Безопасность эксплуатации генератора

Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации генератора типа ТГВ- 300-2У3

Анализ опасных факторов

Опасным факторам при эксплуатации турбогенератора является возможность включения человека в электрическую цепь.

При однополюсном прикосновении в цепи возбуждения (рис 1) при аварийном режиме работы ток, протекающий через тело человека, определяется по формуле:

А

где UРАБ= Uf.НОМ =420 В – напряжение цепи возбуждения;

RЧ = 2×103 Ом - сопротивление цепи человека;

RК = 100 Ом - сопротивление контакта в месте замыкания на землю.

При двухполюсном прикосновении в цепи возбуждения (рис. 2) при нормальном режиме работы ток, протекающий через тело человека, определяется по формуле:

А

где R’’Ч = 1×103 Ом - сопротивление цепи человека.

При однофазном прикосновении к токоведущим частям генераторного напряжения (рис. 3.) при аварийном режиме ток, протекающий через тело человека, определяется по формуле:

А

где: UЛ = 20×103, В - линейное напряжение сети;

RЧ = 2×103 Ом - сопротивление цепи человека.

RД = 1×103 Ом - сопротивление электрической дуги.

При двухфазном прикосновении к токоведущим частям генераторного напряжения (рис. 4.) при нормальном режиме работы ток, протекающий через тело человека, определяется по формуле:

А

где: R’Ч = 1×103 Ом - сопротивление цепи человека;

Также опасным фактором при эксплуатации генератора является работа на высоте(генератор размещают на 2-м этаже машзала).

Анализ вредных факторов

Вредными факторами при эксплуатации генератора являются : вращающиеся механические части вала ротора и вентилятор турбогенератора; работа в темное время суток; шум и вибрации генератора; повышенная температура воздуха в машинном зале(принятая температура 25°С).

Профилактические меры по нормализации условий труда

Согласно ПУЭ сопротивление изоляции не должны быть меньше величин, приведенных в таблице.

Таблица 1.Допустимые значения сопротивления изоляции генераторов

Недоступность токоведущих частей генератора обеспечивается: ограждением и высотой. Генератор располагается в дизель-генераторной. Доступ к нему ограничен и разрешен только специальному персоналу. Токоведущие части располагают под генератором, случайный доступ ограничен.

При работе в темное время суток устанавливаются стационарные осветительные установки.

Для защиты от воздействия повышенной температуры используют следующие виды вентиляции: естественную, аварийную вытяжную, приточно – вытяжную с естественным движением воздуха.

Ориентация на генераторе осуществляется следующими методами:

1) Маркировка частей электрооборудования выполняется в виде условных обозначений (буквенно-смысловых (тип генератора), цифровых (класс напряжения)).

2)Предупредительные сигналы, подписи, таблички.

3)Знаки безопасности, наносятся на корпус оборудования, на входах и опорах. Фон желтый (или интерьера), стрелка черная или желтая.

4) Соответствующее расположение и раскраска токоведущих частей:

При переменном токе:

L1- наиболее удаленная ( желтый цвет);

L2 - средняя (зеленый цвет);

L3- ближняя (красный цвет).

При постоянном токе:

L+ - красный цвет;

L- синий цвет.

5) Световая сигнализация на генераторе :

красная лампочка – под напряжением;

зеленая лампочка – без напряжения.

Для контроля состояния изоляции и определения замыканий одной из фаз на землю применяют схему «трех вольтметров».Замыкание на землю обнаруживается вольтметрами, которые включаются через однофазные трансформаторы напряжения.

Расчет заземлителя генератора

Исходные данные:

1) Напряжение установки – 20кВ переменного тока.

2) Ток однофазного замыкания на шинах 330кВ IЗ = 12,92кА.

3) План (а) и разрез (б) заземления изображен на рис. 2.

4) Грунт двухслойный, удельное сопротивление верхнего и нижнего слоев земли r1=100 Ом×м (суглинок), r2 = 60 Ом×м (глина) соответственно, толщина верхнего слоя грунта h = 1,5 м.

5) Естественные заземлители отсутствуют.

6) Допустимое сопротивление заземлителя

Рис.2. План (а) и разрез (б) заземления. (Д-дизель, Г-генератор, В-выключатель, Р- разъединитель, СГК- стена главного корпуса).

7) Грунт двухслойный, удельное сопротивление верхнего и нижнего слоев земли r1=100 Ом×м (суглинок), r2 = 60 Ом×м (глина) соответственно, толщина верхнего слоя грунта h = 1,5 м.

8) Естественные заземлители отсутствуют.

Расчет заземлителя.

Допустимое сопротивление заземлителя Rд = 0,5 Ом, так как заземление выполняется общим и для блочного трансформатора.

Выбираем для расчета метод наведенных потенциалов.

По контуру заземлителя по его ширине проложены 9 и по длине 7 горизонтальных полос.

Площадь заземляющего устройства S= 60∙80=4800 м2,

где 80м- длина заземляющего устройства,

60м- ширина заземляющего устройства.

Общая длина всех горизонтальних полос:

Lг=9*60+7*80=1100м.

По периметру территории дизельгенераторной в грунт забиты вертикальные стержневые электроды длиной l= 6м, диаметром d =15 мм, соединенные горизонтальными полосовыми электродами сечением 4х40 мм на глубине Н = 0,8 м. Расстояние между вертикальными электродами аср =10 м. Принимаем n =28 – число вертикальных электродов.

Так как m = r1/r2 = 100/60 = 1,67 < 2, то обобщенный параметр Т:

где l = 6 м – длина вертикального стрежня;

L =1100 м – суммарная длина горизонтальных полос;

аср = 10 м – расстояние между вертикальными электродами;

S = 4800 м2 – площадь заземлителя.

