Стойкие органические загрязнения в Трансформаторных маслах. Часть 1. Вымыслы и факты.
Вступление
Информации о ПХБ (полихлорбифенилах) на территории СНГ на сегодняшний день достаточно мало, мнений о наиболее эффективных способах утилизации полихлорбифенилов еще меньше. Тем не менее, очень скоро сроки, принимаемые правительствами, в том числе и в России, начнут оказывать давление на энергетические компании и их сервисные подразделения, занимающиеся эксплуатацией ПХД-содержащих трансформаторов и трансформаторных масел.
Цикл статей под заголовком «СОЗ в трансформаторных маслах» будет посвящена трансформаторным маслам и трансформаторам, содержащим или загрязненным ПХБ, их учету, методам выявления и утилизации. Первая статья является вводной и, помимо общей информации о ПХБ (также зачастую именуемых как полихлорированные дифенилы — ПХД), содержит ряд фактов и заблуждений, которые наиболее образно описывают ситуацию с ПХБ в мире.
Общая информация
В 2001 году в Стокгольме рядом государств, входящих в Организацию Объединенных Наций, был подписан глобальный договор о стойких органических загрязнениях, предусматривающий их утилизацию и сокращение производства. Это договор впоследствии был назван Стокгольмской конвенцией, к которой по состоянию на 2011 год присоединились уже более 170 государств, в том числе Украина, Россия, Белоруссия и Казахстан.
Стойкие органические загрязнения (сокращенно именуемые как СОЗ) — это высокотоксичные химические вещества, процесс разложения которых в окружающей среде измеряется десятилетиями и столетиями. Основную опасность представляет «умение» СОЗ накапливаться в жировых тканях человека (а также большинства представителей животного мира), причем в том числе и на больших расстояниях от источника загрязнения, мигрируя с помощью воды, воздуха и микроорганизмов. Воздействие СОЗ на живой организм приводит к серьезным последствиям для здоровья — к некоторым видам рака, нарушению работы иммунной и репродуктивной систем, к наследственным дефектам и снижению умственных способностей.
Реализация Стокгольмской конвенции предусматривает постепенную инвентаризацию и утилизацию СОЗ не позднее 2028 года. В Казахстане и Украине эта работа уже перешла в активную фазу, в России утверждение планов по ликвидации ПХБ-содержащей продукции на государственном уровне должно состояться в 2012 году.
Полихлорированные бифенилы (полихлорбифенил, полихлорбифенилы, ПХБ), зачастую именуемые как полихлорированные дифенилы (полихлордифенил, полихлордифенилы, ПХД), а по-английски просто PCB — это группа органических соединений, включающая в себя все хлорозамещённые производные дифенила (от 1 до 10 атомов хлора, соединённые с любым атомом углерода дифенила, молекула которого составлена из двух бензольных колец), отвечающие общей формуле C12HnCln.
Полихлорированные бифенилы, благодаря сочетанию высокой теплостойкости и отличным изоляционным свойствам используются во многих сферах промышленности — к примеру, в качестве диэлектриков или присадок к трансформаторных маслах в трансформаторах, в обшивке конденсаторов, в качестве теплоносителей и смазок, иногда входят в состав гибких поливинилхлоридов (ПВХ), покрывающих электропровода и электронные компоненты, а также в некоторых мастиках и красках. ПХБ бесцветны и не имеют запаха.
В Стокгольмской конвенции ПХБ / ПХД рассматриваются как один из 12 СОЗ, подлежащих скорейшей инвентаризации и утилизации. И на первом месте тут идут трансформаторы и трансформаторные масла — как наиболее доступные к уничтожению продукты. Очевидно, что удалить ПХБ из настенных лакокрасочных покрытий или даже конденсаторов — задача куда более сложная.
