Индуцированное напряжение и его характеристики - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Бывают ситуации, когда невозможно измерить наведенное напряжение в воздушной линии. В этом случае значения рассчитываются на основе исходных данных:

Содержание

Индуцированное напряжение – читать подробно

Часто возникают ситуации, когда даже обесточенные линии электропередач и связанные с ними установки могут представлять серьезную опасность для обслуживающего персонала. Это связано с условием наведенного напряжения. Это явление иногда происходит и дома, в обычных сетях 220 В.

С другой стороны, электромагнитное наведенное напряжение будет проблемой. Если площадь относительно мала, можно просто измерить разность потенциалов на концах пассивного проводника.

Как это происходит

Давайте рассмотрим вполне обычную ситуацию. Есть линия электропередачи, которая в настоящее время не имеет потенциала. Это может быть линия, которая еще не введена в эксплуатацию, или действующий объект, на котором проводятся ремонтные работы. На каждом участке этой линии может находиться другая линия или электроустановка, через которую проходит электричество. Если провода расположены параллельно, возникает эффект трансформатора: входящий (под напряжением) провод индуктивно взаимодействует с отключенным проводом. Это заставляет электрический ток протекать через пассивный проводник и создавать разность потенциалов, которая может быть близка к напряжению источника.

Если любой из LEM, показанных на рисунке, обесточен, на отключенных линиях возникнет наведенное напряжение из-за влияния соседних (находящихся под напряжением) проводников.

Если начать работу на пассивной линии без специальных мер предосторожности, это может привести к поражению электрическим током, вплоть до летального исхода.

Для того чтобы уменьшить влияние емкостной связи, необходимо:

Причины возникновения

Сначала мы рассмотрим физическое возникновение неисправности, а затем объясним причины этого явления в различных ситуациях:

на воздушных линиях;
электрические установки;
в жилище;
Электропроводка.

Если два длинных проводника расположить параллельно и пропустить через один из них переменный ток, то на другом появится напряжение. Существует также электромагнитный эффект и электростатический компонент. Значения электрического потенциала на неподключенном проводнике зависят от длины, расстояния между проводниками и тока нагрузки. Аналогичные явления происходят и в самих линиях электропередачи.

В жилище

Затопление в обычной сети 220 В происходит при обрыве 0-го провода воздушной линии или перед домом/квартирой. Если проверить напряжение с помощью индикатора, лампочка загорится в обоих отверстиях.

Фактически, U присутствует только на одном из проводов (фазном), а другой получает наведенный потенциал. Возникает явление, подобное двум фазам в розетке.

Как только линия будет восстановлена или обнулена, ситуация нормализуется.

Если ремонт проводится в квартире, отключите вводной автоматический выключатель или извлеките предохранители во избежание поражения электрическим током.

На воздушных линиях (ВЛ)

Эти процессы особенно сильно проявляются на воздушных линиях. Высоковольтные характеристики цепей оказывают значительное негативное влияние. Необходимо также учитывать относительную близость проводников. Увеличение расстояния значительно усложняет конструкцию, что приводит к дополнительным инвестиционным затратам. Наведенный потенциал на обесточенном участке линии может подняться до очень опасного уровня.

Высокий уровень индукции в электрической системе может вызвать серьезные проблемы. Его значение зависит от следующих параметров:

напряжение в рабочей части сети;
Ток (подключенная нагрузка);
относительное положение проводников;
уровень влажности, загрязнения, другие факторы, изменяющие проводимость промежуточной среды.

Общий потенциал можно разделить на две части. Статический – создает электрическое поле ближайшего проводника. Наведенное напряжение генерируется по всей длине соседнего проводника, который не обязательно является частью линии. Подобные явления могут быть обнаружены измерительными приборами в мачтах, креплениях и других предметах с проводящими свойствами. Эффективной мерой безопасности в этом случае является заземление некоторых частей конструкции.

Второй компонент создается переменными электромагнитными полями вблизи фазных проводников. Основная проблема заключается в отсутствии простых решений по электробезопасности. Даже эффективное заземление не поможет в этой ситуации. Изоляция хорошего качества, которая не может блокировать проникновение электромагнитных волн, бесполезна. Потенциал в данной точке зависит от напряженности поля и расстояния до источника сигнала.

В электроустановках

Подобные негативные явления можно наблюдать и в локальных сетях. Максимальные уровни напряжения возникают в точках переключения отключенных линий. Индукционные токи могут возникать в трансформаторе, корпусе, механическом приводе установки. Как и в вышеприведенных примерах, наибольшие трудности возникают при поиске эффективных методов работы с компонентом переменного тока.

Для информации. Металлические потолки, полы и другие функциональные или декоративные элементы зданий могут быть источником опасности.

В электропроводке

Другим типичным случаем является обрыв (отсоединение) нейтрального провода. Если мультиметр используется в соответствии со стандартными процедурами измерения, то обнаружить наличие двух фаз в розетке несложно. Очевидно, что это невозможно при использовании стандартной домашней сети 220 В. Второе напряжение вызовет электромагнитное излучение в отключенном проводнике. Для этого достаточно восстановить нормальное состояние поврежденной цепи протекания тока.

Пульсация электромагнитного поля также изменяется при изменении величины электрического тока и его направления. Если в это поле попадает другой проводник, он испытывает индукцию. На рисунке показаны проводники с подключенным измерительным прибором для контроля значения напряжения.

Наведенное напряжение может появиться на воздушной линии, которая была выведена из эксплуатации и обесточена, из-за влияния близлежащей электроустановки под напряжением или другой линии под напряжением. Это влияние затрагивает не саму линию или установку, а ее электромагнитное поле.

Поэтому воздушная линия, проходящая параллельно обесточенной линии, создает внешний потенциал, представляющий большую опасность для обслуживающего и сервисного персонала. Величина этого наведенного напряжения непостоянна и изменяется в зависимости от длины участка линии, параллельного рабочей линии, а также от рабочего напряжения, тока нагрузки, расстояния между фазными проводами и атмосферных условий.

Наведенное напряжение на линии электропередачи подразделяется в зависимости от типа воздействия:

Электромагнитная часть . Он возникает в результате воздействия магнитного поля, создаваемого при протекании электрического тока по работающей линии электропередачи. Особенностью и отличительной чертой этого компонента является то, что если линия заземлена в нескольких разных местах, электромагнитное влияние не исчезает, а его величина остается неизменной. Единственное, что влияет на это, – нахождение точки нулевого потенциала.
Электростатический компонент . Она отличается от электромагнитной тем, что исчезает при подключении заземления на периферии линии и в рабочей зоне. Наведенное напряжение можно уменьшить, заземлив одну точку линии.

Давайте выясним, что вызывает индуцированное напряжение и как оно работает. На рисунке показан провод A-A. Когда через него проходит переменный ток, возникает электромагнитное поле, действие которого уменьшается с уменьшением расстояния от проводника (окраска становится менее яркой).

Пульсация электромагнитного поля также изменяется при изменении величины электрического тока и его направления. Если в это поле попадает другой проводник, он испытывает индукцию. На рисунке показаны провода с подключенным измерительным прибором для контроля значения напряжения.

Необходимо определить, какое значение напряжения будет опасным для человека, обслуживающего линию электропередачи. Общепринято, что наличие наведенного напряжения 25 В или менее в отключенной воздушной линии означает, что будут применяться защитные меры обычного использования.

При превышении этого значения требуется специальное оборудование и меры безопасности для обеспечения необходимой степени защиты от опасных потенциалов напряжения. Такие меры включают отключение заземления на концах линии, подключение заземления на рабочем участке воздушной линии или разрезание кабеля на отдельные части.

Опасность из-за наведенного напряжения

Это явление считается более опасным и уникальным, чем рабочее напряжение, поскольку защитные устройства не эффективны против него. Если электрик попал под наведенное напряжение, он будет находиться под его воздействием до тех пор, пока не освободится от него. И когда рабочее напряжение подвергается воздействию, срабатывает защитное устройство и электричество автоматически отключается.

При возникновении короткого замыкания на активной линии происходит наводка на обесточенную линию, и ток увеличивается в несколько раз. Это имеет опасные последствия для обслуживающего персонала, работающего на обесточенной линии. Последствия таких скачков напряжения могут быть очень серьезными: сильные ожоги, поражение током жизненно важных органов и смерть. Поэтому при работе на линиях электропередач под напряжением необходимо соблюдать правила безопасности.

Индуцированное напряжение может достигать десятков киловольт. Иногда необходимо работать в нескольких местах одновременно. При работе с вышки она всегда должна быть заземлена. Убедитесь, что провод заземления имеет тот же потенциал, что и корзина вышки, с которой вы работаете. Если линия заземлена на концах, напряжение в рабочей зоне может превысить допустимое значение, поскольку нулевой потенциал смещается в точку между точками заземления. Если необходимо провести работы на линии в нескольких местах, вся линия должна быть разделена на отдельные участки, не связанные электрически. На таком участке можно проводить ремонт путем заземления только в одной точке.

Для обеспечения безопасности на рабочей площадке должны быть установлены две точки заземления. Если что-то случится с одной из точек заземления, другая позаботится об этом. Это особенно необходимо, если кабель должен быть отсоединен. Перед отключением линии установите заземление с обеих сторон от предполагаемой точки отключения, убедившись, что они подключены к одному и тому же заземлению.

Теперь линию можно отключить, не опасаясь замыкания эквипотенциального тока между концами проводников. Заземлив линию только в одной точке на участке, вы можете быть уверены, что жизнь людей не подвергнется опасности.

При проведении различных измерений на линии не следует забывать об основных мерах предосторожности. Соединение проводов, вольтметра и разъединительной рамки может находиться под напряжением, поэтому в целях безопасности перед измерением необходимо собрать измерительную цепь, а затем подключить ее к фазным проводам.

Соединительные провода должны быть изолированы на напряжение не менее 1 кВ. Рабочие должны носить диэлектрические перчатки и ботинки. Если во время измерения напряжения необходимо изменить пределы шкалы прибора, то сначала необходимо обесточить всю измерительную цепь воздушной линии.

Наведенное напряжение в жилых помещениях

Помимо воздушных линий, скачки напряжения могут возникать в квартирах и домах. Индуцированное напряжение возникает в кабеле, расположенном рядом с проводом, подключенным к сети. Возьмем такой пример.

При выключении выключателя лампочки, в конструкции которых используются светодиоды, могут светиться тускло. Это явление вызвано тем, что близлежащий проводник подает фазное напряжение. Поэтому при приложении электромагнитного поля возникает индуцированное напряжение, хотя и небольшое, но достаточное для слабого свечения светодиодов.

Другим примером является наведенное напряжение в электрической розетке. Он возникает, когда в нейтральном проводнике образуется разрыв. В этом случае, измеряя напряжение на розетке с помощью индикатора, определяются две фазы. В действительности существует только одна фаза. Вторая фаза исчезнет после устранения обрыва в нейтральном проводнике.

Теперь мы проанализировали, что такое наведенное напряжение, насколько оно опасно и какие защитные меры следует предпринять, чтобы защитить персонал от поражения электрическим током. Мы надеемся, что вы нашли эту информацию полезной и понятной!

Определение наведенного напряжения

Статика теперь понятна, и можно формально рассчитать значение ЭДС для каждой рабочей секции. Однако при нормальном заземлении (по краям и в рабочей зоне) опасность практически равна нулю.

Электромагнитная индукция, с другой стороны, несколько сложнее. Если площадь относительно мала, можно просто измерить разность потенциалов на концах пассивного проводника.

Важно: Измерения проводятся с соблюдением всех мер защиты, как в случае действительно работающей электроустановки.

Разумеется, все измерения проводятся при нормальной токовой нагрузке питающей линии. То есть в условиях, когда индуцированное напряжение достигает максимального значения.

Метод измерения заключается в следующем:

Общий принцип заключается в измерении разности потенциалов между фактической “землей” и предполагаемой точкой нулевого потенциала, т.е. временной землей провода, отключенного от напряжения. Расстояние от “земли” до точки нулевого потенциала должно быть не менее 15-20 м.

К зонду подключается гибкий медный проводник достаточного сечения, чтобы работать при таком напряжении. Другой конец проводника подключается к счетчику. Другая клемма прибора подключается к фактической “земле”.

Измерения выполняются как минимум двумя рабочими. Один из них находится у прибора, а другой подносит зонд к измеряемому проводнику.

Точки измерения определяются до начала работы, и значение методично записывается на график первым оператором.

При переезде на другое место измерительная цепь демонтируется, а временное заземление удаляется. Оборудование перемещается на новое место, где оно собирается заново с учетом зоны измерения.

Важно: Индуцированное напряжение не измеряется для статистических целей. Графики с результатами направляются в отдел безопасности электроустановок. На основе этих данных планируются меры по защите персонала при проведении ремонтных работ или прокладке новых линий электропередачи.

Решения принимаются при наличии напряжения более 42 вольт на стальных проводах и прядях (сращивания, ленты и т.д.).

Меры безопасности при определении наведенного напряжения

Персонал должен иметь группу по электробезопасности не ниже III, а руководитель работ – не ниже IV.
Желателен опыт работы по установке и обслуживанию осветительных приборов и линий электропередач.
Вокруг зоны измерения должен быть организован периметр безопасности.
В целях безопасности нейтральный провод в измеряемой группе принимается под напряжением.
Начало и окончание работ должны быть задокументированы.
Измерения не должны проводиться во время дождя, тумана, плохой видимости или сильного ветра.
Если на измеряемом участке обнаружено повреждение башни, изолятора или высоковольтного кабеля, работы должны быть остановлены до устранения неисправности.

4.7 На воздушных линиях с металлическими и железобетонными опорами, металлические части которых заземлены, переносное заземление должно быть присоединено к одной из опор. В случае воздушных линий электропередачи с деревянными столбами, имеющими штыревую систему заземления, переносная система заземления должна быть подключена к этому штырю или, если он отсутствует или измеряется в пролете, к искусственной системе заземления, погруженной вертикально в землю на глубину не менее 0,5 м (рис. 2). Запрещается устанавливать заземлители в рыхлых кучах земли.

2 Оценка величины наведенного напряжения

2.1 Наведенное напряжение – это разность потенциалов между токопроводящими частями электроустановки (воздушной линии или оборудования подстанции) и точкой нулевого потенциала, возникающая в результате действия электрических и магнитных полей, создаваемых находящимися рядом электроустановками под напряжением. Электрическое поле характеризуется электростатической составляющей, зависящей от напряжения ВЛ и емкостной связи рассматриваемых ВЛ, и электромагнитной составляющей, зависящей от тока в ВЛ, расстояния между отключенными линиями и ВЛ, длины и конфигурации участков подхода и параметров контуров растекания тока.

2.2 В соответствии с Правилами персонал по обслуживанию воздушных линий должен иметь Перечень линий, находящихся под наведенным напряжением после отключения.
Для составления списка предусмотрена следующая процедура:

2.2.1 Необходимо провести анализ топографии электрической сети предприятия.

2.2.1.1 Отмечаются направления перетоков мощности по пострадавшим воздушным линиям и возможные максимальные значения передаваемой по ним мощности (тока).

2.2.1.2 Отмечаются места изменения взаимного расположения воздушных линий электропередачи и сдвига фаз.

2.2.2 На основании анализа схем и характеристик воздушных линий, с учетом расстояний между воздушными линиями различного номинального напряжения, проходящими во взаимной близости, производится оперативная оценка линий, которые могут оказаться под наведенным напряжением. В то же время при определении наведенного напряжения должны использоваться результаты измерений, проведенных в предыдущие годы.

2.2.3 В Перечень включаются воздушные линии (их участки) с наведенным напряжением свыше 25 В и воздушные линии на двойных (многопутных) опорах. Воздушные линии (их участки) с молниеотводом, на которых при эксплуатации рассматриваемой воздушной линии возникает наведенное напряжение, перечислены в отдельном разделе Перечня.

2.3 Для оценки и пересчета значений наведенного напряжения, полученных в результате измерений, используется упрощенный метод расчета. Это уменьшает количество необходимых измерений.
Исходными данными для расчетов являются длины ВЛ, расстояния между осями трасс ВЛ в местах сближения, в том числе в местах пересечения двухцепных ВЛ с разными трассами, максимальные значения сопротивления контуров заземления подстанций и опор (с учетом коэффициента сезонности) на концах линий и на границах объектов, а также максимальные значения токов, которые могут возникнуть во взаимодействующих ВЛ после аварийного отключения одной или нескольких линий соседней сети.
Устанавливаются расстояния между воздушными линиями и на границах участка:
в соответствии с документацией по внедрению;
с помощью воздушного сканирования;
путем измерений на месте (наземные методы).

2.4 Для сети любой конфигурации расчет величины наведенного напряжения в воздушной контактной сети без напряжения должен производиться по универсальной эквивалентной схеме, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1: Универсальная схема замещения для расчета наведенного напряжения в обесточенной воздушной контактной сети

Рисунок 1: Схема замещения для расчета наведенного напряжения в ненапряженной воздушной контактной сети

Величина наведенного напряжения определяется по формуле:

где и – значения эквивалентных э.м.с., которые определяются выражениями (2.2, 2.3).
Определение параметров универсальной эквивалентной диаграммы проводится на примере диаграммы топографической сети, представленной на рисунке 2.

Рисунок 2: Диаграмма топографической сети

Рисунок 2: Схема топографической сети

Для точки, расположенной на расстоянии “” от подстанции-1 (рис. 2), параметры схемы замещения сети задаются выражениями

где – значение расчетной функции (Приложение 1);
i , m – расстояния между обесточенными ВЛ и ВЛ под напряжением на участке “” или “” соответственно;
и , км – длины участков входящих воздушных линий, наводящих напряжение в первой и второй цепях соответственно (для схемы на рис. 2 – на участках “” или “” соответственно);
кА – значения максимального тока, протекающего по одной входящей воздушной линии;
i – наборы линий, влияющих на отключенную воздушную линию в точках “” и “” соответственно.
Проводимости участков “” и “” отключенной воздушной линии должны определяться по формулам соответственно:

где и , Ом – сопротивления заземления PS-1 и PS-2 соответственно.
Проводимость заземления в месте производства работ определяется по формуле

, Ом – сопротивление заземления на участке
Ом/км – коэффициент, рассчитанный по удельному сопротивлению воздушной линии, определяемый в соответствии с таблицей 1.

Читайте далее: