Безопасность эксплуатацииэлектрического оборудования открытого распределительного устройства, напряжением330 кB
1. Анализ опасных и вредных факторовпри эксплуатации электрического оборудования ОРУ напряжением 330 кB
При эксплуатации ОРУ 110 кВ основнойопасностью является возможность поражения человека электрическим током врезультате прикосновения к токоведущим частям, находящихся под напряжением, атакже при попадании под шаговое напряжение и напряжение прикосновения. Оценимопасность поражения человека электрическим током. Результат расчета сведем втаблицу (Таб.1.).
Существует опасность поражениячеловека электрическим током при эксплуатации ОРУ напряжением 110 кВ в связи стем, что рассчитанные значения токов превышают значения установленныеГОСТ-12.1.038-88 ССБТ. Следовательно, для обеспечения безопасности эксплуатацииэлектрического оборудования ОРУ напряжением 110 кВ необходимо применять защитныемеры.
— опасность для обслуживающего персонала при работах, выполняемых навысоте (1,3 м и более).
Анализ вредных факторов:
— шум;
— метеорологические условия (работавне помещения);
— неудовлетворительное освещение.
Примечание:
/> - фазное напряжение сети;
Rч = 1500 Ом — сопротивление цепи человека;
Rд = 3000 Ом — сопротивление электрической дуги;
Rp = 0,5 Ом — сопротивление рабочего заземлителя;
Iз = 12920 А — ток однофазного замыкания на;
a1 = 0,25 – коэффициент напряжения прикосновения,учитывающий место положения человека и характер потенциальной кривой
Rз = 0,5 Ом — сопротивление нейтрали заземлителя согласнотребованиям ПУЭ [1.7.51];
b1 = 0,15 коэффициент напряжения шага, учитывающий характерпотенциальной кривой и зависящий от вида заземлителя
Rч = 3000 Ом — сопротивление цепи от одной ноги человека к другой.№ Вид прикосновения Схема Расчетный ток, А 1 Прикосновение к фазному проводу напряжением 330 кВ
/>
/>/> 2 Прикосновение к корпусу заземлённого оборудования напряжением 330 кВ
/>
/> 3 Ток, протекающий через человека, попавшего под напряжение шага.
/>
Rч />
/>
Таблица 1
2. Защитные меры
2.1 Приёмосдаточные испытанияизоляции оборудования
Таблица 2. Согласно ПУЭ составляем таблицу2.Наименование испытаний Нормы испытаний Сопротивление изоляции
Выключатель ВВД-330Б-40/3150У1 Измерение сопротивления опорного изолятора, воздухопровода и тяги (каждое в отдельности), изготовленные из фарфора Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ или от источника напряжения выпрямленного тока. В случае необходимости измерение сопротивления изоляции опорных изоляторов, изоляторов гасительных камер и отделителей следует производить с установкой охранных колец на внешней поверхности. Сопротивление 5000 МОм Измерительные трансформаторы тока ТФУМ-330 А
Измерение сопротивления изоляции
А) первичных обмоток
Мегаомметром на напряжение
2500 В
Сопротивление изоляции не
нормируется Б) вторичных обмоток Производится мегаомметром на напряжение 500 или 1000 В Сопротивление изоляции вторичных обмоток вместе с подсоединенными к ним цепями должно быть не менее 1 МОм.
Измерительные трансформаторы напряжения НКФ-300-83У1
Измерение сопротивления изоляции
вторичных обмоток Производится мегаомметром на напряжение 500 или 1000 В Сопротивление изоляции вторичных обмоток вместе с подсоединенными к ним цепями должно быть не менее 1 МОм.
