Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Пожарная безопасность объектов энергосбережения: проблемы и решения

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Пожарная безопасность объектов энергосбережения: проблемы и решения

Понятие "энергетическая безопасность" в широком смысле означает обеспечение непрерывного доступа к источникам энергии при минимальной стоимости. Россия интерпретирует это положение в своей энергетической стратегии как состояние защищенности страны, ее граждан, общества, государства и экономики от угроз надежному топливо- и энергообеспечению. Это является одной из важнейших составляющих национальной безопасности страны. В настоящей статье рассмотрены вопросы обеспечения пожарной безопасности особо опасных объектов электроэнергетики
Михаил Рукин
Член Комитета по безопасности
Торгово-промышленной палаты РФ,
генеральный директор Группы компаний "Эрвист"

Среди наиболее важных задач государственной энергетической политики находится обеспечение устойчивости энергетического сектора к внешним и внутренним экономическим, техногенным и природным угрозам, создание условий надежного энергообеспечения. В энергетической стратегии России на период до 2035 г. особо отмечается, что главный внутренний вызов состоит в необходимости глубокой и всесторонней модернизации ТЭК России, преодолении высокого износа значительной части инфраструктуры и производственных фондов. Необходимо добиться минимизирования ущербов, вызванных проявлением различных дестабилизирующих факторов, к которым можно отнести пожары и различного рода аварии. Таким образом, обеспечение пожарной безопасности объектов электроэнергетики относится к одной из приоритетных задач государственной безопасности.

Общая характеристика отрасли

Электроэнергетика – основа индустриальной мощи любой страны. В России ее развитию уделяется большое внимание. Данная отрасль занимается производством электрической энергии, ее транспортировкой и последующим распределением. Вместе с тем на отдельных электростанциях одновременно с электрической производится тепловая энергия. На рис. 1 представлена классификация типов электростанций.


Электростанции разделяются на пять основных типов:

  • тепловые (ТЭС);
  • гидравлические (ГЭС);
  • атомные (АЭС);
  • солнечные (СЭС);
  • ветровые (ВЭС).

В России имеется два вида ТЭС: ТЭЦ и ГРЭС, что вызвано историческими особенностями.

ТЭЦ – тепловая электроцентраль – осуществляет двойную функцию: снабжение электричеством и тепловой энергией с использованием в качестве топлива угля и газа.

На объектах электроэнергетики имеется большое количество оборудования, работающего под давлением, систем охлаждения и смазки, комплексов энергоснабжения. Такая комбинация систем служит источником потенциальной опасности

ГРЭС – государственная районная электрическая станция – обеспечивает в основном электричеством определенный район с использованием в качестве топлива угля и газа.

Если ТЭЦ существенно превосходят ГРЭС по производству тепла, то производство электроэнергии ГРЭС намного больше. Более подробно с особенностями работы ТЭЦ и ГРЭС можно ознакомиться во множестве источников в Интернете.

Современный электроэнергетический комплекс России включает в себя почти 600 электростанций единичной мощностью свыше 5 МВт. Установленная мощность электростанций ЕЭС России на 01.09.2015 г. составила 232 887,6 МВт. Установленная мощность парка действующих электростанций по типам генерации приведена в таблице.


Согласно данным Министерства энергетики РФ, энергетический комплекс имеет следующую структуру: 21% – это объекты гидроэнергетики, 11% – атомные электростанции и 68% – тепловые электростанции. В эксплуатации ОАО "ФСК ЕЭС" и ОАО "Холдинг МРСК" имеется более 500 тыс. электросетевых объектов. По некоторым данным, РАО "ЕЭС России" принадлежит примерно половина ТЭЦ, остальные находятся в собственности промышленных предприятий, муниципалитетов или коммерческих компаний.

Следует отметить, что важной особенностью отрасли является большой возраст используемого оборудования. Согласно данным Министерства энергетики РФ, средний возраст генерирующего оборудования России на конец 2012 г. составил 32,8 года – при этом установленный в отрасли норматив службы составляет 40 лет. В 2014 г. 31% источников тепловой энергии и 68% тепловых сетей эксплуатируются с превышением нормативного срока службы в 25 лет, что является причиной роста аварийности и низкой эффективности оборудования2. Высокий износ оборудования приводит к росту аварийных случаев, например по данным Минэнерго, количество аварий на объектах генерирующих компаний ЕЭС России в январе–июне 2015 г. составило 2056, что в целом стабильно на протяжении последних пяти лет.

Основные причины аварий:

  • котельное оборудование – 50,5%;
  • турбинное оборудование – 15,6%;
  • вспомогательное тепломеханическое оборудование – 5,3%;
  • генераторы и синхронные компенсаторы – 4,9%;
  • электротехническое оборудование 110 кВ и выше – 3,8%;
  • Трансформаторы (автотрансформаторы) и шунтирующие реакторы 110 кВ и выше – 1,3%;
  • устройства релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики – 8,7%;
  • устройства тепловой автоматики и измерений – 4%;
  • средства диспетчерского и технологического управления и системы управления энергетическим оборудованием – 0,8%;
  • прочие виды оборудования – 4,9%.

За прошедшие несколько лет структура отрасли существенных изменений не претерпела, что вызвано характером потребления – по оперативным данным ОАО "СО ЕЭС", потребление электроэнергии в Единой энергосистеме России в 2014 г. составило 1013,7 млрд кВт/ч, что на 0,4% больше объема потребления в 2013 г. Потребление электроэнергии в целом по России в 2014 г. составило 1035,2 млрд кВт/ч, что также на 0,4% больше, чем в 2013 г. По данным Минэнерго РФ, основными видами топлива для предприятий электроэнергетики являются газ (около 70%) и уголь (около 28%); при этом доли газа и мазута снижаются при увеличении доли угля.

За последние три года соотношение выработанной электроэнергии остается прежним – большинство вырабатывается ТЭС, затем идут ГЭС и АЭС.

Электроэнергетика как объект противопожарной защиты

Электроэнергетика включает в себя целый ряд отраслей промышленности, которые относятся к высокорисковым: переработка, хранение, транспортировка топливо-энергетических ресурсов; производство и распределение электроэнергии. В последние годы наблюдается увеличение крупных аварий и пожаров на объектах отрасли, сопровождающихся значительным материальным ущербом, гибелью и травмами людей:

  • возгорание угольной пыли и пожар на Углегорской тепловой электростанции (Украина), в результате которого было разрушено четыре энергоблока;
  • пожар на подстанции "Чагино" в Москве;
  • авария на Саяно-Шушенской ГЭС;
  • пожар на ТЭЦ № 3 в Барнауле и др.

Согласно имеющимся статистическим данным (рис. 2), большинство пожаров происходят на ТЭС (ТЭЦ), причем только 5% – на ГЭС3.


В Приказе РАО ЕЭС России4 отмечается, что наиболее тяжелые последствия от пожаров как в части ущерба, так и в части безопасности персонала возникают на тепловых электрических станциях, так как там сосредоточено наибольшее количество опасных производственных объектов. На этих производственных объектах имеется значительное количество горючих материалов и пожароопасного оборудования, являющихся потенциальными источниками возгорания: маслонаполненное электрооборудование, кабельные сооружения, маслосистемы турбогенераторов, системы водородного охлаждения генераторов, аппаратные маслоснабжения и мазутонасосные маслобаки, мазутные баки, тракты топливоподачи и др. По имеющимся данным, за период 2005–2011 гг. на ТЭС России произошло 136 пожаров, которые нанесли прямой ущерб более 11 536 тыс. руб.

РАО ЕЭС России определило (и согласовало с Главным управлением Государственной противопожарной службы МЧС России) перечень помещений и зданий энергетических объектов с указанием категорий по взрывопожарной и пожарной опасности5.

Таким образом, в энергетическом комплексе имеется:

  • 11 объектов категории "А" – повышенная взрывопожароопасность. Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
  • 6 объектов категории "Б" – взрывопожароопасность. Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °C, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
  • 36 объектов категории "В" – пожароопасность. Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории "А" или "Б".

Российские решения для противопожарной защиты объектов электроэнергетики

При проектировании системы пожарной защиты для объектов электроэнергетики необходимо предусмотреть следующие возможности:

  • Обнаружение возгорания техническими средствами (пожарными извещателями) и системами сигнализации в блоках электростанций, а также в других технологических помещениях.
  • Прием сигналов от ручных извещателей, установленных на территории и в помещениях объекта.
  • Подача сигналов управления системами пожаротушения.
  • Подача сигналов управления системой оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) людей при пожаре.
  • Подача сигналов на отключение технологического оборудования электростанций.
  • Оперативное отображение состояния системы на щите управления электростанции.

