Расчет и выбор оборудования на тяговой подстанции ст. Бугач

Стоимость оборудования, руб.

SFSZ-QY-40000/110

1

70000000

70000000

Рассчитаем капитальные затраты К, руб, на замену силового трансформатора согласно (таблице 4.10):

К=(71266,1+70000000)*1=70071266,1

Капитальные затраты К_У, руб, на замену всего оборудования составили:

К_У=5469834,1+18558,1+715240+412289,4+70071266,1=76687187,7

Вывод - капитальные затраты на замену всего оборудования на тяговой подстанции Бугач составили 76687187,7 рублей.

4 Обеспечение электробезопасности при работе на тяговых подстанциях

4.1 Вредные и опасные факторы при работе на ТП

Электротехнический персонал, занятый эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом электроустановок на тяговых подстанциях, относится к категории работников, на которых могут воздействовать вредные и опасные производственные факторы.

Вредными называют производственные факторы, воздействие которых на работающих в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности. Опасными производственными факторами считают те, воздействие которых на работающих в определенных условиях может привести к травме или другому внезапному ухудшению здоровья.

Специфичность труда и его повышенная опасность особо остро ощущаются на работах, связанных с эксплуатацией электроустановок. При нарушении правил обслуживания электроустановок работниками подстанций может произойти поражение их электрическим током. Опасность представляет касание токоведущих частей, находящихся под рабочим или наведенным напряжением, а также прикосновение к элементам цепи обратного тока - к рельсам и соединенным с ними устройствам.

Так как обслуживание открытой части подстанции производится в любое время года, а в аварийных ситуациях - не только днем, но и ночью, то воздействие климатических факторов тоже вносит ряд трудностей. С изменением погоды связан целый ряд отказов в работе электроустановок тяговых подстанций. В сильные морозы увеличивается число механических повреждений из-за снижения прочности металла, гибкой и фарфоровой изоляции, замерзания смазки и т.д. В зимний период резко ухудшается состояние производственной территории, из-за снежных заносов усложняются условия подхода к электроустановкам для их осмотра и ремонта. В гололед увеличивается опасность падений. В холодное время года приходится пользоваться теплой спецодеждой, затрудняющей движения, ухудшающей слышимость. Длительная работа на открытом воздухе в сильные морозы может привести к обморожению. Неблагоприятно сказывается на условиях труда резкая перемена погоды. Даже в течение одной рабочей смены температура, влажность окружающего воздуха, скорость ветра могут изменяться в довольно широком диапазоне. Поэтому спецодежда и спецобувь, предназначенные для работы на открытом воздухе, должны обладать свойствами, обеспечивающими нормальные условия труда при резкой перемене погоды.

При работах, ведущихся на высоте, неудобная поза и ограниченное время, в течение которого должны быть выполнены работы в условиях бесперебойного электроснабжения потребителей, создают трудности для безошибочного соблюдения правил безопасности.

Особенно опасно при эксплуатации и ремонте электрического оборудования то, что человек может оказаться в сфере действия электромагнитного поля или в непосредственном соприкосновении с токоведущими элементами. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций.

4.2 Действие электрического тока на человека

Электрический ток отличается от других опасных факторов тем, что не имеет внешних признаков, поэтому его, как правило, нельзя обнаружить без наличия специальных приборов. Воздействие тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем - центральной нервной системы, сердечно-сосудистой, дыхательной, что увеличивает тяжесть поражения. Переменный ток способен вызывать интенсивные судороги мышц, приводящие к неотпускающему эффекту, при котором человек не может самостоятельно освободиться от воздействия тока. Кроме того, воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев - и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к падению и травмированию. Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие - способность тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое - способность вызывать ожоги, механическое воздействие приводит к разрывам тканей, химическое - к электролизу крови. В результате воздействия электрического тока или электрической дуги человек может получить электротравму. Электротравмы подразделяются на местные - при которых возникает местное повреждение организма, электрические ожоги, механические повреждения кожи, воспаления наружных оболочек глаз - и общие, называемые электрическими ударами, которые приводят к поражению всего организма, нарушению или полному прекращению деятельности наиболее жизненно важных органов и систем (легких, сердца, дыхательной системы, кровообращения).

Характер воздействия электрического тока на человека и тяжесть полученных повреждений зависят от многих факторов: величины, длительности воздействия, рода (постоянный или переменный), частоты тока; пути прохождения тока через человека («рука - рука», «рука - ноги», «нога - нога» и др.); окружающей среды; индивидуального сопротивления тела человека (которое у всех различное).

4.3 Разработка организационных, технических и технологических мероприятий

4.3.1 Документы, в которых отражены организационные и технические мероприятия по охране труда

Наличие опасных и вредных производственных факторов требует разработки целенаправленных мероприятий по охране труда, организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасности выполнения работ. На основании требований действующих законодательных актов и постановлений, государственных стандартов, с учетом опыта эксплуатации электроустановок потребителей создан ряд документов, регламентирующих правила безопасных работ на электроустановках. К ним относятся «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках, технические требования к ним», «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и другие документы. Требования безопасности при обслуживании тяговых подстанций сведены в «Инструкцию по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрифицированных железных дорог» ЦЭ-402, разработанную департаментом электрификации и электроснабжения МПС России в 1996 году.

4.3.2 Персонал по обслуживанию электроустановок

Опыт эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В и выше показывает, что их обслуживание совершенно безопасно при условии соблюдения правил техники безопасности электроустановок. Большинство несчастных случаев при обслуживании электроустановок происходит из-за нарушения действующих правил охраны труда. Поэтому эксплуатацию, техобслуживание и ремонт электроустановок должен осуществлять только специально подготовленный электротехнический и электротехнологический персонал.

Электротехнический персонал подразделяется на административно-технический, оперативный, ремонтный, оперативно-ремонтный.

Административно-технический персонал занимается организацией эксплуатации электроустановок. Это руководители и инженерно-технические работники дистанций электроснабжения, начальники тяговых подстанций, ремонтно-ревизионных участков.

Оперативный персонал осуществляет оперативное управление электрохозяйством дистанции электроснабжения, а также оперативное обслуживание электроустановок (электромеханики, дежурные по тяговым подстанциям, энергодиспетчеры, старшие энергодиспетчеры).

Ремонтный персонал - это персонал, выполняющий работы по техническому обслуживанию и ремонту оборудования электроустановок (персонал РРУ, испытательных лабораторий).

Оперативно-ремонтный персонал - ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания закрепленных за ним электроустановок. К оперативно-ремонтному персоналу относятся старшие электромеханики, электромеханики и электромонтеры тяговых подстанций, персонал РРУ и других подразделений, которым предоставлены права оперативного персонала.

К работе в электроустановках допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие группу по электробезопасности II - V, соответствующие по состоянию здоровья требованиям, предъявляемым к работникам этой категории, прошедшие обучение, инструктаж, проверку знаний в квалификационной комиссии с присвоением соответствующей группы, знающие инструкции и руководящие материалы по электробезопасности, приемы освобождения пострадавших от действия электрического тока и оказания первой помощи пострадавшим. Кроме того, весь персонал электроустановок подвергают периодическим проверкам знаний правил, производственных и должностных инструкций.

4.3.3 Категории работ в электроустановках

Работы, производимые в электроустановках, в отношении мер безопасности подразделяются на следующие категории:

- выполняемые при снятии напряжения;

- выполняемые без снятия напряжения.

К работам, выполняемым со снятием напряжения, относятся работы, при выполнении которых напряжение должно быть снято с токоведущих частей, где будет производиться работа, а также с токоведущих частей, к которым возможно в процессе работы приближение на расстояние менее допустимого. Для электроустановок с номинальным напряжением 3-35 кВ допустимое расстояние до токоведущих частей от людей и применяемых ими инструментов и приспособлений, от временных ограждений составляет 0,8 м, от механизмов и грузоподъемных машин в рабочем и транспортном положении, от стропов грузозахватных приспособлений и грузов - 1 м; для электроустановок 60-110 кВ - 1 м и 1.5 м; 150 кВ - 1.5 м и 2 м; 220 кВ - 2 м и 2.5 м соответственно.

Работа без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, - работа, при которой исключено случайное приближение работников и используемых ими ремонтной оснастки и инструментов к токоведущим частям на расстояние, меньше допустимого, и не требуется принятия технических или организационных мер (например, непрерывного надзора) для предотвращения такого приближения.

Работами, выполняемыми без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них, считаются работы, проводимые непосредственно на этих частях, когда основной мерой защиты работающего является применение соответствующих электрозащитных средств (изолирующих клещей, электроизмерительных клещей, изолирующих штанг и др.). Такие работы должны выполняться не менее, чем в два лица [ 17 ].

4.3.4 Лица, ответственные за безопасное проведение работ

Для обеспечения безопасных условий работы в электроустановках должны выполняться организационные и технические мероприятия.

Назначаются лица, ответственные за безопасную организацию и проведение работ:

- лицо, выдающее наряд или отдающее распоряжение;

- лицо, дающее разрешение на допуск (энергодиспетчер);

- допускающий;

- ответственный руководитель работ;

- производитель работ;

- наблюдающий;

- член бригады.

Обязанности данных лиц определяются «Инструкцией по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрических железных дорог» ЦЭ-402.

4.3.5 Организационные мероприятия

Организационными мероприятиями являются:

- оформление работы нарядом, распоряжением, в порядке текущей эксплуатации или приказом энергодиспетчера;

- проведение выдающим наряд, распоряжение инструктажа руководителю работ (наблюдающему);

- выдача разрешения на подготовку места работы (приказ, согласование);

- допуск к работе;

- инструктаж членам бригады;

- надзор во время работы;

- оформление перерывов в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

Наряд - письменное задание на производство работы, составленное на бланке установленной формы, определяющее содержание, место, категорию работы, условия ее выполнения, время начала и окончания, необходимые меры безопасности, состав бригады и лиц, ответственных за безопасное производство работ. По наряду выполняются работы со снятием напряжения и без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них. Срок действия наряда определяется длительностью работ и не должен превышать 5 суток.

Распоряжение - письменное задание на производство работы, определяющее содержание, место работы, категорию, время начала и окончания работ, меры безопасности и лиц, которым поручено ее выполнение. Оно может выдаваться производителю работ непосредственно или по телефону, имеет разовый характер, выдается на одну работу и действует в течение одного рабочего дня (смены) производителя работ. По распоряжению выполняются: работы без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением; работы без снятия напряжения вблизи токоведущих частей и на токоведущих частях, находящихся под напряжением до 1000 В; отдельные виды работ со снятием напряжения с электроустановок напряжением до 1000 В. Распоряжение записывает в оперативный журнал лицо, его отдающее. Оперативный персонал доводит распоряжение до сведения производителя работ и осуществляет подготовку рабочего места (если это требуется).