Разъединитель РНДЗ.1-330/3200У1
Измерение сопротивления изоляции
А) поводков и тяг, выполненных из органических материалов Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ. Сопротивление изоляции не ниже 5000 МОм Б) многоэлементных изоляторов. Мегаомметром на напряжение 2,5 кВ при положительной температуре окружающего воздуха Сопротивление изоляции не менее 300 МОм В) вторичных цепей и обмоток электромагнитов управления
Мегаомметром на напряжение
500-1000, В Сопротивление изоляции не менее 10 МОм
2.2Недоступность токоведущихчастей
Для исключения возможности опасного приближенияк токоведущим частям, проектируемое ОРУ 110 кВ ограждено сетчатым заборомвысотой 2 м. Ограждение выполнено из сетки с размером ячеек />мм. Вход на территорию ОРУоборудован самозакрывающейся калиткой. Оборудование ОРУ установлено нажелезобетонных конструкциях высотой 0,9 м, что обеспечивает его недоступность,а также устраняет опасность приближения к частям, находящимся под напряжением. ВОРУ 110 кВ предусмотрен проезд вдоль выключателей для передвижныхмонтажно-ремонтных механизмов и приспособлений, а также передвижных лабораторий;габарит проезда 4 м по ширине и высоте. Минимальная высота, на которой расположенытоковедущие части относительно земли согласно ПУЭ [4.2.58] равна 3,6 м. Высотаподвеса ошиновки составляет 6 м и, следовательно, обеспечивается безопасное передвижениеперсонала обслуживающего ОРУ 110 кВ.
2.3 Блокировки безопасности
Распределительное устройство 110 кВ оборудовано оперативнойблокировкой, исключающей возможность:
— включения выключателей на заземляющие ножи и короткозамыкатели;
— включения заземляющих ножей на ошиновку, не отделеннуюразъединителями от ошиновки, находящейся под напряжением.
На ОРУ 110 кВ применяется механическая оперативная, атакже электромагнитная блокировка.
На заземляющих ножах линейных разъединителей со сторонылинии установлена механическая блокировка с приводом разъединителя иприспособление для запирания заземляющих ножей замками в отключенном положении.
/>Питание цепейэлектромагнитной блокировки ОРУ – 110 кВ осуществляется выпрямленнымнапряжением с панели питания блокировки, которая имеет устройство контроля изоляции.Схема электромагнитной блокировки выполнена с учётом наличия у всехразъединителей электродвигательных приводов, а у всех заземляющихразъединителей ручных приводов. Блокировка осуществляется разрывом цепейуправления привода при несоблюдении условий, при которых допустимооперирование. Применяются электромагнитные блокировки с одинаковым поконструкции замком и одним электромагнитным ключом.
Механическая блокировкамежду разъединителями и заземляющими ножами узловых трансформаторов напряженияи линейных трансформаторов напряжения ОРУ – 110 кВ, выполнена в виде дисков свырезами, насаженных на валы приводов этих разъединителей. Эта блокировка недопускает включения заземляющих ножей при включённых главных разъединителях инаоборот.
2.4 Ориентация в электроустановках
Ориентация на ОРУ осуществляетсяследующими методами:
1. Маркировка электрооборудования(нанесение условных обозначений на схемы и схемы электрических соединений)служит для распознавания принадлежности оборудования.
Выполняется буквенно-смысловой ицифровой. Все элементы одного присоединения должны иметь один маркер.
2. Использование знаков безопасности –стороны чёрные или красные, фон желтый. Внутри изломанная стрела чёрного иликрасного цвета. Размещаются на порталах, корпусах оборудования, дверях ОРУ, опорах.
3. Соответствующее расположение иокраска токоведущих частей:
— фаза А – наиболее удаленная (желтыйцвет);
— фаза В – средняя (зеленый цвет);
— фаза С – ближняя (красный цвет).
4. Световая сигнализация указывает навключённое или отключённое состояние электрооборудования. Применяется схема “насвет” – лампы питаются от сети оперативного тока.
3. Защитное заземлениеИсходные данные для расчета защитного заземления ОРУ:
1. Номинальное напряжение заземленного оборудования Uн = 330 кВ.
