СПОСОБ УСТАНОВКИ ПЕРЕНОСНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO INSTALL TEMPORARY EARTH AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к электрозащитным средствам и средствам подготовки рабочего места при обслуживании линий электропередачи. Переносные заземления предназначены для защиты работающих на отключенных токоведущих частях электроустановок от ошибочно поданного или наведенного напряжения при отсутствии на рабочем месте стационарных заземляющих ножей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (прототип) является способ установки на провода линии электропередачи переносного заземления, содержащего фазные зажимы, заземляющую струбцину, закорачивающие провода, заземляющий провод, заключающийся в том, что устанавливают заземляющую струбцину на заземлителе, затем посредством фазного зажима и последовательно соединенных закорачивающих и заземляющего проводников соединяют один из проводов линии электропередачи с заземляющей струбциной, после этого посредством остальных фазных зажимов, заземляющего проводника и заземляющей струбцины соединяют с заземлителем остальные провода линии электропередачи (BY 10162 C1 2007.12.30).
Недостатком прототипа является повышенная опасность для персонала, обусловленная возможным наличием на заземляемых проводах рабочего напряжения (ошибочно не отключенного). Опасность возникает при установке заземления как с опоры, лестницы, корзины подъемного механизма, так и с поверхности земли. Эта опасность возникает из-за того, что при установке заземления сначала первый провод воздушной линии электропередачи заземляют и только затем соединяют с другими проводами (закорачивают).
При установке с поверхности земли первого фазнoгo зажима на провод воздушной линии электропередачи (ВЛ), работающей в режиме с изолированной нейтралью, напряжение, ошибочно подаваемое на провода ВЛ, по заземляющему проводнику переносится на заземлитель, расположенный на поверхности земли в непосредственной близости от оператора. При этом по заземляющему проводнику протекает ток от фазного напряжения ВЛ, создающий зону растекания в окрестностях заземлителя.
Напряжение вблизи заземлителя может достигать 4 кВ и более при номинальном напряжении ВЛ 10 кВ, что создает угрозу травмирования работников.
Если электромонтер устанавливает переносное заземление, находясь на опоре ВЛ, то при установке первого фазного зажима на провод линии электропередачи, которая ошибочно находится под напряжением, работник неминуемо окажется под напряжением, так как заземляющий, закорачивающие провода и остальные фазные зажимы находятся у него в руках, касаются его тела или оказываются приближенными на недопустимо близкое расстояние, в результате чего возникает электрическая дуга, приводящая к электротравме.
Кроме того, при соединении с «землей» первого провода линии электропередачи, ошибочно находящейся под рабочим напряжением, ВЛ переходит в режим однофазного замыкания на землю (ОЗЗ). Этот режим характеризуется возникновением волн перенапряжений, вызывающих повреждения изоляции и оборудования как энергосистемы, так и потребителей. Перенапряжения могут переноситься и на другие участки электрической сети. Опасные перенапряжения возникают также при соединении с землей двух проводов линии электропередачи. Такие одно- и двухфазные замыкания на землю опасны для людей и животных из-за растекания тока по поверхности земли вблизи заземлителя.
Известен комплект переносного заземления для воздушных линий электропередачи, предназначенный для установки по известному способу, содержащий электроизолирующую штангу-манипулятор, заземляющую струбцину, три заземляющих зажима, каждый из которых снабжен несъемной электроизолирующей штангой с ответной частью, узла для присоединения штанги-манипулятора, а также три закорачивающих проводника и заземляющий проводник, образующих звездообразное соединение (Переносные заземления для линий электропередачи до 15 кВ / Энергетик. 2005, №3. С.24). Комплект заземления предназначен для установки на провода воздушных линий электропередачи с поверхности земли. Относительно большая длина закорачивающих проводников известного комплекта переносного заземления позволяет поочередно поднимать и устанавливать заземляющие зажимы на провода ВЛ с помощью штанги-манипулятора.