Кроме работ, выполняемых по наряду и распоряжению, существуют работы, выполняемые в порядке текущей эксплуатации. На тяговой подстанции должен иметься перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации, в котором определены меры безопасности при их производстве. К таким работам относят уборку коридоров и служебных помещений, ЗРУ до постоянного ограждения, помещений щитовых, территорий ОРУ, проезд по территории ОРУ автомашин, транспортировка грузов и т.п.

Все организационные мероприятия при работе на подстанции выполняются в соответствии с «Инструкцией по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрических железных дорог» ЦЭ-402.

4.3.6 Технические мероприятия

Техническими являются следующие мероприятия:

- производство необходимых отключений и принятие мер, препятствующих подаче напряжения к месту работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры;

- вывешивание запрещающих плакатов на приводах ручного и ключах (кнопках) дистанционного управления коммутационной аппаратурой;

- проверка отсутствия напряжения на отключенных токоведущих частях; заземление отключенных токоведущих частей включением заземляющих ножей и наложением переносных заземлений;

- вывешивание предупреждающих, предписывающих и указательных плакатов;

- ограждение рабочих мест и оставшихся под напряжением токоведущих частей.

На месте производства работ со снятием напряжения должны быть отключены токоведущие части, на которых будет производиться работа, и неогражденные токоведущие части, к которым возможно приближение людей, ремонтной оснастки, механизмов, машин на расстояние, меньше допустимого. Если указанные токоведущие части не могут быть отключены, они должны быть ограждены. С каждой стороны, откуда коммутационным аппаратом может быть подано напряжение на рабочее место, должен быть видимый разрыв (отключение разъединителей, снятие или отсоединение шин и проводов, снятие предохранителей, отключение отделителей и выключателей нагрузки). Ручные приводы у разъединителей, отделителей, выключателей нагрузки в отключенном положении должны быть заперты на механический замок, у разъединителей, управляемых оперативной штангой, стационарные ограждения должны быть заперты на механический замок, у приводов перечисленных коммутационных аппаратов, имеющих дистанционное управление, отключить силовые цепи и при необходимости тягу привода отсоединить и запереть на замок.

В целях предупреждения людей о возможной опасности, запрещения или предписания определенных действий, информации о расположении объектов при работах в электроустановках используются плакаты и знаки безопасности, которые подразделяются на запрещающие, предупреждающие, предписывающие и указательный плакат «Заземлено».

Перед началом работ в электроустановках со снятием напряжением необходимо проверить отсутствие напряжения на отключенной для производства работ части электроустановки. Для этого используется указатель напряжения, который непосредственно перед этим должен быть проверен на исправность специальными приборами или приближением к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В РУ 35-220 кВ для проверки отсутствия напряжения используются также изолирующие штанги. Ими несколько раз прикасаются к токоведущим частям. Признаком отсутствия напряжения является отсутствие искрения и потрескивания. В ОРУ напряжением до 220 кВ проверять отсутствие напряжения указателем или штангой можно только в сухую погоду, а в сырую погоду производится тщательное прослеживание схемы в натуре.

Заземление токоведущих частей производится в целях защиты работающих от поражения электрическим током в случае ошибочной подачи напряжения к месту работы. В РУ-3.3; 6; 10; 27.5; 35 кВ независимо от включения стационарных заземляющих ножей необходимо устанавливать переносное заземление непосредственно на месте работ, в ОРУ 110 и 220 кВ переносные заземления устанавливаются в случаях, когда заземляющие ножи не видны с места работы. Сечение переносного заземления выбирается с учетом наибольшего установившегося тока короткого замыкания и времени срабатывания основной релейной защиты. Комплекты переносных заземлений должны быть пронумерованы, иметь бирки с указанием номера и сечения заземляющего проводника и храниться в специально отведенных для этого местах.

4.3.7 Средства индивидуальной защиты

Для безопасного обслуживания электроустановок на подстанции имеются защитные средства, которые служат для защиты эксплуатационного персонала от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги, электрического поля и др. Защитные средства подразделяются на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные. Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные.

Основные изолирующие средства способны длительно выдерживать рабочее напряжение установки и поэтому ими разрешено касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. В электроустановках выше 1000 В к ним относятся изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, устройства и приспособления для обеспечения безопасности труда при проведении испытаний и измерений в электроустановках (указатели напряжения для проверки совпадения фаз, устройства для прокола кабеля, указатели повреждения кабелей и т.п.), прочие средства защиты, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ (полимерные изоляторы, изолирующие лестницы и т.п.).

Дополнительные изолирующие защитные средства не способны выдерживать рабочее напряжение и поэтому предназначаются лишь для усиления действия основных средств. В электроустановках выше 1000 В к ним относятся диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, диэлектрические ковры, изолирующие подставки и накладки, изолирующие колпаки, штанги для переноса и выравнивания потенциала.