2. Ток однофазного замыкания на землю Iз = 12920 А (из расчетов токов короткого замыкания на ОРУ напряжением 330 кВ).
3. Сеть выполнена с эффективно заземленной нейтралью.
4. Площадь занимаемая заземлителем S = 179× 143 = 25597 м2 (площадь территории ОРУ).
5. Расчетные удельные сопротивленияверхнего и нижнего слоев земли rрас1 = 100 Ом ·м(суглинок); rрас2 = 40 Ом·м (глина). Толщина верхнего слоя H = 1,8 м.
6. В качестве естественныхзаземлителей используем систему трос-опоры трёх отходящих от ОРУ воздушныхлиний напряжением 330 кВ на металлических опорах с длиной пролета L= 325 м. Каждая линия имеет nтр = 2 грозозащитных троса сечением Sтр = 50мм2.Расчёт
Определим требуемое сопротивление заземлителя. Согласно ПУЭ для сети сэффективно заземленной нейтралью заземляющее устройство, которое выполняется ссоблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время годасопротивление не более 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей.Примем допустимое значение заземляющего устройства 0,5 Ом. Напряжение назаземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не должнопревышать 10 кВ.
Определим сопротивление естественногозаземлителя:
/> Ом
где Rоп = 15Ом — наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства опор при удельномсопротивлении земли 100 Ом ·м [таб.2.5.22., Л.4]. При сопоставлении Rе и Rз видно, что Rе > Rз (1,35> 0,5), следовательно, необходимо параллельнос естественным заземлителем установить искусственный заземлитель. Определимтребуемое сопротивление искусственного заземлителя:
/> Ом
Заземлитель выполняем изгоризонтальных полосовых электродов сечением 4х40 мм и вертикальных стержневыхэлектродов длиной /> = 5м размещённыхпо периметру заземлителя, через 10 м диаметром d =12 мм; глубина заложенияэлектродов в землю h = 0,8 м.
Составим схему заземления (рис.1).
/>
М=1:1000
Рис. 1. План расположениязаземлителей на территории ОРУ напряжением 330 кВ
По предварительной схеме определимсуммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов.
Суммарная длина горизонтальныхполосовых электродов составляет 16 полос длиной 143 м и 11 полос длиной 179 мкаждая (рис.1.):
Lг = 16 ·140 + 17 · 180 = 5300 м.
Число вертикальных стержневыхэлектродов исходя из предварительной схемы: nв = 64 шт.
Составим расчётную модель заземлителяв виде квадратной сетки с площадью равной площади предварительной схемызаземления S = 25200 м2. Длина однойстороны модели будет /> м.
Количество ячеек по одной сторонерасчётной модели заземлителя:
/> шт.
Примем m=16 шт.
Уточним суммарную длинугоризонтальных электродов:
/> м
Длина стороны ячейки модели:
/> м
Расстояние между вертикальнымиэлектродами:
/> м
Суммарная длина вертикальныхэлектродов:
Lв = nв · Lв = 64 · 5= 320 м
Относительная глубина погружения вземлю вертикальных электродов:
/>
Относительная длина верхней частивертикальных электродов:
/>
Расчётное эквивалентное удельноесопротивление грунта:
/> Ом·м
где показатель степени к определяетсяпо формуле:
/>
поскольку 1
Расчётное сопротивление искусственногозаземлителя:
/> Ом
где коэффициент А определяется поформуле, поскольку 0
А = 0,444 – 0,84 · tотн = 0,444 – 0,84 · 0,037 = 0,413
Uз = Iз • Rз = 12,92• 0,134 = 1,735 кВ
Такое значение напряжения допустимо,так как не превышает 10 кВ [ПУЭ].
