CC BY
137
К расчету пожарных рисков на примере комплектных трансформаторных подстанций Рахматуллин Р.Р.1, Киселев С.Ю.2, Филиппова Ю.В.3
1Рахматуллин Роман Равильевич /Rahmatullin Roman Ravil'evich - ведущий инженер; 2Киселев Сергей Юрьевич /Kiselev Sergej Jur'evich - кандидат технических наук, заведующий; 3Филиппова Юлия Вячеславовна /Filippova Julija Vjacheslavovna - кандидат медицинских наук,
инженер I категории,
отдел промышленной и экологической безопасности, ООО «ВолгоУралНИПИгаз», Оренбург
Аннотация: в зависимости от степени воздействия негативных факторов смоделированных аварий на персонал, приведены расчеты пожарных рисков.
Abstract: depending on the degree of negative factors simulated accidents personnel present calculations offire risks.
Ключевые слова: пожарный риск, авария, потенциальный риск, социальный риск. Keywords: fire risk, accident, potential risk, social risk.
Согласно законодательству Российской Федерации [1], трансформаторы силовые, находящиеся на расстоянии менее 500 м друг от друга, в оборудовании которых используется горючая жидкость (трансформаторное масло), в количестве более 2 тонн относятся к опасным производственным объектам IV класса опасности.
В соответствии с нормативной документацией [2,3] для оценки вероятности и масштабов причинения вреда персоналу и третьим лицам от аварий на опасных производственных объектах, необходимо определение количественных показателей потенциального, индивидуального, коллективного и социального пожарных рисков.
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) оснащены сложным современным высокотехнологическим оборудованием и требуют тщательного соблюдения требований безопасности. И хотя правила эксплуатации КТП уже содержат в себе неукоснительные рекомендации, направленные на недопущение аварийных ситуаций, а в автоматизированных подстанциях роль «человеческого фактора» сведена к минимуму за счет отсутствия постоянного пребывания на рабочем месте персонала, риск аварии все же существует.
Комплектная двух трансформаторная подстанция 2КТ11НТ-250/10/0.4-97 У1 выполняется в блочно-модульном исполнении и является готовым изделием с полностью смонтированным электрооборудованием, электроосвещением с энергосберегающими источниками света, электропроводкой, системой пожарной сигнализации, отопления, вентиляцией и кондиционированием с автоматическим включением в зависимости от температуры внутри помещения.
Перечень оборудования и количество опасного вещества трансформаторов представлены в таблице 1.
Таблица 1. Перечень и характеристики оборудования трансформаторов
Наименование оборудования Количество опасного вещества, кг
в единице оборудования всего
ТМГ 250 кВА7 комплектов до 205в каждом ТМГ (отсеке) до 1435
ТМГ 2х250 кВА4 комплекта до 410 в каждом отсеке до 1640
ТМГ 400 кВА12 комплектов до 335 в каждом ТМГ(отсеке) до 4020
ТМГ 2х400 кВА1 комплект до 700 в каждом отсеке до 700
ТМГ 2х630 кВА2 комплекта до 450 в каждом ТМГ до 900 в каждом отсеке до 1800
Всего до 9595
Масло трансформаторное является горючей жидкостью со следующими санитарно-гигиеническими характеристиками и пожароопасными свойствами: класс опасности в воздухе рабочей зоны-4; ПДКм.р.в воздухе рабочей зоны - 5 мг/м3; ОБУВ в атмосферном воздухе - 0,05 мг/м3; температура вспышки - 135°С; температура самовоспламенения - 135-163°С; нижний концентрационный предел распространения пламени в воздухе - 0,291 % (об.); группа взрывоопасной смеси по ГОСТ Р 51330.5- Т3; категория взрывоопасной смеси по ГОСТ 51330.11- 11А.
Воздействие на людей от поражающих факторов (термическое воздействие):
1. Ожоги первой степени характеризуются покраснением кожного покрова.
2. Ожоги второй степени характеризуются появлением пузырей, наполненных жидкостью.
3. При ожогах третьей степени происходит обугливание кожи и мышц.
4. Ожоги дыхательных путей.
5. Ожоговый шок.
