Способ компенсации напряжения прикосновения на месте производства работ на выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи Российский патент 2021 года по МПК H02H5/10 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обеспечения мер безопасности во время производства работ на воздушных линиях электропередачи, находящихся в отключенном положении, в том числе под наведенным напряжением.

Известно, что на любой воздушной линии электропередачи (ВЛ), проходящей параллельно с другими ВЛ, непрерывно наводится сторонний потенциал, обусловленный электромагнитными полями влияющих ВЛ. Величина потенциала зависит от рабочего напряжения, токов нагрузки, расстояния между фазными проводами ВЛ и длин участков их параллельного расположения.

Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Зарегистрированы в Минюсте России 12.12.2013 г. № 30593 и опубликованы 13.01.2014 г.] определены меры безопасности во время работ на ВЛ, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих ВЛ. Отдельно выделены меры безопасности при работах на таких ВЛ, когда заземление их, в соответствии с общими требованиями Правил, не позволяет снизить уровень наведенного на отключенных проводах ВЛ потенциала ниже 25 В.

Правила [п. 38.45] требуют принятия мер по снижению напряжения прикосновения, некорректно называемого во многих, в том числе и нормативных документах, наведенным напряжением, до величины не более 25 В. При невозможности обеспечения такого снижения Правила [п. 38.45] обязывают применять заземление только на месте производства работ на ВЛ, которое не всегда надежно. Стремление уменьшить напряжение прикосновения на месте производства работ до величины менее 25 В приводит к возникновению смертельной опасности для ремонтного персонала в случае потери связи проводов ВЛ с заземлением. В этом случае величина поперечной составляющей напряжения прикосновения может достигать до нескольких киловольт.

Известен способ компенсации наведенного напряжения на месте производства работ на отключенной воздушной линии электропередачи [Патент РФ №2541508, МПК H02J 3/00, Опубл. 20.02.2015 г., Бюл. № 5], в котором соединяют заземляющими проводами фазные провода отключенной линии на месте производства работ с контуром заземления опоры линии на месте производства работ. Согласно способу предварительно определяют мощность источника наведенного напряжения, формируют автономный источник мощности с возможностью регулирования величины и фазы компенсирующего напряжения, измеряют с помощью вольтметра величину наведенного напряжения на месте производства работ, подключают между контуром заземления опоры линии и заземляющими проводами регулируемый источник мощности, на котором устанавливают напряжение, равное по величине и находящееся в противофазе к измеренному наведенному напряжению, и контролируют по показаниям вольтметра величину остаточного наведенного напряжения, не превышающую 25 В.

Недостатком способа является низкая защищенность персонала поскольку при выводе в ремонт ВЛ используется режим без заземления по концам, что представляет серьезную опасность, ввиду меньшей надежности переносных заземлений относительно стационарных заземляющих ножей по концам ВЛ.

Наиболее близким техническим решением является способ компенсации напряжения прикосновения на месте производства работ на выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи [Патент РФ №2586995 МПК H02H 5/10, 3/00, Опубл. 10.06.2016 г., Бюл. № 16], в котором воздушную линию заземляют по концам в открытых распределительных устройствах подстанций, на месте производства работ соединяют основным заземлением фазные провода выведенной в ремонт воздушной линии с контуром заземления опоры. Согласно способу устанавливают дополнительное заземление, отстоящее от контура заземления опоры на расстоянии не менее 15 м, в цепь основного заземления включают трансформатор тока, между основным заземлением и дополнительным заземлением включают источник тока, управляемый током со вторичной обмотки трансформатора тока так, чтобы в каждый момент времени мгновенное значение тока управляемого источника было равно мгновенному значению тока через основное заземление на контур опоры и противоположно ему по направлению.

Недостатком способа-прототипа является невозможность обеспечения защиты ремонтного персонала при возникновении на ремонтируемой ВЛ опасного напряжения от дополнительных источников, в частности, в случае выноса потенциала при коротком замыкании (КЗ) на присоединениях подстанции, находящихся под рабочим напряжением.

Дополнительные источники опасности появляются, например, когда работа ведется с заземлением ВЛ по концам в распределительных устройствах (классическая ремонтная схема), а провода ВЛ через заземляющие ножи линейных разъединителей присоединяются к заземляющим устройствам распределительных устройств. При этом высокий потенциал, возникающий в момент прохождения сквозных токов КЗ через эти заземляющие устройства подстанций, по заземленным проводам выносится на рабочее место на ВЛ.

Как известно, в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) допускается появление высокого потенциала (до 10 кВ) на заземляющих устройствах электрических станций и подстанций при протекании через них токов КЗ. Причем в ПУЭ предусматриваются меры, исключающие вынос этого потенциала за пределы заземляющего устройства через отходящие кабели и другие инженерные коммуникации путем усиления их изоляции, или же гальванической развязки этих коммуникаций с применением специальных разделительных трансформаторов [Правила устройства электроустановок, седьмое издание (ПУЭ-7). – М.: «Издательств НЦ ЭНАС», 2003. – 511 с.]. Однако в ПУЭ не рассматривается проблема выноса этого потенциала по проводам ВЛ на рабочее место при их отключении и заземлении с использованием заземляющих устройств подстанций.

Если КЗ произойдет на одной из цепей ВЛ в тот момент, когда на другой цепи выполняется работа с прикосновением ремонтного персонала к проводу, заземленному на металлические конструкции опоры, то вероятность поражения персонала вынесенным потенциалом будет достаточно велика. При этом вероятность несчастного случая практически будет равняться вероятности возникновения КЗ на одной цепи ВЛ во время работы ремонтного персонала на другой цепи этой же ВЛ. Однако об этой опасности ничего не сказано в действующих нормативных документах.

Несмотря на кратковременность существования КЗ (0,05 – 1,5 с) величина выносимого потенциала может составлять несколько киловольт, что создает на рабочем месте на ВЛ напряжение прикосновения, многократно превышающее установленное ГОСТом предельно допустимое его значение [ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов (с Изменением N 1). Система стандартов безопасности труда: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. – 9 с.].

В соответствии с действующими нормативами, все проводящие части электроустановок, не находящиеся под напряжением, при нарушении изоляции, могут оказаться под опасным потенциалом и должны быть заземлены, то есть преднамеренно присоединены к заземляющему устройству электроустановок. Заземляющее устройство должно иметь нормированное сопротивление и обеспечивать нормальное растекание тока короткого замыкания в землю в случае нарушения изоляции. Оно не должно допустить превышения предельно допустимого значения напряжения прикосновения и тока в доступных местах электроустановок. Выравнивая и уравнивая потенциалы разных частей и точек электроустановок заземляющие устройства должны полностью обезопасить персонал при выполнении любых работ на рабочем месте с прикосновением к проводящим частям. Поскольку при работе на ВЛ ремонтный персонал может прикасаться, по аналогии с электроустановкой, не только к заземленным элементам (опорам, фундаментам), но и к заземленным токоведущим частям (проводам) и присоединяемым к ним тяговым и подъемным механизмам, а также другим монтажным приспособлениям и такелажным средствам, то напряжение прикосновения следует ожидать на любом месте проведения работ на ВЛ.

В условиях организации работ на ВЛ, допускаемых в [Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Серия 17. Выпуск 53. – М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. – 192 с; Межотраслевые правила по охране труда (Правила безопасности) при эксплуатации электроустановок, ПОТ РМ –016-2001, РД 153-34.0-03.150-00. – М.: «Издательств НЦ ЭНАС», 2003. – 98 с.], ремонтный персонал работает, выходя за пределы зоны выравнивания потенциала заземляющего устройства на ВЛ, и не защищен от опасности вынесенного потенциала, тем самым он подвергается опасности недопустимого напряжения прикосновения. При наличии эквипотенциальной связи рабочего места на ВЛ с отдаленными источниками напряжения работа ремонтного персонала с прикосновением к проводам в пролетах, при установке заземления на смежные опоры, а также с отдалением до двух километров от места установки заземления на ВЛ недопустима. Рабочее место на ВЛ должно определяться в пределах зоны выравнивания потенциала заземляющего устройства. Если рабочее место окажется за пределами зоны выравнивания потенциала, то необходимо расширять зону до требуемого размера рабочего места методами выравнивания потенциала (металлическая сетка, жестяные листы и др.).

Следовательно, эффективной зоной защиты всех видов заземляющих устройств на ремонтируемых ВЛ является зона выравнивания потенциала, а любая работа на ВЛ с прикосновением к токоведущим (проводам) или проводящим частям (грозозащитный трос, металлические элементы опор), без применения специальных средств защиты, должна выполняться в пределах этой зоны.

Задача изобретения состоит в обеспечении защиты ремонтного персонала при возникновении на ремонтируемой ВЛ не только наведенного напряжения, но и дополнительных источников опасности, в частности, в случае выноса потенциала при КЗ на присоединениях подстанции, находящихся под рабочим напряжением.

Поставленная задача достигается способом компенсации напряжения прикосновения на месте производства работ на выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи, в котором воздушную линию электропередачи заземляют по концам в распределительных устройствах подстанций, на месте работ соединяют основным заземлением фазные провода выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи с контуром заземления опоры, устанавливают дополнительное заземление, отстоящее от контура заземления опоры. Согласно предложению определяют зону выравнивания потенциала при производстве ремонтных работ, охватывающую все предполагаемые рабочие места, а также места сосредоточения техники, в пределах зоны выравнивания потенциала обеспечивают безопасное производство ремонтных работ на воздушной линии электропередачи путем уравнивания потенциала зоны выравнивания потенциалу дополнительного заземления и контура заземления опоры, применяют для этого металлические сетки, листы, другие средства выравнивания потенциала, а также соединяют их между собой и подключают к дополнительному заземлению и контуру заземления опоры.

На фиг. 1 представлена в однофазном исполнении схема двухцепной ВЛ с заземлением проводов трех фаз отключенной цепи ВЛ по концам стационарными заземляющими ножами в распределительных устройствах подстанций и на месте производства работ переносным заземлением, а также ВЛ, подключенная к шине одной из подстанций, на которой произошло КЗ.

На фиг. 1. введены следующие обозначения: 1 – цепь двухцепной ВЛ, выведенная в ремонт; 2 – цепь двухцепной ВЛ, находящаяся в работе и влияющая на цепь 1 двухцепной ВЛ; 3 – ВЛ, подключенная к шине одной из подстанций, на которой произошло короткое замыкание; 4 – стационарные заземляющие ножи; 5 – заземление на месте производства работ, являющееся совместно с заземляющим контуром опоры основным заземлением; 6 – зона выравнивания потенциала, в которой обеспечивается безопасное производство работ; 7 – соединенные между собой металлические сетки, листы, другие средства выравнивания потенциала; 8 – дополнительное заземление.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно, перед производством работ на ВЛ, определяют ситуационное расположение рабочих мест, мест сосредоточения техники, вспомогательного оборудования, инструментов и механизмов. Исходя из ситуационного расположения указанных мест определяют зону 6 выравнивания потенциала, в пределах которой обеспечивается безопасное производство работ.

При выводе в ремонт ВЛ (цепи ВЛ – 1) ее заземляют со всех концов с помощью заземляющих ножей 4 со стороны распределительных устройств подстанций.

Перед выводом ВЛ (или цепи ВЛ, например, 1) в ремонт ограждают зону 6 выравнивания потенциала сигнальными лентами, а также обеспечивают эквипотенциальность поверхности зоны 6 выравнивания потенциала, располагая в пределах зоны, соединенные между собой металлические сетки, металлические (жестяные) листы и другие средства 7 выравнивания потенциала. Подключают к дополнительному заземлению 8 средства 7 выравнивания потенциала. Устанавливают на выведенной в ремонт ВЛ (цепи ВЛ – 1) основное заземление 5 и соединяют его со средствами выравнивания потенциала 7.

Таким образом, в пределах выгороженной зоны 6 выравнивания потенциала обеспечивается безопасность персонала при производстве работ и техники не только от воздействия наведенного напряжения (например, в результате влияния соседней цепи ВЛ 1, находящейся под напряжением), но и от воздействия высоковольтного вынесенного потенциала при КЗ на ЛЭП 3, присоединенной к шине одной из подстанций.

Следует отметить, что в способе-прототипе источник тока, предназначенный для компенсации влияния наведенного напряжения, не может обеспечить компенсацию выноса высоковольтного потенциала в результате КЗ на ВЛ, к шине одной из подстанций. Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает свойством универсальности и позволяет достичь цели изобретения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение защиты ремонтного персонала в случае выноса потенциала при коротких замыканиях (КЗ) на присоединениях подстанции, находящихся под рабочим напряжением. Согласно способу, при выводе в ремонт воздушной линии (ВЛ) (1) ее заземляют со всех концов с помощью заземляющих ножей (4) со стороны распределительных устройств подстанций. Определяют зону выравнивания потенциала при производстве ремонтных работ, в пределах которой располагают средства выравнивания потенциала (7), например, металлические сетки, металлические листы, соединенные между собой. Подключают к дополнительному заземлению (8) средства (7) выравнивания потенциала. Устанавливают на выведенной в ремонт ВЛ (1) основное заземление (5) и соединяют его со средствами выравнивания потенциала (7). 1 ил.

Способ компенсации напряжения прикосновения на месте производства работ на выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи, в котором воздушную линию электропередачи заземляют по концам в распределительных устройствах подстанций, на месте работ соединяют основным заземлением фазные провода выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи с контуром заземления опоры, устанавливают дополнительное заземление, отстоящее от контура заземления опоры, отличающийся тем, что определяют зону выравнивания потенциала при производстве ремонтных работ, охватывающую рабочие места, на которых необходимо обеспечить защиту ремонтного персонала, а также места сосредоточения техники, в пределах зоны выравнивания потенциала обеспечивают безопасное производство ремонтных работ на воздушной линии электропередачи путем уравнивания потенциала зоны выравнивания потенциалу дополнительного заземления и контура заземления опоры, применяют для этого средства выравнивания потенциала, например, металлические сетки или листы, соединяют средства выравнивания потенциала между собой и подключают к дополнительному заземлению и контуру заземления опоры.