CC BY
51
Key words: vibrations, vehicle suspension, damping element, elastic element with variable stiffness, regressive-progressive characteristic, rod of big flexibility.
Yaitskov Ivan Anatolievich, doctor of technical sciences, professor, yia@rgups.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University (RSTU),
Shemshura Boris Andreevich, candidate of technical sciences, docent, Shem1939@mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University (RSTU),
Lichkovaha Andrey Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, Lichko-vaha@yandex.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University (RSTU),
Kuznetsov Sergey Anatolievich, doctor of technical sciences, professor, kuznecov-sergey-57@mail.ru, Russia, Novocherkassk, The South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M.I. Platov
УДК 621.315
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-222-231
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХОЗЯЙСТВАХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
А.В. Костюков
В работе рассматривается энергетическое хозяйство предприятия, заводские потребители электроэнергии, определены опасные и вредные производственные факторы энергетической инфраструктуры предприятия. Выявлены основные причины аварий и несчастных случаев в энергетических хозяйствах предприятий. Проведён анализ несчастных случаев на производстве в зависимости от места возникновения, вида работ, времени года и возраста работников. Сделаны выводы и даны рекомендации по снижению травматизма работников энергетических хозяйств предприятий.
Ключевые слова: система электроснабжения, электрооборудование, подстанции, распределительные устройства, потребители электроэнергии, опасные и вредные производственные факторы, аварии, несчастный случай, электротравматизм.
Анализ деятельности российских и зарубежных предприятий за последние 10 лет показал тенденцию повышения энергопотребления, повышение энергопотребления связано со многими факторами: климатическими условиями региона, технологическими аспектами производственного процесса, производственными мощностями, видами используемого оборудования, обновление и техническое оснащение производства, экономическое развитие предприятия и др. Если рассматривать потребность предприятий в энергетических ресурсах по направлениям деятельности, то в основном доля электропотребления распределяется следующим образом: строительство - 1%, промышленность и обрабатывающее производство - 53%, сельское хозяйство - 1,9%, транспорт и связь - 11%, сфера услуг и бытовое потребление - 23%, собственные нужды энергетического комплекса - 6,5%, потери - 10% [1].
Одним из показателей степени электрификации предприятия является его оснащенность, энергетическое хозяйство современного промышленного предприятия представляет собой сложную системы, состоящую из многообразия элементов и устройств распределения, преобразования электрической энергии, а также потребителей в виде электрооборудования и вспомогательных устройств.
Энергетическая система предприятий может отличаться по уровню напряжения, мощности силовых трансформаторов, нагрузочными характеристиками, организационно-технической структурой [2].
В зависимости от специфики работы промышленные предприятия можно разделить по следующим уровням системы электроснабжения:
к первому уровню относится электрооборудование и приёмники электрической энергии, электрические преобразователи и приводы, которое размещается на территории предприятия;
второй уровень включает в себя распределительные щиты и пункты напряжением до 1000 В переменного и до 1500 В постоянного тока;
третий уровень включает в себя оборудование трансформаторных подстанций напряжением 10 (6) /0,4 кВ (распределительные устройства, щиты низкого напряжения, силовые понижающие трансформаторы, коммутационное оборудование);
четвертый уровень - высоковольтные вводы трансформаторных подстанций, шины заводской подстанции, это граница раздела предприятия и энергоснабжающей компании.
Если рассматривать систему электроснабжения промышленного предприятия по уровню напряжения, то условно её можно разделить на две категории, первая категория до 1000 В, вторая - свыше 1000 В. В зависимости от группы промышленных потребителей электроснабжение предприятия может осуществляться через районные, заводские и цеховые подстанции.
Цеховые подстанции предназначены для преобразования напряжения 10 (6) кВ в напряжение 380 (220) и 660 В для питания внутрицеховых потребителей. В зависимости от типа электрооборудования и специфики работы предприятия на предприятиях могут устанавливаться преобразовательные подстанции для преобразования переменного напряжения в постоянное или преобразования тока одной частоты в другую.
