Анализ условий труда в помещениях подстанции

Безопасность жизнедеятельности

7.1 Общие положения

Подстанция является понижающей, имеет два автотрансформатора 220/110/10 кВ; для питания собственных нужд имеется трансформатор 10/0,4 кВ; распределительные устройства 220 и 110 кВ открытого типа, 10 кВ КРУ.

Диспетчер по релейной защите проводит свой рабочий день в зале панелей релейной защиты и для обеспечения нормальной работы работникам службы РЗиА необходимо произвести анализ условий труда на их рабочем месте.

Анализ условий труда в помещениях подстанции

Труд человека, в частности, в автоматизированном и механизированном производстве представляет собой процесс взаимодействия человека и машины. Поэтому можно рассматривать систему «человек - машина». [1]

В современном автоматизированном производстве, и в частности в производстве и распределении энергии, особенно велика роль психологии и физиологии человека-оператора, поскольку производственный процесс, как правило, протекает с большой скоростью. К числу таких быстропротекающих процессов в энергетике можно отнести операции по вводу в параллельную работу синхронного генератора, оперативные переключения в распределительных устройствах (РУ), ввод в работу резервного электрооборудования, электрические испытания изоляции и др. [1]

На подстанции диспетчер в процессе технической эксплуатации осуществляет управление огромными потоками электрической энергии. Малейшие ошибки в действии операторов, вызванные, например, чрезмерным утомлением, могут привести к тяжелым авариям, пожарам, несчастным случаям и др.

Одна из основных задач анализа условий труда на подстанции - организация рабочего места. Организация рабочего места заключается в выполнении ряда мероприятий, обеспечивающих рациональный и безопасный трудовой процесс и эффективное использование орудий и предметов труда, что повышает производительность и способствует снижению утомляемости работающих. [1]

Размер зоны приложения труда зависит от характера труда и может ограничиваться площадью (пространством), оснащенной технологическим основным и вспомогательным оборудованием, пультом или щитом управления. [1]

Удобное и рациональное расположение органов управления позволяет исключить лишние движения. Рабочие места операторов выполняем также с учетом требований технической эстетики.

- Планировка рабочего места избавляет работающих от лишних и утомительных трудовых движений и обеспечивать удобную рабочую позу;

- Рабочее место обеспечено инструментами и приспособлениями, необходимыми для работы, а также для личной безопасности; вблизи рабочего места установлены ящики или шкафы для хранения инструмента и личных вещей;

- Рабочее место в соответствии с санитарными нормами освещено и провентилировано, постоянно содержится в чистоте; не захламлено, нет хаотичного хранение инструмента и материалов.

В тесной связи с технологией производства находится трудовой процесс, требующий определённого нервно-психологического напряжения отдельных органов систем, положение тела при работе и т.д. К санитарно-гигиеническим условиям труда относятся: воздействие на организм человека метеорологического фактора (температуры, влажности, скорость движения воздуха); загрязнения воздуха парами, газами, пылью; воздействие шума, вибрации, электромагнитных излучений, ионизирующей радиации и т.д.

Производственные условия в ряде случаев могут характеризоваться наличием опасных и вредных факторов. Работники службы РЗиА (монтажники, наладчики, диспетчеры) сталкиваются с воздействием таких физически опасных и вредных производственных факторов, как:

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- неблагоприятные метеорологические условия среды;

- повышенный уровень шума, источниками которого являются технические средства, устройства кондиционирования воздуха, компрессоры, насосы, преобразователи напряжения и другое оборудование, а так же шум проникающий извне;

- электромагнитное излучение, источниками которого являются мониторы персональных компьютеров, современные микропроцессорные устройства релейной защиты;

- опасность поражения электрическим током и статическое электричество;

- пожароопасность, пожар может возникнуть в помещении, где находятся пользователи персональных компьютеров, также в помещениях, где хранятся данные на бумажных носителях, магнитных носителях, серверных;

- воздействие таких психофизиологических факторов, как умственное перенапряжение, перенапряжение зрительных и слуховых анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Воздействие указанных неблагоприятных факторов приводит к снижению работоспособности, вызываемое развивающимся утомлением. Появление и развитие утомления связано с изменениями, возникающими в процессе работы в центральной нервной системе, с тормозными процессами в коре головного мозга.

При конструировании рабочего места создаются следующие условия: достаточное рабочее пространство для работающего человека, зрительные и слуховые связи между работающим человеком и оборудованием, а также между людьми в процессе выполнения общей трудовой задачи.

7.3 Разработка мероприятий по улучшению условий труда.

Основной задачей расчета освещения является обеспечение комфортной световой среды для труда согласно СНиП РК 2.04-05-2002.

