественных электрических сетей. Продолжительность воздействия тока часто является фактором, от которого зависит исход поражения. Чем длительнее воздействует электрический ток на организм, тем тяжелее последствия.

Условия внешней среды, окружающей человека в ходе производственной деятельности, могут повысить опасность поражения электрическим током. Например, работа в жарких и сырых помещениях с большими энергозатратами приводит к повышенному потовыделению и к уменьшению сопротивления поверхностного слоя кожи. Стесненный характер помещений увеличивает вероятность случайного прикосновения к токопроводящим частям оборудования. Металлический или другой токопроводящий пол также создает повышенную электроопасность.

По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный. Ощутимым называют электрический ток, который при прохождении через организм вызывает ощутимое раздражение. Неотпускающим считают ток, который при прохождении через человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, ноги или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. Фибрилляционным является ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца - разновременное и разрозненное сокращение отдельных мышечных волокон сердца и паралич дыхания.

По степени опасности поражения человека током все помещения делят на три класса: помещения без повышенной опасности, с повышенной опасностью и особо опасные помещения. Помещения без повышенной опасности характеризуются нормальными температурой и влажностью, отсутствием пыли и наличием нетокопроводящих полов.

В таких помещениях можно пользоваться электрифицированным инструментом напряжением до 220 В. К помещениям без повышенной опасности относятся рабочие комнаты административно-управленческого персонала, вычислительные центры, приборные участки, диспетчерские, инструментальные и др. Помещения с повышенной опасностью имеют либо повышенную относительную влажность воздуха, длительно превышающую 75 %, либо температуру, постоянно или периодически превышающую 35 °С, либо технологическую токопроводящую пыль, оседающую на проводах и внутри электрических машин и аппаратов, либо токопроводящие металлические, земляные, железобетонные или кирпичные полы. Такие условия встречаются в производственных помещениях транспортных организаций: зонах технического обслуживания и ремонта, кузнечно-рессорных, сварочных, термических, вулканизационных и других отделениях.

Особо опасные помещения характеризуются наличием двух или более условий, относящихся к помещениям с повышенной опасностью, или чрезмерной влажностью, достигающей 100 % и постоянно вызывающей образование конденсата внутри помещения, или наличием агрессивных паров, газов, жидкостей, действующих разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования. В транспортных организациях особо опасными считаются места хранения топливо-смазочных материалов, аккумуляторные, малярные отделения, склады для хранения опасных грузов.

Для обеспечения безопасности жизнедеятельности при обслуживании электроустановок и надежности работы необходимы точное соблюдение правил технической эксплуатации электроустановок и проведение мероприятий по защите от электротравматизма. Одним из таких направлений является применение безопасного напряжения - 12 или 36 В. Для его получения используют понижающие трансформаторы, которые включают в стандартную сеть напряжением 220 или 380 В.

В целях уменьшения опасности поражения человека электрическим током применяют малое номинальное напряжение - не выше 42 В. Оно используется для питания ручного электрифицированного инструмента, переносных светильников и местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях. Однако и низкое напряжение не гарантирует безопасности, поэтому должны приниматься и другие меры защиты. По условиям электробезопасности электрические устройства разделены по напряжению: до 1 кВ включительно, выше 1 кВ, а также устройства с низким напряжением, не превышающим 42 В.

Для защиты от случайного прикосновения человека к токоведущим частям электроустановок используют ограждения в виде переносных щитов, стенок или экранов, размещаемых в непосредственной близости от опасного оборудования или открытых токоведущих шин. Ограждения создают помехи для неконтролируемого перемещения работающего и исключают возможность его попадания в опасную зону. Другой прием для предупреждения случайных электротравм состоит в размещении опасных или незащищенных электрических проводов на недоступной высоте в помещении.

Важное значение для защиты от случайных прикосновений имеет изоляция токоведущих частей и деталей электрооборудования. Сопротивление изоляции зависит от напряжения сети. В сетях с напряжением ниже 1 кВ оно должно быть не менее 0,5 МОм. Различают рабочую, двойную и усиленную рабочую изоляцию. Приборы и электрические устройства всегда имеют рабочую изоляцию, обеспечивающую их нормальное функционирование и защиту от поражения электрическим током. Для повышения надежности и электробезопасности оборудования используют двойную изоляцию, состоящую из рабочей и дополнительной. Сопротивление двойной изоляции должно быть не менее 5 МОм, что в 10 раз превышает сопротивление рабочей. В некоторых ответственных электрических устройствах применяют усиленную рабочую изоляцию, обеспечивающую такую же степень защиты, как и двойная изоляция.

