Наведенное напряжение и меры защиты от него

На воздушные линии электропередач наводится напряжение от линий, функционирующих по соседству, это напряжение не относится прямо к напряжению самой линии, и называется поэтому наведенным.

В связи с этим фактом, правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок определяют защитные меры, которые необходимо предпринимать для обеспечения безопасности при проведении работ на воздушных линиях. Так же отмечаются отдельным пунктом меры безопасности в условиях, когда заземление не помогает понизить значение наведенного потенциала на отключенных проводах ниже 25 вольт.

Между тем, обслуживающий персонал время от времени испытывает поражение электрическим током по причине наведенного напряжения. Такое происходит из-за непонимания истинной природы наведенного напряжения, как оно возникает, каков механизм. Опасность так или иначе сохраняется, ведь даже прикосновение к заземленному по всем правилам проводу, который подвержен наведению напряжения от соседней линии, может привести к поражению человека током.

Суть в том, что любая воздушная линия, которая проходит параллельно другим воздушным линиям, все время испытывает индуктивное действие соседних линий, от чего и наводится на ней потенциал.

Электромагнитные поля линий между собой взаимодействуют, при этом значение наведенного напряжения связано как с рабочим напряжением, так и с током нагрузки, и с расстоянием между фазными проводниками линий, кроме этого значима длина участка, на котором эти проводники проходят параллельно. На каждой из линий наводится потенциал, который складывается из двух составляющих: электростатического и электромагнитного взаимодействий.

Первая составляющая — электростатическая. Наведенное данной составляющей, напряжение связано с взаимодействием электрического поля влияющей линии на рассматриваемую отключенную. Значение наведенного напряжения, даже при соблюдении ПУЭ, но при параллельном прохождении данных линий, зависит от напряжения на влияющей линии. Наведенное на отключенной воздушной линии напряжение оказывается одинаковым по всей ее длине, и получается равным:

Диаграмма распределения наведенного напряжения:

Электростатический компонент наведенного напряжения может быть снижен до безопасного значения по всей длине линии путем ее заземления хотя бы в одном месте. То есть если заземлить такую воздушную линию по ее концам, то эффект от действия электростатической составляющей будет полностью устранен. Отключенную воздушную линию, заземленную с концов, при ее обслуживании, согласно правилам техники безопасности, следует заземлить и в месте проведения работ.

Электромагнитный компонент отличается механизмом своего действия от электростатического. Наведенное напряжение от электромагнитного компонента обусловлено действием магнитных полей токов фазных проводов, принадлежащих влияющей линии. Так, наведенная на отключенную воздушную линию ЭДС будет равна:

Здесь имеет значение коэффициент индуктивной связи, который для коридоров рассматриваемых линий неизменен, но значение ЭДС обуславливается длинной участка, на котором линии следуют параллельно. Так же имеет значение ток нагрузки во влияющей линии, но не напряжение в линиях. Напряжение относительно земли в точке х будет равно:

Из формулы очевидно, что в начале линии наведенное электромагнитным компонентом напряжение будет равно +Е/2, в середине линии 0, а в конце -Е/2. Электромагнитная составляющая наведенного напряжения неизменна в связи с изоляцией провода от земли или с его заземлением в одной или нескольких точках.

С ростом количества мест заземления воздушной линии, смещается лишь место положения точки нулевого потенциала на линии. В соответствии с данной особенностью электромагнитной составляющей наведенного напряжения, обусловлены правила техники безопасности.

На диаграммах видно, что распределение электромагнитной составляющей напряжения, наведенного на отключенной воздушной линии, зависит от точки положения заземления. Если заземление одно, то точка нуля наведенного потенциала будет совпадать с точкой единственного заземления.

Данные диаграммы обосновывают потенциальную опасность для обслуживающего персонала, если работы ведутся в двух или более местах воздушной линии одновременно, поскольку воздушная линия, заземленная в одной точке, находится под действующим значением наведенной электромагнитной составляющей ЭДС. Так, если одна из бригад ведет работы в заземленной точке С, то там напряжение равно нулю.