От электроустановок цеховых потребителей, таких как электропечи, зависит и мощность цеховых и районных подстанций, большая единичная мощность может определять систему электроснабжения предприятия.
Основным потребителем промышленного предприятия являются электрические машины, их используют в качестве электроприводов переменного тока. На предприятиях в основном используются асинхронные электродвигатели в диапазоне мощностей 0,3 - 400 кВт, синхронные электродвигатели до 30 кВт. Все электрические машины, которые используются в производстве потребляют около 60% всей суммарной мощности предприятия.
Другим электро- потребителем на предприятии являются осветительные приборы: светодиодные, люминесцентные, дуговые, ртутные, ксеноновые, лампы накаливания, галогеновые и др. На освещение предприятия тратят около 10% от всей потребляемой мощности.
Энергетическое хозяйство промышленного предприятия состоит из десятка тысяч электроустройств, которые требуют технического обслуживания, ремонта с соблюдением требований Правил устройств электроустановок (ПУЭ), Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) и других нормативных документов.
Среднее машиностроительное предприятие может включать в себя следующее электрооборудование и элементы устройств электроснабжения:
120 силовых трансформатора (подстанционные и цеховые);
5300 электрических машин различной мощности;
150 полупроводниковых преобразователя;
60 единиц сварочного электрооборудования;
4 единицы электропечей;
370 шкафов и ячеек комплексных распределительных устройств;
310 - высоковольтных выключателя;
около 20 км воздушных линий;
около 70 км кабельных линий и др.
Как видно из примера, энергетическое хозяйство промышленного предприятия представляет собой сложную хозяйственно-техническую систему, состоящую из вспомогательного электрооборудования, воздушных и кабельных линий, генерирующих и преобразующих электроустановок осуществляющих электроснабжение цехов, а также ряд электроустановок, электроприводов непосредственно участвующих в технологических и производственных процессах по обработке, изготовлению необходимых деталей, элементов и готовых конструкций. Для содержания, обслуживания и текущего ремонта такого количества оборудования необходим персонал, обладающий соответствующей квалификацией и навыками работы.
Распределение персонала по видам работ в энергетическом хозяйстве машиностроительного предприятия представлено в табл. 1.
К выполнению всех видов работ на объектах энергетического хозяйства предприятия, а также для осуществления контроля и надзора, допускаются лица, имеющие соответствующую группу допуска по электробезопасности и необходимую квалификацию согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). ПТЭЭП определяет также требования по производству работ, техническому обслуживанию, ремонту, модернизации и реконструкции электрооборудования, определяет соблюдение правил безопасности и природоохранных требований.
Численность работников энергетического хозяйства предприятия зависит не только от количества и состава хозяйственной инфраструктуры, но также и от объёма выполняемых в единицу времени текущих и ремонтных работ, работ по монтажу, реконструкции, проектированию, содержанию, проведению профилактических мероприятий и диагностики устройств электроснабжения, планирование и учёт расходов энергоресурсов.
Обычно в структуру энергетического хозяйства входят: отдел главного энергетика, электромеханический и электросиловой цеха, дежурные электрики и электромеханики - всего структура предприятия насчитывает около 130 человек.
Таблица1
Распределение персонала по видам работ и группам допуска_
№ Персонал Функции Группа допуска
1 Ответственный за энергетическое хозяйство предприятия Контроль за электроборудованием, проведением всех видов работ в энергетическом хозяйстве предприятия, организация безопасных условий эксплуатации и обслуживания. Проведение обучающих мероприятий по вопросам охраны труда и техники безопасности. ГУ-У
2 Административно -технический Организация работ по техническому и оперативному обслуживанию, по проведению ремонтных, монтажных и наладочных работ на электроустановках предприятия (начальники цехов, участков, служб, мастера). ГГ-У
Электротехнический:
3 оперативный оперативное управление, обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор, выполнение работ) ГГ-ГУ
оперативно-ремонтный оперативное обслуживание, ремонт обладают специальными навыками и знаниями ГГ-ГУ
ремонтный техническое обслуживание, ремонт, монтаж, наладка и испытание электрооборудования. ГГ-ГУ
4 Электротехнологический использующий в работе ручные электрические машины, электросварку, переносной электроинструмент и др. ГГ-ГУ
5 Не электротехнический Работающие с электроинструментом, электроустановками, не требуется специального обучения Г
Работники энергетических хозяйств предприятий обслуживают разноплановое энергетическое оборудование, к которым относятся вращающиеся генераторы, двигатели, электрические преобразователи, а также распределительные устройства, электрические приводы, электропечи, источники бесперебойного питания, зарядные устройства, осветительные приборы, электрооборудование цехов и др. Всё электротехническое оборудование предприятия является источником опасных и вредных производственных факторов [3]. В табл. 2 представлен перечень опасных и вредных производственных факторов энергетического хозяйства предприятия.
