人類は何千年も前に流水のエネルギーを利用することを学びました。 XNUMX 世紀以上にわたり、電気は水力を利用して生成されてきました。 ほとんどの人は、水力の使用を川のせき止めと関連付けますが、水力発電エネルギーは、潮の干満を利用して生成することもできます。
水力発電事業は、北極の永久凍土から赤道の熱帯雨林まで、広大な地形と多くの気候にまたがっています。 攻撃的な昆虫や動物、さらには有毒植物などの職業上の危険は場所によって異なるため、発電所の地理的な場所は、存在する可能性のある危険な状態に影響します。
水素化ステーションは、一般的に ダム 大量の水を閉じ込め、 余水吐 制御された方法で余剰水を放出し、 発電所. ダイクス その他の水の封じ込めおよび制御構造も水力発電所の一部である可能性がありますが、発電には直接関与していません。 発電所には、水の直線的な流れを回転する流れに変換するタービンを通して水を導く伝導チャネルが含まれています。 水はタービンのブレードを通って落ちるか、水平に流れます。 タービンと発電機は互いに接続されています。 したがって、タービンの回転は、発電機のロータの回転を引き起こす。
水流による電力ポテンシャルは、水の質量、落下する高さ、および重力加速度の積です。 質量は、利用可能な水の量とその流量の関数です。 発電所の設計によって、水の高さが決まります。 ほとんどの設計では、ダムの上部近くから水を引き込み、それを底部で既存の下流の川床に排出します。 これにより、合理的で制御可能な流れを維持しながら、高さを最適化します。
ほとんどの最新の水力発電所では、タービン発電機が垂直に配置されています。 これらは、これらの駅でメインフロアの上に突き出たおなじみの構造です。 ただし、ほとんどすべての構造は、メインフロアレベルで見えるものよりも下にあります。 これには発電機ピットが含まれ、その下にはタービンピットと吸排気管が含まれます。 これらの構造物と導水路は時々入ります。
古いヴィンテージの発電所では、ターボ発電機は水平に配置されています。 タービンからのシャフトは壁から発電所に突き出ており、そこで発電機に接続されています。 発電機は、非常に大きくて古いスタイルのオープンケースの電気モーターに似ています。 この装置の設計と建設の品質を証明するために、XNUMX 世紀初頭の施設のいくつかがまだ稼働しています。 現在の駅の中には、古い駅のデザインの更新版が組み込まれているものもあります。 このような発電所では、水路がタービン発電機を完全に取り囲み、水路を通過する管状ケーシングを通って入口が得られます。
発電機の回転子の巻線には磁場が維持されます。 このフィールドの電力は、鉛蓄電池または苛性アルカリを充填したニッケル カドミウム電池のバンクによって供給されます。 回転子の動きとその巻線に存在する磁場により、固定子の巻線に電磁場が誘導されます。 誘導電磁界は電力網に供給される電気エネルギーを提供します。 電圧は流れる水から生じる電気の圧力です。 電気圧力、つまり電圧を一定レベルに維持するには、タービンを通過する水の流れを変える必要があります。 これは、需要または条件の変化に応じて行われます。
電気の流れは、例えば、ローター内の励磁器アセンブリで電気アークを引き起こす可能性があります。 電気アークはオゾンを発生させる可能性があり、オゾンは低レベルであっても消防ホースのゴムやその他の材料に悪影響を及ぼす可能性があります。
水力発電機は、非常に高い電流と高電圧を生成します。 発電機からの導線はユニット変圧器に接続され、これから電源変圧器に接続されます。 電源トランスは電圧を昇圧し、長距離伝送のために電流を減らします。 低電流により、伝送中の加熱によるエネルギー損失が最小限に抑えられます。 一部のシステムでは、絶縁体として従来のオイルの代わりに六フッ化硫黄ガスを使用しています。 電気アークは、六フッ化硫黄よりもはるかに危険な破壊生成物を生成する可能性があります。
電気回路にはブレーカーが含まれており、電力網から発電機を予期せず迅速に切断する可能性があります。 一部のユニットは、圧縮空気の爆発を利用して接続を切断します。 このようなユニットが作動すると、非常に高いレベルの衝動的なノイズが発生します。
管理とステーション操作
ほとんどの人は、水力発電の管理および発電所の運用面に精通しており、一般に組織の一般的なプロファイルを作成します。 発電所の管理者は、発電所が信頼できるサービスを提供できるように努めています。 管理には、ビジネスおよび技術機能、および管理に関与するオフィス担当者が含まれます。 ステーションの運用担当者には、プラントの管理者と監督者、およびプロセス オペレーターが含まれます。
