Анализ аварийности и травматизма в электроэнергетике Российской Федерации

Рост потребления электроэнергии в мире обеспечивается в основном за счет увеличения спроса развивающихся экономик. В период с начала 2000-х гг. стабильно растет потребление электричества в Китае и в других странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Продолжается рост производства электрической энергии в Индии, где с 2011 г. вырабатывается электроэнергии больше, чем в России. В Японии потребление электроэнер- гии, наоборот, снижается, так как аварии на АЭС «Фукусима-1» привели к тому, что значительное количество АЭС в Японии не вырабатывают электроэнергию. Следует отметить низкие темпы роста экономики Японии и введенный режим экономии электроэнергии. В целом в развитых странах объем выработки электроэнергии и ее потребления стабилен (рис. 1) [1].

К существенному увеличению выработки электроэнергии в развитых странах мира может

-о Азия (без Китая)-о-Бразилия -о-Китай

-о Германия      -о-Индия         -о Япония

-о-Россия         -о-США           -о-Евросоюз

Рис. 1. Динамика потребления электроэнергии в странах мира

привести все более активное использование электромобилей. Количество Nissan, Tesla и других марок электромобилей, находящихся в эксплуатации по всему миру, составляет более 3 млн. Потребление электроэнергии одним электромобилем составляет 10–30 кВт·ч на 100 км пути. Тенденция на увеличение парка электромобилей в нашей стране не прослеживается: например в городе Челябинске, население которого составляет более 1 млн человек, зарегистрировано менее 10 электромобилей. Президент РФ считает бесперспективным использование электромобилей в ближайшем будущем [2], а введение социальной нормы энергопотребления для населения способно привести в перспективе к снижению электропотребления внутри РФ.

Фактическое потребление электроэнергии в Российской Федерации в 2017 г. составило, по информации ЕЭС России, 1 039,9 млрд кВтч, что выше факта 2013 г. менее чем на 2,7 %. По оперативным данным АО «СО ЕЭС», выработка электроэнергии в Единой энергосистеме России в 2017 г. составила 1073,6 млрд кВт·ч. [3]. Увеличение потребления электроэнергии связано с присоединением полуострова Крым.

Анализ аварийностив электроэнергетике РФ

Энергосистема Российской Федерации состоит из ЕЭС России (семь объединенных энергосистем (ОЭС) – ОЭС Центра, Средней Волги, Урала,

Северо-Запада, Юга и Сибири) и территориально изолированных энергосистем (Чукотский автономный округ, Камчатский край, Сахалинская и Магаданская области, Норильско-Таймырский и Николаевский энергорайоны, энергосистемы центральной и северной частей Республики Саха (Якутия)).

Данные по аварийности на электростанциях установленной мощностью 25 МВт и более и на объектах электросетевого хозяйства сетевых компаний и крупных потребителей электроэнергии номинальным классом напряжения 110 кВ и выше ЕЭС России подготовлены в соответствии с критериями, определенными Правилами расследования причин аварий в электроэнергетике, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 октября 2009 г. № 846, по авариям, в результате которых произошло:

• –    отключение генерирующего оборудования или снижение мощности электростанции на 50 МВт и более;

• –    отключение ЛЭП и оборудования напряжением 110 кВ и выше;

• –    неправильные действия противоаварийной автоматики;

• –    прекращение связи между объектом электроэнергетики и диспетчерским центром.

Следует отметить, что количество аварий на объектах электроэнергетики имеет тенденцию к уменьшению (рис. 2, 3). Однако количество аварий в большинстве акционерных обществ генерирую-

Рис. 2. Количество аварий на объектах генерирующих компаний ЕЭС РФ

• ■    2014

• ■    2015

• ■    2017

Рис. 3. Количество аварий на объектах электросетевого хозяйства 110 кВ и выше ЕЭС РФ

щих компаний исчисляется сотнями, а в акционерных обществах электросетевого хозяйства составляет тысячи. Статистические данные об авариях в электроэнергетике были взяты из [4–7]. Такое положение дел приводит к мысли о необходимости внедрения инновационных технических средств, позволяющих минимизировать ошибки персонала и тем самым существенно снизить количество возможных аварий. Уменьшить количество аварий можно за счет специальной подготовки работников предприятий электроэнергетики. Программа такой подготовки должна быть разработана для каждого конкретного акционерного общества с учетом повторяемости аварий из-за неправильных действий персонала.

Анализ травматизмав электроэнергетике РФ

Среди показателей травматизма, которые широко использовались еще в СССР, был показатель количества смертельных несчастных случаев на тонну добываемого угля. Если рассматривать электроэнергетику, то подобным показателем могло бы быть отношение количества несчастных случаев со смертельным исходом, связанных с производством и передачей электрической энергии на 1 ТВт потребляемой энергии. Данные о производственном травматизме были взяты из [8–12]. Последние 6 лет потребление электроэнергии в нашей стране почти не менялось, общее количество несчастных случаев при производстве и передаче электрической энергии изменялось существенно, но количество смертельных несчастных случа- ев, большая часть которых происходит в элетросе-тевых предприятиях и связана с воздействием электрического тока, почти не меняется (рис. 4). Таким образом, данный показатель может быть использован как индикатор, указывающий необходимость применения инновационных технических средств для обеспечения безопасности работников на качественно ином – более высоком уровне.

Наибольшее количество травм происходит в электрических сетях. Значительное их количество – 20 % и более происходит вследствие воздействия на пострадавшего электрического тока и (или) электрической дуги (рис. 5).

Рассмотрим основные виды производственного травматизма в генерирующих и электросетевых предприятиях (рис. 6). К основным видам происшествий относятся падения пострадавшего чаще всего с высоты менее 0,5 м, воздействие электрического тока и (или) электрической дуги, дорожнотранспортные происшествия. Для генерирующих компаний основным видом происшествий является падение с высоты. Для электросетевых предприятий основным видом происшествий является поражение электрическим током и (или) поражение электрической дугой.

Наибольшее количество пострадавших – мужчины и женщины в возрасте от 50 до 59 лет, имеющие стаж работы по профессии более 10 лет и являющиеся рабочими основных профессий предприятий электрических сетей (рис. 7, 8). Данная категория работников получила травмы при выполнении ремонтных работ или оперативного обслуживания. Все работники прошли вводный,

Рис. 4. Динамика потребления электроэнергии и травматизма в электроэнергетике РФ

Рис. 5. Динамика травматизма в электроэнергетике РФ

повторный и целевой инструктажи, большинство пострадавших от электрического тока имели 3-ю или более высокую группу электробезопасности.

Рассмотрим подробнее первичную информацию о некоторых типовых несчастных случаях, которая использовалась нами для проведения анализа [12].

Групповой несчастный случай произошел с двумя работниками электросетевого предприятия через 2 часа после начала работы. Пострадавшие – мужчины 43 и 60 лет, более 15 лет проработавшие в должности электромонтера по ремонту воздушных линий. С пострадавшими проводились вводный, повторный и целевой инструктажи по охране труда. Обстоятельства несчастного случая приводятся ниже. 18.05.2017 по наряду-допуску на открытом распределительном устройстве (ОРУ) 110 кВ, яч. № 1 ВЛ-110 кВ, портал ЛР, проводился текущий ремонт ВЧ заградителей подвесной изоляции с применением автогидроподъемника, при этом пострадавшие находились в люльке подъемника. В процессе работ было допущено приближение люльки подъемника к токоведущим частям, находящимся под напряжением 110 кВ со стороны второй системы шин. Произошел пробой на металлические части подъемника, при этом образовавшейся электродугой пострадавшие получили ожоги. Работы были остановлены. Пострадавшим была оказана первая помощь. Была вызвана бригада скорой помощи, и пострадавшие были отправлены в больницу. Диагноз 1-го пострадавшего – ожог вольтовой дугой левой кисти II-IIIа ст. 2 %. Травма – легкая. Диагноз 2-го пострадавшего – ожог вольтовой дугой 2–3 ст. на площади 30 % (12 % глубоких) в области туловища, верхней левой конечности, ожоговый шок. Травма – тяжелая.