К средствам защиты от электрических полей повышенной напряженности относятся комплекты индивидуальные экранирующие для работ на потенциале провода ВЛ и на потенциале земли в ОРУ и на ВЛ, а также съемные и переносные экранирующие устройства и плакаты безопасности.

Ограждающие защитные средства - переносные ограждения, временные переносные заземления, предупреждающие плакаты - предназначены для временного ограждения токоведущих частей и для предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами.

Предохранительные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты персонала. В электроустановках применяются средства индивидуальной защиты следующих классов:

- средства защиты головы (каски защитные);

- средства защиты глаз и лица (очки и щитки защитные);

- средства защиты органов дыхания (противогазы и респираторы);

- средства защиты рук (рукавицы);

- средства защиты от падения с высоты (пояса предохранительные и канаты страховочные).

Средства защиты должны отвечать требованиям Правил пользования и испытания защитных средств и храниться в условиях, обеспечивающих их исправность и пригодность к употреблению.

4.3.8 Требования безопасности к электроустановкам

4.3.8.1 Блокировки и переносные заземления

Во избежание поражения обслуживающего персонала электрическим током правила безопасности предусматривают следующие требования к электроустановкам.

Распределительные устройства выше 1000 В должны быть оборудованы оперативной блокировкой, исключающей ошибочные действия персонала при производстве переключений (блокировка от ошибочных переключений) и блокировками, препятствующими непреднамеренному проникновению персонала к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Блокировки от ошибочных переключений должны исключать: отключение (включение) разъединителей при включенном выключателе; включение заземляющих ножей до отключения разъединителя; включение разъединителей (вкатывание тележки МВ в ячейках КРУН) при включенных заземляющих ножах. Блокировки, препятствующие ошибочному проникновению, должны исключать открытие дверей ячеек, шкафов преобразователей, открытие лестниц для подъема на силовые трансформаторы (кроме лестниц для осмотра газового реле и т.п.) до включения заземляющих ножей.

Переносные заземления на токоведущие части необходимо накладывать в установленных для этого местах. Места для присоединения переносных заземлений в распределительных устройствах должны быть очищены от краски и окаймлены черными полосами, а места подключения к магистрали заземления или заземленной конструкции должны быть отмечены знаком «земля» и приспособлены для закрепления.

4.3.8.2 Заземляющие устройства

Согласно ПУЭ и правилам техники безопасности конструктивные элементы электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением, должны заземляться. Заземление, обеспечивающее безопасность обслуживающего персонала, называют защитным. Защитное заземление представляет собой преднамеренное металлическое соединение с землей частей установки, нормально не находящихся под напряжением, при помощи проводов и заземлителей. Заземлитель - металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, которые обладают определенным сопротивлением растеканию тока.

При прикосновении человека к незаземленному корпусу электроустановки, у которой произошел пробой изоляции одной из фаз на корпус, через тело человека будет проходить весь ток однофазного замыкания на землю Iз, ограниченный в основном сопротивлением тела человека Rч, т.е. Iч = Iз. При наличии заземления человека и заземлитель можно рассматривать как параллельно включенные сопротивления, находящиеся под напряжением однофазного замыкания на землю, т.е. Uз = IзRз = IчRч, где Iз и Iч - токи, проходящие через заземление и человека, А; Rз и Rч - сопротивления заземления и человека, Ом [ 18 ]. Сопротивление тела в зависимости от среды и состояния человека находится в пределах от 100 тыс. до 600 Ом; в среднем его принимают равным 8000 Ом; заземления изготовляют с сопротивлением от 0.5 до 10 Ом. Так как сопротивление заземления значительно меньше сопротивления человека, то ток, проходящий через заземление, значительно больше тока, проходящего через тело человека. Ток, проходящий через тело человека, равен: Iч = IзRз/Rч. Из этого выражения видно, что заземление можно изготовить с таким сопротивлением, при котором ток Iч будет безопасен для жизни человека.

Когда человек прикасается к корпусу аппарата с поврежденной изоляцией одной из фаз, то он попадает под напряжение прикосновение, которое представляет собой разность потенциалов заземлителя (равного потенциалу фазы при замыкании ее на корпус заземленного оборудования) и потенциала точки земли, где стоит человек. Напряжение прикосновения - напряжение, образующееся в цепи тока замыкания на землю между двумя ее точками.

Основной частью заземляющего устройства является заземлитель, от правильного расчета и выполнения которого зависит надежность работы заземляющего устройства. Заземлители подразделяют на естественные и искусственные. К естественным заземлителям относятся: проложенные в земле водопроводные трубы; металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей; металлические оболочки кабелей, проложенных в земле, при их числе не менее двух и т.п.

Искусственные заземлители представляют собой специально заложенные в землю металлические электроды из труб, уголков, полос или стержней. Электроды забивают в грунт так, чтобы их верхние концы располагались на глубине 0,5-0,8 м от поверхности земли. К верхним концам электродов приваривают вертикальные соединительные полосы. Такое заглубление уменьшает колебания сопротивления заземления растеканию тока при сезонных изменениях проводимости верхних слоев грунта: зимой - от промерзания, летом - от уменьшения влажности.

Другие технические средства, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках

Зануление - способ защиты, заключающийся в преднамеренном электрическом соединении с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление применяют в четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека. Это достигается путем подключения корпусов потребителей к нулевому проводу. При таком соединении любое замыкание на корпус становится однофазным коротким замыканием.