Термическое воздействие на кожу человека характеризуется интенсивностью теплового потока:
1. Без негативных последствий в течение длительного времени - 1,4 кВт/м2;
2. Безопасно для человека в брезентовой одежде - 4,2 кВт/м2;
3. Непереносимая боль через 20-30 секунд - 7,0 кВт/м2;
4. Ожог первой степени через 15-20 секунд - 7,0 кВт/м2;
5. Ожог второй степени через 30-40 секунд - 7,0 кВт/м2;
6. Непереносимая боль через 3-5 секунды - 10,5 кВт/м2;
7. Ожог первой степени через 6-8 секунд - 10,5 кВт/м2;
8. Ожог второй степени через 12-16 секунд - 10,5 кВт/м2.
Воздействие на окружающую среду при аварийных разливах: загрязнение атмосферы, воды, почвы, биоты. При воздействии углеводородов происходит изменение химического состава растений, что отрицательно отражается на животных при использовании кормов, выращенных в загрязненных районах. Орнитофауна загрязненных районов беднее по численному составу - наблюдается определенная миграция птиц.
Статистика показывает, что аварии на подстанциях события относительно редкие. Они могут произойти в результате неожиданных повреждений оборудования в результате некачественного монтажа или ремонта, а также грозовых и коммутационных перенапряжений или ошибочных действий персонала при выполнении переключений в результате нарушения оперативной дисциплины. Нередко аварии на КТП сопровождаются возгоранием, которое может перерасти в серьезный пожар. Для определения частоты реализации пожароопасных ситуаций использовался СТО Газпром [5].
Отказ для трансформатора силового (разных типов) - 1,7х10-6 1/ч, КЗ - (0,02-2)х10-6 1/ч. Принимаем вероятность Кз=0.05х10-6 1/год=4,4х10-4 1/год.
Определение вероятности реализации наиболее опасного по своим последствиям сценария представлено в таблице 2.
Таблица 2. Определение вероятности наиболее опасного сценария аварии
РП, ТП Частота разгерметизации, год -1 Условная вероятность Вероятность конечного события, год -1
Пожар разлития ГЖ
однотрансформаторная 4,4х10-4 0,5 2,2х10-4
двухтрансформаторная 4,4х10-4
Вероятность таких природных катаклизмов и техногенных воздействий, как падение метеорита, наводнение, смерч, ураган, оседание грунта, авиакатастрофа и террористический акт составляет - 1,0*10-8 (1/год).
Потенциальные опасности можно условно разделить на группы:
- Наиболее опасные, связанные с опасными веществами - максимальные гипотетические аварии, сопровождающиеся высвобождением максимальных объемов пожароопасных веществ, и, соответственно, наиболее опасным воздействием поражающих факторов на человека и окружающую среду.
- Наиболее вероятные, связанные с пожароопасными веществами - с истечением небольшого количества пожароопасных веществ через неплотности в соединительных элементах или свищи в трубопроводах.
- Опасности, не связанные с опасными веществами (поражение электротоком, вращающимся механизмом, падающим предметом и т.п.).
Ситуации, в результате которых не возникает опасность для жизни и здоровья людей не учитывались при расчете пожарного риска
Наиболее опасная по своим последствиям выбрана авария, протекающая по сценарию:
Перегрев обмотки трансформатора ^ перегрев трансформаторного масла ^ превышение расчетного давления ^отказ дыхательного клапана ^ разрыв корпуса ^ выброс трансформаторного масла ^ КЗ ^ наличие источника зажигания ^ пожар разлития.
Количество вылившегося трансформаторного масла рассчитывалось исходя из его максимального количества в системе охлаждения, представленного в таблице 3. В аварии, смоделированной по сценарию пожар разлития, участвует вся масса, пролившегося опасного вещества. При расчете зон поражения учитывалось тепловое излучение от пожара. Зоны поражения от смоделированной аварии представлены в таблице 3.