Причиной несчастного случая является неудовлетворительная организация производства работ со стороны главного инженера, мастера участка, нарушение правил охраны труда при эксплуатации электроустановок со стороны машиниста подъемника

Смертельный несчастный случай произошел с работником электросетевого предприятия через 2 часа после начала работы. Пострадавший – мужчина 48 лет, более 20 лет проработавший в должности

Рис. 6. Основные виды происшествий при несчастных случаях в электроэнергетике РФ

■ до 30 лет

■ от 30 до 39 лет от 40 до 49 лет

■ от 50 до 59 лет ■ 60 лет и старше

Рис. 7. Динамика травматизма по возрасту пострадавших в электроэнергетике РФ

■ до 1 года

■ от 1 до 3 лет от 3 до 5 лет

■ от 5 до 10 лет

■ более 10 лет

Рис. 8. Динамика травматизма в зависимости от стажа работы по профессии пострадавших в электроэнергетике РФ

электромонтера по ремонту воздушных линий. С пострадавшим проводились вводный, повторный и целевой инструктажи по охране труда, а также проверка знаний. Обстоятельства несчастного случая приводятся ниже. 22.03.2017 в 09:35 бригада службы подстанций в составе производителя работ, пострадавшего и члена бригады была допущена к работе в ячейку № 7 ЗРУ 10 кВ РП-14 для текущего ремонта трансформатора напряжения 10 кВ. После отключения ШР-10 кВ и установки переносного заземления под напряжением остались неподвижные контакты заземляющих ножей 1 секции шин 10 кВ, находящиеся в нижнем отсеке ячейки № 7. Допускающий при проведении целевого инструктажа бригаде обратил внимание на присутствие высокого напряжения в нижнем отсеке, продемонстрировал наличие напряжения указателем напряжения, затем закрыл дверку отсека на ключ, установил предупреждающий плакат. Перед протяжкой контактных соединений производитель работ дал задание пострадавшему на чистку изоляции. Когда пострадавший заканчивал чистку изоляции, производитель работ дал задание члену бригады сходить в бригадный автомобиль и принести гаечные ключи. Затем, увидев паутину на стене коридора ЗРУ-10, производитель работ решил провести очистку стены. Для этого было необходимо, чтобы член бригады взял веник в бригадном автомобиле. С целью дачи команды члену бригады производитель работ отошел от работающего пострадавшего к дверному проему. Далее он услышал сильный треск и крик пострадавшего. Обернувшись, производитель работ увидел, что дверка нижнего отсека ячейки № 7 открыта и в отсеке находится передняя часть туловища пострадавшего. При приближении левой руки пострадавшего к токоведущим частям, находящимся под напряжением, пострадавший был поражен электрическим током. На момент обнаружения пострадавший токоведущих частей не касался. Производитель работ вместе с членом бригады извлекли пострадавшего из нижнего отсека ячейки № 7 и приступили к проведению реанимационных мероприятий. В 10:25 прибывшая на место происшествия бригада скорой помощи констатировала смерть пострадавшего.

Причиной несчастного случая является неудовлетворительная организация производства работ, нарушение пострадавшим трудовой и производственной дисциплины.

Основными причинами несчастных случаев на производстве являются:

• –    личная неосторожность пострадавших;

• –    неудовлетворительная организация производства работ;

• –    неправильное применение средств индивидуальной защиты, спецодежды и спецобуви;

• –    нарушение пострадавшими требований и норм охраны труда;

• –    неудовлетворительный контроль за работающими со стороны назначенных ответственных лиц.

Следует отметить, что на протяжении десятков лет больше всего групповых, тяжелых и смертельных несчастных случаев происходило в электроустановках из-за недостаточного уровня организационных и эксплуатационных характеристик [13–14].

Указанные причины свидетельствуют о наличии серьезных недостатков в работе руководителей всех уровней управления ряда субъектов электроэнергетики, ответственных за исполнением работающими требований норм и правил охраны труда.