水素化はプロセス操作ですが、化学産業などの他のプロセス操作とは異なり、多くの水素化ステーションには操作スタッフがいません。 発電設備は遠隔操作で、場合によっては遠距離から操作します。 ほとんどすべての作業活動は、プラントおよび機器の保守、修理、変更、およびアップグレード中に発生します。 この動作モードでは、予期しない起動を防ぐために、制御をエネルギー生産からメンテナンスに移すことができる効果的なシステムが必要です。
危険と管理体制
電力会社は従来、「ボトムアップ」組織として管理されてきました。 つまり、組織構造は伝統的に、初級レベルのポジションから始まり、上級管理職に至る上向きの移動経路を提供してきました。 組織に横から入る人は比較的少ない。 これは、電力会社の監督と管理が、現在新人レベルの職に就いている個人と同じ労働条件を経験している可能性が高いことを意味します。 このような組織構造は、労働者が有害物質、特に慢性的に累積的な影響を与える物質にさらされる可能性に関して意味を持つ可能性があります。 たとえば、ノイズを考えてみましょう。 現在管理職に就いている従業員は、職業上の騒音にさらされる仕事に就いていたときに、重度の難聴を患っていた可能性があります。 企業の聴力検査プログラムでは、通常、現在職場で高レベルの騒音にさらされている従業員のみが対象となるため、彼らの難聴は検出されない可能性があります。
発電設備のメンテナンス
発電設備の保守は、主に電気保守と機械保守の XNUMX 種類の活動に分けられます。 両方のタイプの作業が同時に発生したり、並行して発生したりする場合がありますが、これらを実行するために必要なスキルと作業はまったく異なります。
メンテナンスでは、ユニットのシャットダウンと解体が必要になる場合があります。 取水口の水の流れは、ヘッドゲートによって制御されます。 ヘッドゲートは、水の流れを遮断するために取水路に下げられた鉄骨構造です。 流れを遮断すると、水が内部チャネルから排出されます。 タービンからの出口 (ドラフト チューブ) の静止水位は、タービン ランナのスクロール ケースとブレードのレベルより下です。 これにより、これらの構造へのアクセスが許可されます。 スクロールケースは、タービンランナーの周りの水の流れを均一に導くテーパー状のスパイラル形状の構造です。 水は、スクロール ケースから流れを導くガイド ベーンと、量を制御する可動ベーン (ウィケット ゲート) を通って通過します。
必要に応じて、発電機とタービンを通常の場所から取り外して、発電所のメインフロアに置くことができます。 再塗装または脱脂、および巻線、ベアリング、ブレーキ、または油圧システムの修理および交換のために、取り外しが必要になる場合があります。
ランナーのブレード、ウィケット ゲート、ガイド ベーン、およびスクロール ケースとドラフト チューブ内の導水構造が、キャビテーションによる損傷を受けることがあります。 水中の圧力が蒸気圧を下回るとキャビテーションが発生します。 これが起こると、気泡が形成され、これらの気泡によって引き起こされる乱流が、水が接触する材料を侵食します。 損傷した材料を溶接で修復するか、鋼とコンクリートの表面を修復して再コーティングする必要がある場合があります。
鋼構造物も、腐食した場合、修理と再塗装が必要になる場合があります。
危険
水力発電にはさまざまな危険が伴います。 これらの危険の中には、業界で働くすべての従業員が共有するものもあれば、電気的または機械的なメンテナンス活動に携わる者に限定されるものもあります。 発生する可能性のある危険のほとんどは、表 1 と表 2 にまとめられており、注意事項もまとめられています。
表 1. 水力発電における選択された化学的および生物学的危険への暴露の制御
暴露 |
入手できる場所 |
影響を受ける労働者 |
制御へのアプローチ |
研磨粉 |
粉塵にはブラスト材や塗料の粉塵が含まれる場合があります。 1971 年以前に塗布された塗料には PCB が含まれている可能性があります。 |
メカニカル |
-ダストコントロールシステム |
アスベスト |
アスベストは、発電機のブレーキ、パイプと電気の絶縁、スプレー塗装、アスベスト セメント、その他の製品に含まれている可能性があります。 曝露は、脆弱性と発生源への近さに依存します。 |
電気的メンテナンス |
~アスベストを含む作業について現在のベストプラクティスを採用~ |
電池 |
バッテリーバンクの端子間の短絡は、爆発や火災、電解液の液体やエアロゾルへの暴露を引き起こす可能性があります. |