Если рассматривать различные виды деятельности работников энергетических хозяйств, то опасные и вредные производственные факторы в виде тока, напряжения, электромагнитного влияния наблюдаются при выполнении практически всех работ, т.к. объекты электроснабжения являются объектами повышенной опасности.
Таблица 2
Опасные и вредные производственные факторы
в энергетическом хозяйстве предприятия_
№ Устройства, элементы конструкции и др. Опасные и вредные производственные факторы Режим работы
1 ЛЭП -Ток, напряжение, электромагнитное влияние, высота; - Шаговое напряжение. Штатный режим Обрыв линии
2 Кабельные линии Ток, напряжение. Штатный режим
3 Распределительные устройства, высоковольтные вводы - ток, напряжение, высота, электромагнитное влияние, высота; - токи короткого замыкания, электрическая дуга, высокие температуры. Штатный режим Аварийный режим (перекрытие напряжений, обрыв, повреждение изоляторов)
4 Понизительные трансформаторы (подстан-ционные, внутрицеховые) - ток, напряжение, шум; - электрическая дуга, взрыв и пожар. Штатный режим Аварийный режим
5 Распределительные шкафы - ток, напряжение; - электрическая дуга. Штатный режим Аварийный режим
6 Электрические машины (электропривод, генераторы) - механические воздействия, шум, вибрация, инфразвук Штатный режим Аварийный режим
7 Электрические преобразователи Ток, напряжение. Штатный режим Аварийный режим
8 Электрические печи, котлы и др. электрическое нагре-ва-тельное оборудование Напряжение, ток, температурные воздействия Штатный режим Аварийный режим
9 Осветительные приборы Напряжение, ток, уровень освещённости Штатный режим
10 Резервные источники питания (аккумуля-торные батареи) Напряжение, ток, химические вещества в зоне проведения работ Штатный режим Аварийный режим
11 Производственные помещения Температура окружающей среды, загазованность, запылённость, шум, вибрация, уровень освещённости, электромагнитные излучения, движущиеся машины и механизмы и др. Штатный режим
12 Опоры, поперечины Высота, напряжение и ток Штатный режим Аварийный режим
При анализе данных Федеральной службы государственной статистики, Федеральной службы по экологическому и технологическому и атомному надзору аварийность в энергетических хозяйствах предприятий России выглядит следующим образом
рис. 1, каждая авария на устройствах электроснабжения приводит к выходу из строя электрооборудования, как правило, аварии сопровождается большими токами короткого замыкания, образованием дуги, взрывами и пожарами [4]. Все аварии повышают вероятность возникновения несчастного случая, поэтому определение причины аварии и внедрение организационно-технических мероприятий является основной задачей, решение которой стоит перед руководством предприятий.
январь
Рис. 1. Число аварий в электросетях и генерирующих устройствах в Российской Федерации за период 2016-2020 гг.