Необходимо иметь в виду, что объекты электроэнергетики имеют свои характерные особенности, поэтому здесь нет универсальных решений – для каждого объекта решение должно быть индивидуальным. Проект пожарной защиты должен осуществляться высококвалифицированными специалистами, имеющими доказанный опыт и хорошо понимающими специфику и особенности работы отрасли. Вторым фактором, который необходимо учитывать, является существенное отличие условий возникновения пожара данных объектов (например, связанных с угольной пылью) от обычных – возможно продолжительное тление отложившейся пыли и "внезапное" возникновение аварийной ситуации, когда, казалось бы, все процессы протекают нормально.

Наиболее эффективным для решения поставленных задач может служить единый специализированный комплекс устройств, предназначенных для работы в составе систем пожарной, охранной, охранно-пожарной сигнализации, в системах автоматического пожаротушения и оповещения о пожаре во взрывоопасных зонах. Такие комплексы созданы российскими производителями и успешно эксплуатируются на объектах электроэнергетики.

Извещатель пожарный тепловой линейный
На объектах электроэнергетики имеется большое количество оборудования, работающего под давлением, систем охлаждения и смазки, комплексов энергоснабжения. Такая комбинация систем служит источником потенциальной опасности.

Спецификой для рассматриваемых процессов является тот факт, что возгорание долгое время может носить тлеющий характер с быстрым переходом в активную стадию.

Невозможно применить следующие традиционные методы определения возгорания вследствие причин:

  • по задымленности – большая концентрация пыли;
  • по открытому пламени – возгорание носит тлеющий характер;
  • по состоянию газовой среды – отсутствует герметичность, большие объемы воздуха перемещаются с большой скоростью;
  • из-за негерметичности конструкции, значительных по массе и скорости потоков угля и воздуха.

Классические пороговые и дифференциальные извещатели также работают неудовлетворительно. Пороговые извещатели показывают неприемлемое запаздывание момента определения вследствие интенсивной конвекции воздуха и окружающей среды – задержка может привести к катастрофическим последствиям. При использовании дифференциальных температурных извещателей возрастает риск ложных срабатываний, вызванных включением теплогенераторов, поскольку скорость нарастания температуры достигает значительной величины и превышает порог срабатывания извещателя.

Зачастую блоки электростанций – это помещения и открытые участки со сложной конфигурацией и затрудненным доступом (в особенности на ГЭС). Все вышеперечисленное напрямую приводит к удорожанию и усложнению пожарной защиты с использованием традиционных средств, установке большого количества извещателей – сначала это большие расходы на сложный монтаж, а впоследствии – на техническое обслуживание.

Для решения подобных задач российские производители разработали извещатель пожарный тепловой линейный. Самым главным преимуществом этого извещателя является применение неэлектрических средств измерения – невозможность возникновения искр и источников взрыва. В основе работы лежит открытие лауреата Нобелевской премии по физике 1930 г. профессора Рамана – изменение рассеяния света в зависимости от окружающей температуры.

Чувствительным элементом извещателя является оптоволоконный кабель, который прокладывается в контролируемых зонах, – его можно проложить в непосредственном контакте с защищаемым оборудованием, в любых труднодоступных местах. Эксплуатация возможна в условиях воздействия солевого тумана, влаги, пыли, агрессивных сред, вибрации. Особенностью и важным преимуществом извещателя является то, что даже при повреждении чувствительного элемента в условиях взрывоопасной атмосферы извещатель абсолютно безопасен, и его использование не приведет к взрыву.

Необходимо иметь в виду, что объекты электроэнергетики имеют свои характерные особенности, поэтому здесь нет универсальных решений – для каждого объекта решение должно быть индивидуальным. Проект пожарной защиты должен осуществляться высококвалифицированными специалистами, имеющими доказанный опыт и хорошо понимающими специфику и особенности работы отрасли

Для определения места изменения температуры в оптоволоконном кабеле применяется полупроводниковый лазер. При изменении температуры изменяется структура оптоволокна. Когда свет от лазера попадает в область изменения температуры, то он взаимодействует с измененной структурой оптоволокна, и помимо прямого рассеяния света появляется отраженный свет. Блок обработки измеряет скорость распространения и мощность как прямого, так и отраженного света и определяет место изменения температуры.

Анализ экономических параметров показывает, что для протяженных объектов и объектов с большой площадью стоимость отечественного извещателя ниже в сравнении с зарубежными аналогами в 4–5 раз.

Таким образом, приведенные решения российских разработчиков обеспечивают выполнение задач по надежному, раннему и сверхбыстрому обнаружению источника опасных событий на объектах хранения, переработки и использования растительного сырья.

Извещатель с газовым каналом
Известно, что развитый очаг самовозгорания определяется в том числе на основе данных по замерам температуры в массе продукта и газового анализа газовоздушной среды в свободном объеме силоса. На начальной стадии аварийной ситуации (в процессе самосогревания) выделяется оксид углерода, или угарный газ (СО). Известно, что угарный газ в пространстве распространяется более равномерно, чем водород (Н2) или углекислый газ (СО2). Особенностью угарного газа является его быстрое, почти мгновенное распространение во всем объеме заполняемого пространства и по всем направлениям. Эта особенность лежит в основе использования отечественных извещателей пожарных с газовым каналом. Это практически неинерционные устройства, где в качестве сенсоров применяются полупроводниковые или электрохимические датчики. Извещатели с электрохимическими сенсорами не подвержены ложным срабатываниям, как извещатели пламени, и не столь быстро запыляются на грязных производствах, как дымовые оптико-электронные извещатели. Благодаря свойствам оксида углерода (он обладает большей подвижностью, чем дым), месторасположение газового пожарного извещателя относительно очага возгорания менее критично, что увеличивает вероятность раннего обнаружения пожара.

Многодиапазонный извещатель пламени
Данный тип извещателя одновременно определяет возникновение открытого пламени в двух спектральных диапазонах – ультрафиолетовом и инфракрасном. Такая техническая особенность позволяет избегать ложных срабатываний извещателя (например, от солнечных бликов, искр и пр.), повышает его надежность. Только при получении сигналов по двум диапазонам извещатель пламени переходит в режим "ПОЖАР".

Заключение

Проблемы, связанные с взрывопожаробезопасностью, являются одними из самых актуальных для объектов электроэнергетики России. Идеи и предложения, приведенные в настоящей статье, могут послужить первоначальной основой для дальнейшего планирования работы в данном направлении для руководителей и сотрудников, ответственных за безопасность. Разработки отечественных предприятий отрасли безопасности, рассмотренные в статье, позволяют организовать повседневную работу противопожарной защиты. Рассмотренные технологии не только эффективны с точки зрения выполняемых задач, они находятся на одном уровне с мировыми решениями, а в некоторых элементах превосходят их. Исключительно важной в нынешних экономических условиях является экономическая составляющая – во многих случаях применение отечественных решений позволяет достичь существенной экономии средств.

___________________________________________
1 Источник данных: ЕЭС России (http://so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/ups-review/2015/ups_review_aug15.pdf).
2 Источник данных: Исследование "Инфолайн" (http://infoline.spb.ru/shop/issledovaniya-rynkov/page.php?ID=72513).
3 С.В. Пузач, Е.В. Сулейкин. Исследование выделения и распространения монооксида углерода при пожаре на теплоэлектроцентралях. – Известия ЮФУ. Технические Науки. – 2013. – № 9. – С. 37–40.
4 Российское открытое акционерное общество энергетики и электрификации "ЕЭС России" приказ от 22.02.2007 № 108. "О повышении уровня и дальнейшем совершенствовании пожарной безопасности ТЭС ДЗО холдинга РАО "ЕЭС России".
5 Перечень помещений и зданий энергетических объектов РАО "ЕЭС РОССИИ" с указанием категорий по взрывопожарной и пожарной опасности. РД 34.03.350–98.

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2016
Посещений: 14983

  Автор

Рукин М. В.

Рукин М. В.

Генеральный директор компании "ЭРВИСТ технологии безопасности"

Всего статей:  23

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций