CC BY
13ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ,
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ И МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА
УДК 628.971.6+654.912.8]:621.315.1
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕЖУРНОГО ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ НА ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ УЧАСТКАХ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ
В.А. Чернышов, П.С. Поляков
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», Орел, Россия
Аннотация. Низкий уровень надежности и повышенный электротравматизм в настоящее время по-прежнему являются весьма актуальными проблемами для воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 10 кВ. Согласно статистики, наиболее частыми видами повреждений, на ВЛ 10 кВ, являются однофазные замыкания на землю (033) и двойные замыкания на землю (ДЗЗ). Данные повреждения доставляют много трудностей персоналу оперативно-выездной бригады (ОВБ) и являются причиной электротравматизма, связанного с действием шагового напряжения и напряжения прикосновения.
Процесс отыскания 033 на ВЛ 10 кВ для персонала ОВБ является не только сложным, но и опасным видом работ, а особенно в темное время суток и, или, при воздействии неблагоприятных погодно-климатических факторов. В настоящее время ни одно из технических устройств, применяющихся в электрических сетях 10 кВ, в условиях недостаточной видимости, не способно эффективно сигнализировать персоналу ОВБ о месте возникновения 033 и ДЗЗ, а также не может быть использовано для повышения электробезопасности на потенциально опасных участках ВЛ 10 кВ. Весьма эффективным решением в данной ситуации, может являться установка на опорах ВЛ 10 кВ светотехнических приборов, обеспечивающих световое стробоскопическое сигнализирование 033 и осуществляющих дежурное освещение потенциально опасных участков ВЛ 10 кВ. Предполагается, что данное мероприятие позволит, в условиях недостаточной видимости, в значительной степени, повысит эффективность и безопасность процесса
отыскания 033 и ДЭЗ для персонала ОВБ, а также обеспечит безопасность жизнедеятельности работников агропромышленного комплекса. Это позволит коренным образом изменить негативное отношение обывателей и специалистов к распределительным электрическим сетям с изолированной нейтралью и позволит перевести их на более высокий уровень технической эволюции. В данной публикации сформулированы основные требования, предъявляемые к светотехническим приборам, устанавливаемым на опорах ВЛ 10 кВ, а также рассмотрены специфика их электропитания и управления режимами их работы.
Ключевые слова: электробезопасность, линии электропередачи, замыкания на землю, шаговое напряжение, дежурное освещение, стробоскопическая сигнализация.
Введение. Низкий уровень надежности и повышенный электротравматизм, в настоящее время, по-прежнему, являются одной из актуальных проблем для воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 10 кВ [1, 2]. Согласно статистики, наиболее частыми видами повреждений, на ВЛ 10 кВ, являются однофазные замыкания на землю (033) и двойные замыкания на землю (ДЗЗ). Данные повреждения доставляют много трудностей персоналу оперативно-выездной бригады (ОВБ) и являются причиной электротравматизма, связанного с действием шагового напряжения и напряжения прикосновения. [3].
Цель работы. Основной целью работы являются анализ сложившейся проблемной ситуации и обоснование эффективного механизма для ее решения.
Согласно правил устройства электроустановок [4] электробезопасность ВЛ достигается наличием охранной зоны, предназначение которой заключается в том, чтобы минимизировать вероятное негативное влияние электромагнитного излучения на здоровье человека, а также предотвратить угрозу его жизнедеятельности вследствие электротравматизма. Учитывая вышеизложенное деятельность человека в охранной зоне ВЛ 10 кВ должна быть минимизирована, однако собственники земельных участков, попадающих в охранную зону ВЛ 10 кВ, имеют право использовать их для выращивания различных сельхоз культур, а также непродолжительно осуществлять содержание, выпас или перегон сельскохозяйственных животных (коров, овец, лошадей и т.д.). Однако, они должны отдавать себе отчет в том, что:
- в случае возникновения аварии, на данном участке ВЛ 10 кВ, на территории его охранной зоны, персонал оперативно-выездной бригады (ОВБ) будет выполнять ремонтно-восстановительные работы,
с использованием спецтехники, что может привести к потере части урожая или иному материальному ущербу;
- если авария на ВЛ 10 кВ вызвана однофазным замыканием на землю (033), вследствие пробоя изолятора или обрыва провода, то для людей или животных, находящихся в охранной зоне аварийного участка ВЛ 10 кВ существует смертельная опасность электропоражения, вследствие действия шагового напряжения или напряжения прикосновения.
Необходимо отметить тот факт, что для персонала ОВБ, процесс поиска 033 на ВЛ 10 кВ, является не только сложным, но и весьма опасным видом работ. Сложность поиска 033 особенно усугубляется в условиях недостаточной видимости, например, в темное время суток и, или, при воздействии неблагоприятных погодно-климатических факторов, таких как дождь, туман, метель и др. [5].
При появлении 033 на одной из фаз ВЛ 10 кВ, напряжение на других неповреждённых фазах электрически связанной сети 10 кВ увеличивается относительно земли в раз. Во время затянувшегося процесса отыскания 033, возникает ДЗЗ в одной из неповрежденных фаз, как правило это происходит в наиболее ослабленном месте электрически связанной сети 10 кВ. При замыкании на землю двух разноименных фаз одной ВЛ 10 кВ, она отключается максимальной токовой защитой, реагирующей на ток ДЗЗ. При возникновении одновременного замыкания на землю двух разноименных фаз, разных ВЛ 10 кВ, в большинстве случаев, происходит автоматическое отключение только одной ВЛ 10 кВ с 033, а другая ВЛ 10 кВ с 033 останется в работе. Описанный процесс может неоднократно повторяться, вследствие чего снижается надежность электроснабжения агропромышленных потребителей и повышается вероятность возникновения электротравматизма на потенциально-опасных участках В Л 10 кВ.
В настоящее время для ускорения процесса идентификации 033 и ДЗЗ для ВЛ 10 кВ специально разработаны подвесные указатели и индикаторы короткого замыкания разных модификаций [6,7,8]. Между тем, индикаторный режим работы данных устройств не позволяет эффективно сигнализировать повреждение элементов ВЛ 10 кВ в условиях недостаточной видимости, а также не позволяет их использовать для повышения электробезопасности ВЛ 10 кВ с 033. На основании вышеизложенного, разработка простых, но вместе с тем эффективных способов и устройств, способных постоянно обеспечивать высокий уровень надежности и безопасности ЛЭП 10 кВ, имеет крайне важное значение, не только для распределительных электросетевых компаний, но и для предприятий агропромышленного
комплекса.
По мнению авторов данной публикации, наиболее простым и вместе с этим эффективным мероприятием в данной ситуации может являться установка на опорах ВЛ 10 кВ светотехнических приборов, обеспечивающих возможности световой стробоскопической сигнализации 033 и дежурного освещения потенциально опасных участков ВЛ 10 Кв. При этом ожидается, что это позволит в условиях недостаточной видимости в значительной степени повысить эффективность и безопасность процесса отыскания 033 персоналом ОВБ, а также обеспечить безопасность жизнедеятельности работников АПК, выполняющих различные технологические операции вблизи охранной зоны ВЛ 10 кВ (выпас и перегон скота, вспашка, посев, уборка урожая, и др.).
Рисунок 1 наглядно отображает работу дежурного освещения и световой стробоскопической сигнализации по обеспечению надежной и безопасной эксплуатацию ЛЭП 10 кВ.