В СССР и в России за период с 1939 по 1993 годы было произведено 180 000 тонн полихлорированных бифенилов. Согласно предварительной оценке экспертов, общее распределение содержание вышеуказанного объема ПХБ в различной продукции, произведенной в СССР, выглядит следующим образом:
Последний трансформатор, содержащий ПХБ, был произведен в России в 1993 году. Оценки экспертов относительно того, какое количество масел и трансформаторов с содержание полихлорированных бифенилов находятся до сих пор в эксплуатации, расходятся. Но в любом случае, они согласны с тем, что это суммы в размере НЕ МЕНЕЕ 7 500 трансформаторов и НЕ МЕНЕЕ 100 000 тонн накопленных трансформаторных масел.
- Масла, загрязненные ПХД, весьма хороши в качестве крема для кожи (а в некоторых странах даже рекомендуются при приготовлении пищи).
Это абсолютно неверно! Не существует на сегодняшний день ни одного подтвержденного авторитетного исследования, которое бы смогло подтвердить данный факт.
С другой стороны, проведено огромное количество исследований влияния ПХБ на живые организмы. Выявлены канцерогенные (ракообразующие) свойства ПХБ. Проводились исследования влияния полихлорированных бифенилов на половые функции человека. Отрицательное воздействие ПХБ на здоровье документально установлено в даже отношении крупных арктических хищников, таких как полярные медведи, за счет перенос ПХБ на большие расстояния через атмосферу. - Перекрестное загрязнение трансформаторов практически невозможно, т.к. трансформаторы являются закрытыми системами и такого рода риск является минимальным.
Это неверно! Взаимное загрязнение масел и трансформаторов возможно в момент слива трансформаторных масел в емкости для временного хранения (к примеру, во время ремонта трансформаторов), а также при использовании оборудования по регенерации масла для очистки, осушки и дегазации масел с содержанием ПХБ. - Трансформаторы, содержащие отметку производителя «не содержит ПХБ» абсолютно безопасны и не требуют проверки.
Это совершенно неверно! Данный миф полностью опровергается вышеуказанной возможностью перекрестного загрязнения масел и трансформаторов. Кроме того, известны факты использования масел с содержанием ПХБ при плановой или внеплановой замене масел в таких трансформаторах. - Все участники Стокгольмской конвенции обязаны утилизировать все ПХБ-содержащие масла, трансформаторы и загрязненные ими оборудование в 2028 году.
Это неверно! Конвенция предусматривает скорейшую утилизацию жидких ПХД и загрязненного оборудования. 2028 год в конвенции применяется в сочетании со словами «НЕ ПОЗДНЕЕ». - Многие считают, что определить в трансформаторных маслах высокое содержание можно при помощи существующих на сегодняшний день экспресс-лабораторий. Т.е. получается, что положительный результат, полученный при испытании пробы масла на содержание ПХБ с использованием таких комплексов, говорит о ПХД составляющей в масле.
Это не совсем верно! Дело в том, что большинство таких исследовательских методов указывают лишь на наличие хлора в проверяемом масле, но не указывают на первоисточник появления хлора — т.е. не говорят о том, является ли причиной высокое содержание полихлорбифенилов. Появление хлора в пробе масла не дает основание говорить о ПХБ в масле, но обязывает провести вторичное исследование масла в сертифицированной лаборатории определив, в том числе и при наличии ПХБ определив его концентрацию.
- На выбросы ПХБ в результате открытого применения приходится существенный объем выбросов, воздействию которых подвергаются люди.
Это верно! Около 21% всемирного производства ПХБ используется в открытом применении. Вероятно, что из этого количества порядка половины выбросов, воздействию которых мы подвергаемся, приходится в первую очередь на методы открытого применения ПХБ. - В связи с огнестойкостью ПХБ наибольший интерес представляют полихлорбефинилы, применяемые в энергетике на электростанциях, а также в больницах, школах, шахтах и т.п., так как возможные пожары на данных объектах создают более серьезную опасность.
Это верно! - Негативные последствия ПХБ известны еще с середины прошлого века.
Это абсолютно верно!
Помимо указанных в разделе «мифы» фактов, можно привести следующие:
Проведенные первые глобальные исследования влияния ПХБ на здоровье живых организмов показало: более 50% крыс, подверженных влиянию полихлорированных бифенилов, погибли, а у остальных были обнаружены множественные нарушения работы внутренних органов.