Второе рабочее место D тоже может быть оснащено защитным заземлением, но тогда точка нулевого потенциала окажется смещена в направлении между точками D и C, и напряжения в самих точках D и C могут превысить безопасные значения, а люди будут уже подвергнуты риску.

Похожий эффект имеет место при работах на линейном разъединителе, который находится под действием наведенного напряжения от воздушной линии. Разъединитель должен быть заземлен со стороны линии, тогда рабочие будут в безопасности, если данное заземление будет единственным для обслуживаемой линии.

В противном случае, если будет иметься еще одно заземление, например на подстанции, расположенной с другого конца обслуживаемой линии, то наведенное напряжение в точке проведения работ возрастет до максимума, и люди окажутся в опасности. На рисунке приведена поясняющая диаграмма.

Фактор наведенного напряжения вынуждает рабочих прибегать к работам только по одной бригаде на линии, если данная воздушная линия находится под действием наведенного напряжения. Еще один вариант — разделить линию на несколько отдельных не связанных между собой участков, а затем поочередно их восстанавливать, и хотя такое решение связано с лишними затратами, к нему прибегают для обеспечения безопасности людей. Альтернатива — работа под напряжением, тогда сразу несколько бригад могут работать на одной линии.

В процессе приготовлений рабочего места для бригады, особое внимание уделяется надежности контактных соединений фазных проводников с защитными заземлителями.

Если контакт будет случайно потерян, то точка нулевого потенциала тут же сместится в другое место, а рабочее место окажется под наведенным напряжением, и люди подвергнутся риску. По этой причине лучше всего делать для надежности два защитных заземления. На рисунке приведено пояснение относительно данного нюанса.

Максимум наведенного электромагнитной составляющей напряжения приходится на границы участка взаимодействия линий, в частности — на отключенных линейных разъединителях. В данных точках на спуске заземляющей шины линейного разъединителя, либо на первой опоре, считая от подстанции, производятся замеры при включенных заземлениях с обеих концов линии. Соответственно подбираются вольтметры, класс которых должен укладываться в ожидаемые пределы до 500 — 1000 вольт.

Когда известен максимальный ток влияющей линии, после проведения замеров в текущем режиме становится возможным вычисление максимального наведенного напряжения, которое вычисляют по формуле:

Важно не забывать об основах безопасности во время проведения измерений. Соединительные провода, рама разъединителя и сам вольтметр могут находиться под напряжением, и для безопасной работы следует сначала собрать измерительную схему, а лишь затем соединять ее с фазными проводами.

Соединительные провода должны обладать изоляцией, рассчитанной на напряжение минимум 1000 вольт. Работники должны быть в диэлектрических ботах и перчатках. Если в процессе измерений потребуется изменять пределы измерения шкалы вольтметра, прежде нужно будет отсоединить всю измерительную схему от линии.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Наведенное напряжение и его особенности

Проложенные в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) высоковольтные линии, безопасны для людей и животных, несмотря на значение напряжения, измеряемое цифрами с 3–4 нулями. Однако природа протекания электрического тока в проводнике такова, что вокруг него обязательно возникает электромагнитное поле. На любых токопроводящих предметах тут же появляется наведенное напряжение, которое может быть не менее опасным, чем потенциал источника.

Как оно возникает

Рассмотрим вполне рядовую ситуацию. Существует некая линия электропередач, на которой в данный момент отсутствует потенциал. Это может быть не введенная в эксплуатацию линия, либо действующий объект, на котором выполняются ремонтные работы. На любом из участков этого проводника может располагаться другая линия, либо электроустановка, через которую протекает электрический ток. Если проводники расположены параллельно, возникает эффект трансформатора: влияющая линия (находящаяся под напряжением), оказывает индуктивное воздействие на отключенную. Благодаря этому, через пассивный проводник начинает протекать электрический ток, и возникает разность потенциалов, которая может иметь значение, аналогичное напряжению в источнике.

Если обесточить любую из ЛЭМ на иллюстрации, то под влиянием соседних проводников (находящихся под напряжением), на отключенных проводах возникнет наведенное напряжение.