Выравнивание потенциалов - метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек. Потенциалы выравнивают, как правило, путем устройства контурных заземлений. Заземлители в нем располагаются как по контуру, так и внутри защищаемой зоны. При замыкании токоведущих частей электроустановки на корпус, соединенный с таким контурным заземлителем, участки земли внутри контура приобретают высокий потенциал, близкий к потенциалу заземлителей. Тем самым значительно снижаются напряжения прикосновения и шага.

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. В случае замыкания токоведущих частей на корпус, снижения уровня изоляции, прикосновения человека к токоведущим частям происходит изменение отдельных параметров системы - на корпусе возникает напряжение относительно земли, появляется ток замыкания на землю, нейтраль трансформатора оказывается под напряжением и др. Эти изменения воспринимаются соответствующим датчиком защитно-отключающего устройства в виде входного сигнала. При достижении входным сигналом определенного значения преобразующий орган дает команду исполнительному органу защитного устройства, и он отключает электроустановку. Это значение входного сигнала называют уставкой срабатывания. Защитно-отключающие устройства применяются как самостоятельно, так и в комплексе с защитным заземлением и занулением.

Электрическое разделение сети представляет собой разделение электрической сети на отдельные, электрически не связанные между собой участки посредством разделяющего трансформатора. Разветвленные сети большой протяженности имеют значительные емкости относительно земли и сравнительно небольшие сопротивления изоляции. Прикосновение человека к токоведущим частям в этих сетях опасно, т.к. он может оказаться под воздействием напряжения, близкого к фазному. Электрическое разделение позволяет резко снизить опасность поражения за счет уменьшения емкостной и активной проводимостей сети.

Малое напряжение - номинальное напряжение не более 36 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Малое напряжение используют в основном для питания ручного электрифицированного инструмента, переносных светильников и местного освещения на станках, установленных в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. Однако малое напряжение нельзя считать безопасным для человека, поэтому наряду с ним должны применяться и другие меры защиты.

Изоляция применяется для защиты от случайного прикосновения в электроустановках к токоведущим частям. Различают рабочую, дополнительную, двойную и усиленную изоляцию. Рабочей является электроизоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током. Дополнительной называют изоляцию, предусмотренную дополнительно к рабочей для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции. Двойная изоляция представляет собой электрическую изоляцию, состоящую из рабочей и дополнительной. Усиленная изоляция - это улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты, как и двойная.

5 Электромагнитное загрязнение окружающей среды на объектах Красноярской дистанции электроснабжения Красноярской железной дороги

Стремительный рост численности человечества и его научно-техническая вооруженность к концу XX века привели к глобальным масштабам загрязнения окружающей природной среды. Загрязнением называется поступление в природную среду каких-либо веществ и энергии в количествах, вызывающих неблагоприятное воздействие на здоровье человека и состояние животных, растений и экосистем. Загрязнения природной среды подразделяются на выбросы в атмосферу, сбросы в водные объекты, размещение отходов, а также энергетические загрязнения различного вида (электромагнитные и ионизирующие излучения, акустические волны, вибрации и т.д.). В связи с этим обострилась проблема экологической безопасности -- процесса обеспечения защищенности жизненно важных интересов личности, общества, природы от реальных и потенциальных угроз, создаваемых антропогенным воздействием на окружающую среду. Железнодорожный транспорт занимает ведущее место как в перевозке грузов (более 50%), так и в пассажирообороте в транспортной системе России. Протяженность железных дорог составляет 158 тыс. км. Несмотря на то, что железнодорожный транспорт оказывает наименьшее негативное воздействие, особенно по сравнению с автомобильным транспортом, его доля в загрязнении окружающей природной среды остается высокой. Это происходит в результате выброса вредных веществ как от подвижного состава, так и от многочисленных производственных и подсобных предприятий, обслуживающих перевозочный процесс.

5.1 Источники электромагнитного излучения

Земля обладает естественным магнитным (геомагнитным) полем. На её состояние оказывают влияние космические излучения, особенно процессы, происходящие на Солнце. Солнечные пятна, протуберанцы и другие проявления солнечной активности, воздействуя на магнитное поле Земли, порождают нарушения магнитного режима, магнитные бури, отражающиеся на различных процессах в биосфере.

Развитие науки и техники обусловило появление различных искусственных магнитных полей. Устройства, генерирующие, передающие и использующие электрическую энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля (ЭМП). Основными источниками ЭМП являются воздушные линии электропередач (ЛЭП) и открытые распределительные устройства (ОРУ), радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цеха на машиностроительных предприятиях.

Известно, что различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют общую природу. Поэтому их представляют в виде электромагнитной шкалы. Она включает в себя шесть диапазонов: радиоволны (длинные, средние и короткие), инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и г-излучения. Эта классификация определяется механизмом образования волн или возможностью длительного их восприятия человеком. Радиоволны обусловлены переменными токами в проводниках и электронными потоками. Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения исходят от атомов, молекул и ускоренных заряженных частиц. Рентгеновское излучение возникает при внутренних процессах, г-излучение имеет ядерное происхождение. Некоторые диапазоны перекрываются, так как волны одной и той же длины могут образовываться в разных процессах. Так, наиболее коротковолновое ультрафиолетовое излучение перекрывается длинноволновым рентгеновским. В технике принято условное разделение электромагнитных колебаний на частотные диапазоны (таблица 5.1).

