Napięcie indukowane i środki ochrony przed nim

Napięcie jest indukowane na napowietrznych liniach elektroenergetycznych przez linie działające w sąsiedztwie, napięcie to nie jest bezpośrednio związane z napięciem samej linii i dlatego nazywane jest indukowanym.

W związku z tym zasady bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrycznych określają środki ochronne, jakie należy przedsięwziąć, aby zapewnić bezpieczeństwo podczas pracy na liniach napowietrznych. Środki bezpieczeństwa są również odnotowywane jako osobna pozycja w warunkach, w których uziemienie nie pomaga zmniejszyć wartości potencjału indukowanego odłączonych przewodów poniżej 25 woltów.

Tymczasem personel serwisowy czasami doświadcza porażenia prądem elektrycznym z powodu indukowanego napięcia. Dzieje się tak z powodu braku zrozumienia prawdziwej natury napięcia indukowanego, sposobu jego powstawania, mechanizmu. Niebezpieczeństwo utrzymuje się w taki czy inny sposób, ponieważ nawet dotknięcie prawidłowo uziemionego przewodu, który jest podatny na indukcję napięcia z sąsiedniej linii, może spowodować porażenie prądem elektrycznym.

Wniosek jest taki, że każda linia napowietrzna, która biegnie równolegle do innych linii napowietrznych, przez cały czas doświadcza indukcyjnego działania sąsiednich linii, z których indukowany jest w niej potencjał.

Pola elektromagnetyczne linii oddziałują na siebie, natomiast wartość napięcia indukowanego związana jest zarówno z napięciem roboczym, jak i prądem obciążenia, a także odległością między przewodami fazowymi linii, a także długością linii przekrój, wzdłuż którego te przewodniki biegną równolegle, jest znaczący. W każdej z linii indukowany jest potencjał, który składa się z dwóch składowych: oddziaływań elektrostatycznych i elektromagnetycznych.

Pierwszy składnik jest elektrostatyczny. Indukowane przez tę składową napięcie jest związane z oddziaływaniem pola elektrycznego linii wpływającej na rozpatrywaną odłączoną. Wartość napięcia indukowanego, nawet podlega PUE, ale przy równoległym przejściu tych linii, zależy od napięcia na linii wpływającej. Napięcie indukowane na odłączonej linii napowietrznej okazuje się być takie samo na całej jej długości i okazuje się równe:

Schemat dystrybucji napięcia indukowanego:

Składową elektrostatyczną napięcia indukowanego można zredukować do bezpiecznej wartości na całej długości linii poprzez uziemienie przynajmniej w jednym miejscu. Oznacza to, że jeśli taka linia napowietrzna zostanie uziemiona na swoich końcach, wówczas efekt działania elementu elektrostatycznego zostanie całkowicie wyeliminowany. Odłączony przewód powietrzny, uziemiony na końcach, podczas jego konserwacji, zgodnie z zasadami bezpieczeństwa, musi być uziemiony na stanowisku pracy.

Składnik elektromagnetyczny różni się mechanizmem działania od elektrostatycznego. Indukowane napięcie ze składowej elektromagnetycznej wynika z działania pól magnetycznych prądów przewodów fazowych należących do linii wpływu. Zatem pole elektromagnetyczne skierowane na odłączoną linię napowietrzną będzie równe:

Istotny jest tutaj współczynnik sprzężenia indukcyjnego, który nie zmienia się dla korytarzy rozpatrywanych linii, natomiast wartość SEM jest określona długością odcinka, po którym linie biegną równolegle. Prąd obciążenia w linii wpływającej również ma znaczenie, ale nie napięcie linii. Napięcie do ziemi w punkcie x będzie równe:

Ze wzoru wynika, że ​​na początku linii napięcie indukowane przez składową elektromagnetyczną będzie wynosić + E/2, w środku linii 0, a na końcu -E/2. Składowa elektromagnetyczna napięcia indukowanego pozostaje niezmieniona ze względu na izolację przewodu od ziemi lub uziemienie go w jednym lub kilku punktach.

Wraz ze wzrostem liczby punktów uziemienia na linii napowietrznej zmienia się tylko położenie punktu zerowego potencjału na linii. Zgodnie z tą charakterystyką składowej elektromagnetycznej indukowanego napięcia zapewnione są zasady bezpieczeństwa.

Z wykresów wynika, że ​​rozkład składowej elektromagnetycznej napięcia indukowanego na odłączanej linii napowietrznej zależy od punktu położenia uziemienia. Jeśli jest tylko jedna masa, wówczas punkt zerowy indukowanego potencjału zbiegnie się z pojedynczym punktem masy.

Diagramy te uzasadniają potencjalne zagrożenie dla personelu serwisowego, jeśli prace są prowadzone jednocześnie w dwóch lub więcej miejscach na linii napowietrznej, ponieważ linia napowietrzna uziemiona w jednym punkcie jest poniżej efektywnej wartości indukowanej składowej elektromagnetycznej pola elektromagnetycznego. Jeśli więc jeden z zespołów pracuje w uziemionym punkcie C, to napięcie tam jest zerowe.

Drugie stanowisko pracy D również można wyposażyć w uziemienie ochronne, ale wówczas punkt zerowego potencjału zostanie przesunięty w kierunku pomiędzy punktami D i C, a napięcia w samych punktach D i C mogą przekroczyć bezpieczne wartości, a ludzie już być narażonym na ryzyko.

Podobny efekt występuje podczas pracy nad rozłącznik liniowy, na które oddziałuje napięcie indukowane z linii napowietrznej. Odłącznik musi być uziemiony po stronie linii, wtedy pracownicy będą bezpieczni, jeśli to uziemienie jest jedyne dla linii serwisowej.

W przeciwnym razie, jeśli istnieje inne uziemienie, na przykład w podstacji znajdującej się na drugim końcu linii energetycznej, wówczas indukowane napięcie w miejscu pracy wzrośnie do maksimum i ludzie będą zagrożeni. Rysunek przedstawia schemat wyjaśniający.

Indukowany współczynnik napięcia zmusza pracowników do uciekania się do pracy tylko jednego zespołu na linię, jeśli ta linia napowietrzna jest pod wpływem indukowanego napięcia. Inną opcją jest podzielenie linii na kilka oddzielnych, niepowiązanych ze sobą odcinków, a następnie odtwarzanie ich pojedynczo i choć to rozwiązanie wiąże się ze zbędnymi kosztami, jest stosowane w celu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi.Alternatywą jest praca na żywo, po której na jednej linii może pracować jednocześnie kilka zespołów.

W procesie przygotowania stanowiska pracy dla brygady szczególną uwagę zwraca się na niezawodność połączeń stykowych przewodów fazowych z uziemiaczami.

Jeśli styk zostanie przypadkowo utracony, punkt zerowego potencjału natychmiast przesunie się w inne miejsce, a miejsce pracy znajdzie się pod napięciem indukowanym, a ludzie będą narażeni na niebezpieczeństwo. Z tego powodu najlepiej jest przedstawić dwa argumenty przemawiające za niezawodnością. Rysunek zawiera wyjaśnienie tego niuansu.

Maksimum indukowanej składowej elektromagnetycznej napięcia przypada na granice strefy oddziaływania linii, w szczególności na odłączane rozłączniki liniowe. W tych punktach na szynie uziemiającej odłącznika liniowego lub na pierwszym wsporniku, licząc od rozdzielni, wykonuje się pomiary z uziemieniami zawartymi na obu końcach linii. W związku z tym wybiera się woltomierze, których klasa musi mieścić się w oczekiwanych granicach do 500 - 1000 woltów.

Gdy znany jest maksymalny prąd linii wpływającej, po wykonaniu pomiarów w trybie prądowym możliwe staje się obliczenie maksymalnego napięcia indukowanego, które oblicza się ze wzoru:

Podczas wykonywania pomiarów należy pamiętać o podstawach bezpieczeństwa. Przewody łączące, rama odłącznika i sam woltomierz mogą być pod napięciem, a dla bezpiecznej pracy należy najpierw zmontować obwód pomiarowy, a dopiero potem podłączyć go do przewodów fazowych.

Przewody łączące muszą być izolowane dla napięcia co najmniej 1000 woltów.Pracownicy powinni nosić buty dielektryczne i rękawice. Jeżeli podczas pomiaru konieczna jest zmiana granic pomiarowych skali woltomierza, należy najpierw odłączyć cały obwód pomiarowy od linii.