Основными техническими требованиями, предъявляемыми к светотехническим приборам, устанавливаемых на опорах ВЛ 10 кВ, являются:
1. Величина направленного светового потока, формируемая светотехническим прибором, в режиме дежурного освещения, должна обеспечивать достаточный уровень освещенности потенциально опасной зоны В Л 10 кВ;
2. Величина яркости и частота пульсаций, формируемые светотехническим прибором, в режиме стробоскопической сигнализации, должны обеспечивать максимальный сигнализирующий эффект при возникновении 033 на В Л 10 кВ;
3. При повреждении изолятора на опоре ВЛ 10 кВ, установленный на ней светотехнический прибор должен автоматически активизироваться в работу в режиме стробоскопической сигнализации;
4. При обрыве провода между двумя опорами ВЛ 10 кВ, установленные на них светотехнические приборы, должны автоматически активизироваться в работу в режиме стробоскопической сигнализации;
5. При передвижении в потенциально опасной зоне ВЛ 10 кВ человека, животного или транспортного средства, должны автоматически активизироваться в работу, в режиме дежурного освещения, светотехнические приборы, установленные на ближайших опорах ВЛ 10 кВ, с обеспечением достаточной выдержки времени на отключение;
6. В случае производственной необходимости все светотехнические приборы, установленные на опорах ВЛ 10 кВ,
должны обеспечивать возможность дистанционного включения, выключения и переключения режимов их работы, как централизованно - по команде диспетчера, так и по месту - по команде персонала ОВБ;
7. Конструктивные особенности светотехнического прибора, установленного на опоре ВЛ 10 кВ, должны обеспечивать его надежную и долговременную работу в условиях воздействия различных погодно-климатических факторов;
8. Светотехнические приборы, устанавливаемые на опорах ВЛ
стробоскопической сигнализации по обеспечению надежной и безопасной эксплуатацию В Л 10 кВ
Для предупреждения людей и животных об опасности приближения к оборванным проводам работающей ВЛ 10 кВ или ее опорам с 033, а также для предотвращения побочного эффекта от стробоскопического мерцания, заключающегося в привлечении в потенциально-опасную зону человека или животного, работу стробоскопической сигнализации рекомендуется дублировать звуковой сигнализацией, сочетающей применение ультразвука для отпугивания животных и голосовых сообщений, информирующих
человека об потенциальной опасности электропоражения.
В качестве основного источника электропитания для светотехнического прибора и звукового извещателя, устанавливаемых на опоре ВЛ 10 кВ предполагается использовать электрохимический накопитель заряда. В качестве зарядного устройства для электрохимического накопителя заряда предлагается комплексно использовать фотоэлектрический преобразователь, систему бесконтактного емкостного отбора мощности от ВЛ 10 кВ, а также устройство преобразующее энергию токов 033 в стабилизированное низковольтное питающее напряжение.
Для централизованного, дистанционного управления светотехническими приборами на потенциально опасных участках ВЛ 10 кВ, например, там, где проводятся сезонные сельскохозяйственные работы, предполагается задействовать собственную инфраструктуру электрической сети, или доступные каналы радиосвязи.
Управление светотехническими приборами, установленными на опорах ВЛ 10 кВ, в случае производственной необходимости, может осуществляться персоналом ОВБ с использованием звукового сигнала автотранспортного средства ОВБ и, или, радиосигнала штатной радиостанции. Управляющие сигналы, формируемые во времени с определенной периодичностью и в определенном порядке, позволят персоналу ОВБ дистанционно осуществлять избирательное включение, выключение или переключение режимов работы каждого светотехнического прибора, установленного на опоре ВЛ 10 кВ в процессе поиска и ликвидации 033. Необходимо отметить, что для реализации вышеизложенных алгоритмов управления каждый светотехнический прибор должен иметь блок управления.
Выводы. Применение дежурного освещения и стробоскопической световой сигнализации на потенциально опасных участках ВЛ 10 кВ, является более выгодной альтернативой чем применение различных указателей и индикаторов, особенно в условиях недостаточной видимости, т.к. стробоскопическое мерцание позволяет более эффективно идентифицировать 033, а подсветка потенциально опасных участков ВЛ 10 кВ, не только делает более безопасной работу персонала ОВБ, но также повышает и безопасность работников агропромышленного комплекса, выполняющих свои трудовые функции вблизи В Л 10 кВ.
Таким образом, авторами данной публикации, предложено и обосновано простое, но вместе с тем весьма эффективное решение проблем аварийности и травматизма на ВЛ 10 кВ, которое позволит коренным образом изменить негативное отношение обывателей и специалистов к воздушным электрическим сетям с изолированной нейтралью.
Список используемой литературы
1. Глыбина Ю.Н. Анализ видов и количества повреждений в электрических сетях класса напряжения 6-10 кВ / Ю.Н. Глыбина, Р.П. Беликов, И.Н. Фомин // Агротехника и энергообеспечение. 2017. № 3 (16). С. 43-49.
2. Астахов С.М. Состояние и пути повышения эффективности функционирования распределительных сетей в агропромышленном комплексе / С.М. Астахов, Р.П. Беликов // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2011.Т. 29. № 2.С.106-108.
3. Чернышов В. А. Повышение электробезопасности и эффективности функционирования воздушных электрических сетей 6-10 кВ в густонаселенных сельскохозяйственных районах / В.А. Чернышов, Л.А. Чернышова // Охрана труда и техника безопасности в сельском хозяйстве. 2011. №3. С. 37-39.
4. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. - М.: Изд-во ЕЦ «ЭНАС», 2013.
5. Чернышов В.А. Способ расширения автономности пилотирования дрона, осуществляющего мониторинг технического состояния воздушной линии электропередачи напряжением 6-10 кВ В.А. Чернышов, А.Е. Семенов, Е.А. Печатан //. Вестник Орловского ГАУ. 2017. №2(65). С.114-119.
6. Пат. 2335053 РФ, МПК Н 02 Н 3/16. Регистратор протекания тока замыкания на землю для опор линии электропередачи / Чернышов В.А., Гавриченко А.И., Чернышова Л. А.; патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. № 2007134938/09; заявл 19.09.2007; опубл. 27.09.2008, Бюл № 27. 5 с.
7. Пат. 2457595 РФ, МПК Н02Н003/16, 601Я031/08. Регистратор величины тока замыкания на землю для опор линии электропередачи / Чернышов В.А. Чернышова Л. А.; патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. № 2011117395/07; заявл. 29.04.2011; опубл. 27.07.2012, Бюл. № 21. 7 с.
8. Тарасов КВ. Использование индикаторов короткого замыкания в распредсетях 6 - 10 кВ / КВ. Тарасов// Электроэнергия. Передача и распределение. -2014. - №4 (25). С. 73-74
9. Чернышов В.А. Обоснование целесообразности применения иммерсионной системы охлаждения в светодиодных светильниках агропромышленного назначения / В.А. Чернышов, М.В. Новиков // Вестник Воронежского ГАУ. - 2017. - №3.
10. Чернышов В.А. Обоснование комплексной целесообразности применения дежурного освещения и световой стробоскопической сигнализации на потенциально опасных участках ЛЭП 10 кВ/ В.А. Чернышов// Вестник аграрной науки. - 2018. - №2(71). - С.65-73.
PERSPECTIVES OF APPLYING EMERGENCY LIGHTING AND
LIGHT STROBE ALARM ON POTENTIALLY DANGEROUS SECTIONS OF 10 kV POWER TRANSMISSION LINES
V. A. Chemyshov, P.S Poliakov
Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education «Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin»,
Orel, Russia
Abstract. Recently, the low operation reliability and a high rate of electrical injuries are still very relevant problems for 10 kV overhead power transmission lines. According to the statistics, single phase-to-ground fault and double-ground fault are the most common types of damage on 10 kV power transmission lines. These damages cause many difficulties for the personnel of the emergency crew and are the cause of the electro-traumatic stress associated with the action of pace voltage and touch voltage. The process of finding a single phase-to-ground fault on the 10 kV power transmission lines is not only difficult, but also dangerous for the specialists of the emergency crew, especially at night-time and/or under unfavorable weather and climatic conditions. Currently, none of the technical devices used in 10 kV power lines in conditions of insufficient visibility can effectively alarm to the specialists about the place of a single phase-to-ground fault or double-ground fault and it cannot be used to improve electrical safety on the potentially dangerous sections of 10 kV power transmission lines. The installation of lighting devices on the 10 kV power transmission line supports can become the most efficient problem decision in such a situation. They will provide the light strobe signaling of a single phase-to-ground fault and emergency lighting on the potentially dangerous sections of 10 kV power transmission lines. Such measures will allow the specialists of the emergency crew to improve the efficiency and safety of the process of finding a single phase-to-ground fault and double-ground fault in conditions of insufficient visibility, and ensure the life safety of workers of the agro-industrial complex. These measures will radically change the negative attitude of the consumers and specialists to the power distribution network with isolated neutral and will allow to achieve a higher level of technical evolution. The article formulates the basic requirements to the lighting devices installed on the 10 kV power transmission line supports and touches upon their power supply and operating modes control.
Key words: electrical safety, power transmission lines, phase-to-ground fault, pace voltage, emergency lighting, stroboscopic alarm.
Vadim Alekseevich Chernyshov - Associate Professor of Electrical supply department of the Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin, Orel, Russian Federation, tel. 89536132255, E-mail: blackseam78@mail.ru.
Pavel Sergeevich Poliakov - Master in the field of training 35.04.06 "Agroengineering", profile "Electrical equipment and electrotechnologies" Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin, Orel, Russian Federation, tel. 89092309003, E-mail: licona0@mail.ru
