Безопасность эксплуатации блочных трансформаторов типа ТДЦ-400000/330/20

1. БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЛОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТИПА ТДЦ-400000/330/20

1.1 Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации блочных трансформаторов типа ТДЦ-400000/330/20

При обслуживании трансформаторов существует опасность поражения человека электрическим током ,в результате прикосновения к токоведущим частям, находящихся под напряжением, к корпусу трансформатора при повреждении (напряжение прикосновения), а также при попадании под шаговое напряжение.

А также опасными факторами, при эксплуатации трансформаторов, является опасность поражения человека электрической дугой.

Рассмотрим возможные случаи попадания человека под напряжение и оценим их опасность. Расчёты токов протекающих через человека представлены в таблице 1.

Таблица 1.Расчет токов протекающих через человека.

Примечания:

- линейное напряжение;

R”_ч=10³ Ом - сопротивление цепи человека;

R_д=10³ Ом - сопротивление электрической дуги;

b₁=0,15 – Коэффициент учитывающий форму потенциальной кривой;

U_ф - фазное напряжение сети;

R_з=0,5 Ом - сопротивление заземлителя (ПУЭ);

R_д=3000 Ом-сопротивление электрической дуги;

r=20 МОм – сопротивление токоведущих частей относительно земли.

1.2 Анализ вредных факторов

Так как, блочные трансформаторы находятся вне помещения основными вредным факторами при их эксплуатации являются недостаточное или нерациональное освещение в темное время суток, а также работа в неблагоприятных метереологических условиях.

2. Профилактические меры по безопасности эксплуатации блочных трансформаторов

2.1 Защитные меры от поражения человека электрическим током

Недоступность токоведущих частей обеспечивается сетчатыми ограждениями. Трансформатор расположен за сетчатым ограждением, которое имеет открывающиеся или открываемые части; они закрыты и для отпирания имеют приспособления.

Контроль изоляции

Для трансформатора ТДЦ-400000/300 определение условий включения, измерение характеристик изоляции следует производить в соответствии с инструкцией «Трансформаторы силовые. Транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию».Состояние изоляции обмоток предварительно проверяется измерением мегомметром: 2500 В сопротивления изоляции главной изоляции; 500—1000 В — сопротивления вторичных обмоток относительно корпуса и между всеми обмотками.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты:

а) изоляции обмоток вместе с вводами

- для обмоткинапряжением 20 кВ - 49,5 кВ;

- для обмотки напряжением 300 кВ - 414 кВ.

б) изоляции доступных стяжных шпилек, прессующих колец и ярмовых балок. Испытательное напряжение 1-2 кВ. Продолжительность испытания 1 мин

При удовлетворительных результатах испытания повышенным напряжением выносится окончательное суждение об удовлетворительном состоянии изоляции. В противном случае должны производиться ремонт или замена трансформатора.

Защитное заземление

Конструктивно, защитное заземление, представляет собой совокупность заземлителя и заземляющего устройства.

Трансформатор расположен снаружи, по этому для его заземления используем искусственный заземлитель. В качестве искусственных заземлителей применяют стальные металлоконструкции. Расчет заземлителя представлен в пункте 2.2.

Электрозащитные средства

Электрозащитные средства - это переносимые (перевозимые) изделия, которые служат для защиты от поражения электрическим током или электрической дуги. Электрозащитные средства делятся на основные и дополнительные и представлены в таблице 2.

Таблица 2. Электрозащитные средства

2.2Расчет заземлителя

Исходные данные:

1. Номинальное напряжение Т: , .

2. Ток однофазного замыкания на землю (из расчетов токов короткого замыкания): I_з = 8193 А (на напряжении 330 кВ).

3. Нейтраль трансформатора эффективно заземлена.

4. Площадь занимаемая заземлителем S = 40 × 80 = 3200 м² (площадь территории ОРУ, на которой находится трансформатор).

5. Удельное сопротивление верхнего и нижнего слоев земли : r₁ = 100 Ом·м (суглинок); r₂ = 80 Ом·м (глина); толщина верхнего слоя h = 1,5 м.

Рис.2.а) План контурного заземления

Рис.2.б) Схема размещения заземлителя в грунте.

Для расчета применяем статистический метод расчета, который учитывает двухслойную структуру грунтаи применяется для расчета сложных заземлителей с большими токами замыкания на землю в сетях с эффективно заземленной нейтраллю.

Расчёт:

Сопротивление заземляющего устройства R_ЗУ растеканию тока для электроустановки в сетях с эффективно заземлённой нейтралью напряжением 330кВ не превышает 0,5 Ом в любое время года.

Заземлитель выполняем в виде горизонтальной сетки из продольных и поперечных проводников, уложенных в земле на глубине 0,8 м, и вертикальных электродов.

Вертикальные стержневые электроды имеют длину l = 15 м (диаметр d = 15 мм). Расстояние между стержнями а = 5 м. Суммарная длина L_Г горизонтальных электродов равна:

L_Г = 60·11 + 15·40 = 1440 м.