Таблица 5.1 - Спектр электромагнитных колебаний

Диапазон частот	Частота колебаний	Длина волны
Низкие частоты (НЧ)	0,003Гц...30кГц	107-- 10 км
Высокие частоты (ВЧ)	30Гц ...30МГц	104 --10 м
Ультравысокие частоты (УВЧ)	30МГц ...300МГц	10--1 м
Сверхвысокие частоты (СВЧ)	300МГц ...300 ГГц	103-- 1 мм

На железнодорожном транспорте имеется ряд систем и объектов, воздействующих через ЭМП на окружающую среду и жизнедеятельность людей. К ним относятся: системы ЛЭП и протяженные сети тягового электроснабжения при электротяге постоянного и переменного тока, тяговые и трансформаторные подстанции, посты секционирования, линии продольного электроснабжения напряжением от 0,25 до 35 кВ, многопрофильные линии связи и телемеханики (проводные и кабельные), системы электрообеспечения на подвижном составе (в вагонах, локомотивах и т.п.). Кроме того, рельсы путей, являясь обратными проводниками тягового тока (а также сигнального для рельсовых цепей СЦБ), представляют собой источник излучений ЭМП.

Совместное действие нескольких источников излучений E, В²/м², оценивают по формуле:

E=E₁²+ E₂²+…+ E_n², (5.1)

где E₁ ,Е₂, ... Е_п -- напряженности электрического поля, создаваемые каждым источником в контрольной точке, В²/м².

Интенсивность поглощения энергии электрических полей организмом человека определяется мощностью поля, продолжительностью облучения и длиной волны колебаний. Чем выше мощность поля, короче длина волны и продолжительнее время облучения, тем выше отрицательное воздействие поля на организм человека.

Рисунок 5.1-Классификация источников ЭМИ

5.2 Влияние естественного электромагнитного поля на экосистемы

За последнее время исследованиями биологов, физиков, биофизиков, геофизиков, химиков и медиков установлена связь между изменениями геомагнитного поля (ГМП) и биологическими процессами. Иначе говоря, магнитное поле Земли оказывает существенное воздействие на атмосферную циркуляцию, климат, ландшафтные зоны, а также на эволюцию и развитие всего органического мира.

Земля представляет собой огромный магнит. Наибольшая напряженность постоянного магнитного поля на поверхности Земли достигает 0,7 эрстеда. Элементы земного магнетизма показаны на рисунке 2.1. Магнитное поле Земли характеризуется вектором напряженности (H_т), который в направлении магнитного меридиана можно разложить на две составляющие: горизонтальную H, действующую в горизонтальной плоскости, и вертикальную Z, перпендикулярную к Н. Горизонтальную составляющую можно также разложить на си_и, направленную вдоль географического меридиана, так называемую составляющую X, и силу, перпендикулярную к меридиану -- восточную составляющую У. Стрелка компаса в каждой точке Земли направлена вдоль магнитного меридиана, т.е. вдоль условной плоскости земной поверхности, совпадающей с направлением ГМП.

Рисунок - 5.2. Элементы земного магнетизма

Положение вектора в пространстве характеризуется двумя величинами -- склонением и наклонением. Магнитное склонение D является углом в горизонтальной плоскости, т.е. углом между географическими меридианами (линия север-юг) и магнитным меридианом данного места на Земле. Магнитное наклонение I-- угол между горизонтальной плоскостью и направлением напряженности полного вектора ГМП.

Полный вектор ГМП и его элементы связаны между собой. Его вертикальная и горизонтальная составляющие измеряются в эрстедах и гаммах (1 Э =10⁵ гамм), склонение и наклонение -- в угловых градусах и минутах. Полный вектор магнитного поля Земли, наряду с постоянным изменением абсолютной величины, претерпевает такие изменения и в пространстве. Так, на основе археологических исследований пластов Земли в местах исторического проживания людей было подсчитано, что в течение последних 12 тысяч лет северный и южный полюса менялись местами 5 раз. Эти периоды характеризовались экологическими катастрофами, которые выражались в быстром изменении климата, что сопровождалось засухами и наводнениями, охватывающими крупные регионы Земли.

Магнитное поле Земли состоит из многих полей разного происхождения. По классификации Яновского ГМП H_T ,является суммой нескольких полей и определяется по формуле:

H_T=H_o+H_m+H_e+H_a+H, (5.2.)

где H₀ -- поле, создаваемое однородной намагниченностью земного шара;

Н_m -- поле, создаваемое неоднородностью глубоких слоев земного шара, материкового поля; H_а -- аномальное поле, обусловленное различной намагниченностью верхней коры, Н_e -- внешнее поле, источник которого находится вне Земли, H -- поле вариаций, вызванное причинами, лежащими вне Земли.

По степени изменяемости и характеру динамики ГМП, регистрируемые на поверхности Земли, подразделяются на постоянное и переменное поля. Постоянным называется такое магнитное поле, период изменения которого составляет от года до многих сотен лет. Переменное магнитное поле Земли изменяется в течение года много раз с периодом от секунд до нескольких дней и месяцев. Величина переменного поля не превышает двух процентов от величины постоянного поля, однако его биологическая значимость очень велика.

