Шестая санитарно-гигиеническое и экологическое обеспечение элегазовой электроэнергетики

действие. Ограничение на загрязнение воздуха распространяется преж­де всего на населенную местность. Для вредных веществ, которые ока­зывают немедленное, но временное раздражающее действие, устанавли­вают максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК_м.р) за 20-минутный период. Для веществ, оказывающих вредное влияние вследствие накопления в организме, устанавливают среднесу­точные предельно допустимые концентрации (ПДК_сс) в течение года. Если при попадании в атмосферу вредные вещества превращаются в другие, необходимо делать соответствующий пересчет. В рабочей зоне предприятия устанавливаются ПДК для рабочей зоны (ПДК_р.з). Для тер­ритории заводских площадок ПДК не разрабатывались, но в соответст­вии со строительными нормами в местах воздухозабора величина кон­центрации вредных веществ не должна превышать 30 % от ПДК_р.з. ПДК_р.з, как правило, намного больше ПДК для населенных мест. Это объясняется тем, что на предприятии люди проводят лишь часть суток и там не могут находиться дети, пожилые люди и люди с ослабленным организмом. Различны и требования к качеству воздуха. Так, в жилом районе не допускается ощущение посторонних запахов во избежание дискомфортности, а в рабочей зоне запрещается нанесение ущерба здо­ровью за время пребывания трудящихся на работе. При такой разнице требований к жилой и рабочей зонам требование на соблюдение при­земных концентраций на заводской территории обеспечивается, как правило, автоматически.

Некоторые вещества при одновременном присутствии их в воздухе обладают эффектом суммации, эффектом однонаправленного (сумми­рующего) действия. Для таких групп веществ суммарная относительная концентрация

C_отн = (C₁ /ПДК₁) + (C₂ /ПДК₂) + … + (C_n /ПДК_n) (6.1)

где C₁, C₂, C₃ — концентрация вредных веществ и соответствующие им ПДК, не должна превышать единицы.

Основным средством для соблюдения ПДК является установление нормативов предельно допустимых выбросов, устанавливаемых для ка­ждого стационарного источника выбросов. Предельно допустимые вы­бросы (ПДВ) предприятий оцениваются с целью защиты атмосферного воздуха и поддержания его качества на уровне, не хуже установленных норм для населения, животного и растительного мира. ПДВ загрязняю­щих веществ в атмосферу устанавливаются на уровне, при котором вы­бросы данного вещества не приведут к превышению ПДК. ПДВ уста­навливаются на основании расчета приземных концентраций и сопос­тавления результатов расчета с ПДК. Превышение установленных норм вызывает необходимость установления временно согласованных выбро­

сов (ВСВ), допустимость которых согласовывается с природоохранны­ми органами на ограниченный период, с поэтапным их снижением за счет совершенствования производственного процесса.

В этой главе не ставится цель подменить основной нормативный до­кумент ОНД—86 Госкомгидромета [6.1], предназначенный для полного и всеобъемлющего решения вопросов обеспечения качества воздуха в со­ответствии с установленным законодательством, а лишь прорабатывается строка, касающаяся элегаза и продуктов его разложения, сводного доку­мента «Охрана атмосферы и предельно допустимые выбросы (ПДВ)».

6.2. ТОКСИЧНОСТЬ ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ЭЛЕГАЗА

Расширение применения элегаза в качестве изоляционной и дугогасительной среды в электрическом оборудовании приводит к возрастающему интересу к процессам, происходящим с элегазом при эксплуатации элегазового оборудования. Если на первых этапах разви­тия элегазового оборудования вопросы разложения SF₆ рассматрива­лись в разрезе влияния на материалы, то в последнее время основной интерес научных исследований лежит в области токсикологических свойств продуктов разложения и мер по снижению их влияния на чело­века и окружающую среду [6.2—6.4].

Опасность работы с элегазом определяется двумя причинами:

— при нормальной плотности, в пять раз большей, чем у воздуха, элегаз способен затоплять углубления, кабельные каналы, помещения,

— все химические соединения, образующиеся из элегаза под дейст­вием электрических разрядов, ядовиты.

Контакт персонала с элегазом и продуктами его разложения может возникнуть при заполнении оборудования, его обслуживании, при пла­новом или аварийном ремонте, при ликвидации оборудования, а также в случае аварийного выброса элегаза (и продуктов его разложения) в ра­бочее помещение.