Обобщенный параметр

;

Промежуточные обобщенные параметры, так как:

1 < μ = ρ₁/ρ₂ = 1,25 < 2;

C_B = 0,52;

E_B = 0,239 + 0,0693·1,5 = 0,343;

C_β = 0,149;

E_β = 0,338 + 0,0245·1,5 = 0,3748.

Следовательно:

;

.

Сопротивление заземления:

Ом,

что меньше нормы 0,5 Ом.

Применяемый метод справедлив, так как выполняются следующие ограничения:

→

→

→

→

→

Проверка.

Определим напряжение на заземлителе при стекании тока I_з:

.

Определим напряжение прикосновения.

Выбираем значение параметра М (из таблицы) по отношению μ = ρ₁/ρ₂ = 1,25:М = 0,59.

Определим коэффициент напряжения прикосновения:

;

Напряжение прикосновения:

< U_пр.доп = 200 B,

где U_пр.доп – наиболее допустимое напряжение прикосновения (продолжительность воздействия тока 0,5 с).

Условия выполняются.

Поверхность соприкосновения заземлителя с грунтом:

где а и b – ширина и толщина горизонтальных полос, м.

Расчётная поверхность искусственного заземлителя:

,

где r - удельное сопротивление грунта в наиболее сухой период, принимаем равным эквивалентному сопротивлению r_э = 81,82 Ом·м;

t = 0,1 с - длительность замыкания на землю во время срабатывания защиты, принимаем равным времени отключения выключателя.

Расчётное эквивалентное удельное сопротивление грунта:

Ом·м

где показатель степени к определяется по формуле:

Относительная длина верхней части вертикальных электродов:

Получили, что S_з = 192,95 м² > S_р = 2,812 м² выполняется.

Проверим горизонтальные проводники по минимальному допустимому сечению.

Согласно ПУЭ:

мм²,

где а_ст = 21 - постоянный множитель (для стали а=21); Q - допустимая температура кратковременного нагрева.

Горизонтальная полоса проходит контроль по термической стойкости, т.к. S=4x40=160 мм² > 28,26 мм²

Условия выполняются.

2.3Защитные меры от опасных факторов

Предохранительные монтерские пояса, страховочный канат служит средствами защиты от падения при работе на высоте.

Для защиты обслуживающего персонала от электрической дуги применяют МТЗ

2.4Защитные меры от вредных факторов

Снижение (ослабление) шума в самих его источниках (конструкция оборудования). Четкое соблюдение правил технической эксплуатации. Также необходимо устанавливать звукоизоляционные ограждения, ограждающие конструкции и звукопоглощающие экраны.

Питание светильников аварийного освещения осуществляется от независимых источников питания.

блочный трансформатор заземлитель пожар защитный

3. Пожарная безопасность

Трансформатор расположен вне помещения, поэтому зона вокруг трансформатора относится к пожароопасной зоне класса П-III и категории «В».

3.1 Причины пожаров

Пожары в трансформаторах возникают, преимущественно, через повреждение маслонаполненных вводов через пробой внутренней изоляции, которые сопровождаются взрывом вводов, или разрывом бака трансформатора в случае повреждения основной или обмоточной изоляции.

Загорание масла при этом вызвано действием электрической дуги, поскольку релейная защита отделяет трансформатор с некоторым опозданием уже после того, как состоялось разрушение ввода или бака и возникла вспышка выброшенных из трансформатора горючих газов и паров масла.

Короткие замыкания. При коротких замыканиях по проводникам протекают большие токи, вследствие чего происходит нагрев проводников, загорается изоляция и окружающие предметы.

Перегрузки. Возникают при протекании токов, больших номинальных. Происходит при неправильном выполнении монтажных работ и при подключении к сети нагрузки, на которую она не рассчитана.

А также пожары могут возникнуть по следующим неэлектрическим причинам: несоблюдение персоналом правил пожарной безопасности.

3.2 Меры обеспечения пожаробезопасности

Трансформаторы должны удовлетворять требованиям ПУЭ. Для обеспечения пожарной безопасности и сохранности электрооборудования при авариях необходимо содержать в полном порядке и исправном состоянии маслосборные устройства и маслостоки.

Маслоприемники, маслонаполненные вводы должны быть в исправном состоянии и периодически проверяться согласно местным инструкциям.

Стационарные средства пожаротушение должны иметь засовы с автоматическим управлением и включатся в работу в случае срабатывания защиты вот внутренних повреждений.

Максимально допустимая температура верхних слоев масла для трансформаторов без принудительной циркуляции масла должна быть не более 95 град. С, а превышение температуры масла над температурой окружающего воздуха - не более 60 град. С.

Дутьевое охлаждение трансформаторов должно включаться при нагрузке выше 100% независимо от температуры масла и при температуре масла выше 55°С независимо от нагрузки.

Возле трансформаторов устанавливаются ящики с песком, предусмотрены пять углекислотных огнетушителей типа ОУ-8, четыре пенных огнетушителя типа ОХП-10, пожарный гидрант.