Условия искусственного освещения на промышленном предприятии оказывают большое влияние на зрительную работоспособность, физическое и моральное состояние людей, а, следовательно, на производительность труда, качество продукции и производственный травматизм.

Для создания благоприятных условий труда производственное освещение отвечает следующим требованиям:

- Освещенность на рабочем месте соответствует характеру выполняемой работы по СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное освещение. Общие требования»;

- Яркость на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства распределятся равномерно;

- Резкие тени на рабочей поверхности отсутствуют;

- Освещение обеспечивает необходимый спектральный состав света для правильной цветопередачи;

- Система освещения не является источником других вредных факторов (шум и т.д.), а также является электро- и пожаробезопасной.

К естественному освещению предъявляются следующие требования:

1)_уровень освещенности рабочих мест должен соответствовать характеру выполняемой работы (разряд зрительных работ, контрастность, видимость и т.д.);

2)_обеспечение постоянства освещенности во времени;

3)_обеспечение равномерности освещения;

4)_обеспечение оптимальной направленности светового потока;

5)_система освещения не должна являться источником других вредных факторов.

Особенность естественного освещения – чрезвычайно высокий диапазон изменения и непостоянство. Поэтому оценивать естественное освещение в абсолютных единицах освещенности – люксах – не представляется возможным. Основной величиной для расчетов и нормирования естественного освещения является коэффициент естественной освещенности (КЕО), который определяется отношением (в процентах) освещенности в данной точке внутри помещения к одновременно измеряемой наружной горизонтальной освещенности под открытым небом

Выбор параметров освещения зависит от характера производимой работы, для характеристики которого вводятся некоторые показатели. Объект различения определяется наименьшим размером предмета (детали) или его части, которые нужно различать в процессе выполнения работы. В зависимости от размеров объекта различения и расстояния предмета от глаз работающего все работы делятся на восемь разрядов точности. Так же при нормировании КЕО для рабочих мест учитывается контрастность объектов различения с фоном.

По конструктивным особенностям естественное освещение разделяется на боковое, осуществляемое через окна; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари: комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Система естественного освещения в нашем случае является боковой, так как осуществляется через боковые проемы в наружных стенах, то есть окна.

Под глубиной помещения понимают расстояние от окна до наиболее удаленной от него точки. При двусторонней системе естественного освещения глубина будет равняться половине ширины помещения, так как наиболее удаленная от окон точка будет находиться между ними. А при односторонней системе естественного освещения под глубиной помещения будет принимать его ширину, так как наиболее удаленная от окна точка будет находиться на линии противоположной стены.

За расчетную точку принимают точку с наименьшей освещенностью. При расчете системы естественного освещения необходимо учитывать увеличение освещенности на рабочих местах вследствие отражения света поверхностями помещения, а так же прилегающим снаружи грунтом. Степень отражения отражается коэффициентом отражения. Таким образом, нам необходимо будет рассчитать систему естественного освещения для помещения, расположенного в здании подстанции и имеющего следующие параметры, которые сведены в таблицу 7.1

Таблица 7.1 – Исходные данные

Показатель	Обозначение	Значение
1. Длина помещения, м	А
2. Ширина помещения, м	В
3. Высота помещения, м	Н
4. Высота окна над полом, м	hПОЛ
5. Высота окна, м	hОКНА
6. Высота рабочей поверхности, м	hРАБ	1,2

Определим площадь оконных проемов необходимой для создания нормируемой освещенности на рабочих местах:

где – освещенная площадь;

– нормированное значение КЕО;

– световая характеристика окон;

– коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

– коэффициента запаса;

– общий коэффициент светопропускания;

– коэффициент учитывающий повышение КЕО при боковом освещении, благодаря отраженному от поверхности помещения и подстилающего слоем прилегающего здания;

1) Определим освещаемую площадь диспетчерского пункта:

2) Определим нормированное значение КЕО для диспетчерского пункта:

где – значение КЕО для III пояса; [2]

– коэффициент светового климата; [2]

– коэффициент солнечного климата; [2]

3) Определим на сколько окно выше рабочей поверхности:

где – высота окна, м;

– высота начала окна, м;

– высота рабочей поверхности, м.

4) Определим из таблицы 7.2, , так как,

Таблица 7.2 – Значение световой характеристики световых проемов

Отношение А/В	Значение при
	1,5					7,5
4 и более	6,5		7,5					12,5
	7,5		8,5	9,6			12,5
	8,5		9,5	10,5	11,5
1,5	9,5	10,5
							26,5
0,5								-

В качестве светопропускающего материала используем пустотелые стеклянные двойные открывающиеся блоки, вид несущих покрытий железобетонные фермы. [3]

5) Определим общий коэффициент светопропускания:

где – учитывает качество стекла; [3]

– вид переплетов; [3]

– вид несущих покрытий; [3]

Средний коэффициент отражения в диспетчерском пункте примем одностороннее боковое освещение.