Напряжение прикосновения:
Uпр = Iз·Rи·a1 ,
где a1= М(m)·Т-m = 0,655·13,71-2,5 = 0,001
/> Ом
М(m) = 0,655 определено по [табл.10.8 Л.2].По данной таблице построен график и по отношению μ = ρ1/ρ2= 100/40=2,5 определено М(m):
Uпр = 12920 • 0,134 • 0,001 = 1,731 В
Условие Uпр = 1,731 В
где Uпр.доп. –наиболее допустимое напряжение прикосновения при аварийном режиме вэлектроустановках переменного тока напряжением выше 1000 кВ (продолжительностьвоздействия тока до 0,1 с),
Проверим заземлитель на термическуюстойкость.
Поверхность соприкосновениязаземлителя с грунтом:
/>
где а1 и b1 – ширина и толщина горизонтальных полос, м.
/> ,
где r — удельное сопротивление грунта в наиболее сухойпериод, принимаем равным эквивалентному сопротивлению rэ = 48,354 Ом·м;
t = 0,08 с — длительность замыкания на землю во времясрабатывания защиты, принимаем равным времени отключения выключателя(ВВД-330Б-40/3150У1).
Получили, что Sз = 497,82 м2 > Sр = 3,05 м2 выполняется.
Проверим горизонтальные проводники поминимальному допустимому сечению. Согласно ПУЭ:
/> мм2
где а = 21 – постоянный множитель(для стали а=21);
Q — допустимая температура кратковременногонагрева [ПУЭ].
Горизонтальная полоса проходитконтроль по термической стойкости, так как
S=4x40=160 мм2 > 39,87мм2
Таким образом, искусственныйзаземлитель ОРУ 330 кВ должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихсяполосовых электродов сечением 4 х 40 мм общей длинной не менее 5397,33 м ивертикальных стержневых электродов в количестве не менее 64 шт. диаметром 12мм, длиной по 5 м, по периметру заземлителя. Глубина погружения электродов вземлю 0,8 м. При выполнении этих условий сопротивление /> искусственного заземлителяне будет превышать 0,134 Ом.
электрический токопасность поражение
4. Электрозащитные средства
На ОРУ напряжением 110 кВ применяютсяследующие электрозащитные средства:
Основные:
— штанга измерительнаяуниверсальная ШИУ – 110 – 2 шт.;
Дополнительные:
— диэлектрическиеботы – 4 пары;
— диэлектрическиеперчатки – 4 пары;
— защитные очки – 4шт.;
— переносныезаземления – 4шт.;
— переносныеограждения (щиты) – 4 шт.;
— плакатыбезопасности – 4 комплекта;
— предохранительныемонтёрские пояса – 2 комплекта.
Предохранительные монтёрские поясапредназначены для обеспечения безопасности обслуживающего персоналаприработах на высоте.
5. Меры и средства защиты от вредныхфакторов
5.1 Защита от электрических полейпромышленной частоты
В электроустановках напряжением 330кВ существует интенсивное электрическое поле промышленной частоты, егонапряженность составляет 5-7 кВ/м.
Поэтому применяют защитные меры длязащиты персонала от напряжённости электрического поля (ЭП) или снижения её додопустимых значений:
1) Основная защита, есть защитавременем, то есть ограничение времени пребывания в поле Т, часов,напряжённостью в интервале выше 5 до 7 кВ/м включительно вычисляются поформуле:
/> ч,
где Е – напряжённость действующего ЭПв контролируемой зоне, кВ/м.
2) Экранирование рабочих мест илиоборудования. Экраны могут быть стационарными или переносными. Стационарные – алюминиеваясетка, переносные – в виде сетки, навесов, палаток из брезента покрашенногометаллизированной краской. Экран обязательно должен быть заземлен. На ОРУ 330кВ применяют конструктивные методы защиты от полей промышленной частоты:увеличение высоты подвеса проводов, уменьшение диаметра проводов, уменьшениешага расщепления и количества проводов в расщепленной фазе.
3) Методы ориентации – на планестанции наносятся линии за напряженностью.
5.2 Зашита от шума
В качестве индивидуальных средствзащиты от шума используют специальные наушники, вкладыши в ушную раковину,противошумные каски.
5.3 Защита от метеоусловий
Теплая одежда предупреждаетчрезмерное охлаждение организма человека при низких температурах воздуха. Длязащиты головы от атмосферных осадков предназначены каски. При работах вусловиях высоких температур воздуха в течение смены устраиваются перерывы.
5.4 Защита от неудовлетворительногоосвещения
ОРУ 110 кВ освещается естественным иискусственным светом. Искусственное освещение применяется в тёмное время суток.
Согласно ПУЭ для наружного освещения используютсягазоразрядные лампы типа ДРЛ. Для аварийного освещения применяются лампынакаливания. Светильники рабочего и аварийного освещения на открытомпространстве питаются от разных независимых источников. Аварийное освещение присоединяется кнезависимому источнику питания или на него переключается при погасании рабочегоосвещения.
6. Пожарная безопасность
Пожарная опасность на ОРУ напряжением110 кВ обусловлена наличием в принимаемом оборудовании горючих веществ иматериалов: изоляция обмоток трансформаторов тока и напряжения, маслонаполненноеоборудование (больше 1000 кг в единице) – трансформаторы, краска корпусовэлектрических аппаратов, изоляция контрольных кабелей релейной защиты.
Причины пожара на ОРУ могут бытьэлектрического и неэлектрического характера.
Причины электрического характера:
- при короткихзамыканиях по проводникам протекают большие токи, вследствие чего происходитнагрев проводников, загорается изоляция и окружающие предметы. Устраняетсямаксимальной токовой защитой (МТЗ);
- перегрузкапроводников при протекании по проводникам токов, на которые они не рассчитаны.Устраняется тепловой защитой;
- удары молнии натерритории ОРУ. Устраняется с помощью грозозащитных тросов и стержневых молниеотводов,установленных на порталах;
- электрическиеискры и дуги, которые появляются в аварийных режимах, а также в нормальныхрежимах при коммутационных процессах. Не опасны для невзрывоопасной среды;
- большоепереходное сопротивление при сужении пути протекания тока и в местах контактоввозникает местный нагрев. Устраняется путем выполнения контактов массивными илинеразъемными (сварными).
Причины неэлектрического характера:
— неисправность оборудования;
- несоблюдениеперсоналом правил пожарной безопасности.
Практические меры пожарнойбезопасности:
- выполнение подвсем маслонаполненным оборудованием, маслоприёмников засыпаных гравием. Маслоприёмникрассчитываются на поглощение 80 % масла для выключателя с большим объемом масла;
- фундаментымаслонаполненного оборудования выполнены из огнеупорных материалов;
- маслоприёмникитрансформаторов выполняются с маслоотводами, выполненными в виде подземныхтрубопроводов или открытых кюветов или лотков. С помощью последних масло отводитсяв маслоприемник закрытого типа, удалённого от оборудования станции на пожаробезопасноерасстояние.
- прокладываниекабельных линий в железобетонных желобах закрытых сверху железобетоннымиплитами;
Площадка ОРУ 110 кВ оборудованастационарной системой пожаротушения. Тушение пожаров происходит с помощью воды.При возникновении пожара система приводится в действие с пульта системыпожаротушения ОРУ 110 кВ.
Также тушение пожара производится спомощью ручных огнетушителей типа ОУ-4.
Литература
1. Жидецький В.Ц.,Джигирей В.С., Сторожук В.М., та ін Практикум із охорони праці. Навчальний посібник / За ред. Канд.техн. наук, доцента В.Ц.Жидецького. – Львів, Афіша, 2000 – 352 с.
2. Охрана труда в электроустановках:Учебник для вузов / Под ред. Б.А. Князевского. – 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Энергоатомиздат, 1983. – 336 с., ил.
3. ДолинП.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448с.
4. Правилаустройств электроустановок / Минэнерго. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 648 с.