Недостатками комплекта переносного заземления являются высокие материалоемкость и транспортная масса, что обусловлено большой длиной закорачивающих проводников, соответствующей расстоянию от проводов ВЛ до поверхности земли (6-9 м для ВЛ 10 кВ). Недостатком также является неудобство раскладывания/укладывания нескольких зажимов вместе с длинными заземляющими и закорачивающими проводниками, так как зажимы цепляются за проводники и заземление приходится или распутывать, или наматывать на специальное приспособление. Этот процесс приводит к преждевременному излому проводников и уменьшению срока эксплуатации известного комплекта.
Кроме того, при установке первого зажима на провод ВЛ, работающей в режиме с изолированной нейтралью, ошибочно поданное рабочее напряжение с провода ВЛ по заземляющему проводнику переносится на заземлитель, расположенный на поверхности земли в непосредственной близости от оператора, что может привести к электротравме.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для осуществления способа (прототип) является комплект переносного заземления для ВЛ, содержащий электроизолирующую штангу-манипулятор, три заземляющих зажима, заземляющую струбцину, два закорачивающих проводника и заземляющий проводник, причем первый и второй заземляющие зажимы соединены посредством первого закорачивающего проводника, второй и третий заземляющие зажимы соединены посредством второго закорачивающего проводника, а третий заземляющий зажим посредством заземляющего проводника соединен с заземляющей струбциной, причем заземляющие зажимы выполнены с петлями-ловителями, а электроизолирующая штанга-манипулятор снабжена крюком-захватом (BY 10162 C1 2007.12.30).
Недостатком комплекта переносного заземления для ВЛ является значительная масса одновременно поднимаемых частей комплекта: не только три заземляющих зажима, два закорачивающих проводника, но и длинный заземляющий проводник. Большое усилие, необходимое при одновременном подъеме к проводам ВЛ трех заземляющих зажимов с закорачивающими и заземляющим проводниками, затрудняет установку переносного заземления на ВЛ с поверхности земли.
Кроме того, при установке первого зажима на провод линии электропередачи, работающей в режиме с изолированной нейтралью, ошибочно поданное напряжение с провода ВЛ по заземляющему проводнику переносится на заземлитель, расположенный на поверхности земли в непосредственной близости от оператора, что может привести к электротравме.
Задачей изобретения является создание способа установки переносного заземления и устройства для его осуществления (комплекта переносного заземления для ВЛ), обеспечивающих исключение возможности переноса напряжения с провода ВЛ к работнику при установке первого и снятии последнего фазного зажима, уменьшение физической нагрузки работников при установке его на провода ВЛ с поверхности земли, повышение надежности электроснабжения, а также повышение удобства эксплуатации переносного заземления для ВЛ.
Задача решается за счет того, что в способе установки переносного заземления, содержащего фазные зажимы, заземляющую струбцину, закорачивающие проводники и заземляющий проводник, заключающемся в том, что устанавливают заземляющую струбцину на заземлителе, сначала посредством закорачивающих проводников и фазных зажимов соединяют незаземленные провода линии электропередачи между собой, а затем посредством заземляющего проводника и фазного зажима заземляющую струбцину соединяют с одним из проводов линии электропередачи.
При этом используют комплект переносного заземления для установки на воздушной линии электропередачи с N проводами, содержащий электроизолирующую штангу-манипулятор, снабженную крюком-захватом, N фазных зажимов, снабженных петлями-ловителями, N-1 закорачивающих проводников, заземляющий проводник, заземляющую струбцину, причем фазные зажимы соединены последовательно посредством закорачивающих проводников, а заземляющая струбцина соединена с заземляющим проводником, при этом в комплект введен дополнительный фазный зажим с петлей-ловителем, соединенный с заземляющим проводником.
Введение дополнительного фазного зажима, соединенного с заземляющим проводником, и изменение порядка установки фазных зажимов комплекта заземления на провода ВЛ повышают электробезопасность за счет того, что при установке комплекта заземления сначала незаземленные провода линии электропередачи соединяют (закорачивают) между собой и только затем заземляют с помощью дополнительного фазного зажима, предварительно соединенного с заземлителем. Таким образом, достигается исключение возможности переноса напряжения с провода ВЛ к работнику при установке первого и снятии последнего фазного зажима, а также предотвращение опасных режимов одно- и двухфазного замыкания на землю при установке заземления на провода ВЛ.