Как видно из рисунка в основном аварии возникают в летний период времени. Можно выделить основные причины аварий, которые приходятся на летний период:
повышенные температуры окружающей среды. В Южных регионах России температура в летний период времени доходит до +(40-50)0С, системы охлаждения силового электрооборудования не справляются со своей основной функцией. Под воздействием высоких температур возникают местные перегревы обмоток силовых трансформаторов, ложное срабатывание релейной защиты, системы автоматики и телемеханики;
силовые трансформаторы работают в режиме максимальной нагрузки, из-за массового подключения приборов кондиционирования воздуха, нагрузка по сравнению с зимним периодом времени возрастает на 10.. .15%;
неправильные действия персона при выполнении текущего ремонта электрооборудования, монтажа (демонтажа) и проведении профилактических и иных мероприятий;
аварии, связанные с чрезвычайными ситуациями (стихийными и погодными явлениями);
ослабление внимания в летний период времени, снижение трудовой дисциплины, игнорирование средствами индивидуальной защиты.
Основные причины аварий и процент несчастных случаев со смертельным исходом в интервале времени 2016-2020 представлены в табл. 3 [4-6].
Основные причины аварий и несчастных случаев совпадают по ряду признаков, которые приводят к трагическим последствиям. Даже при постоянном проведении организационно-технических мероприятий по снижению аварийности и травматизма на производстве, к сожалению, число аварий и травм на производстве остаётся на высоком уровне. В основном аварии в энергетических хозяйствах Российской Федерации происходят из-за технических причин. Руководители многих предприятий в связи с финансо-
226
выми трудностями не в состоянии произвести замену и модернизацию дорогостоящего высоковольтного оборудования и современных средств противоаварийной защиты, сигнализации и связи.
Таблица 3
Основные причины аварий и процент несчастных случаев _со смертельным исходом__
№ Основные причины аварий и несчастных случаев на объектах энергоснабжения Процент от общего числа аварий Процент от общего числа несчастных случаев со смертельным исходом
1 Технические причины:
- неисправность технических устройств 18,7 5,8
- неисправность средств противоаварийной защиты, сигнализации или связи 14,6 4,2
2 Нарушение технологий производства работ
- отступление от требований проектной и технологической документации 9,5 11,2
- нарушение регламента обслуживания технических устройств 12,5 1,2
- нарушение регламента ремонтных работ 7,9 16,8
3 Неправильная организация производства работ 15,8 33
4 Неэффективность производственного контроля 9,8 6,9
5 Низкий уровень знаний требований промышленной безопасности 2,1 1,1
6 Нарушение производственной дисциплины, неосторожные (несанкционированные) действия исполнителей работ 9,1 19
7 Алкогольное или наркотическое опьянение исполнителей работ - 0,8
На энергетических хозяйствах промышленных предприятий около 70% силовых трансформатор эксплуатируются более 50 лет, даже при «щадящих» условиях эксплуатации они давно исчерпали свой ресурс. Всё электрооборудование после выхода срока службы требуют повышенного внимания, проведения профилактических мероприятий, капитального ремонта и текущего контроля состояния, причём сроки проведения всех этих мероприятий должны исходить из фактического состояния данного оборудования [7-8].
Проведём анализ возникновения несчастных случаев на предприятиях по месту их происшествия рис. 2.
В основном несчастные случаи происходят в помещениях предприятия - 45%. Из них около 33% всех несчастных случаев это травмы в особо опасных помещениях на территории предприятия, к ним можно отнести заводские подстанции, помещения для зарядки и обслуживания аккумуляторов, литейные и гальванические цеха, помещения, где есть открытые распределительные устройства и наблюдается наличие двух и более опасных фактора, создающих повышенную опасность [6, 9].
Помещения повышенной опасности характеризуется наличием хотя бы одного опасного фактора. Несчастные случаи на территории предприятия могут быть как на рабочем месте, так и вблизи рабочего места, связанные с производством и не связанные с ним.
На рис. 3 показана статистика несчастных случаев на предприятиях электроэнергетики за 2016-2020 гг. в зависимости от величины напряжения и рода тока.
