Специфика предприятий электрических сетей как источников выбросов вредных веществ в атмосферу

УДК 321:312

СПЕЦИФИКА ПРЕДПРИЯТИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ КАК ИСТОЧНИКОВ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ

© 2003 г. Г.М. Борисов, В.Н. Балтян, С.В. Скубиенко

Предприятия электрических сетей (ЭС) осуществляют трансформацию и транспортировку электрической энергии от электростанций и магистральных линий электропередачи потребителям, расположенным на обслуживаемой территории.

Основной технологический процесс - передача и трансформация электроэнергии непосредственно не вызывают образования вредных выбросов в атмосферу, а также отходов и стоков в окружающую среду. Вместе с тем при эксплуатации электротехнического оборудования, обеспечивающего передачу и преобразование (трансформацию) электрической энергии, происходят процессы, которые вызывают старение, износ или срабатывание некоторых характеристик, свойств этого оборудования.

В состав предприятия входят распределительные трансформаторные подстанции (ПС), воздушные и кабельные линии электропередачи. На ПС установлены высоковольтные трансформаторы, а также другое оборудование (трансформаторы тока и напряжения, разъединители, выключатели и др.), включая системы защиты и управления. Обслуживание ПС и линий электропередачи предусматривает проведение текущих ремонтов и профилактических работ на электросиловом оборудовании, эксплуатацию специального автотранспорта и др.

Подготовка и оформление экологической документации предприятиями ЭС, касающейся выбросов в атмосферу (инвентаризация выбросов, разработка тома ПДВ), должны производиться в соответствии с общими нормативными требованиями [1, 2]. Вместе с тем при разработке этих документов для отдельных объектов и предприятия ЭС в целом следует учитывать ряд их особенностей технологического, а также компоновочного и организационного планов.

Предприятие электрических сетей как структурная единица ЭС организационно входит в состав энергосистемы и обслуживает соответствующую территорию. Отдельное предприятие обычно охватывает территорию нескольких административных районов соответствующего территориального образования. В результате предприятие включает многие десятки автономных производственных площадок, на которых присутствуют источники выбросов загрязняющих веществ.

Рекомендуется при разработке нормативной документации классифицировать промплощадки ЭС по отдельным группам. В отдельную классификационную

группу должны входить площадки, аналогичные по производственной структуре и составу выбросов. Данный методический прием позволяет унифицировать расчеты и значительно уменьшить их объем. Основные группы площадок: автономных ПС; участков ЭС (УЭС) (как правило, совмещаются с площадками соответствующих ПС); ремонтно-эксплуатационных площадок (РЭП). В каждом предприятии электрических сетей имеется одна центральная площадка, где располагаются административные здания, ремонтные службы и основной транспорт предприятия. Отдельные промплощадки предприятия связаны между собой линиями электропередачи и связи. Для расчетной оценки влияния выбросов загрязняющих веществ на окружающую среду среди множества площадок определенной классификационной группы можно выбрать одну - наиболее напряженную как по максимальному уровню выбросов, так и с учетом фонового загрязнения. Если полученные результаты расчетов укладываются в нормы, то данный вывод может быть перенесен на все остальные площадки данной группы.

Транспортировка собственно электрической энергии умеренных напряжений (220 кВ и ниже) не сопровождается выделением в атмосферу вредных веществ, а также отходов и стоков в окружающую среду. При высоких напряжениях (330 кВ и выше) на токоведущих элементах могут возникать коронные разряды с образованием озона. Однако при соблюдении действующих нормативов по выбору поперечных сечений токоведущих проводов концентрация озона в зоне возможного пребывания людей ниже величины 0,1 мг/м3 для всех уровней напряжения в электрических сетях, а значит, согласно санитарным нормам СН 245-71, не достигает предельно допустимой концентрации (ПДК). По данной причине выбросы озона для предприятий ЭС могут не нормироваться.

Трансформаторы, выключатели и вводы, установленные на предприятиях электрических сетей, преимущественно маслонаполненные. Из трансформаторов в атмосферный воздух поступают пары масла. Связь рабочих объемов высоковольтных трансформаторов и масляных вводов с атмосферой осуществляется через воздухоочистительные фильтры. Хотя выделения масла в атмосферу через фильтры незначительны (тысячные доли граммов в секунду и тонн в год из расчета на один силовой высоковольтный трансформатор), их необхо-

димо учитывать при расчете категории опасности площадок предприятия. Кроме того, данный показатель важен для оценки объективности баланса предприятия по потреблению трансформаторного масла.

Конструкции воздухоочистительных фильтров унифицированы, и их типоразмер зависит от мощности трансформаторов и высшего напряжения. Выделение масляных паров осуществляется за счет их диффузии от зеркала масла в масляных затворах воздухоочистителей. Количество выделяемых паров определяется площадью зеркала масла в затворе, сообщающемся через трубку с атмосферой. Факт унификации фильтров облегчает расчет выбросов от множества типов трансформаторов. Для этого требуется предварительное группирование их по типам установленных фильтров. Число таких групп ограничено.

У масляных выключателей во включенном либо отключенном состоянии рабочий маслонаполненный объем отсечен от атмосферы с помощью принудительно закрываемого клапана (шибера). В эти периоды эксплуатации выделение каких-либо веществ в атмосферу из масляного выключателя отсутствует. Выделение газов в атмосферу происходит только при их отключении, когда возникает разряд дуги электрического тока, которая гасится в среде залитого в выключатель масла. Под воздействием электрической дуги масло разлагается на углерод и простые газы. Состав газов разложения масла (доля от объема образовавшегося газа): водород - 70; ацетилен - 20; метан - 7; этилен - 3%; высшие олифены - следы. Образующийся газ выводится наружу через клапан, который открывается за счет избыточного давления в корпусе выключателя на 4 - 12 с. Число отключений по данным эксплуатации составляет в среднем 8-10 в год на один выключатель. Цикл отключения выключателя равен 0,1-0,2 с. При инвентаризации источников выбросов данные газы могут учитываться как залповые технологические выбросы.

Электросетевые объекты с эльгазовым оборудованием (ячейки трехполюсные, шины и др.) могут быть источниками выделения эльгаза. Утечка эльгаза на них нормируется величиной до 1% в год. При общем небольшом объеме эльгаза в конструктивных элементах годовая его утечка от площадки распределительной подстанции может составить несколько килограммов. Выброс эльгаза в атмосферу производится через проектные вентиляционные устройства. Установлено, что эксплуатационные утечки эльгаза не создают сколь-либо заметных его концентраций в окружающей атмосфере и при разработке нормативных документов (ПДВ) предприятия не должны учитываться.

Для поддержания напряжения в электросетях при аварийном отключении электроэнергии на отдельных подстанциях имеются собственные аккумуляторные, оснащенные свинцово-кислотными аккумуляторами. При зарядке аккумуляторов открытого и полузакрытого типа происходит выделение в атмосферу аэрозолей про-

дуктов гидролиза воды - водорода, кислорода и паров серной кислоты. Аккумуляторы «Уайа» закрытого типа, и при их нормальной работе выделение загрязняющих веществ в атмосферу отсутствует. Помещения аккумуляторных оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией. Методика расчета величины выбросов паров серной кислоты для открытых аккумуляторных батарей содержится в правилах эксплуатации электроустановок. Расчеты показывают, что уровень данных выбросов незначительный.

Из-за малых величин выбросов, приходящихся на каждый источник и ПС в целом, их промышленные площадки относятся к IV категории опасности (по ОНД-1-84 [3]), для которых не требуется проведение расчетов загрязнения атмосферного воздуха.

На площадках центральных баз предприятий, РЭП и УЭС содержание и количество выбросов вредных веществ в атмосферу определяется главным образом вспомогательными технологическими процессами.

В химических лабораториях ЭС осуществляется периодический анализ трансформаторного масла на наличие влаги и появления вредных продуктов разложения масла (связанное с термическими воздействиями при эксплуатации трансформаторов). При проведении анализов трансформаторного масла в атмосферу выделяются пары азотной, соляной и серной кислот. В мастерских и гаражах при выполнении мелких ремонтных работ выделяются аэрозоли от мест проведения электросварочных работ (оксид железа, марганец и его соединения, азота оксид, углерода оксид и др.); диоксид азота от газосварочных работ, пары масла минерального нефтяного при работе металлообрабатывающих станков, железа оксид и пыль абразивная при работе заточных станков, свинец и его соединения, а также диоксид олова при пайке оборудования. Пилорама, деревообрабатывающие станки, места погрузки древесных опилок ремонтностроительного участка базы ЭС являются источниками выброса древесной пыли.

На участках мелкого ремонта трансформаторов и установки обезвоживания трансформаторного масла происходит выделение паров масла минерального нефтяного и непредельных углеводородов - при сушке трансформаторов. В местах возможного временного складирования и хранения гашеной извести (после газогенераторов с использованием карбида кальция) в атмосферу поступает пыль гидрооксида кальция.

В местах хранения и раздачи горюче-смазочных материалов на АЗС (бензин, дизтопливо, масло автомобильное) в атмосферу выделяются предельные и непредельные углеводороды, толуол, бензол, ксилол, этилбен-зол, сероводород. На открытых автостоянках при прогреве двигателей автомобилей в атмосферу выделяются свинец и его соединения, диоксид азота, сажа, сернистый ангидрид, оксид углерода, бензол, ксилол, толуол. При пневматическом выполнении покрасочных работ с использованием эмалей в атмосферу выделяются взвешен-

ные вещества, ксилол, уайт-спирит, ацетон, бутилацетат, этиловый спирт, бутиловый спирт, этилцеллозоль, толуол.

Анализ указанных выбросов свидетельствует о незначительности годовых и секундных выделений загрязняющих веществ от них. Тем не менее часто из-за отсутствия в местах установки организованных источников выбросов, отвечающих современным строительным нормам, расчетные концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы отдельных ингредиентов (оксид железа, пыль абразивная и др.) могут достигать уровня ПДК. Поэтому при разработке нормативной экологической документации для предприятий электрических сетей приходится учитывать, что вспомогательные подразделения большинства данных предприятий имеют ограниченное число организованных источников выбросов, которые в свою очередь выполнены в преобладающем большинстве без установки средств очистки.

При проведении инвентаризации, разработке и обосновании проектов ПДВ предприятия для каждой из этих площадок должны быть приведены схемы размещения производств и источников выбросов вредных веществ в атмосферу.

По данным многочисленных расчетов, площадки центральных баз, РЭП и УЭС предприятия ЭС относятся к III и IV категориям по ОНД-1-84, т.е. для них также не требуется проведения расчетов загрязнения атмосферного воздуха.

Уровни величин, условий образования и выделения вредных выбросов на предприятиях ЭС могут характеризоваться в целом следующими относительными показателями. Они типичны как для предприятий ЭС, обслуживающих потребителей ряда административных районов для городской агломерации со значительным промышленным потенциалом, так и для агропромышленных регионов.

- Количество промплощадок предприятия ЭС - от 50 до 100.

- Общее количество источников выбросов 200 + 400, с преобладанием неорганизованных выбросов. В целом источники выбросов являются маломощными и за редкими исключениями (очистка от древесной пыли при деревообработке) не имеют пыле- и газоочистных устройств.

- Перечень учитываемых выбросов (видов) - около 30 +35.

- Количество выбросов вредных веществ в атмосферу - единицы граммов в секунду и тонн в год. Из них около трети относятся к твердым, а две трети - к газообразным и жидким. Преобладающее число видов выбросов и их количество - 4-го класса опасности и неопасных.

- Количество выбросов вредных веществ в атмосферу в целом слабо связано с производственными показателями: годовым отпуском электроэнергии, максимумом нагрузки потребителей.

- Удельное количество вредных выбросов на 1 кВтч передаваемой предприятием ЭС потребителям электроэнергии составляет 0,01 и менее граммов.

В нормальных режимах эксплуатации линии электропередачи, ПС и вспомогательные производства предприятия ЭС являются слабо загрязняющими окружающую природную среду объектами. Содержание и количество выбросов вредных веществ в атмосферу по предприятию определяется в основном вспомогательными технологическими процессами.

Выводы

1. В нормальных режимах эксплуатации линии электропередачи, ПС и вспомогательные производства предприятия ЭС являются слабо загрязняющими окружающую природную среду объектами. Содержание и количество выбросов вредных веществ в атмосферу по предприятию определяется в основном вспомогательными технологическими процессами.

2. Из-за малых и очень малых величин выбросов, приходящихся на каждый источник и в целом, пром-площадки предприятия ЭС относятся к III и IV категориям по ОНД-1-84, для которых не требуется проведения расчетов загрязнения атмосферного воздуха.

3. Количество выбросов вредных веществ в атмосферу в целом слабо связано с производственными показателями: годовым отпуском электроэнергии, максимумом нагрузки потребителей.

Литература

1. Инструкция по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Л., 1991.

2. Рекомендации по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу (ПДВ) для предприятий / Госкомприрода. М., 1989.

3. ОНД-1-84. Инструкция о порядке рассмотрения, согласования и экспертизы воздухо-охранных мероприятий и выдачи разрешений на выбросы загрязняющих веществ по проектным решениям. М., 1984.

3 сентября 2002 г.

Научно-исследовательский институт экологических проблем энергетики