CC BY
99
УДК 621.31.8
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
А.И. Гавриченко1, В.А. Чернышов1, Е.А. Печагин2
Орловский государственный аграрный университет (1); кафедра «Электрооборудование и автоматизация», ГОУВПО «ТГТУ» »2)
Представлена членом редколлегии профессором В. Ф. Калининым
Ключевые слова и фразы: изолированная нейтраль; однофазные замыкания на землю; охрана труда; сельские электрические сети; шаговое напряжение; электробезопасность; эксплуатация электрооборудования.
Аннотация: Предложен способ и устройство для его реализации, обеспечивающие безопасную эксплуатацию электрических сетей с изолированной нейтралью, находящихся под напряжением, при однофазных замыканиях на землю. Показано устройство регистратора-сигнализатора, который позволяет производить эффективное отыскание места повреждения линии электропередачи при снятом напряжении.
Электроснабжение потребителей в сельских районах осуществляется в основном по воздушным сетям напряжением 6.. .10 кВ с изолированной нейтралью. В настоящее время из-за хронического отсутствия средств на своевременный и качественный ремонт данных сетей их техническое состояние постоянно ухудшается. Статистические данные об аварийности в этих сетях указывают на то, что наиболее частым видом повреждений, в среднем 75 % всех случаев, являются однофазные замыкания на землю (ЗНЗ).
Однофазные ЗНЗ в таких сетях не требуют немедленного отключения линии и позволяют продолжать электроснабжение потребителей в течение относительно длительного интервала времени (до 2 ч и более) при этом повреждении до его отыскания и подготовки потребителей к переводу на другой источник питания [1]. Но при этом «Правила ...» [2] обязывают оперативный персонал немедленно приступить к отысканию места повреждения и устранить его в кратчайший срок.
Отыскание и устранение ЗНЗ является особым видом эксплуатационных работ в распределительных сетях и должно производиться в строгом соответствии с Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [3].
Но, несмотря на существующие правила безопасности, статистические данные ВНИИОТ о числе электропоражений электротехнического персонала, связанных с отысканием ЗНЗ в распределительных сетях 6.10 кВ с изолированной нейтралью, представленные на рис. 1, свидетельствуют о недостаточном инженерно-техническом обеспечении безопасности данного вида работ. Кроме этого, процесс отыскания места ЗНЗ на линии, находящейся под напряжением, напря-
мую имеет отношение к электробезопасности работников АПК, осуществляющих свою трудовую деятельность вблизи прохождения ЛЭП 6...10 кВ. Данное обстоятельство объясняется тем, что время отыскания повреждения в разветвленной сети
6.10 кВ, суммарная протяженность которой достигает двух-четырех сотен километров, составляет около 2.5 часов, и в течение этого времени вокруг места ЗНЗ существует опасность поражения шаговым напряжением [4]. Таким образом, с точки зрения безопасности жизнедеятельности работников, существующую практику отыскания места ЗНЗ на линии, находящейся под напряжением, при которой под угрозу ставятся человеческие жизни, нельзя признать удовлетворительной.
Данное обстоятельство требует разработки новых способов и средств, направленных на обеспечение безопасной эксплуатации распределительных сетей
6.10 кВ с изолированной нейтралью при возникновении в них ЗНЗ. Статистические данные о числе электропоражений неэлектротехнического
персонала, причиной которых явилась работа линии с ЗНЗ, представленные на рис. 2, свидетельствуют о неблагоприятной динамике их роста.
Учитывая вышеизложенное, авторами данной публикации предложен способ [5] и устройство для его реализации, повышающие безопасность линии с ЗНЗ, находящейся под напряжением, а также позволяющие производить отыскание места повреждения при снятом напряжении, принципиальная схема данного способа представлена на рис. 3.
Число погибших 12-
10
8
6
4
2
0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 .................
Рис. 1. Распределение числа электропоражений электротехнического персонала, связанных с отысканием ЗНЗ в распределительных сетях 6... 10 кВ
Число погибших
Рис. 3. Принципиальная схема способа, обеспечивающего безопасную эксплуатацию электрической сети с изолированной нейтралью и эффективное отыскание опоры с замыканием на землю
Схема содержит электрически связанные линии 1 и 2 сети с изолированной нейтралью, заземляющие устройства 3, 4 и 5, соединяющие траверсу опоры с землей, регистраторы-сигнализаторы 6, 7 и 8, включенные в цепь заземляющего устройства.
Предлагаемый способ работает следующим образом.
При повреждении изоляции одной из фаз, например фазы А, одной из опор линии 1, происходит замыкание этой фазы на землю через заземляющее устройство 4. При прохождении тока ЗНЗ через заземляющее устройство 4 и соответственно через регистратор-сигнализатор 7, последний фиксирует факт протекания тока ЗНЗ, а также формирует вокруг опоры линии 1 звуковые колебания, предупреждая тем самым об опасности. При этом на подстанции срабатывает устройство неселективной сигнализации ЗНЗ и дежурный после отыскания линии с ЗНЗ производит ее отключение и вызывает оперативную выездную бригаду (ОВБ) для
ее ремонта. ОВБ производит осмотр опор этой линии, и быстро отыскивают ту опору, на которой регистратором-сигнализатором 7 зафиксирован факт протекания тока ЗНЗ и производит ее ремонт, после чего возвращает регистратор-сигнализатор 7 в исходное состояние. Если по каким-либо причинам, линию с ЗНЗ сразу не отключают, например, если она питает ответственных потребителей, то ОВБ производит осмотр опор этой линии под напряжением, при этом вокруг опоры с поврежденной изоляцией регистратором-сигнализатором 7 будут формироваться звуковые колебания.
