Устройство для защиты от действия электрического поля Советский патент 1988 года по МПК H02B11/04 H02H5/12 A61N1/16 

: 1 7 Изобретение относится к технике высоких напряжений и может быть использовано для защиты персонала подстанции от вредного воздействия элёк трического поля, например при монтаж ных и ремонтных работах и при периодических осмотрах высоковольтного обо рудбванйй, а также для защиты людей, работающих или проходящих под проводами линий электропередачи сверх высокого напряжения. Человек, находящийся в распредели тельном устройстве сверхвысокого напряжения, подвергается вредному биологическому воздействие электрического поля и искровых разрядов. В соот ветствии с Нормами и правилами по охране труда при работах на подстанциях и воздушных линиях электропередачи напряжением 400, 500 и 750 кВ переменного тока промьшшенной частот персонал подстанций может находиться неограниченно долго в электрическом поле, напряженность которого не превышает 5 кВ/м, а пребывание в поле с напряженностью 10,15,20 и 25 кВ/м ограничивается временем 3ч, 1,5 ч, 10 и 5 мин соответственно. Напряженность поля вблизи земли на подстанциях 500 и 750 кВ достигает 25 кВ/м. Зоны с повьшенной напряженностью пол занимают значительную часть территории ОРУ. Например, на подстанции Ленинградская линии электропередачи 750 кВ Ленинград-Москва зоны напряженностью поля свыше 5 кВ/м занимают примерно 70% территории рабочих ячеек подстанции, а зонь напряженностью свыше 10 кВ/м - около 30% это площади. Половина маршрута обхода проходит по зонам напряженностью свыше 5 кВ/м и примерно 15% длины маршрута обхода - по зонам с напряженностью свыше 10 ,кВ/м, На других подстанциях 500 и 750 кВ эти зоны мо гут занимать ещё более значительную часть территории. На подстанциях 1150 кВ наибольшая напряженность элек трического поля может превышать 30 кВ/м. Наибольшая напряженность пр проводами хганий 500 и 750 кВ составляет 10-14кВ/м. воздействию особенно сильных элек трических полей подвергается ремнтны персонал во время монтажа и ремонта отключённого и заземлённого высоковольтного оборудования на значительной высоте над землей. Напряженность 5 поля на монтируемой ячейке воздушного выключателя в ОРУ 750 кВ может достигать 15 кВ/м и вьппе. При работе на высоте влияние электрического поля приводит к дополнительной опасности падения рабочего с высоты вследствие непроизвольных двигательных реакций, вызываемых электрическими искровыми разрядами. Эти разряды возникают между рабочими и токоведущими частями из-за различия. потенциалов, наведенных на ремонтируемом оборудовании и инструментах. дпя снижения напряженности электрического поля на подстанциях и под проводами линии устанавливают экраны либо увеличивают высоту шин, токоведущий частей и проводов путем увеличения высоты порталов, линейных опор, заземленных оснований высоковольтных аппаратов. Это значительно увеличивает стоимость линий и подстанций. Например, на линиях электропередачи 500, 750 и 1150 кВ увеличение высоты проводов над землей на 1 м приводит к увеличению стоимости линии примерно на 1 -.2%. Экраны, устанавливаемые для снижения напряженности электрического поля имеют обычно активную экранирукнцую часть, опоры или рукоятки, а также заземляющие проводники, присоединяемые, например к контуру заземления. Экраны под линиями электропередачи представляют собой систему параллельных земпе проводов, натянутых между проводами линии и землей на высоте, превышающей габарит проезжающего под линией транспорта. Такого же вида экраны в виде навесов из параллельных проводов, натянутых на одинаковой высоте над землей, устанавливают на подстанции для экранирования дежурного персонала при осмотре оборудования вдоль маршрута обхода территории Подстанции. Протяженность таких защитных навесов на открытых распредустройствах 500 и 750 кВ достигает нескольких килойётров. Для снижения напря- женности электрического поля до допустимой по нормам величины на рабочих местах над шкафами управления, шкафами сборки юш над агрегатными шкафами высоковольтных аппаратов устанавливают защитные экраны в виде сетчатых козырьков размером в несколько квадратных метров. 371 Напрмер, на подстанциях 750 кВ-устанавливают обьмнр несколько десяткав козырьков размером 2«2,5 м. В кач(встве индивидуального средств защиты иногда применяют защитный экранирзгнлдий костюм. На подстанциях 500 и 750 кВ вместо стационарных защитйых козырьков для экранирования рабочего места вблизи шкафа управления высоковольтНОГ6 аппарата устанавливают переносной Защитный экран. Практически это от же защитный металлический козьтрек, вьтолиёниый из мелкоячеистой сетки и натя нутый на трубчатую раму. Для переноск тйкого экрана требуется по крайней ме ре двое рабочих. Однако стационарные экранирующие козьфькй и навесы, а. также существу ющие переносные экраны защищают от электрического поля только человека, находящегося на зеМле, эти экраны непригодны для защиты монтеров при работах, связанных с подъемом на оборудование. Применение защитных костнмов приводит к дополнительным Не- удобствам в работе, негигиенично, особенно в жаркую и холодную погоду, при недостаточно хорошем контакте между отдельньюда частями костюма и;плохом его здземлении у рабочего может появиться ощущение жжения или покалывания на шее вблизи йдротника и на запястьях у манжет. Кроме того, защитный костк м оставляет незащищенной наиболее уязвимуй часть тела человека - лицб, В то же время расчеты и измерения п6казали, что во внешнем электрическом поле почти половина тока смещения, протекающего через человека, наводится на поверхности его головы, В случае вьтолнения защитного костюма иэ .ткани, металлизированной металлическими нитями, заряд, наводимый внешним электрическим полем на этихнитях, может создавать на припегакнцих участках кожи человека локальное электрическое протйвополе, напряжен насть которого значительно повышает напряженность внешнего электрическеРв поля, от которого костюм Должен завряцдть, Увеличивается амплитуда импульса тока, протекакяцего через при искровом разряде, который возникает в момент его прикосновения к проводникам, находящимся пдй другим наведенным потенциалом. Указанные недостатки частично ранены в прототипе - стационарных междуячеечных защитньтх экранах (экранирующих вертикальных перегородках), которые устанавливают на подстанциях 500 и 750 кВ для защиты персонала при работе на оборудовании в отключенной ячейке от влияния электрических полей, создаваемых соседними работающими ячейками, Применение Таких экра:нов дорого, трудоемко, и неудобно в эксплуатации из-за их значительны : размеров. Экран Имеет высоту 14 м и ширину 18м. Установка таких стационарных экранов увеличивает габариты распределительного устройства подстанции, згхудшает ее внешний вид. Этих недостатков MokHo было бы избежать применением пер ёносньк перегородок, устанавливаёмызс только на вре-. мя ремонта. Однако из-за большого ве-. са и очень больших габаритов переносные варианты вертикальных экранов между ячейками на практике не используются. Следует также отметить, что мёжду ячёечные перегородки 9ащи {5ают лишь от электрического поля, создаваемого соседней работающей ячейкой, но не защищают от электрического поля, создаваемого другими источниками, например системой шин, проходящих над ремонтируемым или монтируемым аппаратом. Целью изобретения является упро-щение и Уменьшение веса защитного устройства, повьш1ение надежности и облегчение условий эксплуатации, а также обеспечение индивидуальной защиты человека при его передвижении, .Это достигается тем, что в предложенном устройстведля защиты от действияг электричекото поля , содержащем активную экранйрзпсяцую часть из электропроводящего материала, соединённую с проводниками для заземления, актийная экранирукщая часть вьтолнена в виде оболочки Из эластичного газонепроницаемого материала. Оболочка снабжена элементом длязаполнения ее внутренней части газом. Оболочка выполнена секционированной. Проводники для заземления выполнены в.виде растяжек с регулируемой длиной. Оболочка снйбжеиа электропроводной рукояткой, соединенной гибкими электррпроводниками е электропроводньми подошвами обуви. , .. . . Такая конструкция защитного устойства позволяет выполнить его складиым и одновременно избежать недостатков металлических складных экранов (громоздкости, большого веса, сложности конструкции). Защитная оболочка в виде надувного баллона из электропроводйогЪ эластичного воздухонепрони цаемогб йатери1ала располагается между источником блиякндего электрического поля и защищаемым человеком. Рабо«1йй может находиться вне баллона, со ci-opoHH противоположной высс кдвольтйым аппаратом или шинам, которые являются источником сильИШс электрических полей. Однако возможны варианты в1Е ш6о|1нения TSiKoro устройства, когда рабочий вместе с ремонтируемьм объектом располагается внутри баллЫиа, заполйённого воздухом.

EaJinoH может быть вьшолнён из Подимерного материала (майлар и др.) или Из баллонной материи. Баллонная материя - гибкий газо- и водонёпрьнидЗемый материал, пр гменяемый для изготовления оболочек да рижаблей и аэростатов, надзгеных плотов, лодок, пневматических строительных конструкций и др. Силовой основой баллонной материи являетёя ткань из Природных,, синтетических Или искусствеййьквдло КОЙ, покрытая полймернбй (чаще всего резиновой) пленкой, обесдечивакщей гааюйёпронйцаемость, ; .

При необходимости повьпненной прочности баллонную матёршо выполняют мно гослойной с Диагональньм дублирование

Для придания баллонной материи необходимой электропроводности мЬжйо рекомендовать значительно увеличить процентное Содержание сажи или наполнйтеля в виде тбнкой алюминиевойпудры в составе резины, которой пропиты вают 6aJmbHHV«} материю. Набор .таких баллойов цилиндрической формы, объедйН1енш 1х гибкими Связями, может быть размещен в сложенйо состоянии на автомобильном прицепе. По прибытии йа место установки койцы эйейтропроводных растяжек закрепляют в спёырнальйых заземлМюсё;их гнездах, а экрай п1)иводят в рабочее положение путем заполнения баллонов воздухом. Для 5лйёйьШйия парусности экрана секции обоЯдчки можно расположить йа эначительйом расстоянии одну от другой. Зазор между соседними баллонами -. секциями может в два-три раза преэаышать ширину баллона. Эффективность экрана для реальных размеров ОРУ снижается незначительно по сравнению со сплошным экраном (всего на 20 - 30%). В другом варианте экрана баллоны цилиндрической, сферической и т.п. формы прикрепляют, например при помощи ремней, к головкам высоковольтных аппаратов. Аппараты в распределительном устройстве соединейы пофазйо, аппараты одной фазы расположены обычно 1йа одной прямой. Затем к вентилям балльйов подсоедийяют втанги от компрессора и баллоны заполняют воздухом.

Таким образом, между головками высоковьЛьтЙЬго аППа|)ата, подлежащим ремонту, и источником электрического поля создается заземленный защитный экран огромйБк размеров. Экран таких размеров, выполненный из металла, однако невозможно установить и закрепить на ремонтируемом аппарате.

Экраны в виде Легких йадувных баллбйов изэлектропроводного материала мржйо использовать также и на линиях электропередачи высокого напряжения. , дли защиты монтеров при ремонте отключенной цепи двухцепной линий при работающей соседней цепи, при оКраске опор, и Т.п.

За)цищаемые объек1Ъ1 можно размещать и внутри баллона, наполнеййого воздухом. Такие помещения в виде баллонов из элеКтрЬприводных материалов над рабочим местом могут быть использовайы для длительной работы в сильных электрических полях. В эТом случае не требуется даже высокой степени герметичности. Дли фиксации требуемой формы и размеров баллона до статочно поддерживать внутри него небольшое избыточное давление (до t, 1 ата) путём Яостоя1цной ипи периодической подпитки.воздухом. Такое давлёййе может обеспечить обычный вентилятор. Который подает воздух в баллой по специальйому вентиляционному каналу. Требуемая мощность вентилятора определяется кубатурой баллона. Первоначальное заполнение баллона воздухом может быть быстро произведено При помощи компрессорной установки, а поддержание давЛейия в баллоне йа необходимом уровне - при помощи вентилятора. Для повшгёния йадёжйостй можно устанавливать по два вентилятора, одий из которых - резервный. В баллойё соответствующих размеров йожйо разместить ремонтируемый элемент аппарата или даже весь заземленный и отключенный высоковольтный аппарат, на элементах которЬго при , от утствии защитных средств создаетс сильное электрическое поле под действием соседнего высоковольтного обо рудования , находящегося под напряжением. Такая оболочка защитит монтера от электрического поля, создаваёмогб не только соседней работающей ячейко распределительного устройства, нои верхним ярусом ошиновки, проходящей над аппаратом высокого напряжения, например над боздушнь1М выключателем, Легкий баллон выполняют в виде поЛУцилиндра и накидывают Сверху на полю или на ячейку отключенного и saseliiOte ного аппарата, например при помощи подъемных механизмов. Края оболочки прижимают к земле при помощи специальнь1х грузов или накладок, в оболоч ку подают воздух от компрессорной ус тановки или от резервного вентилятора. Утечка из-за неплотного прилегания краев оболочки к земле или К уло женным на земле железобетонгам плитам может быть достаточно малой, чтобы Л поддерживаТь заданную форму оболочки Если мощность вентилятора недрстатгЬй на ипи утечка велика, можно обеспечить дополнительную герметизацию, йа стилая на землю Листы или полосы поЛиэтиленовой пЛенкй. Такая оболочка защищает также ремонтируемые детали от попадания влаги и пыли, а рабочего от осадков. Не представляет труда обеспечить обогрев воздуха внутри баллона. Особенно полезна такая оболочка при монтаже и ремонте высоковольтных алпаратрв в северных районах в зимнее время. Такой экран является идеальной клеткой Фарадея и .снижает;электрическое;поле на рабо- чем месте до нуля. Оболочка хранится в сложенном с6- . . . стоянии и приводится в рабочее положенив путем заполнения воздухом лишь на время работы; На всех современных подстанциях 400 кВ и вьипе в настойчее время используют воздушные выклйчатёли, что связано с содержанием на tepритории подстанции воздушного хозяйства, способного обеспечить подачу в дугогасительные камеры йозД1гха пой Давлением в несколько атмосфер. Поэ.-„ . . тому заполнение оболочки защитного устройства воздухом на современных йодстанциях сверхвысокого напряжеаи не является проблемой. На фиг.1 - 10 показаны варианть описьгоаемого защитного устройства. На фиг.1 показана вертикальная перегородка между ячейками. Экранирующая оболочка 1 установлена на автоприцепе 2 и фиксируется в вертикальном Положении Гй15й помощи оттйжек 3 с переменной регулируемой длиной. Для повышения надежности оболочка секционирована. Оттяжки одновременно служат проводниками, заземляющими экран -оболочку. Оттяжки закрепляются в специальных заземляющих гнездах 4, устанЪвленньтх на земле или на заземленных элементах оборудования. На фиг.2 показано расположение такого надувного экрана Т между действующей ячейкой 5 и ремонтируемой ячейкой 6 воздушного выключателя. На фиг.З - установка надувных заземпенныхэкранов. 7 сферической или цилиндрической форда - оболочек на ремонтируемых модулях, воздушного выключателя 8 дЛя защиты рабочих, ремонтирующих эти модули, от действия электрического поля, создаваемого проводами действующей ошиновки 9, Проходящей над выключателем. Экран 7 (фиг.4) защитит также рабочего, ремонтирующего заземленную ячейку электрического аппарата 6, от действия электрического поля, созДаваемого соседней работающей ячейкой 5. Проводящую рукоятку экрана 10 вставляют в специальные заземляющие гнезда, предусмотрейные на заземленном оборудовании. Заполнение экрана воздухом .может осуществляться как перед подъемом рабочего на ремонтируемый аппарат, таки после установки экрана при помощи убирающегося щланга. Экран в виде заполняемой воздухом оболочки может быть использован в, качестве индивидуального .; средства защиты. На фиг.5 представлен переносной экран-оболочка сферической формы 7, становйённый на проводящей рукоятке 10, которую держит в руках рабочий. укоятка 10 при помощи гибкого проодникка 11, прикрепленного К одеже, соединена с проводящими подошваи обуви 12. В результате тело рабоего оказывается защунтированньй,. а аведенный ток резко снижается. На фиг.6 показан экранаболочки 7 и проводящих башмаков 12, оединеннее Гибкими проводниками 11.

На фиг.7 приведен другой вариант niepeHocHoro защитного экрана, в котором надувная заземленная оболочка выполнена в форме тороида 13. Таким экраном может служить, например, обыкновенная камера автомобильной шины, вьтолненная из резины с повьшенным содержанием сажи. Рукоятка 10 может быть выполнена телескопической, что позволяет регулировать высоту установки оболочки-экрана.

На фиг.8 показан разрез двух соседних ячеек воздушного выключателя, одна из которых (и 11) находится под напряжением, а другая (U 0) заземлена и ремонтируется.

На фиг.9 показан продольный разрез ремонтируемой ячейки выключателя. Для защиты ремонтного персонала как при работе на модулях, так и на земле над выключателем устанавливают оболочку 14 из баллонной электропроводной ткани, которая заполняется воздухом при помощи компрессора или вентилятора 15, через вентиляционный канал 16, Наиболее просто герметизация осуществляется при помощи специальных накладок 17, В качестве дополнительной меры, улучшающей герметичность конструкции, использованы листы полиэтилена 18. Фиксация оболочки в рабочем положении осуществляется также растяжками 3 переменной регулйруемой длины. Растяжки крепят в специально предусмотренных для этой цели заземлякяцих гнездах 4.

На фиг.10 показано небольшое переносное защитное устройство, собранное из трех надувных баллонов 1 прямоугольной формы, соединенных между собой Растяжками 3 и распоркой 19. Это защитное устройство установлено вблизи шкафа управления 20, железобетонных опор 21 и под металлической рамой 22 высоковольтного аппарата 23.

Использование газонепроницаемой оболочки из электропроводящего материала в качестве устройства для защиты от влияния электрического поля позволяет значительно уменьшить вес защитных экраног и заменить стационарные экраны сравнительно простыми складными и переносными экранами. Наличие на любой подстанции развитого воздушного хозяйства позволяет приводить эти экраны в рабочее положение без каких-либо дополнительных затрат, неизбежных при конструировании складных металлических экранов таких больших размеров при обычном выполнении. Замена стациоцарн1 сс межячеечных экранов перевозной или переносной складной оболочкой позволяет зпменьшить количество межячеечных экранов на подстанций по крайней мере на порядок, а территория подстанции при этом значительно сокращается.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЩ-Ш 'ОТ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, на-- пример на персонал, обслуживакщий высоковольтное оборудование подстанций сверхвысокого напряжения перейенного тока» содержащее активную экранирую-' щую часть из электропроводящего материала, сое дине ннуй с проводниками для заземления, от личаю ще е- С я тем, что, с Целью упрощения и ; уменьшения веса., актиёнйя экранирующая часть выполнена в виде оболочки из эластичного газонепроницаемого материала. /2.Устройство по П.1, о т л и ч а- ю И1 е ее я тем, что оболочка Снабжена элементом для заполнения ее внутренней части газом,3.Устройство по П.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и облегчения условий эксплуата1Д1И, оболочка вьщолнена сек- цйонирбйанной,4.Устройство по П.1, о т л и ч а- » щ ее с я тем, что проводники для заземления выполвены в виде растяжек регулируемой длины.5.Устройство во пп. 1,2, о т л и- ч а ю щ ее с я тем, 'что, с целью дбеспечёння индивидуальной защиты человека при его передвижении, оболочка снабжена эйектрбпроводнбй рукояткой, .соединенной гибкими! электропроводни- камк с эйектропроводными подощвами обуви,'•€(Ло» »^00ел

Фиг,1

Siu-u)

r / / /}y///////// /////////y // //7//y/ /

)

л

/// ////////

Фиг. 2

Фие. 5

y777 f777fjr //y/////// f//jr/ /

. -г ; Фиг.6

гл

Л

/1 2/

///////////////// ///// ///// /////////// //7///////// /////777

25

г

It

N , J

N 2;

V

Л й

0мг.;