Ремонтные бригады довольно часто сталкиваются с проблемой наличия напряжения в разорванной цепи. Такое явление случается на воздушных линиях, нередко в бытовой электросети. Это так называемое наведенное напряжение, появляющееся на отключенных проводах вследствие воздействия электромагнитного поля, от работающих рядом электролиний.
Для лучшего понимания эффективности защитных мер при ремонте воздушных линий электропередач (ВЛ) рассмотрим более подробно физическую сущность наводки. Это поможет лучше понять механизмы защиты от поражения током, образовавшимся на отключенных проводах.
Что это такое?
Под термином «наведенное напряжение» скрывается потенциал, который возникает в зоне электромагнитного влияния действующих электроустановок или проводников электротока.
Такая наводка может возникать в зоне высоковольтных линий, электрических установок высокого U и даже бытовой сети. Явление наведенного напряжения состоит из 2-х составляющих, которые рассмотрим подробнее.
Электростатика
Создание потенциала объясняется распространением электрического поля от источника электричества, находящегося в непосредственной близости.
Наибольшее воздействие характерно для двух проводов, которые расположены рядом и находятся параллельно друг относительно друга. При этом один находится под U, а второй нет.
Величина наведенного напряжения зависит от следующих аспектов:
- Размер разности потенциалов.
- Расстояние от источника питания с напряжением до другого элемента.
Для лучшего понимания систему можно сравнить с одним или несколькими конденсаторами. Формально наводка формируется по всей длине проводника.
Во избежание накопления заряда необходимо заземлить отключенный проводник. В таком случае наведенное напряжение пойдет в землю, а работа будет безопасна для человека.
Для расчета статического напряжения необходимо перемножить два элемента:
- Коэффициент емкостного воздействия. Его размер можно получить в справочнике, а сам параметр зависит от расстояния до источника U и типа проводника.
- Рабочее напряжение.
Чем больше U и чем ближе находится проводник, тем выше наведенный параметр.
Для расчета максимального наведенного напряжения применяется формула:
Электромагнитная составляющая
Существует еще один тип наводки — ЭМ наведенное напряжение. Его суть состоит в распространении магнитного поля на определенной территории во все стороны от проводника.
Чем сильнее ЭМ поле, тем выше наведенное U в отключенном проводнике.
Наведенная ЭДС в отключенной линии электропередача будет равна:
При заземлении проводника в месте соединения с землей потенциал будет равен нулю, но по мере удаления от этого места он увеличится. Это означает, что максимальный параметр разницы потенциалов будет на наиболее удаленных концах линии (ВЛ или КЛ).
Напряжение в точке х относительно земли будет равно:
Подписка на рассылку
Наведенное напряжение относится к физическим явлениям и возникает при высоких уровнях напряжения. Оно может возникнуть как от воздействия построенных и эксплуатируемых электроустановок (воздушных линий электропередачи и электрических подстанций), так и в результате естественных природных грозовых явлений, при которых наблюдаются электрические разряды высокого напряжения.
На воздушных линиях (ВЛ) электропередачи это воздействие учитывается при рабочем напряжении 220 кВ и выше. Рассмотрим особенности появления наведенного напряжения на примере двух ВЛ, проходящих параллельно на протяжении всей трассы.
Измерение величины наведенного напряжения линии выполняется организациями, осуществляющими эксплуатацию ВЛ и в соответствии с разработанными методиками проведения измерений. По результатам измерений разрабатывается Перечень ВЛ, которые после отключения находятся под наведенным напряжением. Далее, в целях обеспечения безопасности персонала для работ под наведенным напряжением, в рамках организационных мероприятий разрабатываются технологические карты (ТК) и проекты производства работ (ППР). ТК (ППР) определяют технологию выполнения работы под наведенным напряжением, исключающую возможность поражения персонала электрическим током от элементов ВЛ, находящихся под наведенным напряжением.
Требования к организации выполнения работ регламентированы Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, утвержденных приказом Минтруда РФ от 24.06.2013 № 328н.
Примеры действующих ВЛ, оказывающих взаимное влияние:
Источник
В чем опасность?
Наведенное напряжение имеет не меньшую опасность, чем обычный потенциал. Если при КЗ проводника работает релейная защита и отсекает аварийный участок, в случае с наведенным U все сложнее. Здесь защитные устройства не сработают, поэтому человек может оказаться под длительным воздействием негативных факторов.
При КЗ на рабочей линии, которая находится возле отключенного участка, на обесточенной ВЛ наведенное напряжение увеличивается в несколько раз. В результате ремонтный персонал оказывается под действием наведенного U, что может привести к ожогам и даже остановке сердца. Величина параметра может достигать 10-20 тысяч Вольт.
В ПУЭ прописано, что U выше 25 В уже опасно для здоровья человека. Вот почему важно внимательно подходить к этому обстоятельству и принимать меры, обеспечивающие дополнительную защиту. Как защититься от проводки, будет рассмотрено ниже в статье.
Природа явления
Чтобы разобраться с причинами проблем, необходимо вспомнить базовые понятия и термины из школьного курса физики. Известно, что прохождение по цепи переменного тока провоцирует образование электромагнитного поля. Его силовой потенциал уменьшается пропорционально квадрату расстояния.
Если разместить неподалеку проводник, в нем индуцируется ток. Без дополнительных объяснений понятна потенциальная опасность электричества в кабеле или другом компоненте оборудования, не подключенного к источнику питания.
Причины появления
При рассмотрении вопроса, связанного с наводкой, важно понимать причины его появления. Для лучшего понимания рассмотрим несколько ситуаций — для квартиры, электрической проводки, электроустановок и ВЛ.
В квартире
Наводка в обычной сети 220 В появляется при обрыве 0-го проводника на ВЛ или до входа в квартиру (дом). Если проверить напряжение с помощью индикатора, лампочка будет светиться в любом из отверстий.
На самом деле, U присутствует только на одном из проводов (фазном), а второй принимает наведенный потенциал. Появляется такое явление, как две фазы в розетке.
После восстановления линии или возврата нуля ситуация нормализуется.
При выполнении ремонтных работ в квартире необходимо отключить входной автомат или достать предохранители, чтобы исключить попадание под напряжение.
В электропроводке
Одним из признаков наведенного напряжения является свечение экономки при отключенном свете. При этом напряжение может достигать 40-60 В.
Такая ситуация возникает при параллельной прокладке линий, питающих розетки и осветительные устройства в квартире.
Для устранения проблемы необходимо пересмотреть маршруты проводки и убедиться в правильности выполнения заземления или зануления.
Но существует еще одна причина. При создании проводки используются 2-х или 3-х жильные провода. Как правило, кабельная продукция укладывается в короба, откуда проводники направляются к своим потребителям.
Если выключатель разделяет не фазный, а нулевой провод, появляется наведенное U. Оно имеет небольшую величину, как отмечалось выше, но ее достаточно для зажигания диодного освещения.
Для решения проблемы необходимо поменять фазу и ноль местами. Сделать это не всегда удается, ведь один из проводов с коробки идет напрямую к источнику света и не проходит через выключатель.
В электроустановках
Выключатели, силовые трансформаторы, трансформаторы тока и напряжения, а также другие электроустановки неизбежно связаны с линией электропередач. Вот почему они часто попадают под наведенное напряжение и чаще всего это происходит при обрыве 0-го проводника.
Во многих электроустановках применяются изолированные кабели, внутри которых находятся плотно уложенные проводники.
Несмотря на небольшую длину участков, может появляться сильная наводка с большими рисками для персонала. Вот почему при выполнении таких работ важно принимать защитные меры, использовать СИЗ и следовать требованиям ПУЭ.
На линии электропередач
Выше мы отмечали, что электростатическая составляющая наводки имеет идентичный потенциал по всей длине проводника. Для расчета нужного значения коэффициент емкостной связи умножается на рабочее влияющее напряжение.
Для обеспечения защиты работников достаточно одного заземления в любой точке.
Отметим, что статическое U может возникнуть не только при наличии рядом ЭМ полей, но и других факторов — молнии или полярного сияния.
Определение наведенного напряжения
Официальная терминология наведённым напряжением называет потенциал, опасный для жизни, возникающий в результате электромагнитных воздействий параллельной воздушной линии или электричества циркулирующего в контактных сетях. Этот потенциал является паразитным, порождённым влиянием функционирующей параллельной линией электрической сети и прямо не относится к транспортируемому току. Отсюда и название – наведённое напряжение.
В чем опасность явления?
Наличие в проводах потенциала, наведённого переменным током или статическим электричеством часто невозможно предсказать. В этом кроется главная опасность наводки. На наведённое напряжение не реагируют штатные защитные приборы. На электромеханика, попавшего под действие наводки, будет действовать ток, пока он самостоятельно, либо с помощью напарника не высвободит руку или другую часть тела, соприкоснувшуюся с оголенным проводом.
Если в результате короткого замыкания на ВЛ произойдёт срабатывание защиты, отключающее рабочее напряжение, провода могут оказаться под наведённым током. Опасность также возникает при появлении грозовых разрядов, в т. ч. и междуоблачных.
Обратите внимание: штатная защита не реагирует на напряжения срабатывания, возникшие в результате наводки. Поэтому при отключенной ВЛ – следует применять особые схемы заземления, позволяющие создавать точки нулевого потенциала в конкретной зоне, при обслуживании линий.
Опасность обусловлена поведением наведённого тока. Дело в том, что источником тока является наводка от соседних ВЛ, распространяющаяся по всей длине провода не одинаково. Поэтому поведение таких токов отличается от привычного для нас рабочего электричества.
Наличие штатного линейного заземления не гарантируют безопасности, а наоборот, сопутствует появлению электрического тока в отсоединённых проводах. Как видно на рисунке 1, максимальный ток находится в точках заземления, то есть на заземляющих ножах.
Рис. 1. Значение напряжений между заземляющими ножами
В некоторых случаях целесообразно отключить заземления ВЛ, а для защиты использовать переносные заземления, которые устанавливают с каждой стороны от места повреждения, как можно ближе к точке проведения работ.
Как защититься, меры безопасности
Из сказанного видно, что наведенное напряжение несет большие риски, что требует ответственности реализации мероприятий по защите людей от попадания в опасную зону.
Организационные меры безопасности:
- Работники, выполняющие работы в области наводки, должны иметь 3-ю группу по электробезопасности, а руководитель работ — 4-ю.
- Наличие опыта работ по ремонту и обслуживанию силовых линий, а также элементов молниезащиты.
- Организация параметра безопасности возле рабочего места, выполнение мероприятий, указанных в заявке и наряде-допуске.
- Нулевой провод в измеряемой группе считается таковым, что находится под U.
- Начало и завершение работ оформляется в письменном виде. Как правило, заполняется журнал допуска с подписью работников, заполняется наряд-допуск.
Измерения и работы нельзя проводить в условиях сильного тумана или ветра, осадков или плохой видимости. Если в процессе измерений работник выявляет поврежденный элемент ВЛ или КЛ, работы останавливаются до устранения неполадки.
При работе на линиях с наводкой необходимо учесть следующие нюансы:
- Заземление должно находиться в зоне видимости рабочего места.
- При наличии только статического напряжения достаточно одного заземления, но для надежности лучше установить заземлитель в двух местах. Если одно из устройств выйдет из строя, второе подстрахует.
- В случае с электромагнитной проводкой принимаются более серьезные меры безопасности. В этом случае заземление ставится непосредственно на рабочем месте. В этом случае наведенный потенциал в месте выполнения работ будет равен нулю.
Заземление — надежный способ защититься от наведенного напряжения. Но даже в этом случае отключенная линия будет находиться под негативным воздействием.
Для работы можно выбрать один из вариантов:
- Отключение электроустановок, которые находятся параллельно к рабочей линии. В таком случае ремонтные работы должны выполняться как можно быстрее, чтобы исключить простой потребителей без электричества или длительное снижение надежности сети.
- Разделение ремонтируемой линии на несколько участков, которые не имеют электрической связи. Здесь работает принцип, который упоминался выше. Речь идет о том, что величина наводки напрямую зависит от длины участка.
- Работы под напряжением или с его отключением, но с применением специальных средств персональной защиты. В таком случае действия работника несколько скованы, но зато удается избежать отключения или снижения надежности сети.
Для обеспечения личной безопасности применяются следующие изделия:
- Сигнализаторы напряжения — показывают факт наличия U или наводки.
- Применение защитной одежды и ковриков на диэлектрической основе во избежание прохождения тока через организм человека.
- Использование указателей напряжения, а также электроизолирующих штанг для проверки уровня наведенного U.
- Работа в ботах и изолирующих перчатках.
При использовании измерительных устройств и СИЗ необходимо ориентироваться на класс U, для которого они предусмотрены.
Меры защиты
Учитывая то, что наведённые токи могут достигать предельно опасных значений, особенно на участках ВЛ или в электроустановках, при их обслуживании следует применять меры защиты [ 2 ]:
Перед проведением работ на линиях с наводкой устанавливайте переносные заземления с двух сторон повреждённого участка ВЛ на небольшом расстоянии. Заземляйте провода с поверхности земли, используя изоляционные штанги. Выдерживайте расстояния срабатывания защиты заземлений.
На рисунке 5 показано как влияет расстояние от заземления на снижение наведённого напряжения.
Рис. 5. Снижение наведённого напряжения
Измерение напряжения проводите в изолирующих перчатках и ботах, а измерительные приборы располагайте на ковриках или подставках. Используйте только те измерительные устройства, которые предназначены для указанных целей и рассчитаны на измерение в соответствующих пределах. Помните, что штатные защитные приспособления для наведённого тока не предназначены. Нельзя проводить измерения в условиях тумана, осадков, а также при сильном ветре.
Всегда проверяйте наличие фазного тока на всех проводах. Если с помощью прибора УПСФ-10 вы определили линейное рабочее напряжение, то использовать переносное заземление запрещается.
В целях безопасности всегда считайте нулевой кабель таким, что находится под напряжением.
Источник
Итоги
Опасность наведенного напряжения нельзя недооценивать. При отсутствии необходимой защиты и нахождении отключенной линии в зоне влияния проводника под напряжением наводка может оказаться опасной для жизни.
Осознание возможных рисков, установка заземлений, следованием правилам ПУЭ и применение СИЗ позволяет свести опасность к минимуму.
Эти правила обязательны к выполнению в электроустановках, на КЛ и ВЛ, а также должны приниматься во внимание при выполнении работы в бытовой сети 220 В.