電気的メンテナンス |
-バッテリー端子と非絶縁導体のシールド |
コーティング |
排出物には、一酸化炭素、鉛やその他のクロム酸塩を含む無機顔料、塗料樹脂の分解生成物が含まれます。 PCB は 1971 年以前は可塑剤として使用されていた可能性があります。PCB は加熱するとフランとダイオキシンを生成する可能性があります。 |
メカニカル |
-局所排気換気 |
塩素 |
塩素暴露は、水処理システムおよび廃水処理システムの塩素ボンベの接続/取り外し中に発生する可能性があります。 |
オペレーター |
- 塩素ボンベを使用する場合は、塩素業界のガイドラインに従ってください |
脱脂 |
電気機器の脱脂には、可燃性、溶媒和、および残留物を残さずに急速に蒸発するという特定の特性を持つ溶媒が必要です。 これらの特性を満たす溶媒は揮発性であり、吸入の危険をもたらす可能性があります。 |
電気的メンテナンス |
-局所排気換気 |
ディーゼル |
排出物には主に、二酸化窒素、一酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄、および発電所で運転される車両またはエンジンからの多環芳香族炭化水素 (PAH) を含む微粒子が含まれます。 |
すべての労働者 |
・建物内での自動車・トラックの乗り入れを禁止する。 |
昆虫の残骸 |
ステーション周辺の急流域で繁殖する昆虫もいます。 交尾後、成虫は死亡し、死体は腐敗して乾燥します。 一部の人はアレルギー性呼吸器を発症します
排水に続いて、水路に生息する昆虫の幼虫は、糸のようなロープを生成することによって、体を残りの水に沈めようとする場合があります。 一部の個人は、これらの物質が乾燥した結果、粉塵に対するアレルギー性呼吸器過敏症を発症する可能性があります。 |
すべての労働者
|
-流れの速い水域で生活の一部を過ごす昆虫は、海の建設の結果として生息地を失います。 |
オイルと潤滑剤 |
オイルと作動油がローターとステーターの巻線をコーティングします。 高温の表面に接触した炭化水素の分解により、多環芳香族炭化水素 (PAH) が生成される可能性があります。 暴露は、吸入および皮膚接触によって発生する可能性があります。 皮膚に接触すると、皮膚炎を引き起こす可能性があります。 |
電気的メンテナンス |
・個人用保護具(状況による) |
オゾン |
ローターやその他の電気機器でのアーク放電によって生成されるオゾンは、発生源への近さによっては、曝露の問題を引き起こす可能性があります。 |
すべての労働者 |
-アーク放電を防ぐために電気機器を維持する |
ペイントの煙 |
塗料エアロゾルには、噴霧された塗料と希釈剤が含まれています。 液滴および蒸気中の溶媒は、可燃性混合物を形成する可能性があります。 樹脂系には、イソシアネート、エポキシ、アミン、過酸化物、およびその他の反応性中間体が含まれます。 |
傍観者、画家 |
・塗装ブース |
ポリ塩化 |
PCB は 1970 年代初頭まで電気絶縁流体に使用されていました。 元の液体または残留物がケーブル、コンデンサ、変圧器、またはその他の機器にまだ存在している可能性があります。 暴露は、吸入または皮膚接触によって発生する可能性があります。 使用中の火災や極端な加熱により、PCB がフランやダイオキシンに変化する可能性があります。 |
電気的メンテナンス |
-個人用保護具 |
六フッ化硫黄 |
六フッ化硫黄の電気アーク破壊により、かなり毒性の高いガス状および固体状の物質が生成されます。 |
電気的メンテナンス |
-局所排気換気 |
溶接およびろう付け |
ハンダ中のカドミウム、鉛、銀 |
Electrical
メカニカル |
-局所排気換気 |
表 2. 水力発電における選択された化学的および生物学的危険への暴露の制御
暴露 |
入手できる場所 |
影響を受ける労働者 |
制御へのアプローチ |
ぎこちない作業 |
ぎこちない姿勢での長時間の作業は、筋骨格系の損傷につながる可能性があります。 |
すべての労働者 |
-人間工学の原則を反映するように設計された機器 |
限られたスペース |
ダム、制御構造物、制御ゲート、導水路、発電機およびタービン機械には、酸素欠乏になる可能性がある、危険な雰囲気を閉じ込める可能性がある、または他の危険な状態を含む可能性がある、多くのピット、サンプ、タンク、およびその他の密閉された部分的に密閉されたスペースが含まれています。 |
すべての労働者 |
-空気試験装置 |
溺死 |