Найдем значения промежуточных обобщенных параметров сВ, ЕВ, сb, Еb пользуясь таблицей 10.7 [2]:

СВ = 0,52; ЕВ = 0,239 + 0,0693×h = 0,239 + 0,0693×1,5 = 0,343

Сb = 0,149; Еb = 0,339 + 0,0245×h = 0,338 + 0,0245×1,5 = 0,375

Определяем значение параметров В и b:

В = СВ×(r1 / r2)ЕВ = 0,52×(100 / 60)0,343 = 0,62

b = Сb×(r1 / r2)Еb = 0,149×(100 / 60)0,375 = 0,181

Проверим справедливость примененного метода расчета заземления. Метод справедлив при следующих ограничениях:

0,5 Т 40 T = 9,53

5 м l 20 м l = 6 м

0,5 аср / l 40 аср / l =10/6=1,67

L /= 440 L /= 1100/69,28=15,88

h = 15м h = 1,5 м

H = 0,40,8м H = 0,8м

S = 40010000м2 S = 4800м2

Метод выбран правильно.

Сопротивление заземлителя (искусственного):

Ом

генератор безопасность заземлитель электрозащитный

Имеем Rз=0,357 Ом< Rд=0,5 Ом, сопротивление заземлителя меньше нормы.

Произведем проверку заземления:

Определяем напряжение на заземлителе при стекании по нему тока замыкания на землю:

UЗ = IЗ×RЗ = 12920×0,357 = 4612,00 В < 10000 В

Условие выполняется

Определяем напряжение прикосновения:

UПР = IЗ×RЗ×a1 = 12920×0,357 ×0,03 = 138,37 В

где: a1-коэффициент напряжения прикосновения:

a1= МТ1-m = 0,5771×(9,53)-1,67= 0,136

Параметр М = f(m) определяем из таблицы 10.8 [2]: m = 1,67, М = 0,5177.

Сравниваем Uпр = 138,37 В < Uпр.доп = 400 В для времени t = 0,1с.

Условие выполняется

Проверяем термическую стойкость заземлителя:

где: r1=100 Ом м – удельное сопротивление верхнего слоя грунта;

t = 0,1 с – длительность замыкания во время срабатывания защиты, которое складывается из собственного времени отключения выключателя 0,09 с, [2], и времени действия максимальной токовой защиты 0,01 с, [2].

Суммарная поверхностная площадь S заземления складывается из поверхности вертикальных стержней и поверхности горизонтальных полос:

где: l = 5 м – длина вертикальных электродов;

d = 0,015 м – диаметр вертикальных электродов;

nв = число вертикальных электродов;

рг = 88×10-3 м – периметр поперечного сечения (4х40), мм2, горизонтальной полосы;

L = 1100 м – суммарная длина горизонтальных полос.

т.е., условия термостойкости выполняются.

Проверяем термическую стойкость заземляющих проводников:

где: a = 21 – постоянный множитель; (2)

= 400 0С – допустимая температура кратковременного нагрева стали;

Iз = 12920 А – ток замыкания на землю.

Sсеч = 4х×40 = 160 мм2 - площадь поперечного сечения горизонтальной полосы.

Таким образом:

Условие выполняется, заземление пригодно к эксплуатации.

Электрозащитные средства

Для безопасной эксплуатации генератора имеются следующие электрозащитные средства, перечисленные в табл.5.2 .

Таблица 2.

Пожарная безопасность

При эксплуатации турбогенератора используются такие взрыво- и пожароопасные вещества, как водород (используются для охлаждения роторной обмотки) и масло (используются для смазки подшипников и для уплотнения вала турбогенератора).

Причиной взрыва водорода может служить негерметичность замкнутых систем с водородом, в результате чего становится возможным взаимодействие водорода с кислородом окружающего воздуха.

Причиной возгорания в турборенераторе также может быть испарение масла, вследствие перегрева подшипников, которые взаимодействуя с окружающим воздухом может образовывать горючую смесь, которая в свою очередь, может воспламениться при появлении искрения.

Так же причинами возгорания в помещениях где находится турбогенератор могут быть :

- искрение;

- токи коротких замыканий и токовые перегрузки проводников, вызывающие их перегрев до высоких температур, что может привести к воспламенению их изоляции;

-электрическая дуга, возникающая между контактами коммутационных аппаратов;

- неудовлетворительные контакты в местах соединения проводов. Когда вследствие большого переходного сопротивления при протекании электрического тока выделяется значительное количество тепла и резко повышается температура контактов (местный нагрев);

несоблюдение персоналом правил пожарной безопасности;

-неисправность приборов или нарушение режимов их работы;

-неисправность производственного оборудования (перегрев подшипников и т.п).

Для обеспечения пожаробезопасности устанавливают на генераторе устанавливают пеногенератор типа ГВП-600.

При наличии в корпусе турбогенератора водорода при всех режимах работы обеспечивается непрерывная подача масла на уплотнение для предотвращения образования взрывоопасных концентраций водорода с кислородом.

При загорании (взрыва) водорода возле подшипников и в других местах генератора необходимо приступить к гашению его с помощью углекислотных огнетушителей.

Для гашения разлитого масла (в результате нарушения уплотнений подшипников или фланцевых соединений маслосистемы) и горения кабельных трас возле турбогенераторов используют распыленную воду от пожарных кранов и передвижных средств, придерживаясь при этом правил безопасности.

При возникновении пожара возле турбогенератора необходимо немедленно принять меры для охлаждения металлических ферм перекрытия машинного зала с помощью водных струй от пожарных кранов или лафертных стволов. При пожаре на маслосистеме турбогенератора спускают масло в аварийную емкость или включают стационарную установку орошения маслобака.