Химически инертная и биологически неактивная шестифтористая се­ра под действием электрических разрядов разлагается с образованием химически активных и токсичных веществ. Вопросы разложения шести­фтористой серы в результате разрядных процессов рассмотрены в гл. 3. Там было отмечено, что практически все образующиеся соединения ток­сичны. Для полноты картины с позиций токсикологической характери­стики процесса распада шестифтористой серы следует отметить, что среди продуктов разложения может быть димер пятифтористой серы S₂F₁₀. Это соединение является наиболее опасным для жизни. Именно S₂F₁₀ представляет опасность в товарном элегазе, что и вызывает необ­

ходимость выполнения биоконтроля для каждой новой партии элегаза. При синтезе шестифтористой серы он образуется за счет сгорания моле­кул S₂ во фторе. Для его удаления используется пиролиз: при темпера­туре выше 200 ^оС димер диспропорционирует

S₂F₁₀  SF₆ + SF₄,

после чего образовавшаяся четырехфтористая сера поглощается щелочью.

Присутствие этого соединения в продуктах разложения элегаза в электротехническом оборудовании было обнаружено только с разра­боткой высокочувствительных методов анализа. Отмечен единственный случай, когда S₂F₁₀ была зарегистрирована в дуге в концентрации при­мерно 0,09 ppm-об. В слаботочных разрядах (искровом и коронном) вы­ход димера составил 0,05 нмоль/Дж, что намного выше, чем в дуге. Хотя до сих пор нет ясности в механизме образования димера пятифтористой серы, можно считать закономерным, что его выход в слаботочном разря­де превышает его выход в сильноточном. Предполагается, что образова­ние димера происходит за счет взаимодействия радикалов по реакции

+  S₂F₁₀






или возбужденных молекул по реакции

+ SF₄  S₂F₁₀.

В плазме дуги нет места образованию радикалов , и температура превышает уровень устойчивости этого соединения. Вот почему сооб­щения о следовых количествах его присутствия среди продуктов дуги стали появляться только с применением высокочувствительных средств анализа.

В слаботочных разрядах, при условии превалирующего воздействия по типу электронного удара, вероятность образования радикала больше.

В отличие от всех других продуктов разложения элегаза — токсич­ных, но имеющих резкий запах, предупреждающий об опасности задол­го до приближения к опасным концентрациям — димер пятифтористой серы при токсичности, на порядок большей, запаха не имеет и не может быть обнаружен органолептически. Кроме того, из-за своей инертности он не взаимодействует химически ни с примесями в элегазе, ни с мате­риалами поглотительных устройств. Однако отмечено, что каталитиче­

ские процессы на металлических стенках в присутствии воды приводят к очень эффективному его разложению [6.5].

Чистый элегаз нетоксичен. Его инертность была подтверждена в опытах на мышах, помещенных в атмосферу, содержащую 20 % кисло­рода и 80 % элегаза на продолжительное время. Таким же образом бы­ла обнаружена токсичность продуктов разложения: крысы погибали в атмосфере воздуха, содержащего 10 % элегаза из работавшего выклю­чателя. Это послужило толчком к исследованию состава продуктов разложения элегаза и их токсикологических характеристик. Изучение токсичности на клеточном уровне позволило определить высокую ци­тотоксичность димера пятифтористой серы, причем в концентрации, которая не определяется обычными аналитическими методами. В табл. 6.1 представлена сводка токсикологических характеристик ве­ществ, присутствие которых возможно среди продуктов разложения элегаза.

Твердые продукты разложения, образующиеся за счет сгорания ма­териала электродов, на которых горит дуга, опасны с одной стороны своей мелкодисперсностью, а с другой — большим количеством погло­щенного ядовитого адсорбата.

Отличительной особенностью продуктов разложения элегаза являет­ся их склонность к гидролизу, приводящая к образованию фтористово­дородной кислоты (HF). Гидролиз имеет место во влажном воздухе ат­мосферы, при контакте с водой, со слизистыми оболочками живых ор­ганизмов и т.д. Образовавшаяся из элегаза четырехфтористая сера на 1 моль образует 4 моля HF. Вторым конечным продуктом при гидролизе является сернистый газ SO₂ в соотношении моль на моль. Таким обра­зом, на каждые 108 г SF₄ образуется 80 г HF и 64 г SO₂.

Учитывая эту специфику, в соответствии с нормативными указания­ми оценку выбросов продуктов разложения элегаза следует проводить в расчете на HF и SO₂. Поскольку пыль от прожога аппарата представ­ляет собой главным образом фтористый алюминий (корпуса и токоведущие жилы элегазовых аппаратов изготавливают в основном из алюминия и его сплавов), именно по этому соединению должна произ­водиться оценка твердых выбросов.

«Сборник законодательных нормативных и методических докумен­тов для экспертизы воздухоохранных мероприятий» (Л.: Госкомгидро­мет, 1986) и списки 3086—84 и 2847—83 с дополнениями содержат зна­чения предельно допустимых концентраций для интересующих нас со­единений (табл. 6.2).

6.3. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕГАЗОВОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

В сферу санитарно-гигиенических задач входит обеспечение безопасных условий работы персонала в течение всего рабочего време­ни и обеспечение безопасного проживания населения за пределами са­нитарной зоны предприятия.

Санитарно-гигиеническое обеспечение подстанций с элегазовым обо­рудованием опирается на установленные санитарные нормы чистоты

воздуха в рабочих помещениях (ПДК_р.з), правила безопасной работы, са­нитарные нормы чистоты воздуха в населенных местах (ПДК_м.р), техни­ческие данные оборудования и строительной конструкции (помещения).

6.3.1. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА

6.3.1.1. Основные правила безопасной работы
с элегазом и элегазовым оборудованием

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Элегаз — газ без цвета и запаха, в пять раз тяжелее воздуха, не ток­сичен, не горюч, не поддерживает горения, не взрывоопасен, не образу­ет взрывоопасных смесей, является химически инертным соединением, физиологически безвреден, кумулятивным свойством не обладает. От­сутствие токсичных примесей, имеющих место в технологии его произ­водства, гарантируется заводом-изготовителем на основе биологическо­го контроля партии.

Элегаз поставляется в баллонах объемом 40 л в количестве до 41,6 кг в баллоне в жидком состоянии под давлением до 2,2 МПа (при 20 °С) и используется в качестве газообразной и дугогасящей среды вы­соковольтных электротехнических установок с давлением до 1,5 МПа. Класс опасности 4 по ГОСТ 12.1.007—76.

Опасность работы с чистым элегазом обусловлена особенностью элегаза заполнять углубления (траншеи, кабельные каналы, закрытые помещения), вытесняя из них воздух и тем самым создавая в них атмо­сферу, непригодную для дыхания.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны производственных помещений ПДК_р.з = 5000 мг/м³.

Шестифтористая сера обладает высокой термической устойчиво­стью. Диссоциация элегаза, приводящая к образованию вредных для здоровья человека веществ, начинается только при 1600 °С. Однако в присутствии примесей в элегазе, конструкционных металлических и полимерных материалов его разложение может происходить при темпе­ратуре от 200 °С. В результате действия дугового, искрового, тлеющего, коронного и частичных разрядов, а также под влиянием сварочных ра­бот, работ с открытым пламенем элегаз разлагается с образованием низ­ших фторидов серы, оксифторидов серы, фторидов и сульфидов метал­лов, входящих в состав материалов, на которых формируется разряд. Низшие фториды серы являются реакционноспособными соединениями и могут вступать во взаимодействие с кислородом, водой и другими со­единениями, образуя целую гамму серо- и фторсодержащих соедине­

ний, способных к дальнейшему гидролизу с образованием сернистого газа и кислот (плавиковой, сернистой, серной).

Токсичные свойства продуктов разложения элегаза определяются как самими низшими фторидами, так и продуктами их гидролиза. Низ­шие фториды серы и продукты их гидролиза обладают резким специфи­ческим запахом и в связи с этим их наличие легко обнаруживается ор­ганолептически в концентрациях значительно более низких, чем опас­ные. Персонал, ощутив характерный запах, получает предупреждение о необходимости покинуть помещение, в воздухе которого появились токсичные продукты.

Нормальная работа коммутационного элегазового аппарата приво­дит к образованию газообразных низших фторидов серы и твердых про­дуктов, выделяющихся в виде пыли. Твердые продукты, представляю­щие собой фтористые и сернистые соли металлов, входящих в состав материалов дугогасительных контактов, представляют опасность как мелкодисперсные материалы и как материалы, содержащие в адсорби­рованном состоянии газообразные токсичные компоненты.

Контакт с элегазом и продуктами его разложения может возникнуть при заполнении оборудования, его обслуживании, при плановом или аварийном ремонте оборудования, при ликвидации оборудования, а так­же в случае аварийного выброса продуктов разложения в помещение подстанции.

ХРАНЕНИЕ БАЛЛОНОВ С ЭЛЕГАЗОМ И ОБРАЩЕНИЕ С НИМИ

Обращение с баллонами, заполненными элегазом, должно быть бе­режным, как с баллонами под давлением. Их следует хранить в про­хладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении вдали от воспла­меняющихся или взрывчатых материалов. Баллоны должны быть защи­щены от прямого солнечного света, установлены на чистом и ровном основании в вертикальном положении вентилем вверх и защищены от падения. На баллонах должно быть четко обозначено их содержимое. Баллоны с товарным элегазом должны быть отделены от баллонов с ис­пользованным (бывшем в употреблении) элегазом.

Как для любого сжатого газа, имеется риск взрыва баллона при его нагреве. Коэффициент заполнения (1,04 кг/л) подобран так, чтобы при максимальной емкости соответствовать прочности баллона вплоть до температуры 55 °С.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЧИСТЫМ ЭЛЕГАЗОМ

1. Основная опасность при работе с чистым элегазом заключается в возможности (вероятности) попасть в среду с пониженной концентра­цией кислорода и в связи с этим непригодную для дыхания. За счет вы­сокой плотности элегаз способен длительное время сохраняться в откры­

тых сосудах с горловиной в верхней части и заполнять углубления, тран­шеи, кабельные каналы, закрытые помещения, вытесняя из них воздух.

Пребывание человека в среде с пониженной концентрацией кислоро­да (ниже 13 %) может привести к удушью. Следует помнить, что чело­век теряет сознание без каких-либо тревожных симптомов.

2. В помещении, где производятся работы с элегазом и элегазовым оборудованием, должна быть установлена приточно-вытяжная вентиля­ция с забором воздуха из нижнего уровня.

3. Помещения, где возможно затопление элегазом, должны быть специально помечены плакатом и вход в них ограничен.

4. Прежде чем приступить к работе в аппарате, траншее, кабельном канале или закрытом помещении, необходимо включить вентиляцию и убедиться в наличии там подходящей для дыхания среды. Это можно сделать аналитическими методами или в крайнем случае с помощью го­рящей свечи или лучины: если огонь не горит, вентиляцию следует продолжить.

При необходимости выполнения работ в заполненном элегазом по­мещении или углублении следует пользоваться изолирующим противо­газом. При организации работ в траншее, кабельном канале и тому по­добное необходимо иметь наблюдающего наверху, в поле зрения кото­рого будут находиться все работающие, и средства для экстренного подъема работающих наверх.

5. Пострадавший — потерявший сознание в заполненном элегазом помещении вследствие удушья — должен быть немедленно вынесен на свежий воздух и приведен в сознание с помощью энергичного искус­ственного дыхания.

6. При выбросе чистого элегаза (в результате, например, прорыва мембраны в аппарате или других неполадок) немедленно должна быть включена аварийная вентиляция на срок, обеспечивающий снижение концентрации до ПДК.

7. Категорически запрещается оставлять открытыми сосуды запол­ненные элегазом.

8. При выполнении каких-либо работ с элегазом и элегазовым обо­рудованием (заполнение, дозаполнение, отбор пробы на анализ и т.д.) в помещении запрещается курить, пользоваться нагревательными при­борами и открытым пламенем.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕГАЗОМ, ЗАГРЯЗНЕННОМ ПРОДУКТАМИ РАЗЛОЖЕНИЯ

1. В результате актов коммутации, а также при электрическом про­бое изоляции в оборудовании может произойти накопление вредных для здоровья человека веществ: газообразных (фтор, фтористый водо­род, низшие фториды серы и продукты их гидролиза) и твердых (фто­

риды, сульфиды и другие соединения металлов, на которых горела ду­га). В результате прожога оболочек или разрыва мембран образовав­шиеся вредные вещества могут попасть в атмосферный воздух рабочих помещений. Газообразные продукты разложения элегаза ядовиты и об­ладают резким, специфическим запахом.

2. При аварийном выбросе элегаза из аппарата необходимо вклю­чить аварийную вентиляцию и продолжить вентилировать до значитель­ного снижения специфического запаха.

3. Выполнение работ по ликвидации последствий выброса продук­тов разложения в производственное помещение сводится к удалению вредной пыли и производится дежурной бригадой посредством сухой (пылесосами) или мокрой обработки после продолжительной вентиля­ции. При этом должны быть использованы легкий защитный костюм, перчатки, очки и респиратор. При мокрой уборке дополнительно ис­пользуются резиновые перчатки и сапоги.

4. При необходимости экстренного выполнения работ в помещении, воздух которого загрязнен продуктами разложения элегаза, необходимо вместо респиратора воспользоваться противогазом: если выброс элегаза в расчете на объем помещения не превышает 1 % по объему и помеще­ние не представляет собой углубление, предрасположенное к затопле­нию, то для работы по ликвидации аварии может быть использован фильтрующий противогаз, а в противном случае — изолирующий.

5. Ревизия коммутационных аппаратов осуществляется в ремонт­ном помещении, оснащенном местной вентиляцией, позволяющей осу­ществить отсасывание газов из вскрытого аппарата. Перед вскрытием элегазовый аппарат должен быть освобожден от элегаза с применением дополнительного адсорбционного фильтра-поглотителя для удаления продуктов разложения и отвакуумирован форвакуумным насосом с вы­хлопом в вентиляцию или за пределы помещения с барботажем через щелочный раствор. Вскрытый аппарат должен проветриваться с помо­щью местной вентиляции до значительного ослабления запаха.

6. При аварийном выходе из строя элегазового аппарата без наруше­ния его герметичности производится его замена на резервный. Ремонт вышедшего из строя аппарата осуществляется в ремонтном помещении, также как и ревизия коммутационного аппарата.

7. Обработка внутренних полостей и деталей коммутационных ап­паратов и аппаратов, в которых произошел электрический пробой, с це­лью удаления ядовитой пыли осуществляется в комбинезоне или защит­ном костюме, очках, респираторе и хлопчатобумажных перчатках, а при мокрой уборке — в резиновых перчатках и сапогах.

8. Дополнительный фильтр-поглотитель, использованный для очи­стки элегаза при его эвакуации, подлежит разборке в средствах индиви­

дуальной защиты с целью ликвидации адсорбента (замачиванием водой с последующим выбросом в отвал) и промывки всех деталей водой.

9. Средства индивидуальной защиты подлежат машинной стирке.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПЛАНОВОМ РЕМОНТЕ

Плановый ремонт элегазовых аппаратов осуществляется посредст­вом замены на резервные. Демонтированные аппараты отправляются для ревизии в специальное помещение для ремонтных работ. Ремонтное помещение должно быть оборудовано местной вентиляцией, позволяю­щей осуществить отсасывание газов из вскрытого аппарата.

Перед вскрытием элегазовый аппарат должен быть отвакуумирован форвакуумным насосом с выхлопом в вентиляцию или за пределы зда­ния и заполнен атмосферным воздухом.

Коммутационные аппараты могут быть вскрыты по истечении 48 ча­сов после последней коммутации. Перед вскрытием коммутационный ап­парат должен быть отвакуумирован форвакуумным насосом с выхлопом в вентиляцию или за пределы помещения с барботажем через щелочной затвор (0,1 кг едкого натра или карбоната натрия на 10—12 л воды).

Вскрытый коммутационный аппарат должен быть оставлен для провет­ривания до значительного ослабления запаха, но не более, чем на сутки.

Обработка внутренних полостей и деталей коммутационного аппара­та должна осуществляться в хлопчатобумажном костюме, комбинезоне или легком защитном костюме и хлопчатобумажных перчатках при су­хой обработке или резиновых перчатках при мокрой обработке.

Удаление твердых продуктов разложения элегаза из аппарата произ­водится пылесосом с дополнительным бумажных фильтром с выхлопом в вентиляцию. Собранная пыль вместе с фильтром нейтрализуется во­дой или щелочью и выбрасывается в отвал, матерчатые фильтры пыле­соса подлежат стирке.

Адсорбент выключателя нейтрализуется водой или щелочью и вы­брасывается в отвал.

Хлопчатобумажные средства защиты подлежат машинной стирке.