СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ НА МЕСТЕ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НА ВЫВЕДЕННОЙ В РЕМОНТ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
METHOD OF COMPENSATING FOR TOUCH VOLTAGE AT OPERATING SITE IN REPAIR OF OVERHEAD TRANSMISSION LINE

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обеспечения мер безопасности во время производства работ на воздушных линиях электропередачи, находящихся в отключенном положении под наведенным напряжением.
Заявляемое изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения тепла и электроэнергии» [1. Смирнов Ю.Г., Скиданова Е.В., Краснов С.А. Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий. М.: ПАТЕНТ, 2008 г. - с. 97].
Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [2. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Зарегистрированы в Минюсте России 12.12.2013 г. №30593 и опубликованы 13.01.2014 г.] определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий. Отдельно выделены меры безопасности при работах на таких линиях, когда заземление их в соответствии с общими требованиями Правил не позволяет снизить уровень наводящегося на отключенных проводах потенциала ниже 25 В. В соответствии с Правилами формируется перечень линий, которые после отключения находятся под наведенным напряжением. В перечень вносятся воздушные линии (их участки), значение наведенного напряжения на которых превышает 25 В, а также воздушные линии, сооруженные на двухцепных (многоцепных) опорах. Значения наведенного напряжения получают при помощи упрощенной методики расчета или измерений на линии.
Известно, что на любой воздушной линии (ВЛ), проходящей параллельно с другими воздушными линиями, непрерывно наводится сторонний потенциал, обусловленный электромагнитными полями влияющих линий. Значение потенциала зависит от рабочего напряжения, токов нагрузки, расстояния между фазными проводами линий и длин участков их параллельного расположения. Наведенный на каждой из таких линий потенциал (наведенное напряжение) можно условно представить в виде суммы двух составляющих: электростатической и электромагнитной.
Электростатическая (поперечная) составляющая на незаземленной ВЛ может достигать нескольких кВ. Электромагнитная (продольная) составляющая приводит к появлению напряжения прикосновения на месте работ, вызванного растеканием по земле через заземление на месте работ наведенного тока. Заземление ВЛ хотя бы в одной точке приводит к почти полному исчезновению поперечной составляющей.
Правила [2, п. 38.45 (принято за аналог)] требуют принятия мер по снижению напряжения прикосновения, некорректно называемого во многих, в том числе и нормативных документах наведенным напряжением, до величины не более 25 В. При невозможности такого снижения Правила [2, п. 38.45] обязывают применения заземления В Л только на месте работ, которое не всегда надежно, а это стремление уменьшить напряжение прикосновения на месте производства работ до величины менее 25 В приводит к возникновению смертельной опасности в случае потери связи проводов ВЛ с заземлением, которая в таком случае приводит к появлению киловольт поперечной составляющей. Только по одной этой причине за последние 15 лет погибло более 15 человек линейного персонала электросетевых предприятий. Все это подробно изложено в [3. Вантеев А.И. Вопросы безопасной организации работ на воздушных линиях электропередачи. Приложение к журналу «Энергетик». Выпуск 4 (184). 2014 г.].
Известен способ снижения индуктивного влияния сетей переменного тока на проводные коммуникации связи [4. Патент RU №2298487, МПК В60М 1/06, В60М 3/00, опубл. 10.05.2007 г.], в котором используют дополнительный регулируемый источник компенсирующего напряжения, находящегося в противофазе к питающему (к наведенному) напряжению. Дополнительный регулируемый источник компенсирующего напряжения подключают к дополнительному проводу, расположенному параллельно проводам связи, заземленному с одной стороны. В результате сложения электрических полей питающего (наведенного) напряжения и источника компенсирующего напряжения снижается практически до нуля электрическое влияние сети на смежные проводные линии связи. Способ принят за аналог.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, является подключение регулируемого источника компенсирующего напряжения к контуру заземления через дополнительный провод, расположенный параллельно проводам связи.
В данном способе компенсируется только электрическая (электростатическая) составляющая наведенного напряжения и не затрагивается электромагнитная составляющая, что не исключает появление наведенного напряжения от электромагнитной составляющей.
Известен способ компенсации наведенного напряжения на месте производства работ на отключенной воздушной линии электропередачи [5. Патент RU №2541508, МПК H02J 3/00, опубл. 20.02.2015 г.], в котором соединяют заземляющими проводами фазные провода отключенной линии на месте производства работ с контуром заземления опоры линии на месте производства работ, отличающийся тем, что предварительно определяют мощность источника наведенного напряжения, формируют автономный источник мощности с возможностью регулирования величины и фазы компенсирующего напряжения, измеряют с помощью вольтметра величину наведенного напряжения на месте производства работ, подключают между контуром заземления опоры линии и заземляющими проводами регулируемый источник мощности, на котором устанавливают напряжение, равное по величине и находящееся в противофазе к измеренному наведенному напряжению, и контролируют по показаниям вольтметра величину остаточного наведенного напряжения, не превышающую 25 В. Данный патент принят за прототип.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, является заземление проводов фаз отключенной линии на месте производства работ и применение автономного источника мощности.
Недостатками прототипа являются: 1. Применение способа только для режима без заземления ВЛ по концам, что представляет серьезную опасность ввиду меньшей надежности переносных заземлений относительно стационарных заземляющих ножей по концам ВЛ. 2. Настройка источника мощности перед начало работы без какой-либо регулировки в дальнейшем.
Изобретение направлено на решение задачи повышения безопасности работ на воздушных линиях электропередачи.