Происхождение ГМП связано, главным образом, с глубинными слоями земли и, в том числе с электромагнитными токами в ядре Земли и его оболочках, которые обуславливают медленные, вековые колебания постоянного поля Земли. Значительно меньшая часть ГМП связана с внешними причинами, т.е. с токами космического пространства (ионосферы, магнитосферы и др.). Эти внешние токи и вызывают быстрые изменения ГМП и в значительной степени обуславливают ее переменную часть. Изменения переменного тока бывают разные - магнитоспокойные и магнитовозмущенные. Оба они зависят от процессов, протекающих на Солнце, в межпланетном пространстве и атмосфере Земли.

Проявление магнитных бурь коррелирует с солнечной активностью, которая проявляется в определенные временные циклы, повторяющиеся через 33, 11 лет, 27 дней и др. В эти периоды на Солнце происходят бурные внутренние процессы, сопровождающиеся излучением колоссальной энергии. Внешне они выражены в виде темных пятен, факелов, протуберанцев, хромосферных вспышек и других проявлений. По интенсивности магнитные бури делятся на очень большие (более 200 гамм), большие (100--200 гамм) и малые (50 гамм). При этом отмечается определенная зависимость между ритмичностью естественных электромагнитных полей и биологическими процессами.

За последние годы на основе многочисленных экспериментов, выполненных различными методами, учеными разных стран, была установлена непосредственная связь между состоянием ГМП и медико-биологическими процессами, происходящими во всех живых организмах, начиная от простейших, кончая человеком. Все это указывает на существование тесной связи между ГМП Земли и биосферой как в далеком прошлом, так и в настоящее время. В одном из проведенных экспериментов в течение года измеряли у 43 пациентов изменение артериального диастолического давления и определяли количество лейкоцитов в крови. При этом было установлено, что давление и содержание лейкоцитов в крови совпадает с ежегодными изменениями интенсивности геомагнитного поля. Аналогичный вывод был сделан и при сопоставлении частоты сердечного ритма и ГМП.

На основании более, чем 24 тысяч измерений пульса у людей в возрасте 20--40 лет установлено наличие корреляции между частотой сердечного ритма и изменением элементов ГМП. Такое же большое влияние оказывают естественные электромагнитные поля на высшую нервную систему человека. Получена информация и о том, что во время геомагнитных бурь, особенно у лиц пожилого возраста, учащается пульс и повышается артериальное давление.

Эти данные указывают на важное значение ГМП для нормального функционирования всей системы организма человека, что наглядно подтверждается статистическими данными о зависимости числа травм людей на производстве и транспорте от изменений ГМП. Так, сотрудники Национального геофизического института (Индия) провели статистическое исследование транспортных аварий на дорогах в связи с возмущенностью геомагнитного поля. Для этого были рассмотрены транспортные аварии, происшедшие на протяжении 1965--1969 гг. в двух городах-спутниках с населением в несколько миллионов человек. Высокая достоверность выявленной связи подтверждается тем фактом, что 83% от магнитоспокойных дней были свободны от дорожных происшествий, в то время как в 81% сильно возмущенных дней происходили транспортные аварии и катастрофы. Подобные статистические исследования выполнялись неоднократно в разных частях мира.

Таким образом, учитывая повторяемость возмущения ГМП, связанного с известными временными циклами солнечной активности, можно более правильно планировать работу как на транспорте, так и на производстве, что позволяет снизить число аварийных ситуаций.

5.3 Влияние искусственного электромагнитного поля на экосистемы

В связи с бурным развитием электроэнергетики и радиоэлектроники в последние десятилетия резко увеличилось число искусственных неионизирующих электромагнитных излучений (НЭМИ) как в производственных, так и в бытовых условиях. Интенсивность НЭМИ возросла в ряде случаев по сравнению с естественным фоном от 2 до 5 порядков, особенно вблизи линий электропередач (ЛЭП), радио- и телевизионных станций, средств радиолокаций, различных установок промышленного, научного, медицинского и бытового назначения.

Высокие уровни электромагнитного излучения наблюдаются на территориях, прилегающих к объектам ПВО, в аэропортах и сопредельных пунктах и на транспорте, составляя 100 мВт/см и выше. Такое колоссальное увеличение интенсивности загрязнения окружающей среды НЭМИ оказывает отрицательное влияние на здоровье людей и, в первую очередь, персонал, обслуживающий агрегаты и аппаратуру с низким и высокочастотным магнитным излучением.

По характеру биологического воздействия ЭМП разделяют на две группы. К первой относятся продолжительные малоинтенсивные поля (Е<1 кВ/м). Под их воздействием происходит нарушение электрофизиологических процессов в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах, функций щитовидной железы и системы гипофиза. Эти отклонения являются результатом нарушения обменных процессов на уровне макроструктур.

Ко второй группе относятся электромагнитные поля с Е >1 кВ/м. При нахождении людей и животных под проводами ЛЭП в теле возникают тепловые разряды и ощущается покалывание рук. При напряженности электрических полей промышленной частоты 20-5 кВ/м через 1-2 часа в растениях наблюдается слабое обесцвечивание листьев с последующим отмиранием. Эти изменения зависят от вида растений и интенсивности облучения. При Е > 100 кВ/м может произойти воспламенение растений.

Исследования влияния электромагнитных полей на здоровье человека позволили сделать следующие выводы.

Во-первых, было установлено, что до сих пор уделяется недостаточное внимание опасности воздействия ЭМП на здоровье человека. При этом ученые обратили внимание на высокую биологическую активность ЭМП практически всех участков радиочастот, включая источники от электросети, промышленной частоты 50/60 Гц, видеодисплейных терминалов до излучений очень малой интенсивности. Во-вторых, были выявлены связи между развитием патологических изменений организма и поглощенной энергией, длительностью воздействия, а также другими параметрами, включающими возраст человека, образ его жизни, состояние здоровья и факторы внешней среды. Наконец, было рекомендовано проводить исследования в каждой отрасли на тему обеспечения безопасного уровня для сотрудников, работающих с источниками ЭМП.

Учитывая то, что искусственное электромагнитное загрязнение окружающей среды происходит с большой интенсивностью, проблема ЭМП становится одной из важнейших экологических задач современности. Исходя из этого, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила вопрос о снижении электромагнитного загрязнения среды обитания человека в число приоритетных задач на ближайшие 5 лет.

5.4 Защита от электромагнитных излучений

Основным способом защиты от электромагнитных излучений является расстояние, а также сооружение различных экранов. Плотность и мощность потока излучения уменьшается по мере удаления от источника по экспоненциальному закону. Величину, обратную коэффициенту затухания, называют глубиной проникновения поля в поглощающую среду. Глубина проникновения зависит от свойств проводящей среды и от угловой частоты. Размеры охранных земель вдоль ЛЭП определяются в зависимости от напряжения. Снижение уровня напряженности ЭМП достигается также путем выбора геометрических параметров ЛЭП, применения заземленных тросов, расположение под линиями высоких более низких напряжений. Рассматриваются варианты замены воздушных линий кабельными, что обеспечит практически полную безопасность, однако выполнение этого мероприятия задерживается из-за большой стоимости, т.к. подземная прокладка высоковольтных линий дороже воздушных в 10 раз.

Защитные мероприятия по охране жизненно важных объектов от влияния электромагнитных полей (ЭМП) включают в себя устройство различных экранов зеленых насаждений, конструктивных элементов, зданий и специально построенных сооружений.

Для защиты населения от воздействия ЭМП радиотехнических объектов устанавливаются санитарно-защитные зоны. Внешняя граница зоны определяется на высоте до 2 м от поверхности земли по нормируемым ПДУ, Ослабление воздействия ЭМП на окружающую среду производится строительными конструкциями, Материалы стен и перекрытий зданий в разной степени поглощают и отражают электромагнитные волны. Например, масляная краска обладает свойствами отражать до 30% электромагнитной энергии. Напряженность электрического поля в зданиях, имеющих металлическую кровлю в районе ЛЭП напряжением 330--500 кВ, может быть снижена установкой заземленной металлической сетки на крышах этих зданий. Заземление проводят на металлических кровлях и других металлических объектах (трубопроводы, кабели и т.п.) не менее, чем в двух точках.

Инженерно-технические мероприятия по защите работающих от воздействия ЭМИ РЧ включают: рациональное размещение оборудования; ограничение поступления энергии ЭМИ на рабочие места за счет экранирования; индивидуальную защиту персонала (защитные очки, щитки, шлемы, комбинезоны).

Проблема защиты от ЭМИ в многочисленных видеоприборах, широко используемых населением, решена только частично. Лишь в последнее время персональные компьютеры и другие приборы начали выпускать с защитными экранами.

Таблица 5.3 - Размеры охранных зон вдоль ЛЭП

Напряжение ЛЭП, кВ	Минимально допустимое расстояние от здания, м	Ширина охранной зоны, м	Ширина зоны поля, м
			E=0,1кВ/м	E=1кВ/м
35	3	15	-	-
110	4	20	10	8
220	5	25	20	11
330	6	30	25	17
500	10	30	45	23

Электромагнитные поля на транспорте имеют существенные значения, близкие, а иногда и превышающие международные нормы на магнитные поля. Работники железнодорожного транспорта и пассажиры, среди которых есть и с ослабленным здоровьем, и дети, и старики подвергаются опасным электромагнитным воздействиям, от которых необходимо защищаться. Проблема защиты от ЭМП имеет решения, но она требует к себе повышенного внимания. Защита человека от неблагоприятного биологического действия ЭМП строится по следующим основным направлениям:

- организационные мероприятия;

- инженерно-технические мероприятия;

- лечебно-профилактические мероприятия.

Список литературы

1. Гринберг-Басин М.М. Тяговые подстанции: Пособие по дипломному проектированию; Учебное пособие для техникумов ж. д. транспорта. - М.: Транспорт, 1986.-168 с.

2. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО «РЖД», филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог».- М., ТРАНСИЗДАТ, 2004 г. -384 с.

3. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог: Учебник для вузов железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 1982. - 528 с.

4. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1/ Под ред. К.Г. Мрквардта. - М.: Транспорт, 1980. - 256 с.

5. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1/ Под ред. К.Г. Мрквардта. - М.: Транспорт, 1981. - 392 с.

6. Правила безопасности и порядок ликвидации аварийных ситуаций с опасными грузами при перевозке их по железным дорогам. - М.: Трансиздат, 1997. - 285 с.

7. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. М.: Трансиздат, 2000. - 190 с.

Размещено на Allbest.ru