6) Так как в близи здания нет других зданий создающих затенение, то не учитывается.

7) – для учебных помещений, лабораторий, конструкторских бюро [3].

8) – Коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении, [3].

Площадь освещаемых проемов с одной стороны. Зная высоту окна, установим 2 окна размерами 2 х 4 каждое.

Рисунок 7.1 – Схема расположения окон в диспетчерском помещении подстанции

Применяем искусственное освещение в вечернее время, потому что диспетчер СРЗиА работает 24 часа, путем использования таких источников света как лампы накаливания, газоразрядные лампы, плоские и щелевые световоды.

На подстанции искусственное освещение устанавливаем по типу системы освещения:

- Местное - концентрируется световой поток непосредственно на рабочих местах;

- Общее, которое делится на равномерное и локализованное;

- Комбинированное – совмещение общего и местного освещений.

Искусственное освещение устанавливаем также:

- Аварийное, которое применяется при внезапном отключении рабочего освещения (5% от общего освещения);

- Рабочее – освещение во всех помещениях и на территории, для создания условий нормальной работы;

- Эвакуационное – предусматривается в местах, опасных для прохода людей (≥0,5 лк – освещенность в зданиях, 0,2 лк – вне их).

Нормирование искусственного освещения производится в соответствии со СНиП РК 2.04-05-2002, освещенность на рабочих местах нормируем в зависимости от условий выполнения зрительных работ, вида источника света и системы освещения.

Для искусственного освещения помещений следует используем люминесцентные лампы, у которых высокая световая отдача (до 80 лм/Вт и более), продолжительный срок службы (до 10000 ч), малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному, спектральный состав излучаемого света, что обеспечивает хорошую цветопередачу. Вместе с тем учитываем и недостатки этих ламп: высокая пульсация светового потока, необходимость применения специальной пускорегулирующей аппаратуры, сложность их утилизации из-за наличия в лампах паров ртути.

Рассчитаем общее освещение зала панелей релейной защиты подстанции длиной 14 м, шириной 10 м, высотой 4 м. Разряд зрительной работы IV, в. Нормируемая освещенность равна 300 лк.

Определим количество люминесцентных ламп типа ЛД со световым потоком

Коэффициент отражении потолка, стен, пола: , , [3].

Для того что бы найти количество необходимых светильников используем формулу:

где – нормируемая освещенность;

– коэффициент запаса при искусственном освещении;

– освещаемая площадь;

– коэффициент неравномерности освещения;

– световой поток лампы;

– коэффициент использования светового потока;

1) Освещаемая площадь:

2) Расчетная высота подвеса находится из выражения:

где – высота помещения;

– высота рабочей поверхности;

3) Определим индекс помещения:

4) – коэффициент использования светового потока.

Расположим светильники в пять рядов по длине.

Рисунок 7.2 – Схема люминесцентных ламп в диспетчерском помещении подстанции

7.4 Расчет заземляющего устройства

Подстанция является понижающей, расположенная в III климатической зоне, имеет два автотрансформатора напряжением 220/110/10 кВ, для питания собственных нужд имеется два трансформатора 10/0,4 кВ; распределительные устройства 220 и 110 кВ открытого типа, 10 кВ - закрытого.

Ожидаемый ток короткого замыкания на стороне 10 кВ , получен путем расчета в программе Electronics Workbench.

Площадь подстанций Никольская 220/110/10 кВ

Грунт двухслойный: удельное сопротивление верхнего слоя , нижнего - . [4]

По периметру контура в грунт забиты вертикальные элементы (стержни) диаметром и длиной соединенные стальной полосой сечением , горизонтальная сетка внутри контура состоит из полос сечением .

Толщина верхнего слоя земли

Глубина погружения электрода в землю - расстояние от поверхности земли до электрода

Составляем предварительную схему заземлителя, по которой определяем площадь территории, занимаемой заземлителем, .

Сетка заземления не должна пролегать непосредственно под оборудованием, поэтому, рассчитав количество электродов, необходимо сгустить линии сетки там, где нет оборудования, и, наоборот, разредить там, где находится оборудование.

где – коэффициент сезонности для слоя сезонных изменений в многослойной земле, для IV климатической зоны.

Так как условная толщина слоя сезонных изменений в IV климатической зоне что меньше толщины верхнего слоя земли , то

Отношение с учетом коэффициента сезонности

Примем расстояние между электродами в модели заземлителя

Определим число вертикальных электродов при известном

где – площадь территории, занимаемой заземлителем, ;

– число вертикальных электродов.