Если на пассивной линии начать работы, не предприняв особых мер безопасности, можно получить поражение электротоком, вплоть до летального исхода.

Две составляющих этого явления

1. Электростатика — потенциал образуется под влиянием именно электрического поля от источника, расположенного рядом. Максимальное воздействие проявляется в параллельно проложенных проводах, один из которых обесточен, а второй находится под напряжением. Степень наводки (возникающий в пассивном проводе потенциал) зависит от двух факторов: величина напряжения влияющего источника и расстояние от него до пассивного проводника. Получившуюся систему можно представить себе, как конденсатор (группу конденсаторов). Она формально может быть бесконечной, поскольку потенциал наводится по всей длине пассивного проводника.На иллюстрации синим цветом обозначен отключенный провод, красным — влияющий кабель. Конденсаторы изображены условно, в том числе по отношению к «земле»Для обеспечения безопасности достаточно заземлить отключенный проводник (физически соединить его с «землей»). Причем это соединение может быть в одной точке, вне зависимости от положения. Весь статический заряд будет «стекать» по заземлителю, и условия работы станут безопасными.Определение значения наведенного статического напряжения производится по формуле:Uст = k × Uраб

• Uст — напряжение, наведенное статическим электричеством;
• Uраб — рабочее напряжение влияющего проводника;
• k — коэффициент емкостного воздействия. Зависит от расстояния и конфигурации проводников. Его величину можно узнать в специализированных справочниках.

Электромагнитное наведенное напряжение. Это то самое «трансформаторное» явление, при котором магнитное поле переменной величины распространяется во все стороны от влияющего проводника. Поле возбуждает электроток в пассивном проводнике вне зависимости от наличия заземления. Почему? Смотрите на иллюстрацию.Ток нагрузки в красном проводнике возбуждает электромагнитное поле. Под его влиянием возникает ток аналогичной величины в синем проводнике. Если к нему присоединить заземлитель, все равно возникает замкнутый контур, в котором наводится ЭДС.В точке заземления потенциал будет нулевым, а в остальной части провода он увеличивается по мере отдаления от «земли». Соответственно, максимальное значение разницы потенциалов образуется на концах пассивного кабеля, то есть в точках отключения линии.

В чем опасность наведенного напряжения

Согласно Правил устройства электроустановок, значение выше 25 вольт представляет угрозу для здоровья человека. Но главная проблема вовсе не в наличии опасного напряжения. Линии, которые находятся под рабочим напряжением, при возникновении аварийной ситуации будут обесточены с помощью защитных устройств. А в случае с наведенным потенциалом, защита не сработает. Поэтому использование стандартных средств здесь не поможет.

Важно: Отсутствие рядом с линией электропередач явных проводников, находящихся под напряжением, не повод для расслабления. Аналогичную проблему создают любые электроустановки, на которые подведено питание.

Определение наведенного напряжения

Со статикой определились, формально можно вычислить значение ЭДС для каждого участка работы. Однако при наличии нормального заземления (по краям и в точке работ), опасность практически нулевая.

А вот с электромагнитным наведением придется потрудиться. Если участок относительно небольшой, можно просто замерять разницу потенциалов на концах пассивного проводника.

Важно: Измерения проводятся с соблюдением всех мер защиты, как на реально работающей электроустановке.

Разумеется, все измерения проводятся при наличии нормальной токовой загрузки влияющей линии. То есть при условиях, когда наведенное напряжение достигает максимального значения.

Методика измерения следующая:

Общий принцип сводится к замеру разницы потенциалов между реальной «землей» и предполагаемой точкой нулевого потенциала, то есть временным заземлением обесточенного проводника. Расстояние от «земли» до точки нулевого потенциала должно быть не менее 15–20 м.

К измерительному зонду присоединяется гибкий медный провод, сечение которого позволяет выполнять работы с таким напряжением. Второй конец проводника соединяется с измерительным прибором. Вторая клемма прибора соединяется с реальной «землей».