В качестве дополнительных мер по снижению потенциальных рисков производственного травматизма рекомендовать субъектам электроэнергетики:

• –    повысить качество инструктажей персонала в части применения работниками средств индивидуальной и коллективной защиты, а также качество обучения безопасным методам и навыкам выполнения работ;

• –    обеспечить надлежащее качество инструкций по охране труда и другой производственной документации;

• –    усилить контроль за организацией проведения работ со стороны руководителей всех уровней управления и надзор за работающими при выполнении работ;

• –    оптимизировать количество и виды работ, максимально уменьшив число работ, не являющихся для работников основными. При этом в случае острой необходимости проведения таких работ нужно обеспечить безопасность работников и непрерывный контроль со стороны назначенных ответственных лиц.

В качестве технических средств повышения безопасности может быть предложено использование устройств дополненной реальности. Такие устройства помогают работнику не совершать критические ошибки, которые приводят к аварии или несчастному случаю, в реальном времени подсказывают работнику, как поступить в том или ином случае, предупреждают работника о том, что он находится в опасной зоне, где велика вероятность электропоражения. Необходимость освоения технологии AR связана также с цифровой трансформацией производственных процессов, без чего невозможно поддержание промышленного способа производства на современном уровне, решение задач Industrie 4.0.

Выбор технического средства повышения безопасности персонала в электроэнергетической отрасли РФ

Для эффективного использования устройств дополненной реальности должна быть разработана система, состоящая из устройств дополненной ре- альности и программного обеспечения, учитывающего специфику работы сотрудников предприятия. Вопросы расположения устройства дополненной реальности с точки зрения улучшения тактильного взаимодействия изложены в [15]. Методы виртуальной и дополненной реальности для улучшения понимания ситуации для дистанционного обслуживания, которое характерно для обслуживания электроустановок, подробно изложены в [16], использование визуальных маркеров для улучшения навигации в устройствах дополненной реальности изложено в [17], взаимодействие с он-лайн-документацией в процессе производства с использованием AR-устройств изложено в [18].

Первым этапом разработки системы может стать формулирование требований к устройству дополненной реальности, которые обеспечили бы максимальное удобство и безопасность эксплуатации устройства с учетом специфики проводимых работ, а также формулировка основных требований к программному обеспечению системы. Как показал проведенный нами анализ травматизма, значительное число несчастных случаев происходит с работниками в возрасте старше 50 лет и стажем работы более 10 лет, очень часто несчастные случаи связаны с воздействием электрической дуги, поэтому тело работника должно быть защищено специальным костюмом, а глаза – защитными очками. Требования к конструкции устройства дополненной реальности и программному обеспечению устройства необходимо формулировать с учетом этой, выявленной нами особенности. Устройство дополненной реальности должно обладать следующими свойствами:

• •    должно работать в течение рабочей смены без подзарядки, т. е. не менее 12 часов;

• •    должно быть противоударным и взрывозащищенным;

• •    должно прикрепляться под каску;

• •    не должно мешать использованию защитных очков;

• •    должно обеспечить работникам доступ к электронным документам, регламентирующим безопасность проведения работ;

• •    должно обеспечить связь с другими работниками для оперативного решения вопросов, связанных с обеспечением безопасности;

• •    должно обеспечить навигацию по производству – выделять опасные зоны производственного объекта в процессе эксплуатации оборудования, плановых и внеплановых ремонтов, устранения последствий аварий оборудования;

• •    интерфейс работы должен быть простым и понятным как для молодых работников, так и для работников старше 50 лет, среди которых случаев травмирования больше всего.

Все промышленные устройства AR в настоящее время делятся с технической точки зрения на три группы [19]:

• •    Monocular Augmented Reality Smart Glasses («монокли» дополненной реальности);

• •    Binocular Augmented Reality Smart Glasses (очки дополненной реальности);

• •    Binocular Head Hoop Augmented Reality Smart Glasses (шлемы дополненной реальности или AR HMD – Head Mounted Device).

Принципиальные различия между этими типами состоят в степени «погруженности» пользователя в AR. С нашей точки зрения, наиболее предпочтительным для персонала электроэнергетики является «монокль». В технической литературе и маркетинговых материалах также приводится «вспомогательная» классификация устройства AR («eyewear») по тому, как реализуется наложение AR-объектов на картинку окружающей реальности [20]:

• •    устройства с видеотрансляцией AR непосредственно на органы зрения пользователя (Video see-through devices);

• •    устройства оптического воспроизведения AR поверх реальной картинки (Optical see-through devices). На наш взгляд, такое устройство предпочтительнее для работников электроэнергетической отрасли РФ.

