Безопасность эксплуатации электрического оборудования открытого распределительного устройства напряжением 330 кB

Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации электрического оборудования ОРУ напряжением 330 кB

При эксплуатации ОРУ 110 кВ основной опасностью является возможность поражения человека электрическим током в результате прикосновения к токоведущим частям, находящихся под напряжением, а также при попадании под шаговое напряжение и напряжение прикосновения. Оценим опасность поражения человека электрическим током. Результат расчета сведем в таблицу (Таб.1.).

Существует опасность поражения человека электрическим током при эксплуатации ОРУ напряжением 110 кВ в связи с тем, что рассчитанные значения токов превышают значения установленные ГОСТ-12.1.038-88 ССБТ. Следовательно, для обеспечения безопасности эксплуатации электрического оборудования ОРУ напряжением 110 кВ необходимо применять защитные меры.

- опасность для обслуживающего персонала при работах, выполняемых на высоте (1,3 м и более).

Анализ вредных факторов:

- шум;

- метеорологические условия (работа вне 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 согласно требованиям ПУЭ [1.7.51];

b1 = 0,15 коэффициент напряжения шага, учитывающий характер потенциальной 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

Защитные меры

Приёмосдаточные испытания изоляции оборудования

Таблица 2. Согласно ПУЭ составляем таблицу 2.

Недоступность токоведущих частей

Для исключения возможности опасного приближения к токоведущим частям, проектируемое ОРУ 110 кВ ограждено сетчатым забором высотой 2 м. Ограждение выполнено из сетки с размером ячеек мм. Вход на территорию ОРУ оборудован самозакрывающейся калиткой. Оборудование ОРУ установлено на железобетонных конструкциях высотой 0,9 м, что обеспечивает его недоступность, а также устраняет опасность приближения к частям, находящимся под напряжением. В ОРУ 110 кВ предусмотрен проезд вдоль выключателей для передвижных монтажно-ремонтных механизмов и приспособлений, а также передвижных лабораторий; габарит проезда 4 м по ширине и высоте. Минимальная высота, на которой расположены токоведущие части относительно земли согласно ПУЭ [4.2.58] равна 3,6 м. Высота подвеса ошиновки составляет 6 м и, следовательно, обеспечивается безопасное передвижение персонала обслуживающего ОРУ 110 кВ.

Блокировки безопасности

Распределительное устройство 110 кВ оборудовано оперативной блокировкой, исключающей возможность:

- включения выключателей на заземляющие ножи и короткозамыкатели;

- включения заземляющих ножей на ошиновку, не отделенную разъединителями от ошиновки, находящейся под напряжением.

На ОРУ 110 кВ применяется механическая оперативная, а также электромагнитная блокировка.

На заземляющих ножах линейных разъединителей со стороны линии установлена механическая блокировка с приводом разъединителя и приспособление для запирания заземляющих ножей замками в отключенном положении.

Питание цепей электромагнитной блокировки ОРУ – 110 кВ осуществляется выпрямленным напряжением с панели питания блокировки, которая имеет устройство контроля изоляции. Схема электромагнитной блокировки выполнена с учётом наличия у всех разъединителей электродвигательных приводов, а у всех заземляющих разъединителей ручных приводов. Блокировка осуществляется разрывом цепей управления привода при несоблюдении условий, при которых допустимо оперирование. Применяются электромагнитные блокировки с одинаковым по конструкции замком и одним электромагнитным ключом.

Механическая блокировка между разъединителями и заземляющими ножами узловых трансформаторов напряжения и линейных трансформаторов напряжения ОРУ – 110 кВ, выполнена в виде дисков с вырезами, насаженных на валы приводов этих разъединителей. Эта блокировка не допускает включения заземляющих ножей при включённых главных разъединителях и наоборот.

Ориентация в электроустановках

Ориентация на ОРУ осуществляется следующими методами:

1. Маркировка электрооборудования (нанесение условных обозначений на схемы и схемы электрических соединений) служит для распознавания принадлежности оборудования.

Выполняется буквенно-смысловой и цифровой. Все элементы одного присоединения должны иметь один маркер.

2. Использование знаков безопасности – стороны чёрные или красные, фон желтый. Внутри изломанная стрела чёрного или красного цвета. Размещаются на порталах, корпусах оборудования, дверях ОРУ, опорах.

3. Соответствующее расположение и окраска токоведущих частей:

- фаза А – наиболее удаленная (желтый цвет);

- фаза В – средняя (зеленый цвет);

- фаза С – ближняя (красный цвет).

4. Световая сигнализация указывает на включённое или отключённое состояние электрооборудования. Применяется схема “на свет” – лампы питаются от сети оперативного тока.

Защитное заземление

Исходные 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 Ч 143 = 25597 м2 (площадь территории ОРУ).

