Порядок определения величины наведенного напряжения

Причины возникновения

Наведенное напряжение возникает на выведенной в ремонт и обесточенной воздушной линии электропередач (ВЛ), вследствие влияния на нее электромагнитного поля расположенной в непосредственной близости работающей электроустановки или другой ВЛ, которая находится под напряжением. Таким образом, ВЛ, которая проходит параллельно отключенной линии, наводит сторонний потенциал, который представляет существенную опасность для обслуживающей ремонтной бригады. Значение наведенного напряжения в проводе изменяется в зависимости от протяженности участка, на котором ВЛ идут параллельно, тока нагрузки и величины рабочего напряжения, отдаленности фазных проводов, метеорологических условий. Потенциал, который наведен на ВЛ, объединяет в себе два вида воздействия – электромагнитную и электростатическую составляющую:

• Электромагнитная часть появляется под действием магнитного поля, возникающего от протекания тока по работающей рядом ВЛ. Отличительной особенностью данной составляющей является то, что при заземлении даже в нескольких местах линии, она не изменяет свою величину. Единственное, что можно изменить с помощью заземлений – это расположение точки нулевого потенциала.
• Электростатическая часть, в отличие от электромагнитной, устраняется путем заземления линии в ее концах и в месте ведения работ. Снизить же величину наведенного напряжения возможно установив заземление хотя бы в единственной точке ВЛ.

Давайте рассмотрим подробнее, что это такое – наведенное напряжение и природу его возникновения. Чтобы понять, как оно появляется, обратимся к фото, на котором изображен проводник:

Имеется проводник, обозначенный на картинке как А-А. При протекании по нему переменного тока создается электромагнитное поле, интенсивность которого уменьшается по мере отдаления от проводника (на изображении можно заметить снижение яркости окраски). Также изменяются пульсации электромагнитного поля с изменением направления и величины тока. При попадании в поле любого другого проводника в нем индуцируется наведенное напряжение. Ниже на картинке показаны проводники с подключенными измерительными приборами для определения величины напряжения:

Какое значение считается опасным для персонала? Считается, что если на отключенной ВЛ присутствует наведенное напряжение и его значение не превышает 25 В, то ремонтные мероприятия производятся с применением обычных средств защиты. В случае превышения безопасной величины следует пользоваться специальными средствами защиты и выполнять технические мероприятия, обеспечивающие требуемую степень защиты от опасного воздействия наведенного потенциала. Такими мерами безопасности могут быть разземление вначале и конце линии, разрез провода, установка заземления на участках ВЛ.

Узнать о том, какие электрозащитные средства используют в установках выше 1000 Вольт, вы можете из нашей статьи!

В чем опасность явления?

Наведенное напряжение можно считать более опасным и коварным в отличии от рабочего в силу того, что на него не будет реагировать защитная аппаратура. Если под него попадет ремонтный персонал, тогда работник будет находиться под воздействием до момента освобождения от его влияния. Если на человека будет воздействовать рабочее напряжение, тогда будет срабатывать защита и будет происходить автоматическое отключение.

Также вам необходимо знать о коротком замыкании. Если короткое замыкание произойдет на рабочей линии будет происходить на отключенную ВЛ и многократное превышение тока. Естественно это может отражаться на персонале, который будет занят ремонтом на отключенной ВЛ. Последствия в большинстве случаев могут быть достаточно плачевные. Все может начаться от ожогов и дойти до смертельных случаев. Именно поэтому во время проведения разнообразных работ на отключенных ВЛ необходимо соблюдать все правила безопасности. Если будет интересно можете прочесть про электролитическое заземление.

Что же делать в случае попадания человека под наведенное напряжение? Этот вопрос на данный момент интересует многих и с ним следует разобраться более детально. Сначала вам потребуется предотвратить протекание тока через тело человека. Для этого вам может потребоваться соединить опасную часть электроустановки с «землей». Ниже вы можете увидеть видео, в котором будет рассказываться все правила безопасности при работе в зоне усиленного действия наводок.

https://youtube.com/watch?v=ynQkwQWJq6c

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

В чем опасность явления?

Наведенное напряжение можно считать более опасным и коварным в отличие от рабочего в силу того, что на него никак не реагирует защитная аппаратура. Например, при попадании под него ремонтного персонала, работник будет находиться под опасным воздействием до момента освобождения от его влияния. А вот если на человека воздействует рабочее напряжение, то срабатывает защита и происходит автоматическое отключение, вследствие короткого замыкания.