пост .ток свыше 1 иВ
пост, ток до 1иВ
| ИОкВ 01
* 35 кВ
I" 6-10 кВ
„ 380/660 В х
? 220/380 В
5 127/220 В
ш
51-110 В до 50 В
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 число несчастных случаев
Рис. 3. Статистика несчастных случаев за 2016-2020 гг. в зависимости
от величины напряжения и рода ток
Хочется отметить, что несчастные случаи на предприятиях происходят в основном с работниками энергетических хозяйств, которые имеют IV группу допуска. Рассмотрим распределение доли несчастных случаев в энергетических хозяйствах в зависимости от группы допуска за 2016-2020 г.: для работников I группы - 4,5%; для работников II группы до 1000В - 8,03%; для работников II группы до и выше 1000В - 2,23%; для работников III группы до 1000В - 10,26%; для работников III группы до и выше 1000В - 8,92%; для работников IV группы до 1000В - 7,14%; для работников IV группы до и выше 1000В - 31,25%; для работников V группы до и выше 1000В - 11,16%; без группы - 16,51%.
Из данных указанных выше рассмотрим долю несчастных случаев, которая приходится на персонал энергетических хозяйств предприятий: электротехнический персонал - 9,59%, оперативный персонал - 7,4%, ремонтный - 28,92%, оперативно-ремонтный - 37%, административно-технический - 6,6%, не электротехнический персонал - 10,49%.
Все работники, которые, которые имеют право производить работы в электроустановках свыше 1000 В имеют наибольшую долю несчастных случаев, т.е. специалисты в данной сфере (электромонтеры, электромеханики, электромонтажники и др.), в том числе и работники, которые осуществляют организацию всех видов работ и кон-
троль за выполнением требований нормативных документов (главный энергетик, начальник цеха, начальник производственного участка, старший электромеханик, мастер и др.).
Большая доля несчастных случаев приходится и на работников, которые имеют солидный стаж работы в энергетической сфере от 16 лет и более - 16%, от 8 до 15 лет -13%, а также со стажем работы от 4 до 7 лет - 12%. Остаётся на высоком уровне число несчастных случаев на производстве у работников, которые только начали свою трудовую деятельность: стаж работы которых от 1 месяца до 1 года - 20%, от 1 года до 3 лет - 15%.
Распределение несчастных случаев по видам работ представлено на рис. 3.
Самовольные действия
Рис. 4. Распределение несчастных случаев по видам работ за 2016-2020 гг.
При анализе распределения несчастных случаев по видам работ было установлено, что в основном несчастные случаи возникают со снятым напряжением (29%), не связанные с обслуживанием электроустановок 25%, работы без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них - 12%.
При этом несчастные случаи при поражении электрическим током составляют больше половины 59%, ожоги 32%, переломы - 3,1%, черепно-мозговые - 2,5%, комбинированные травмы - 2,3%, прочие 1,1%.
При расследовании Ростехнадзором несчастных случаев были выявлены причины, которые определяют дальнейшую стратегию по проведению мероприятий в области охраны труда и техники безопасности в энергетических хозяйствах предприятий, а также внедрению организационно-технических мероприятий, позволяющих снизить до минимума электротравматизм среди сотрудников.
Из приведенного анализа несчастных случаев в энергетических хозяйствах предприятий видно, что несчастные случаи в основном возникают из-за неправильной организации производства работ, нарушения регламента ремонтных и монтажных работ, отступления от требований проектной и технологической документации, неисправности производственного оборудования и технических средств защиты, неудовлетворительной работы и слабого контроля в области охраны труда и техники безопасности, непрофессионализма и низкой трудовой дисциплины.
Вывод. Для снижения аварийности и травматизма на энергетических хозяйствах предприятий необходимо:
- осуществлять системный подход к управлению охраной труда на предприятии с целью профилактически несчастных случаев на производстве;
разработать и внедрять организационно-технические мероприятия по замене, ремонту, модернизации, текущему и периодическому контролю устройств электроснабжения, средств защиты и связи [10-12];
повысить уровень выполнения и соблюдения технологий, сроков и регламента производства работ, согласно проектной и технологической документации;
использовать технические и индивидуальные средства защиты при выполнении всех видов работ;
осуществлять комплексную систему диагностики и прогнозирования состояния устройств электроснабжения, связи и оповещения, технических средств защиты [1314];
повысить производственный контроль за соблюдением и выполнением требований нормативно-технологической документации, а также за производственной дисциплиной сотрудников предприятия;
постоянно повышать уровень знаний в профессиональной сфере, а также в области охраны труда и техники безопасности при выполнении всех видов работ. Исключить формальное обучение в области охраны труда и техники безопасности, усилить производственный контроль при допуске работника для выполнения работ на электроустановках предприятия.
Список литературы
1. Доля потребления электроэнергии на технологические нужды в общем объеме потребления электроэнергии промышленных организаций [Электронный ресурс]. URL: https://rosstat.gov.ru/search (дата обращения: 30.07.2021).
2. Дубинин В.Н. Об эффективном электроснабжении промышленных предприятий //Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2016. №2 (190). С. 40-52.
3. Золотых А.В., Галлер А.А. Электробезопасность на промышленных предприятиях // Охрана труда и техника безопасности на промышленных предприятиях. 2019. № 4. С. 57-61.
4. Информация об аварийности в электросетях и генерации [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/267 (дата обращения: 15.07.2021).
5. Анализ обстоятельств и причин несчастных случаев со смертельным исходом на объектах Энергонадзора. [Электронный ресурс]. URL: http://www.sural. gosnad-zor.ru/ info/analiz-obstoyatelstv-i-prichin-NS-2021/ (дата обращения: 15.07.2021).
6. Статистика несчастных случаев на производстве // Федеральная служба государственной статистики. [Электронный ресурс] URL: https://rosinfostat.ru/travmatizm (дата обращения: 30.07.2021).
7. Костюков А.В. Анализ причин возникновения коротких замыканий в энергетических хозяйствах и их последствия // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2019. №4 (49). С. 65-69.
8. Костюков А.В. Метрологические аспекты измерения параметров силовых трансформаторов в целях обеспечения их безопасной работы // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2019. №2. С.38--43.
9. Дарина Н.А., Васильев А.В. Анализ производственного электротравматизма и методы его снижения // Академический Вестник ELPIT. 2020. Т. 5. № 4 (14). С. 512.
10. Костюков А.В., Чукарин А.Н., Яицков И.А. Вопросы электробезопасности на предприятиях машиностроения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 2. С. 581-588.
11. Костюков А.В., Чернов А.В., Чукарин А.Н. Система мониторинга опасных и вредных производственных факторов в энергетических хозяйствах предприятий машиностроения // Вестник РГАТУ им. П.А. Соловьёва. 2021. №2 (57). С.10-13.
12. Костюков А.В., Соломин В.А., Костюков А.А. Обеспечение безопасных условий эксплуатации силовых трансформаторов при тепловых воздействиях токов коротких замыканий // Вестник Донского государственного технического университета. 2018. №18 (1). С.132-137.
13. Костюков А.В. Прогнозирование параметров опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации электрооборудования промышленных предприятий // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2020. №3. С.23-24.
14. Chernov A., Butakova M., Kostyukov A. Intelligent decision support for power grids using deep learning on small datasets //В сборнике: Proceedings - 2020 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2020. 2. 2020. С. 958-962.
Костюков Александр Владимирович, канд. техн. наук, доцент, kav@rgups.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
ELECTRICAL SAFETY IN THE ENERGY FACILITIES OF ENTERPRISES
A.V. Kostyukov
The work examines the energy economy of the enterprise, factory consumers of electricity, identifies the dangerous and harmful production factors of the energy infrastructure of the enterprise. The main causes of accidents and accidents in the energy facilities of enterprises have been identified. The analysis of accidents at work is carried out depending on the place of occurrence, type of work, season and age of workers. Conclusions are made and recommendations are given to reduce injuries to workers in energy facilities of enterprises.
Key words: power supply system, electrical equipment, substations, switchgears, electricity consumers, hazardous and harmful production factors, accidents, accidents, electrical injuries.
Kostyukov Alexander Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, kav@rgups.ru, Russia, Rostov-on-don, Rostov State Transport University