Для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, используют защитное заземление или зануление.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение металлического корпуса электроустановки с землей или ее эквивалентом (водопроводные трубы, железобетонные балки, расположенные в земле). Занулением называется преднамеренное электрическое соединение при помощи нулевого защитного проводника металлических частей электрического устройства, которые в обычном режиме не находятся под напряжением, но могут под него попасть, с заземленным нулевым проводом источника питания. Защитное заземление и зануление следует выполнять во всех случаях при номинальном напряжении переменного тока 380 В и выше. При проведении работ с повышенной опасностью и особо опасных работ защитное заземление и зануление выполняют, начиная с малых напряжений, а во взрывоопасных помещениях независимо от значения напряжения.

Основным средством борьбы со статическим электричеством на всех объектах является применение заземляющих устройств Они позволяют снизить разность потенциалов между объектом и землей до нуля и тем самым исключить возможность накопления опасного потенциала. Для гарантии надежности заземления сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 100 Ом. Эффективным средством защиты от статического электричества является увлажнение помещений. Установлено, что при относительной влажности 70 % накопления электростатических зарядов на поверхностях не происходит.

Рассмотренные направления деятельности по обеспечению электробезопасности должны осуществляться в комплексе с использованием средств коллективной и индивидуальной защиты. Последние защищают людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги или электромагнитного поля.

11.4 Мероприятия по обеспечению пожаробезопасности

Пожарная безопасность объекта - это такое его состояние, при котором исключается возможность возникновения и развития пожаров, а также воздействия на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей. Опасными факторами пожара являются факторы, которые приводят к травмам, отравлениям или гибели людей, большому материальному ущербу (открытый огонь и искры, высокая температура воздуха, токсичные продукты горения, дым, пониженное содержание кислорода в воздухе, обрушение перекрытий и стен зданий, сооружений, взрыв) [17].

Пожарная безопасность обеспечивается системами предотвращения пожаров и противопожарной защиты, включающими в себя комплекс организационно-технических мероприятий и средств. При обеспечении пожарной безопасности необходимо руководствоваться Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации, а также стандартами, строительными нормами и правилами, нормами технологического проектирования и другими нормативными документами в этой области.

Руководитель обязан обеспечить противопожарный режим согласно требованиям Правил пожарной безопасности в Российской Федерации и соответствующих отраслевых документов; назначить лиц, ответственных за пожарную безопасность на территории и в производственных помещениях подстанции, а также на местах стоянок подвижного состава; проверять не реже одного раза в квартал состояние пожарной безопасности подстанции, наличие и исправность технических средств противопожарной защиты, боеготовность объектовой пожарной охраны и добровольной пожарной дружины; организовывать проведение противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму.

Содержание территории подстанции должно соответствовать требованиям правил пожарной безопасности. Строительство временных зданий и сооружений, а также складов топливо-смазочных материалов на территории подстанции не допускается без согласования с органами государственной противопожарной службы. Запрещается загрязнять территорию отработавшими топливо-смазочными материалами. В здании подстанции запрещается курить в местах, специально не отведенных для этого; производить работы с применением открытого огня в непредусмотренных местах; пользоваться открытым огнем для освещения, проведения ремонтных и других работ; оставлять в подвижном составе промасленные обтирочные материалы и спецодежду по окончании работы.

По степени пожароопасности все вещества и материалы оцениваются по их воспламеняемости и горючести. Воспламеняемость - это способность вещества возгораться под действием источника зажигания. Горючесть - способность вещества к самостоятельному горению после воспламенения. Негорючими являются вещества, не способные к горению; трудногорючими - способные гореть под действием источника зажигания, но гаснущие после его удаления; горючими - вещества, которые продолжают гореть после удаления источника зажигания. К легковоспламеняющимся веществам относятся те, которые могут воспламеняться при кратковременном воздействии слабого источника зажигания (пламя спички, искра, накаленный электропровод и т. п.). Трудновоспламеняющимися считают вещества, воспламеняющиеся под действием мощного источника зажигания.

Газы, жидкости и твердые вещества имеют различные температурные пределы воспламенения в воздухе, по которым их причисляют к разным классификационным группам. Например, горючие газы и пары, не способные гореть в воздухе при температуре до 900 °С, относят к негорючим; неметаллические твердые вещества - также к негорючим, если при нагревании до температуры 750 °С они не горят и не выделяют теплоты, достаточной для самовоспламенения.

Для обеспечения пожаробезопасности на РП-1 установлена насосная станция пожаротушения. Также доступными средствами пожаротушения являются различные виды огнетушителей, дымовые, световые и комбинированные извещатели. Нормами пожарной безопасности предусматривается ежегодная проверка огнетушителей или их перезарядка.