溺水は、前湾(取水ゾーン)または放水路(放流ゾーン)またはその他の領域で動きの速い水に落ちた後に発生する可能性があります。 春、秋、冬の間、高緯度では非常に冷たい水が存在します。 |
すべての労働者 |
- 人員封じ込め障壁 |
感電死 |
ステーション内の領域には、通電されたシールドされていない導体が含まれています。 シールドされた導体を含む機器は、シールドを取り外した後に通電する可能性があります。 感電死のリスクは、許可されていないエリアへの意図的な立ち入り、または保護システムの偶発的な故障によって発生します。 |
すべての労働者 |
- 電気機器の安全な作業条件を確保するための慣行と手順を確立します。 |
電磁 |
発電機およびその他の電気機器は、DC および 60 Hz (およびそれ以上) の AC フィールドを生成します。 ばく露は、発生源への近さと構造物による遮蔽に依存します。 磁場は、シールドによる減衰が特に困難です。 曝露の重要性はまだ確立されていません。 無線周波数: ヒトへの影響は完全には確立されていません。 |
すべての労働者 |
-現在の限界以下では危険性が確立されていない |
ヒート |
発電機はかなりの熱を発生します。 発電機と熱交換器は、加熱された空気を発電所に排出する場合があります。 発電所の構造は、太陽エネルギーを吸収して建物に放射することができます。 熱中症は、気候や運動のレベルに応じて、暖かい季節に発生する可能性があります。 |
屋内労働者 |
-加熱された空気を屋根に向かって偏向させ、遮蔽し、工学的制御を行う |
ノイズ |
発電機やその他の発生源やタスクからの定常状態のノイズは、規制された制限を超える可能性があります。 エアブラストブレーカーは非常に高いレベルの衝撃音を発生します。 これらはいつでも放電できます。 |
すべての労働者 |
-騒音制御技術を適用します。 |
交代制勤務 |
シフト操作は、生理学的および心理社会的ストレスを生み出す可能性があります。 心理社会的ストレスは、これらの作戦が行われる傾向がある小規模で孤立したコミュニティに関与する少数の人々にとって特に深刻になる可能性があります。 |
オペレーター |
-概日リズムに関する現在の知識を反映した勤務スケジュールを採用する。 |
バイブレーション、ハンドアーム |
電動ハンドツールやハンドヘルド機器によって生成される振動は、ハンドグリップを介して伝達されます。 |
電気的メンテナンス |
-手腕の振動に関する現在の基準を満たすツールを使用してください。 |
振動、全身 |
発電機の回転運動や水流の乱れに起因する固体振動は、床や壁を介して伝達されます。 |
すべての労働者 |
- 振動を最小限に抑えるために、回転機器を監視および整備します。 |
ビジュアルディスプレイユニット |
コンピュータ化されたワークステーションの効果的な使用は、視覚的およびオフィスの人間工学的原則の適用にかかっています。 |
オフィスワーカー |
- ビデオ ディスプレイの選択と利用にオフィスの人間工学的原則を適用する |
気象関連 |
紫外線エネルギーは、日焼け、皮膚がん、白内障を引き起こす可能性があります。 寒さは、寒冷ストレスや凍傷を引き起こす可能性があります。 |
屋外労働者 |
・防寒性のある作業着 |
環境への影響
水力発電は環境にやさしいとして推進されています。 もちろん、エネルギーの供給や水の流れの安定化を通じて、社会に多大な利益をもたらします。 しかし、そのようなエネルギーの生成は、環境コストなしでは実現できず、近年、ますます一般的な認識と注目を集めています. たとえば、地球や岩石の広い範囲を酸性水で浸水させると、これらの物質から金属が浸出することが知られています。 水銀の生物濃縮は、そのような浸水地域からの水で捕獲された魚で発見されました.
洪水は、水中の乱流パターンと酸素化のレベルも変化させます。 これらは両方とも深刻な生態学的影響をもたらす可能性があります。 たとえば、せき止められた川ではサーモンランが姿を消しました。 この消失の原因の一部は、魚がより高い水位への道を見つけられなかったり、横断できなかったりしたためです。 また、水は川というより湖に似てきており、湖の静かな水はサーモンランと相容れません。
洪水はまた、魚の生息地を破壊し、魚や他の生物が栄養を依存している昆虫の繁殖地を破壊する可能性があります. 場合によっては、洪水によって生産的な農地や森林が破壊されています。 広大な地域の洪水は、気候変動やその他の生態学的バランスの変化についても懸念を引き起こしています。 塩水域に流れ込む運命にあった淡水が滞留していることも、塩分濃度の変化に対する懸念を引き起こしています。