Измерение проводится минимум двумя работниками. Один находится у прибора, а второй набрасывает зонд на измеряемый проводник.

Точки замера определяются перед началом операции, значение методично фиксируется первым оператором на графике.

При переходе на иной участок, схема измерения разбирается, демонтируется временное заземление. Оборудование переносится на новое место, где монтируется снова, с учетом зоны проведения измерений.

Важно: Наведенное напряжение измеряется не для статистики. Графики с результатами сдаются в отдел обеспечения безопасности работ на электроустановках. На основании этих данных планируются мероприятия по защите персонала при проведении ремонтных работ или укладке новых линий электропередач.

Решения принимаются в случае, когда на проводниках и стальной обвязке (растяжки, бандажи, и прочее) остается напряжение выше 42 вольт.

Меры безопасности при определении наведенного напряжения

1. Персонал должен иметь группу электробезопасности не менее III, а руководитель работ не менее IV.
2. Желателен опыт работы по монтажу и обслуживанию линий молниезащиты и силовых линий.
3. Вокруг зоны проведения измерений организуется периметр безопасности.
4. В целях безопасности, нулевой кабель в измеряемой группе, принято считать находящимся под напряжением.
5. Начало и окончание работ оформляются документально.
6. Запрещается проводить измерения в условиях осадков, сильного тумана, недостаточной видимости, сильном ветре.
7. Если на измеряемом участке обнаруживается повреждения опоры, изолятора или высоковольтного кабеля, работы прекращаются до устранения проблемы.

Теоретические расчеты значения разности потенциалов

Бывают ситуации, когда наведенное напряжение на ВЛ измерить не получается. В этом случае производится расчет значений по исходным данным:

Типовая формула: E = M × L × I

• E — значение ЭДС на проводнике, подверженном влиянию наведенного поля;
• М — коэффициент индуктивного влияния (определяется по справочным материалам);
• L — длина, при которой проводники расположены параллельно;
• I — максимально возможный ток влияющего проводника или электроустановки.

Также можно рассчитать разность потенциалов от точки проведения работ до «земли». В формуле применяется уже полученное значение ЭДС:

• U — разность потенциалов;
• E — значение ЭДС;
• X — расстояние от точки проведения работ до «земли»;
• L — длина, при которой проводники расположены параллельно.

Меры безопасности при работах на линии с наведенным напряжением

Если присутствует лишь статическое напряжение (что маловероятно), зона работ просто заземляется, желательно в двух точках.

При наличии напряжения, наведенного электромагнитным полем, меры безопасности более серьезные.

Важно: Это относится лишь к значениям, превышающим 42 вольта.

Как видно на иллюстрации, в зависимости от точки приложения заземления, мы просто смещаем место на проводнике, где наведенный потенциал будет нулевым.

При этом, перемещая точку приложения «земли», мы оказываем влияние на значения напряжения относительно заземлителя. Его величина линейно зависит от расстояния до нулевой точки.

Приложение заземлителей по краям линии с наведенным напряжением совершенно бессмысленно. Мы получаем такие же значения, как и без заземлителей.

Как бы не строилась система защиты с помощью любого количества заземлителей, пассивная линия все равно будет находиться под влиянием активных проводников либо электроустановок. Как в этом случае проводить работы:

1. Самый затратный способ — решить вопрос с отключением всех электроустановок и линий электропередач, расположенных параллельно. Работы выполняются максимально быстро, для снижения издержек.
2. Менее сложный, но все-таки проблемный вариант: разделение обслуживаемой линии на несколько коротких участков, не имеющих электрической связи между собой. Исходя из формулы расчета, мы знаем, что длина участка пропорционально влияет на величину наведенного напряжения.
3. И, наконец, оптимальный вариант: проведение работ под напряжением, либо со снятием напряжения, но с применением полноценных средств электрической защиты персонала. Это безопасно, но несколько ограничивает сотрудников в удобстве и скорости работы.