Повышение удобства в эксплуатации достигается за счет конструкции предлагаемого комплекта, в котором последовательно соединенные фазные зажимы и закорачивающие проводники небольшой длины выполнены и раскладываются отдельно от длинного заземляющего проводника, соединенного с дополнительным фазным зажимом.
На фиг.1 изображен комплект переносного заземления для трехпроводных (N=3) воздушных линий электропередачи; на фиг.2 изображен комплект переносного заземления для воздушных линий электропередачи, установленный на провода трехпроводной ВЛ (N=3) с треугольным расположением проводов.
Способ установки переносного заземления осуществляется на трехпроводных (N=3) ВЛ с помощью комплекта переносного заземления для воздушной линии электропередачи, который содержит электроизолирующую штангу-манипулятор 1, снабженную крюком-захватом 2, первый фазный зажим 3, первый закорачивающий проводник 4, второй фазный зажим 5, второй закорачивающий проводник 6, третий фазный зажим 7, дополнительный фазный зажим 8, заземляющий проводник 9, заземляющую струбцину 10. Зажимы 3, 5, 7, 8 снабжены соответственно петлями-ловителями 11, 12, 13, 14. Первый фазный зажим 3 соединен со вторым фазным зажимом 5 с помощью первого закорачивающего проводника 4. Второй фазный зажим 5 соединен с третьим фазным зажимом 7 с помощью второго закорачивающего проводника 6. Дополнительный зажим 8 соединен с заземляющей струбциной 10 с помощью заземляющего проводника 9. Таким образом, фазные зажимы 3, 5, 7 соединены между собой последовательно с помощью закорачивающих проводников 4, 6 и не соединены с дополнительным фазным зажимом 8.
Способ установки переносного заземления на трехпроводной (N=3) ВЛ осуществляется следующим образом.
Комплект переносного заземления доставляют к месту проведения работ на отключенной линии электропередачи и раскладывают на поверхности земли непосредственно под проводами ВЛ. Заземляющую струбцину 10 устанавливают на электропроводящем заземлителе 15, например, на стальном штыре, который предварительно забивают в землю на необходимую глубину (фиг.2). Крюк-захват 2 электроизолирующей штанги-манипулятора 1 вводят в петлю-ловитель 11 первого фазного зажима 3. Удерживая петлю-ловитель 11 первого фазного зажима 3 с помощью крюка-захвата 2, поднимают первый фазный зажим 3 к первому (нижнему) проводу ВЛ 17 с помощью штанги-манипулятора 1 и затем устанавливают его на этот провод. В результате установки первого фазного зажима 3 на провод 17 первый закорачивающий провод 4, второй фазный зажим 5, второй закорачивающий провод 6 и третий фазный зажим 7 занимают вертикальное положение по направлению вниз от провода ВЛ. После установки первого фазного зажима 3 на провод 17 крюк-захват 2 электроизолирующей штанги-манипулятора 1 выводят из петли-ловителя 11 первого фазного зажима 3 и вводят в петлю-ловитель 13 третьего фазного зажима 7. Затем третий фазный зажим 7 поднимают ко второму нижнему линейному проводу 18 и устанавливают его на этот провод. После установки третьего фазного зажима 7 крюк-захват 2 электроизолирующей штанги-манипулятора 1 выводят из петли-ловителя 13 и вводят в петлю-ловитель 12 второго фазного зажима 5. Затем второй фазный зажим 5 поднимают к третьему (верхнему) проводу 16 и устанавливают его на этот провод. После этого крюк-захват 2 выводят из петли-ловителя 12, опускают электроизолирующую штангу-манипулятор 1 и вводят крюк-захват 2 в петлю-ловитель 14 дополнительного зажима 8, который в это время находится на поверхности земли. Затем дополнительный зажим 8 поднимают к одному из нижних проводов, например, проводу 18 и устанавливают его на этот провод.
Снятие комплекта переносного заземления для воздушных линий электропередачи с проводов ВЛ осуществляют в порядке, обратном порядку установки.
Указанный порядок установки зажимов 3, 5, 7 и 8 обеспечивает снижение физических нагрузок при установке комплекта переносного заземления, так как единовременно с помощью штанги поднимают либо N фазных зажимов с (N-1) закорачивающими проводами, либо дополнительный (N+1)-n фазный зажим с заземляющим проводником. Этим предлагаемый способ отличается от известного, где штангой-манипулятором одновременно поднимают все зажимы и все проводники.
Условием обеспечения электробезопасности является то, что сначала незаземленные провода линии электропередачи соединяют (закорачивают) между собой и только затем заземляют с помощью дополнительного фазного зажима 8, предварительно соединенного с заземлителем 15.
Вероятность поражения электрическим током уменьшается за счет того, что в предлагаемом способе установки изменен порядок соединения проводов ВЛ с заземлителем.
Проведение всех работ по установке переносного заземления с поверхности земли значительно повышает безопасность ремонтно-эксплуатационного персонала за счет исключения опасности падения с высоты и значительного уменьшения вероятности поражения электрическим током.
При реализации известного способа с помощью известных комплектов переносных заземлений при установке первого фазного зажима на первый провод ВЛ в заземляющем проводнике протекает ток от фазного напряжения ВЛ, создающий зону растекания на поверхности земли вблизи заземлителя. Ток от рабочего напряжения опасен и для электрооборудования, так как вызывает режим однофазного замыкания на землю и перенапряжения.
В случае установки предлагаемого переносного заземления по предлагаемому способу при соединении первого фазного зажима 3 с первым проводом 17 не происходит ничего: ток в землю не течет, режим линии электропередачи не изменяется.
При реализации известного способа с помощью известных комплектов переносных заземлений при установке следующего фазного зажима на следующий провод ВЛ трехфазная линия электропередачи переходит в режим двухфазного замыкания на землю, при котором также возникают перенапряжения, особенно опасные для кабельных линий, присоединенных к заземляемой ВЛ.
В случае установки предлагаемого переносного заземления по предлагаемому способу при соединении следующего фазного зажима на следующий провод ВЛ линия электропередачи переходит в режим обычного двухфазного замыкания. Ток через заземлитель не протекает, опасные перенапряжения не возникают. Опасности для людей, животных, электрооборудования нет. Этот режим наиболее просто идентифицируется и быстро отключается токовыми защитами линий электропередачи.
При осуществлении как известного, так и предлагаемого способов установка последнего фазного зажима обычно не представляет опасности: за это время либо ВЛ отключилась от действия релейных защит, либо персонал распознал ошибку и отключил линию вручную.
Таким образом, при установке последнего фазного зажима по известному способу трехфазная линия уже отключена, и в известных заземлениях через заземлитель может протекать только небольшой ток от наведенного напряжения, который не создает существенного напряжения шага и не вызывает волны перенапряжений.
То же самое происходит после установки по предлагаемому способу предлагаемого комплекта, то есть при соединении с проводом ВЛ последнего (N-го) фазного и дополнительного фазного зажимов.
Таким образом, наиболее опасными для электрооборудования с точки зрения перенапряжений, а для людей и животных - с точки зрения растекания тока по поверхности земли, являются одно- и двухфазные замыкания на землю.
Обычные двух- и трехфазные замыкания на ВЛ без соединения с землей менее опасны, так как быстро отключаются защитами.
Таким образом, задача предлагаемого изобретения - повышение безопасности работников и надежности электроснабжения - достигается путем предотвращения
режимов одно- и двухфазного замыкания на землю при установке заземления на провода ВЛ.
При эксплуатации электрических сетей бывает, когда из-за несогласованности действий или по ошибке линию включают раньше, чем успеют снять с нее заземление.
Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение безопасности и при снятии переносного заземления с проводов ВЛ.
Когда на проводах ВЛ еще установлены все зажимы, и предлагаемый комплект, и известные заземления обеспечивают равную безопасность.