К концу 2017 г. сертифицированный рынок AR-устройств для промышленного применения состоял из следующих устройств, которые в этой нише занимали совместно более 90 % [20]:

• •    Vuzix M300 – «Монокль» дополненной реальности, Video see-through устройство (170 тыс. руб.);

• •    ODG R-7+ – «Очки» дополненной реальности, Optical see-through устройство (180 тыс. руб.);

• •    Epson Moverio BT-300 – «Очки» дополненной реальности, Optical see-through-устройство (120 тыс. руб.);

• •    Microsoft HoloLens – «Шлем» дополненной реальности, Optical see-through устройство (280 тыс. руб.).

К концу 2018 г. ситуация на этом рынке немного изменилась. Компания Intell закрыла перспективный проект очков дополненной реальности Intel Vaunt Smart Glass, а сама компания ушла с рынка устройств дополненной реальности. Представленное в середине 2018 г. устройство LIGHTWEAR компании Magic Leap не оправдало возложенных на него ожиданий, а следовательно, не оказало существенного влияния на рынок устройств дополненной реальности. На рынок вновь вернулся Google Glass (120 тыс. руб.), появилось на рынке новое устройство – монокль HMT-1 от компании RealWear (197 тыс. руб.), разработанное с учетом специфики работы топливно-энергетических компаний.

Следует отметить, что все рассматриваемые устройства имеют вычислительные мощности, которые при разработке соответствующего программного обеспечения позволят повысить безо- пасность персонала в электроэнергетике. С точки зрения проведенного анализа, наиболее подходит для использования в электроэнергетике, несмотря на свою значительную стоимость, устройство дополненной реальности HMT-1 (рис. 9), которое в полной мере удовлетворяет требованиям, изложенным нами выше. Требования к программному обеспечению, основные алгоритмы работы устройства, позволяющие повысить безопасность персонала, адаптированные к специфическим условиям эксплуатации электрических сетей в РФ, будут рассмотрены нами в последующих работах.

Рис. 9. Устройство дополненной реальности HMT-1

Заключение

Т ра в м а тиз м на пре дпр ият и и нах од итс я в не пос ред ств енн о й с в яз и с уро в н ем орга ни заци и т ру да , с об л ю де н ие м н орм и пр а в и л ра б оты в эл е к тр о у станов ках . Но, к с ож а л е н и ю, тра в м а тиз м з а в исит еще и от личности рабоче го, е го пс и хиче с кого и ф и зи ческого с ос тояния, е г о ре а кции на чре з в ы ч а й ные сит у а ц ии, скл о нность к небе з опа сным м етодам проведения работ.

П оэтом у с о с тороны рук ов одс тв а на м ного пра в и л ь н ее не тол ько пре д у преж да ть риски, но и в ни м ате л ь но относ и тьс я к с ос та ву п ерсонала, учи ты в а ть спе ц иф ик у ра бот на с та д ии пл ан иров а н ия, в не дря ть и н нов ац ионные у стройс тв а , п ом огающ и е р а б отни к у в сл ож ны х для не го с и т уаци ях и обес пе чив ающие конт рол ь з а пра в и л ьнос ть ю в ы по лняемых им действий.

С т оч к и з рени я пров еде н ного а на лиз а , из с ерийно производимых AR-ус трой ств н аи б ол ее под х о д и т дл я эт их цел е й устройс тв о дополне н ной реальности HMT- 1 . Сл ед у ет отм е тить, что бол ьшинство AR-у с трой ств м огу т при не об х од им ос ти за пи сыв ать проис х од яще е , что поз в олит бол е е де тал ь но и об ъект ивно оцени ть прич ины возник нов е н ия не с частног о с лу чая и в ыра бота ть м е р о прия ти я, которы е бы поз в ол и л и из беж а ть по добных ситуаций в дальнейшем.