Или определим число вертикальных электродов при известном по формуле

где – периметр контура заземлителя.

Относительная длина верхней части вертикального электрода, то есть части находящейся в верхнем слое земли, , определяется из выражения

Эквивалентное удельное сопротивление двухслойной земли для сплошного заземлителя в виде горизонтальной сетки с вертикальными электродами может быть определено по формуле

где показатель степени

Определим сопротивление сплошного заземлителя, состоящего из контура вертикальных заземлителей, соединенных горизонтальными электродами и сетки, которая находится внутри контура.

Сопротивление сложного заземлителя, состоящего из сетки и ряда вертикальных проводников, может быть определено из следующего выражения

где

– число вертикальных проводников;

– общая длина проводников.

Рисунок 7.1 - Двухслойная модель земли

Коэффициент напряжения прикосновения может быть определен из следующего приближенного выражения для заземлителей типа сетки с равномерным распределением проводников и дополненной вертикальными проводниками.

где – расстояние между вертикальными проводниками, м;

– периметр сетки, м;

– функция отношения .

Коэффициент снижения напряжения прикосновения, зависящий от удельного сопротивления верхнего слоя земли, может быть определен из формулы

где - сопротивление тела человека;

- удельное сопротивление верхнего слоя земли.

Напряжение прикосновения определяется по следующей формуле

Допустимое напряжение при с учетом АПВ, рекомендуемом времени для расчета напряжения прикосновения и напряжения шага, составляет 450 В.

Потенциал заземлителя определяется по формуле

Находим максимальное напряжение прикосновения

Из условия безопасности прикосновения человека к заземленным предметам в зоне ЗУ в эффективно заземленной сети

где – ток через человека.

Имеем

Проверим условие безопасности, где определяемое ГОСТ 12.1.038 – 82.

Условие выполняется.

Коэффициент напряжения шага для сложного заземлителя, состоящего из сетки и ряда вертикальных проводников, может быть определен в зависимости от типа заземлителя. Принимаем Определяем коэффициент – коэффициент снижения напряжения шага, зависящий от удельного сопротивления верхнего слоя земли согласно следующей формуле

По следующей формуле определяем напряжение шага

Условие безопасности для человека, шагающего в зоне распространения тока

где , согласно ГОСТ для времени действия короткого замыкания с учетом АПВ

Ток через человека находим по формуле

Проверим условие безопасности

Условие выполняется.

Рассмотрим возможность использования данного заземлителя по требованиям .

Полученное в результате расчетов сопротивление заземления , удовлетворяет условиям и .

Рассмотрим возможность использования заземляющего устройства ОРУ 220 кВ в качестве выносного для РУ СН 10/0,4 кВ и сети 10/0,4 кВ.

Протяженность кабелей питания двигателей составляет 150 м. Длина отдельных кабелей достигает 1500 м на 1 блок, соответственно длина увеличивается в 3 раза. Необходимо учесть, что ответственные механизмы собственных нужд имеют резервные двигатели, которые питаются по своим отдельным кабелям, с учетом этого имеем длину кабелей

В электроустановках выше 1000 В с изолированной нейтралью в качестве расчетного тока можно принять ток, вычисленный приближенно по формуле

где – фазное напряжение сети, кВ;

– общая длина подключенных к сети кабельных линий, км;

– общая длина подключенных к сети воздушных линий, км.

При выносном исполнении заземления заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования. Поэтому заземленные корпуса находятся вне поля растекания – на земле, и человек, касаясь корпуса, оказывается под полным напряжением относительно земли, если не учитывать коэффициент , . Так как , ток через человека

Примем, что

Находим

Находим

Ток через человека

Рисунок 7.2 - Расчетная модель заземлителя

Допустимые значения напряжения прикосновения и проходящего через человека тока для сети выше 1000 В с изолированной нейтралью при и более и , то есть условия безопасности выполнены и существует возможность использования заземляющего устройства ОРУ 220 кВ в качестве выносного для РУ СН 10/0,4 кВ и сети 10/0,4 кВ.

Список использованной литературы

1 Князевский Б.А. «Охрана труда в электроустановках».— 3 изд., перераб. и доп. – Энергоатомиздат, 1983. – 336 с.

2 СНиП РК 2.04-05-2002.

3 Методическое пособие для выполнения расчетов по охране труда в дипломных проектах. Н. Новгород, 2000. 67 с.

4 Долин П.А. Справочник по технике безопасности. -6-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 824 с.

5 Санатова Т.С., Мананбаева С.Е. Безопасность жизнедеятельности. Методические указания к выполнению раздела «Электробезопасность в электроустановках» в выпускных работ.

6 Двоскин Л. И. Схемы и конструкции распределительных устройств. Москва: Энергия, 1974. – 222 с.