Наведение напряжения на домашних линиях электропроводки

Разумеется, речь не идет о значениях в сотни или тысячи вольт. Однако 40–60 вольт можно получить, а это уже опасно для жизни. Наверное, многие наблюдали блеклое свечение экономных ламп при выключенном освещении. Это признак наличия наведенного напряжения. Как правило, такие ситуации возникают при параллельной укладке линий питания розеточной сети и освещения.

При проведении работ опасаться нечего: вы все равно отключаете от вводного напряжения всю домашнюю сеть. А для локализации проблем вроде светящихся экономок, следует пересмотреть маршруты укладки проводов, и проверить рабочее заземление и зануление.

Видео по теме

Отличная и понятная статья. Быстро разобрался в вопросе.

Спасибо. Респект автору.

Актуальность статьи «Анализ основных изменений в ПОТЭЭ для работ под наведённым напряжением» (авторы: Королев И.В., Щербачева О.С., Боровкова А.М., Бурдюков Д.А.) неоспорима. В частности, «метод» работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте в периодической печати активно обсуждается уже более 35 лет.
В 1984 году в правилах появилось требование разделять ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением по его величине в 42 В (позднее 25 В), появился метод работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте, появилось требование составлять перечни ВЛ, находящихся под наведённым напряжением. Эти нововведения были представлены как решение проблем охраны труда при работах на ВЛ под наведённым напряжением. Но при этом, все ранее существовавшие в правилах требования по защите от наведённого напряжения при работах на ВЛ и оборудовании ОРУ были сохранены и до сих пор включены в правила в первоначальном виде. Вышеупомянутые же нововведения с 1984 года по 2013 год пять раз редактировались.
По настоянию эксплуатирующих организаций фирма ОРГРЭС только в 1993 году выпустила методику измерения величины «наведённого напряжения» на ВЛ. И специалистам по эксплуатации ВЛ и ПС стало очевидным ошибочность теории, на которую опирались «нововведения»: измерение величины наведённого напряжения производилось не между незаземлённым в месте измерений проводом (грозотросом) и заземлёнными токопроводящими частями, а измерялось падение напряжения на участке земли длиной 15 – 20 м от места заземления проводов (грозотросов). Такая подмена определения термина и прилагаемые графики распределения падения напряжения на заземлителе вдоль ВЛ недопустимо исказили положения электротехники. Выявились несоответствия с терминами и требованиями ПУЭ-5(6), а сейчас ПУЭ-7 раздел 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности». В 2009 году методика фирмы ОРГРЭС перекочевала в методику ОАО «ФСК ЕЭС».
Величина падения напряжения на заземлителе опоры, конечно, зависит от многих факторов. Но никакой связи величины падения напряжения на заземлителе с величиной наведённого напряжения на этой опоре между незаземлённым проводом (грозотросом) и заземлёнными токопроводящими частями, между проводами расщеплённой фазы, а также величиной напряжения между проводами (грозотросами) при разрезании (соединении) просто нет.
Величина наведённого напряжения достигает 1 – 50 кВ на ВЛ разных классов напряжения (это известно электролинейщикам), а не 25-50 В (пересчитанная по методике фирмы ОРГРЭС или ОАО «ФСК ЕЭС»).
Величина падения напряжения на заземлителе даже в 25 – 50 В снижается до нуля и не влияет на безопасность работ при выполнении ПОТЭЭУ п.38.53. «Применяемые при монтаже проводов на ВЛ под наведённым напряжением стальные тяговые канаты сначала необходимо закреплять на тяговом механизме и для уравнивания потенциалов заземлять на тот же заземлитель, что и провод. Только после этого разрешается прикреплять канат к проводу. Разъединять провод и тяговый канат можно только после уравнивания их потенциалов, то есть после соединения каждого из них с общим заземлителем. (пункт в ред. Приказа Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)». Для грозотросов не имеет значения ВЛ заземлена или незаземлена в РУ. Следовательно, измерять и делить ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением на основе этого измерения электрику никогда не придёт в голову при составлении ППР.
Изменения в ПОТЭЭУ, указанные в Приказе Минтруда России от 19.02.2016 № 74н «О внесении изменений в ПОТЭЭУ, утвержденные приказом Минтруда России от 24.07.2013 № 328н» вносят четкость в определении мест на ВЛ где имеется наведённое напряжение. Указание о том, что наведённое напряжение присутствует на незаземленных проводах (грозотросах) заземлённой по концам ВЛ на предполагаемом месте работ, является принципиальным. Принципиальным является указание о применении способа уравнивания потенциалов отключённых токоведущих и токопроводящих частей на рабочем месте, что соответствует требованиям ПУЭ.
Становятся понятными все требования к заземлениям на ВЛ на концах в РУ и на рабочих местах, как указывалось вначале, сохранившиеся от редакции Правил до 1984 года. Эти сохранившиеся требования полностью обеспечивают охрану труда при работах под наведённом напряжении. Сложилась ситуация, когда эти же требования позволяли персоналу не обращать внимание на наличие текста, связанного с делением ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением, а авторам «метода» не приходила мысль за счёт чего обеспечивалась охрана труда. Неопытный персонал, пытавшийся применить «метод», неизбежно увеличивал травматизм.
То есть ВЛ согласно требованиям ПОТЭЭУ, действительно обеспечивающим защиту от наведённого напряжения, должна быть заземлена по концам в РУ, при разрезании (соединении) проводов (грозотросов), соединении с проводами (грозотросами) люлек автовышек, такелажа и инструментов. При чем важно отметить, что порядок установки и сохранения надежности заземления должен соблюдаться при подготовке рабочего места, во время работ, при окончании работ как на ВЛ так и на оборудовании ПС. Все эти заземления (заземляющие проводники) выполняют функцию уравнивания потенциалов токопроводящих и нетокопроводящих частей (включая землю в зоне работ), что является достаточным требованием согласно ПУЭ-7 раздел 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности».
Следовательно, так называемый «метод работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте» не может применяться без выполнения мер по уравниванию потенциалов проводов (грозотросов), такелажа, инструментов и земли. Если удастся исключить подходы «метода работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте», то ПОТЭЭУ приобретут электрически понятное обоснование мер безопасности, а также появится соответствие мер безопасности, указанных в разных разделах ПОТЭЭУ для работ на ВЛ и оборудовании РУ. Это избавит правила от упоминания величины «25 В», необходимости измерять величины наведённого напряжения на ВЛ, делить и составлять перечни ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением, исключить производство «защитных средств от наведённого напряжения», правильно применять метод работ под напряжением, а также приведет правила в соответствие с ПУЭ, где сказано, что защищать персонал и население надо всегда.
В обсуждаемой статье неслучайно было обращено внимание на то, что величина 25 В не соответствует минимально – допустимой величине; что пересчёт измеренной величины падения напряжения на заземлителе не определён; что по Приказу № 328 разрешалось расчётом определить ВЛ для включения в перечень, а по Приказу №74 только измерениями; что схема влияющей сети постоянно меняется; что нет полноценных ТК и ППР; что нет методических пособий и программ теоретического и практического обучения персонала; что никак не могут выпустить методику измерения наведённого напряжения (известно, что эксплуатирующие организации отказались измерять по методикам фирмы ОРГРЭС, ОАО «ФСК ЕЭС» и проекту новой, предлагающих измерять на заземлителях падение напряжения, появляющееся неизвестно от каких токов.
Выводы
1. Приказ Минтруда России от 19.02.2016 № 74н «О внесении изменений в ПОТЭЭУ, утвержденные приказом Минтруда России от 24.07.2013 № 328н» является принципиальным прорывом в охране труда при работах на ВЛ и на оборудовании ПС под наведённым напряжением.
2. Организациям, отвечающим за качество требований мер безопасности, необходимо привести Правила в соответствие с основами электротехники и требованиями ПУЭ, признать единство законов физики для ВЛ и ПС, а также исключить текст, связанный с «методом заземления ВЛ в одной точке».
3. Методики по измерению «наведённых напряжений на ВЛ» фирмы ОРГРЭС (1993г.) и ОАО «ФСК ЕЭС» (2009 г.) официально аннулировать.

Источник