Кстати, о коротком замыкании (КЗ). При КЗ в рабочей линии происходит наводка на отключенную ВЛ и многократное превышение тока, что, естественно, отражается на персонале, занятом ремонтом на отключенной ВЛ. Последствия могут быть весьма плачевными – от сильных ожогов, до протекания тока по жизненно важным органам с их поражением, вплоть до летального исхода. Поэтому не нужно пренебрегать правилами безопасности при проведении работ на отключенных ВЛ.

Что же делать в случае попадания человека под наведенное напряжение? Как избавиться от его воздействия? Необходимо устранить протекание тока через тело человека. Для этого понадобится соединить опасную часть электроустановки с «землей», набросив на нее заземление.

Причины возникновения

Подробное изучение отмеченных процессов позволяет не только дать наведенному напряжению определение. Необходимо выяснить, как избавиться от потенциальных опасностей. Тщательная проверка с использованием конкретных примеров поможет создать надежную защиту.

На воздушной линии (ВЛ)

Напряжение прикосновения

В таких объектах рассматриваемые процессы проявляются с особенной силой. Существенное негативное влияние оказывают высоковольтные характеристики цепей. Также следует отметить сравнительную близость проводов. Увеличение расстояния существенно усложняет конструкцию, что сопровождается дополнительными инвестиционными расходами. Наведенный в обесточенном участке линии потенциал способен повыситься до чрезвычайно опасного уровня.

Большая наводка в электрике способна создать значительные проблемы. Ее значение зависит от следующих параметров:

• напряжения в рабочей части сетей;
• силы тока (подключенной нагрузки);
• взаимного расположения проводников;
• уровня влажности, загрязненности, других факторов изменения проводимости промежуточной среды.

Общий потенциал можно разделить на две части. Статическую – создает электрическое поле ближайшего провода. Наведенное напряжение формируется на всем участке соседнего проводника, это – не обязательно часть линии. Аналогичные явления можно фиксировать измерительными приборами в опорных мачтах, крепежных и других элементах с проводящими свойствами. Действенная мера безопасности в этом случае – заземлять определенные части конструкции.

Другая составляющая образуется переменным электромагнитным полем около фазных проводов. Главная неприятность – отсутствие простых решений в области электробезопасности. В этой ситуации не поможет даже эффективное заземление. Бесполезна качественная изоляция, которая не способна блокировать проникновение электромагнитных волн. Потенциал в определенной точке зависит от силовых параметров поля и расстояния до источника сигнала.

В электроустановках

В локальных сетях наблюдаются аналогичные негативные явления. Максимальные уровни напряжения – в коммутаторах отключенных линий. Наведенные токи могут образоваться в трансформаторе, корпусе, механическом приводе электроустановки. Как и в рассмотренных выше примерах, наибольшие затруднения возникают при поиске эффективных методов борьбы с переменной составляющей.

К сведению. Источниками опасности могут стать металлический потолок, пол, иной функциональный или декоративный элемент строительной конструкции.

В квартире

Уменьшение напряжения до 220 V снижает, но не устраняет полностью возможные неприятности. Следует учесть повышенное энергопотребление современной квартиры. Варочные панели, духовые шкафы и кондиционеры работают с использованием сильных токов. Суммарная мощность новой техники составляет десятки кВт. Дополнительные проблемы создают периодичность включения и реактивный характер нагрузок.

К сведению. Наглядный пример – функционирующие в отключенной цепи светодиоды, расположенные рядом с проводами сети питания 220V.

По этой схеме можно сделать устройство для снятия наводки со светодиода

В электропроводке

Следующий типичный случай – обрыв (отсоединение) нулевого провода. Если использовать мультиметр по стандартной методике измерений, несложно обнаружить наличие в розетке двух фаз. Понятно, что такое невозможно в стандартной бытовой сети 220 V. Второе напряжение будет наводить электромагнитное излучение в отключенном проводнике. Для восстановления нормального состояния системы достаточно восстановить поврежденную цепь прохождения тока.

НАВЕДЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. ИМПУЛЬСЫ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Во время разряда по каналу молнии со скоростью в сотни тысяч км/с движутся заряженные частицы, создавая переменное электромагнитное поле. В попавших под действие этого поля проводниках возникает электродвижущая сила (эдс) электромагнитной индукции ε_i. Если проводник образует замкнутый контур, то эдс приведет к появлению в нем индукционного тока. В противном случае на концах проводника возникнет равная эдс разность потенциалов.

Величина эдс зависит от скорости изменения силы тока в канале молнии, которая может превышать значение 5·109 А/с. Поэтому разряд молнии приводит к возникновению в электрических коммуникациях импульсов перенапряжения длительностью от десятков до сотен микросекунд, имеющих амплитуду тока до сотни килоампер и амплитуду напряжения в десятки киловольт. Такой импульс способен нанести непоправимый ущерб расположенному внутри здания электрооборудованию.

Даже при установленной на здании внешней молниезащите во время отвода тока от молниеприемника до заземляющего устройства по наружному токоотводу на идущем параллельно ему внутри здания электрическом кабеле индуцируется импульс перенапряжения довольно значительной амплитуды. К тому же, подобный импульс может попасть в дом по идущим туда электрическим подземным коммуникациям при растекании разряд молнии от молниезащитного заземления или «зайти» с расстояния в несколько километров по воздушной линии электроснабжения при попадании молнии в нее или рядом с ней.

От микросекундного разрушительного воздействия таких наведенных или занесенных импульсов перенапряжения в электрических коммуникациях здания электронику не защитят ни автоматические выключатели, ни УЗО. Для этой цели предназначены специальные устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) со временем срабатывания в наносекундном диапазоне.

Для разработки и оценки надежности устройств внутренней молниезащиты принято использовать моделирующие импульсы тока двух типов:  8/20 мкс и 10/350 мкс.

В первом случае это импульс с длительностью нарастания переднего фронта 8 мкс и длительностью спада по полувысоте 20 мкс. Подобными характеристиками моделируют воздействие затухающего удаленного прямого удара молнии в линию электропередач или непрямого удара (включая и межоблачные разряды). А также возникающие в системах электроснабжения коммутационные всплески перенапряжения (переключение трансформаторов, отключение разъединителей или защитных автоматов и т.д.) и создаваемые оборудованием самих потребителей паразитные наводки (запуск моторов, работа сварочного аппарата и т.д.).

Во втором случае длительность нарастания переднего фронта импульса составляет 10 мкс, а время спада по полувысоте — 350 мкс. Такими характеристиками описывается воздействие при попадании разряда молнии в молниеприемник внешней молниезащиты или в воздушную линию электроснабжения – в месте удара или на расстоянии несколько десятков метров от него. Максимальное значение тока в импульсе 10/350 мкс I_imp выбирается в зависимости от уровня защиты здания.

При расчетах исходят из предположения, что в здание «зайдут»  50% от I_imp импульса 10/350 мкс. Жилые дома относятся к ІІІ классу защиты, для которого принимается I_imp = 100 кА, то есть считается, что в здание попадет 50 кА –  разделившись между подземными коммуникациями проводами, трубами, заземлением и т.д. или провдами воздушного ввода электропитания. Поэтому после грозы даже при наличии защитного заземления может, например, сгореть  электроника управления электрокотлом.

То есть, грамотно и качественно выполненная система внешней молниезащиты с соблюдением всех действующих нормативов при монтаже , токоотводов и заземления выполняет функцию только по сохранению от повреждения ударом молнии здания, но не электрооборудования внутри него. Поэтому при организации внутренней молниезащиты используется концепция выделения для защищаемого здания соответствующих зон защиты.

Факторы опасности и меры защиты

Считается, что разность потенциалов от наводки более опасна, чем обычная. Штатные защитные устройства не рассчитаны на противодействие от нее. При работе на высоковольтных ЛЭП на отключенной линии может возникнуть разность потенциалов в несколько киловольт. Выполнение работ с вышек или работа кранов вблизи ЛЭП выполняется по допуску и с применением дополнительных защитных мер, так как на металлической части оборудования и техники может возникнуть разность потенциалов. Это грозит поражением людей электротоком и поломкой техники.

Необходимые меры безопасности прописаны в правилах техники безопасности при выполнении соответствующих работ. Самым простым и эффективным является устройство заземления отключенной линии. Для надежности заземляющий контур имеет две линии, дублирующие друг друга. При случайном обрыве одной заземление будет осуществляться по другой. Протяженные линии разбивают на отдельные участки, которые заземляются по отдельности.

Требования по ТБ:

1. на руки одеваются диэлектрические перчатки;
2. на ноги — резиновые боты, прошедшие проверку и имеющие соответствующую бирку;
3. одежда должна быть сухой, все работы не должны выполняться под дождем.

Наводка в бытовых условиях

Кроме крупных установок и воздушных линий, напряжение подобного рода остается нежелательным, но довольно частым гостем и в зданиях жилого фонда, где в основном функционируют сети 220 В. Проявление вполне возможно в тех зонах кабеля, которые соседствуют с находящимся под напряжением проводом. Специалисты, в качестве примера, приводят едва различимое свечение диодных лампочек при отключенном положении выключателя. А вызвано это тем, что проводник с фазной жилой размещен очень близко к питающему светильник проводу. Образовавшаяся наводка хоть и обладает небольшими величинами, но вполне достаточна для подсветки диодов.

Можно также рассмотреть и случай с розеткой. При обрыве нулевого провода также следует образование наведенки. Если измерить индикатором параметры розетки при возникновении подобной ситуации, то обязательно обнаружиться наличие двух фаз. Естественно, что реально фазным остается единственный провод. А подключение нулевого в работу приводит к исчезновению второй фазы.

Более детально ознакомиться со всеми нюансами неприятных последствий воздействия наводки можно на предложенном вашему вниманию видео.

Не стоит пренебрегать изложенной информацией. Только очень тщательное изучение природы наведенного напряжения и четкое представление его опасности для человека поможет избежать больших неприятностей во время различных рабочих мероприятий. Ведь работы такого рода в первую очередь предполагает стопроцентную безопасность персонала.

← Предыдущая страница
Следующая страница →

Недостатки систем катодной защиты

Методика отнюдь не универсальна, необходимо строить каждый объект под конкретные условия эксплуатации. При неправильных расчетах силы защитного тока, происходит так называемая «перезащита», и уже катодная станция является источником блуждающих токов. Поэтому, даже после монтажа и введения в строй, катодные системы постоянно контролируются. Для этого в разных точках монтируются специальные колодцы для замера силы тока защиты.

Контроль может быть ручным или автоматическим. В последнем случае устанавливается система слежения за параметрами, соединенная с аппаратурой управления катодной станцией.

Дополнительные способы защиты от блуждающих токов

• Применение кабельных магистралей с внешней оболочкой, которая является хорошим диэлектриком. Например, из сшитого полиэтилена.
• При проектировании систем энергоснабжения, использовать только системы заземления типа TN-S. В случае капитального ремонта сетей, заменять устаревшую систему TN-C.
• При расчете маршрутов железнодорожных путей и подземных коммуникаций, по возможности разносить эти объекты.
• Использовать под рельсами изолирующие насыпи, из материалов с минимальной электропроводностью.

Остаточное явление в действии

Когда генератор описываемого устройства вырабатывает напряжение, поступающее впоследствии в измеряемую сеть, образуется разность потенциалов между контуром заземления и проводом. Впоследствии создается емкость, в которой присутствует определенный заряд.

При отключении измеряющего провода имеющаяся в мегаомметре цепь разрывается. Но частичному сохранению подлежит потенциал из-за появления емкостного заряда в шине, проводе. Контакт человека с подобным участком приведет к электротравме токовым зарядом, который пройдет через тело. Избежать такой опасности поможет переносное заземление с обязательной изоляцией его рукоятки для безопасного устранения емкостного напряжения.

Прежде чем включать мегаомметр для работы, следует убедиться в отсутствии в проверяемой схеме напряжения остаточного заряда. В этом случае рекомендуется воспользоваться вольтметром, специальными индикаторами, подающими необходимый сигнал. Описываемый прибор дает возможность выполнять ряд процедур, в частности это:

• проверка изоляции десятижильного кабеля по отношению к земле;
• проведение необходимых замеров в каждой жиле относительно друг друга;
• определение качества изоляции между жильными проходами.

В любом случае обязательно должно использоваться переносное заземление. Для обеспечения правильной и безопасной работы предварительно заземляющий проводник замыкается с контуром на грунте. В таком состоянии он находится до завершения всех мероприятий. Другим концом проводник соединяется с изоляционной штангой, с помощью которой и обеспечивается заземление для последующего устранения остаточного заряда.