Целый ряд исследований 60-х — 70-х годов прошлого века показали, что ПХБ еще и иммунотоксичны, т.е. оказывают разрушающее влияние на иммунную систему живых существ. - Производство ПХД закончилось в 1993 году.
Это верно! По данным Программы Организации Объединенных Наций по охране окружающей среды (ЮНЕП) последний трансформатор с содержанием ПХБ был произведен в России в 1993 году.
Источник
СИГРЭ-72 — Подстанции переменного тока — Предотвращение загрязнения почвы на подстанциях трансформаторным маслом
Содержание материала
- Введение. Здесь рассматриваются типичные способы выполнения фундаментов силовых трансформаторов, установленных на открытом воздухе, предотвращающие попадание масла в водоносный слой и его загрязнение как при утечке масла в нормальных условиях, так и вследствие пожара.
- Основные соображения. Утечка может быть существенной, если произошло повреждение ввода или фланца основного трубопровода, но, к счастью, такие случаи бывают редко. Незначительные утечки масла более распространены, но они могут не приниматься во внимание. Предотвращение загрязнения почвы утечками масла обходится дорого и применяется только там. где имеются специальные условия, например при расположении подстанции вблизи рек или насосных станций, или при большой проницаемости почвы. Обычно достаточно собрать небольшое количество вытекшего масла.
- Способы сбора утечек. Для этого используется емкость из непроницаемого бетона, в которую собираются вытекшее масло и дождевая вола. Отсюда они отводятся в маслоуловитель такого же типа, который обычно применяется на бензостанциях. Отделенная дождевая вода переливается в отстойник или в дренажную сеть подстанции. В последнем случае маслоуловитель должен автоматически отключаться пои его заполнении. Обычно достаточно опоражнивать маслоуловитель 1 раз в гоп.
Вели происходят аварии с большими потерями масла, грунт вокруг фундамента трансформатора, пропитанный маслом, должен быть очищен химическим способом или заменен.
3.4 Меры предотвращения растекания масла и загрязнения им почвы. Если имеют место особые условия, указанные ниже, которые требуют сбора вытекшего масла, даже в очень редких случаях разрыва трубопровода (что иногда сопровождается пожаром), меры против загрязнения должны также учитывать противопожарные меры.
Для этого система для предотвращения загрязнения должна ограничивать растекание горящего масла.
Она должна предотвращать проникновение масля в почву; предотвращать растекание горящего масла вокруг поврежденного трансформатора; способствовать гашению горящего масла под трансформатором и вблизи него; собирать и сохранять как масло, так и любое средство пожаротушения (воду, пену и т. п.).
На основании многолетнего опыта установлено, что лучшие результаты дают следующие решения, удовлетворяющие вышеприведенным требованиям:
яма для сбора масла, расположенная под трансформатором; яма для сбора масла, расположенная под трансформатором с выпуском в маслосборник большего размера.
Рис. 4. Пример выполнения ямы для сбора масла.
1 — уклон 2%; 2 — труба (только при наличии выпуска в маслосборник).
Яма для сбора масла может иметь вид, показанный на рис. 4, где приведены два различных решения. В обоих случаях рекомендуется устройство вокруг трансформатора щебеночной засыпки глубиной около 30 см и шириной, равной 20% высоты трансформатора, но не менее 0,8 м. В первом случае слой щебня с размером зерен 40—60 мм насыпан на оцинкованную решетку. Опыт показывает, что слой щебня такого размера прекращает горение просачивающегося через него масла.
Яма для сбора масла должна иметь объем, равный сумме объемов масла, содержащегося в трансформаторе, и воды в стационарном противопожарном устройстве, если оно предусмотрено, а также некоторого резерва для дождевой воды. Этот резерв должен быть пропорционален количеству дождя, выпадающего в районе, в котором размещена подстанция, и частоте опоражнивания.
Во втором случае вся яма вокруг трансформатора заполняется щебнем.
Верхний слой толщиной примерно 10—20 см должен выполняться из зерен щебня 40—60 мм, остальная часть ямы — из зерен 160—-200 мм, яма, заполненная таким образом, может вмещать жидкость, составляющую примерно 1/3-1/4 ее объема. Могут быть необходимы мероприятия для предотвращения попадания мелких частиц щебня между крупными. Следовательно, объем такой ямы должен
быть в 3—4 раза большим объема, вычисленного для первого случая.
Должна обеспечиваться возможность опоражнивания ямы с помощью насоса.
Если опоражнивание автоматизировано, система опоражнивания должна быть размещена и управляться так, чтобы не допускать проникновения масла в дренажную систему подстанции. Дно ямы должно выполняться из масловодонепроницаемого бетона.
Яма для сбора масла, соединенная с отдельным маслосборником. Это наиболее удобно при использовании решения с ямой, полностью заполненной щебнем. Маслосборник (простой). Яма для сбора масла выполняется так, как описано, но для меньшего, чем в предыдущем случае, объема. В этом случае, как правило, достаточно, чтобы яма (выполненная но рис. 4) вмещала Vs (или даже менее) от объема масла, содержащегося в трансформаторе.
Эта яма должна быть соединена керамической или чугунной трубой диаметром не менее 200 мм с маслосборником, расположенным в удобном месте. Если масло от нескольких ям стекает только в один маслосборник, последний должен быть расположен на примерно одинаковом расстоянии от всех трансформаторов или в самой низкой части площадки подстанции, чтобы обеспечить сток. Маслосборник должен иметь вместимость, достаточную для того, чтобы принимать одновременно (без перелива) содержимое самого большого трансформатора подстанции, воду от любой стационарной противопожарной установки и определенное количество дождевой воды, собираемой всеми ямами и вычисленное, как было показано выше. Любые другие стоки не должны попадать в маслосборник. Он должен быть снабжен достаточно большим выпуском для воздуха, чтобы не допускать избыточного давления во время работы. Внутренняя поверхность маслосборника должна быть водонепроницаемой.
Опорожнение маслосборника может производиться с помощью насоса. Рекомендуется контролировать уровень жидкости.
Автоматический отвод воды и разделение воды и масла в маслосборнике. Если желателен автоматический отвод дождевой воды, то он может быть выполнен по рис. 5.
При таком решении маслосборник состоит из впускного отделения, отстойника, выпускного отделения и собственного маслосборника.
Первые три отделения обычно заполнены водой и соединены проемами, расположенными в нижней части. Впускное и отстойное отделения соединены также с маслосборником через отверстия, расположенные над нормальным уровнем воды. Для уравнивания давления отделения соединены проемами, расположенными в верхней части.
Рис. 5. Маслосборник с маслоотделителем.
1 — сток из ям для сбора масла; 2 — впускное отделение; 3 — отстойник; 4 — выпускное отделение; 5 — маслосборник; 6 — уровень воды в нормальных условиях; 7 — сброс воды (10 л/с).
Сток от ям попадает в впускное отделение на высоте соответствующей нормальному уровню воды, который определяется устройством перелива в выпускном отделении.
Это отделение сообщается также с общей дренажной сетью через трубу с максимальной пропускной способностью около 10 л/с.
Масло откачивается насосом. Так же как и при простом маслосборнике, описанном выше, этот маслосборник должен быть непроницаемым, иметь выпуск воздуха и, если это возможно, указатель уровня воды. Объем маслосборника обычно принимается примерно равным 40 м3, что позволяет вместить 20 м3 масла и 10 м3 воды от противопожарной системы.
- Синтетические масла. Синтетические масла, например аскарелы, ядовиты и требуют специальных мер предосторожности. Синтетические масла используются для трансформаторов только в нескольких странах, но обычно они применяются в конденсаторах. Количества их обычно малы, и для предотвращения загрязнения ими почвы может быть достаточным соответствующее обслуживание.
Источник