Предлагаемый способ позволяет предупредить об опасности людей, оказавшихся вблизи опор ЛЭП 6.10 кВ с поврежденной изоляцией до того момента, когда ОВБ отыщет эту опору и отключит линию для ремонта.
Также стоит отметить, что данный способ значительно сокращает вероятность гибели скота от шагового напряжения, так как животные будут бояться подойти к опоре, издающей резкие звуковые колебания.
Для реализации данного способа была разработана экспериментальная модель регистратора-сигнализатора, внешний вид которой изображен на рис. 4.
Регистратор-сигнализатор состоит из обмотки 1, выполненной из стального проводника, площадь сечения которого не меньше площади сечения заземляющего устройства, сердечника 2, указателя 3, состоящего из прозрачных ячеек 4, заполненных незамерзающей суспензией, включающей в себя твердую ферромагнитную фракцию черного цвета и жидкую фракцию белого цвета, миниатюрного источника звукового сигнала 5.
Изначально при отсутствии повреждения изоляции твердая ферромагнитная фракция черного цвета находится на внешней стороне прозрачных ячеек 4 указателя 3, обеспечивая ему черную окраску, сигнализирующую об отсутствии факта протекания тока ЗНЗ, а источник звукового сигнала 5, находится в обесточенном состоянии (см. рис. 4, а).
При пробое изолятора через обмотку 1 протекает ток ЗНЗ, при этом сердечник 2 формирует магнитное поле, под действием которого внутри каждой ячейки 4 происходит перемещение твердой ферромагнитной фракции черного цвета в сто-
Рис. 4. Экспериментальная модель регистратора-сигнализатора
рону сердечника 2, обеспечивающее вытеснение жидкой белой фракции на внешнюю сторону прозрачных ячеек 4 указателя 3, обеспечивая ему белую окраску, сигнализирующую о факте протекания тока ЗНЗ, а источник звукового сигнала 5, получает питание и формирует звуковые колебания (см. рис. 4, б).
После обнаружения регистратора-сигнализатора, имеющего белую окраску внешней стороны указателя 3, или формирующего звуковые колебания производят устранение причин, вызвавших протекание тока ЗНЗ, после чего твердую ферромагнитную фракцию черного цвета возвращают в исходное положение, притягивая ее магнитным полем с внешней стороны регистратора-сигнализатора.
Предлагаемый регистратор-сигнализатор протекания тока ЗНЗ для опор ЛЭП
6.10 кВ способен выдерживать длительное протекание тока ЗНЗ и обеспечивает отчетливое визуальное и звуковое отображение данного факта на безопасное расстояние от опоры, фиксатор-сигнализатор также имеет надежную и простую конструкцию, позволяющую применить его на каждой опоре линии электропередачи с минимальными материальными затратами.
Список литературы
1. Арцишевский, Я. Л. Определение мест повреждения линий электропередачи в сетях с изолированной нейтралью / Я. Л. Арцишевский. - М. : Высш. шк., 1989. - 87 с.
2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. - М. : Изд-во НЦ Энас, 2000. - 288 с.
3. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок: ПОТ РМ-016-2001. РД 153-34.0-03.150.-00. - М. : НЦ ЭНАС, 2001.
4. Пенович, Е. И. Определение мест замыкания на землю в распределительных сетях 6-10 кВ / Е.И. Пенович. - М. : Энергия, 1975. - 120 с.
5. Заявка на патент РФ. Способ идентификации опоры с замыканием на зем-
лю в распределительных сетях с изолированной нейтралью / заявитель и патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. -
№ 2006136746 ; заявл. 16.10.2006.
Safety Improvement of Electrical Equipment of Electric Networks with Isolated Neutral under One^hase Partial Ground
A.I. Gavrichenko1, V.A. Chernyshov1, E.A. Pechagin2
Orel State Agrarian University (1);
Department «Electrical Equipment and Automation», TSTU (2)
Key words and phrases: electrical equipment operation; electrical safety; isolated neutral; labor protection; one-phase partial ground; step voltage; village electrical networks.
Abstract: The method and device for its implementation are proposed; they ensure safe operation of electrical networks with isolated neutral under tension through
one-phase partial ground. The design of register indicator enabling to carry out effective detection of damage point in the line of electric power transmission under tapped off voltage is shown.
Erhohung der Sicherheit der elektrischen Ausrustung der elektrischen Netze mit dem isolierten Neutralleiter bei der Entstehung der einphasigen Schlusse auf die Erde
Zusammenfassung: Es ist die Weise und das Modell fur ihre Realisierung vor-geschlagen. Sie sichern die gefahrlose Ausbeutung der elektrischen Netze mit dem isolierten Neutralleiter, die sich unter der Spannung bei den einphasigen Schlussen auf die Erde befinden. Es ist die Anlage der Registrator-Signaleinrichtung aufgezeigt. Sie er-laubt das wirksame Aufsuchen des Ortes der Beschadigung der Kraftstromleitung bei der abgenommenen Spannung zu machen.
Augmentation de la securite de l’equipement electrique des reseaux electriques avec neutre isole lors des fermetures a une phase sur la terre
Resume: Est propose un moyen et une installation pour sa realisation qui assurent la securite de l’exploitation des reseaux electriques avec neutre isole sous tension lors des fermetures a une phase sur la terre. Est montre un dispositif de l’enregistreur-detecteur permettant d’effectuer la recherche de la place de la deterioration de la ligne de la transmission electrique lors du detensionnement.