5. Расчетные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли rрас1 = 100 Ом ·м (суглинок); rрас2 = 40 Ом·м (глина). Толщина верхнего слоя H = 1,8 м.

6. В качестве естественных заземлителей используем систему трос-опоры трёх отходящих от ОРУ воздушных линий напряжением 330 кВ на металлических опорах с длиной пролета L= 325 м. Каждая линия имеет nтр = 2 грозозащитных троса сечением Sтр = 50 мм2.

Расчёт

Определим требуемое сопротивление заземлителя. Согласно ПУЭ для сети с эффективно заземленной нейтралью заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей. Примем допустимое значение заземляющего устройства 0,5 Ом. Напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не должно превышать 10 кВ.

Определим сопротивление естественного заземлителя:

Ом

где Rоп = 15 Ом - наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства опор при удельном сопротивлении 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 параллельно с естественным заземлителем установить искусственный заземлитель. Определим требуемое сопротивление искусственного заземлителя:

Ом

Заземлитель выполняем из горизонтальных полосовых электродов сечением 4х40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной = 5м размещённых по периметру заземлителя, через 10 м диаметром d =12 мм; глубина заложения электродов в землю h = 0,8 м.

Составим схему заземления (рис.1).

М=1:1000

Рис. 1. План расположения заземлителей на территории ОРУ напряжением 330 кВ

По предварительной схеме определим суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов.

Суммарная длина горизонтальных полосовых электродов составляет 16 полос длиной 143 м и 11 полос длиной 179 м каждая (рис.1.):

Lг = 16 · 140 + 17 · 180 = 5300 м.

Число вертикальных стержневых электродов исходя из предварительной схемы: nв = 64 шт.

Составим расчётную модель заземлителя в виде квадратной сетки с площадью равной площади предварительной схемы заземления S = 25200 м2. Длина одной стороны модели будет м.

Количество ячеек по одной стороне расчётной модели заземлителя:

шт.

Примем m=16 шт.

Уточним суммарную длину горизонтальных электродов:

м

Длина стороны ячейки модели:

м

Расстояние между вертикальными электродами:

м

Суммарная длина вертикальных электродов:

Lв = nв · Lв = 64 · 5 = 320 м

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

Относительная длина верхней части вертикальных электродов:

Расчётное эквивалентное удельное сопротивление грунта:

Ом·м

где показатель степени к определяется по формуле:

поскольку 1<

Расчётное сопротивление искусственного заземлителя:

Ом

где коэффициент А определяется по формуле, поскольку 0<tотн<0,1.

А = 0,444 – 0,84 · tотн = 0,444 – 0,84 · 0,037 = 0,413

Uз = Iз • Rз = 12,92• 0,134 = 1,735 кВ < 10 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 < Uпр.доп. = 500 В выполняется,

где Uпр.доп. – наиболее допустимое напряжение прикосновения при аварийном режиме в электроустановках переменного тока напряжением выше 1000 кВ (продолжительность воздействия тока до 0,1 с),

Проверим заземлитель на термическую стойкость.

Поверхность соприкосновения заземлителя с грунтом:

где а1 и b1 – ширина и толщина горизонтальных полос, м.

,

где r - удельное сопротивление грунта в наиболее сухой период, принимаем равным эквивалентному сопротивлению rэ = 48,354 Ом·м;

t = 0,08 с - длительность замыкания на землю во время срабатывания защиты, принимаем равным времени отключения выключателя (ВВД-330Б-40/3150У1).

Получили, что Sз = 497,82 м2 > Sр = 3,05 м2 выполняется.

Проверим горизонтальные проводники по минимальному допустимому сечению. Согласно ПУЭ:

мм2

где а = 21 – постоянный множитель (для стали а=21);

Q - допустимая температура кратковременного нагрева [ПУЭ].

Горизонтальная полоса проходит контроль по термической стойкости, так как

S=4x40=160 мм2 > 39,87мм2

Таким образом, искусственный заземлитель ОРУ 330 кВ должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4 х 40 мм общей длинной не менее 5397,33 м и вертикальных стержневых электродов в количестве не менее 64 шт. диаметром 12 мм, длиной по 5 м, по периметру заземлителя. Глубина погружения электродов в землю 0,8 м. При выполнении этих условий сопротивление искусственного заземлителя не будет превышать 0,134 Ом.

электрический ток опасность поражение

Электрозащитные средства

На ОРУ напряжением 110 кВ применяются следующие электрозащитные средства:

Основные:

— штанга измерительная универсальная ШИУ – 110 – 2 шт.;

Дополнительные:

— диэлектрические боты – 4 пары;

— диэлектрические перчатки – 4 пары;

— защитные очки – 4 шт.;

— переносные заземления – 4шт.;

— переносные ограждения (щиты) – 4 шт.;

— плакаты безопасности – 4 комплекта;

— предохранительные монтёрские пояса – 2 комплекта.

Предохранительные монтёрские пояса предназначены для обеспечения безопасности обслуживающего персоналапри работах на высоте.

Меры и средства защиты от вредных факторов

Защита от электрических полей промышленной частоты

В электроустановках напряжением 330 кВ существует интенсивное электрическое поле промышленной частоты, его напряженность составляет 5-7 кВ/м.

Поэтому применяют защитные меры для защиты персонала от напряжённости электрического поля (ЭП) или снижения её до допустимых значений:

1) Основная защита, есть защита временем, то есть ограничение времени пребывания в поле Т, часов, напряжённостью в интервале выше 5 до 7 кВ/м включительно вычисляются по формуле:

ч,

где Е – напряжённость действующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.

2) Экранирование рабочих мест или оборудования. Экраны могут быть стационарными или переносными. Стационарные – алюминиевая сетка, переносные – в виде сетки, навесов, палаток из брезента покрашенного металлизированной краской. Экран обязательно должен быть заземлен. На ОРУ 330 кВ применяют конструктивные методы защиты от полей промышленной частоты: увеличение высоты подвеса проводов, уменьшение диаметра проводов, уменьшение шага расщепления и количества проводов в расщепленной фазе.

3) Методы ориентации – на плане станции наносятся линии за напряженностью.

Зашита от шума

В качестве индивидуальных средств защиты от шума используют специальные наушники, вкладыши в ушную раковину, противошумные каски.

Защита от метеоусловий

Теплая одежда предупреждает чрезмерное охлаждение организма человека при низких температурах воздуха. Для защиты головы от атмосферных осадков предназначены каски. При работах в условиях высоких температур воздуха в течение смены устраиваются перерывы.

Защита от неудовлетворительного освещения

ОРУ 110 кВ освещается естественным и искусственным светом. Искусственное освещение применяется в тёмное время суток.

Согласно ПУЭ для наружного освещения используются газоразрядные лампы типа ДРЛ. Для аварийного освещения применяются лампы накаливания. Светильники рабочего и аварийного освещения на открытом пространстве питаются от разных независимых источников. Аварийное освещение присоединяется к независимому источнику питания или на него переключается при погасании рабочего освещения.

Пожарная безопасность

Пожарная опасность на ОРУ напряжением 110 кВ обусловлена наличием в принимаемом оборудовании горючих веществ и материалов: изоляция обмоток трансформаторов тока и напряжения, маслонаполненное оборудование (больше 1000 кг в единице) – трансформаторы, краска корпусов электрических аппаратов, изоляция контрольных кабелей релейной защиты.

Причины пожара на ОРУ могут быть электрического и неэлектрического характера.

Причины электрического характера:

- при коротких замыканиях по проводникам протекают большие токи, вследствие чего происходит нагрев проводников, загорается изоляция и окружающие предметы. Устраняется максимальной токовой защитой (МТЗ);

- перегрузка проводников при протекании по проводникам токов, на которые они не рассчитаны. Устраняется тепловой защитой;

- удары молнии на территории ОРУ. Устраняется с помощью грозозащитных тросов и стержневых молниеотводов, установленных на порталах;

- электрические искры и дуги, которые появляются в аварийных режимах, а также в нормальных режимах при коммутационных процессах. Не опасны для невзрывоопасной среды;

- большое переходное сопротивление при сужении пути протекания тока и в местах контактов возникает местный нагрев. Устраняется путем выполнения контактов массивными или неразъемными (сварными).

Причины неэлектрического характера:

- неисправность оборудования;

- несоблюдение персоналом правил пожарной безопасности.

Практические меры пожарной безопасности:

- выполнение под всем маслонаполненным оборудованием, маслоприёмников засыпаных гравием. Маслоприёмник рассчитываются на поглощение 80 % масла для выключателя с большим объемом масла;

- фундаменты маслонаполненного оборудования выполнены из огнеупорных материалов;

- маслоприёмники трансформаторов выполняются с маслоотводами, выполненными в виде подземных трубопроводов или открытых кюветов или лотков. С помощью последних масло отводится в маслоприемник закрытого типа, удалённого от оборудования станции на пожаробезопасное расстояние.

- прокладывание кабельных линий в железобетонных желобах закрытых сверху железобетонными плитами;

Площадка ОРУ 110 кВ оборудована стационарной системой пожаротушения. Тушение пожаров происходит с помощью воды. При возникновении пожара система приводится в действие с пульта системы пожаротушения ОРУ 110 кВ.

Также тушение пожара производится с помощью ручных огнетушителей типа ОУ-4.