Положительный результат изобретения заключается в снижении наведенного напряжения на месте производства работ до величин, меньших 25 В, требуемых по правилам техники безопасности за счет компенсации наведенного тока через сопротивление заземления на месте работ выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи.
Положительный результат достигается следующим образом: Выводимую в ремонт воздушную линию заземляют по концам, на месте работ соединяют заземляющими проводниками (основное заземление на месте работ) фазные провода выведенной в ремонт воздушной линии с контуром заземления опоры на месте работ, устанавливают дополнительное заземление, отстоящее от контура заземления опоры на расстоянии не менее 15 м, в цепь основного заземления включают трансформатор тока, между основным и дополнительным заземлениями включают источник тока управляемый током (ИТУТ), током с вторичной обмотки трансформатора тока управляют ИТУТ так, чтобы в каждый момент времени мгновенное значение тока ИТУТ было равно мгновенному значению тока через основное заземление и противоположно ему по направлению. Ток ИТУТ компенсирует растекание по земле от контура опоры наведенного тока, а, следовательно, и напряжение прикосновения.
Отличия заявляемого способа от прототипа доказывают новизну технического решения, охарактеризованного в формуле изобретения.
Новый подход позволяет повысить безопасность работ в электроустановках за счет снижения напряжения прикосновения на месте производства работ до величин, меньших требуемых по правилам техники безопасности (25 В), что подтверждает соответствие заявляемых технических решений условию патентоспособности «промышленная применимость».
Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемого способа, охарактеризованного в формуле изобретения, что подтверждает их соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Применение заявленного способа позволяет снизить напряжение прикосновения на месте работ при любых режимах на влияющих линиях, и не только на них: 1. Нет опасности появления поперечной составляющей, так как ВЛ заземлена на концах стационарными заземляющими ножами; 2. Нет зависимости от тока нагрузки на влияющих линиях; 3. Нет всплесков от протекания по влияющим линиям токов коротких замыканий (всплески могут появиться не только вследствие коротких замыканий на самих влияющих линиях, но и в любых других местах); 4. Нет влияния от электрифицированных железных дорог; 5. Нет влияния от атмосферных перенапряжений. То есть - это универсальный способ.
Изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 представлена в однолинейном исполнении схема двухцепной воздушной линии с заземлением проводов трех фаз отключенной линии по концам стационарными заземляющими ножами и на месте производства работ переносным заземлением;
- на фиг. 2 представлен перенос точки входа наведенного тока в место установки дополнительного заземления.
Схема включает: Воздушную линию (ВЛ) 1, выведенную в ремонт; ВЛ 2, находящуюся в работе - влияющую ВЛ; стационарные заземляющие ножи 3; заземление 4 на месте производства работ, являющееся совместно с заземляющим контуром опоры основным заземлением; дополнительное заземление 5; источник тока, управляемый током (ИТУТ) 6; трансформатор тока 7; растекание по земле наведенного тока 8 - именно этот ток и вызывает появление напряжения прикосновения, равное произведению наведенного тока на сопротивление заземляющего контура опоры; наведенный ток 9; ток 10 от ИТУТ, компенсирующий растекание по земле наведенного тока через основное заземление; заземляющий контур опоры (основное заземление).
На фиг. 1 в однолинейном исполнении представлена схема двухцепной ВЛ с заземлением проводов трех фаз отключенной линии 1 по концам стационарными заземляющими ножами 3 и на месте производства работ переносным заземлением 4 - основное заземление на месте работ. На расстоянии не менее 15 м от контура заземления опоры установлено дополнительное заземление 5; в цепи основного заземления на месте работ 4 установлен трансформатор тока 7. В цепь дополнительного заземления включен ИТУТ 6, управляемый током со вторичной обмотки трансформатора тока 7. На провода выведенной в ремонт ВЛ 1 наводится за счет электромагнитного влияния остающейся в работе ВЛ 2 электродвижущая сила, создающая в контурах по обе стороны от места работ: заземление 4 - провода ВЛ 1 по обе стороны от места работ - стационарные заземления 3 - земля наведенный ток.
Растекаясь по земле, этот ток вызывает появление напряжения прикосновения, которое по правилам безопасности не должно быть более 25 В. Ток 10 от ИТУТ 7 компенсирует ток 9, а, следовательно, и напряжение прикосновения на месте работ.
На фиг. 2 показано, что применение заявленного способа переносит точку входа наведенного на провода ВЛ тока в место установки дополнительного заземления. Место установки дополнительного заземления, возле которого теперь возникает свое напряжение прикосновения от растекания тока 12, может быть огорожено временным ограждением с сигнальной лентой, радиус ограждения по правилам безопасности составляет 8 м. Но это место располагается в стороне от места работ и не мешает их производству. Дополнительное заземление в целях уменьшения требуемой мощности ИТУТ желательно выполнять по возможности с меньшим сопротивлением заземления. Здесь возможно применение забиваемого в землю электрода длиной около 2 м без обязательной необходимости его демонтажа (пригодится для следующих случаев работы в этом месте на ВЛ). Здесь также возможен такой способ уменьшения сопротивления заземления, как поливка земли в месте забитого электрода соленой водой, ведь это, как правило, разовые работы.
Использование предлагаемого способа компенсации напряжения прикосновения на месте производства работ на выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи позволяет снизить наведенное напряжение на месте производства работ до величин, меньших требуемых по правилам техники безопасности (25 В), что в целом значительно позволит повысить безопасность ремонтных работ на воздушных линиях электропередач.