Таблица 3. Зоны поражения
Негативные последствия возможных аварий Размеры зон действия поражающих факторов
Термическое (тепловое) воздействие пожара разлития трансформаторного масла
ТМГ 250 кВА (мачтовые на открытой площадке)
Площадь возможного нахождения пламени, м2 2,54
Безопасное расстояние для человека дся= 1,4 кВт/м2 9,73
Безопасное расстояние для человека в брезентовой одежде дся= 4,2 кВт/м2 4,56
Непереносимая боль через 20 секунд дся= 7 кВт/м2 2,95
Непереносимая боль через 3-5 секунд дся= 10,5 кВт/м2 2,03
Воспламенение деревянных конструкций, дся= 13,9 кВт/м2 1,56
Воспламенение резиновых изделий, дся = 14,8 кВт/м2 1,47
ТМГ 250 (400) кВА (в отсеке на 1 этаже), 2 х 250 (2 х 400) кВА (в отсеке на 2-х этажах)
Площадь возможного нахождения пламени, м2 6
Безопасное расстояние для человека дся= 1,4 кВт/м2 14,22
Безопасное расстояние для человека в брезентовой одежде дся = 4,2 кВт/м2 6,84
Непереносимая боль через 20 секунд дся = 7 кВт/м2 4,48
Непереносимая боль через 3-5 секунд дся = 10,5 кВт/м2 3,1
Воспламенение деревянных конструкций, дся = 13,9 кВт/м2 2,39
Воспламенение резиновых изделий, дся = 14,8 кВт/м2 2,25
ТМГ 2х400, (630), (2 х 630) кВА (в отсеке на 1 этаже)
Площадь возможного нахождения пламени (отсека), м2 38
Безопасное расстояние для человека дся = 1,4 кВт/м2 36,81
Безопасное расстояние для человека в брезентовой одежде дся = 4,2 кВт/м2 16,17
Непереносимая боль через 20 секунд дся = 7 кВт/м2 10,94
Непереносимая боль через 3-5 секунд дся = 10,5 кВт/м2 7,71
Воспламенение деревянных конструкций, дся = 13,9 кВт/м2 5,98
Воспламенение резиновых изделий, дся = 14,8 кВт/м2 5,65
Количественные показатели пожарного риска рассчитывались согласно «Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах», утвержденная приказом Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий от 10.07.2009 г. № 404. Согласно методике, условная вероятность поражения человека, попавшего в зону непосредственного воздействия пламени пожара, принимается равной 1. Количество пострадавших от смоделированной аварии составляет до 2 человек, в т.ч. летально до 1 человека.
Расчеты по оценке пожарного риска проводились путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с соответствующими нормативными значениями пожарных рисков, установленными требованиями регламента [3].
Потенциальный риск - пространственное распределение частоты реализации негативного воздействия определенного уровня. Потенциальный риск не зависит от того, находится ли объект в многолюдном или пустынном месте, и может меняться в широком интервале. Постоянного присутствия персонала на объектах защиты нет, принято, что плановой осмотр оборудования проводится 2 раза в год по 6 часов и периодический 1 раз в месяц по 30 мин. Соответственно доля времени присутствия человека составляет 0,0026.
Социальный риск - характеризует масштаб возможных аварий и отражает вероятность инцидентов, вовлекающих множественные жертвы - указывая на взаимосвязь между частотой и количеством людей, получающих специфический уровень ущерба. Так как на объектах защиты отсутствуют условия, ведущие к гибели десяти и более человек в селитебной зоне, следовательно, в соответствии с нормативными требованиями социальный пожарный риск не рассчитывается и допускается принимать равным 0.
Коллективный риск - определяет масштаб ожидаемых последствий для людей от потенциальных аварий. Фактически коллективный риск определяет ожидаемое количество пострадавших или летальных исходов, в результате аварий на рассматриваемой территории за определенный период времени. Расчетные величины пожарных рисков представлены в таблице 4.
Таблица 4. Расчетные величины пожарных рисков
РП, ТП Потенциальный риск, 1/год Индивидуальный риск, чел./год Коллективный риск
однотрансформаторная 2,2х10-4 4,5х10-7 2,2х10-4
двухтрансформаторная 4,4х10-4 9,0х10-7 4,4х10-4
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод:
Рассчитанные показатели пожарного риска на объекте не превышают нормативное требование по пожарному риску, представленные в регламенте [3] - 10-6 1/год.
Литература
1. ФЗ РФ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 21.07.1997 г.
2. ФЗ РФ «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27.12.2002 г.
3. ФЗ РФ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» №123от 22 июля 2008 г.
4. Постановление Правительства РФ «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска» № 272 от 31 марта 2009 г.
5. СТО Газпром 2-2.3-400-2009 «Методика анализа риска производственных объектов газодобывающих предприятий».