В известных заземлениях первыми снимаются один, а затем второй фазные зажимы. При ошибочной преждевременной подаче напряжения ВЛ окажется в режиме двух- и затем однофазного короткого замыкания на землю со всеми выше описанными последствиями.
В предлагаемом комплекте первым снимается дополнительный фазный зажим 8. Если напряжение будет подано до, во время или после снятия этого зажима, ВЛ перейдет в режим обычного трехфазного короткого замыкания. Ток в землю не идет, напряжения шага нет, опасных перенапряжений нет. Линия сразу отключится.
Затем снимают фазный зажим 5. Если напряжение будет подано после снятия этого зажима, линия перейдет в режим обычного двухфазного замыкания. Опасности для людей, животных, электрооборудования нет. После снятия следующего фазного зажима 7 линия перейдет в нормальный безопасный режим работы. Последний фазный зажим 3 можно снимать даже под напряжением, поскольку заземляющий провод с дополнительным фазным зажимом 8 лежит на земле, а закорачивающие провода с фазными зажимами висят вертикально вниз, на безопасном расстоянии от других проводов ВЛ, от земли и от операторов.
И предлагаемый комплект, и известное заземление обеспечивают равную безопасность, если они уже установлены на ВЛ.
Однако в известных способах установки известных комплектов заземлений наибольшую опасность и трудоемкость представляют периоды времени при установке первых зажимов и при снятии последних.
Предлагаемый же способ установки предлагаемого комплекта переносного заземления устраняет эти недостатки.
Повышение удобства в эксплуатации и увеличение срока службы заземления достигается за счет конструкции предлагаемого комплекта. N фазных зажимов, последовательно соединенные с помощью N-1 закорачивающих проводников небольшой длины, выполнены и раскладываются отдельно от длинного заземляющего проводника с дополнительным фазным зажимом. Эти две части комплекта заземления соединяются между собой посредством провода ВЛ при реализации предлагаемого способа установки.
Таким образом, предлагаемый комплект по сравнению с известными заземлениями позволяет трудоемкость уменьшить, а опасность для людей и оборудования устранить или минимизировать. При этом значительно повышаются удобство в эксплуатации и срок службы заземления, снижается время подготовки и выполнения работы.
Такие же закономерности сохраняются и при установке/снятии переносного заземления на ВЛ оператором, находящимся на опоре.
В этом случае при установке первого зажима известного заземления на ВЛ под рабочим напряжением поражения электротоком избежать практически невозможно даже с помощью штанги из-за протекания тока в землю по заземляющему проводу. ВЛ переходит в опасный режим ОЗЗ. При касании зажимом провода ВЛ возникает электрическая дуга.
При установке с опоры первого фазного зажима предлагаемого комплекта избежать поражения можно с помощью штанги, т.к. протекание тока по заземляющему проводу нет, и не возникает напряжение прикосновения. ВЛ остается в нормальном режиме. Электрическая дуга не возникает.
При установке с опоры ВЛ второго фазного зажима известного заземления ВЛ переходит в режим двухфазного замыкания на землю.
При установке с опоры ВЛ второго зажима предлагаемого комплекта линия электропередачи переходит в режим обычного двухфазного замыкания.
При установке с опоры ВЛ третьего фазного зажима известного комплекта линия электропередачи переходит в режим трехфазного замыкания на землю.
При установке с опоры ВЛ третьего фазного зажима предлагаемого комплекта линия электропередачи переходит в режим обычного трехфазного замыкания. Только после этого один из проводов ВЛ соединяют с заземлителем с помощью дополнительного фазного зажима и заземляющего провода.
Таким образом, установка/снятие предлагаемого комплекта по предлагаемому способу менее опасно, чем установка/снятие известного заземления известным способом, причем это справедливо как для персонала, так и для электрооборудования.
Преимущества предлагаемого изобретения сохраняются при различных условиях установки заземления: с земли, с опоры, с лестницы, из корзины подъемного механизма.
Таким образом, цели изобретения в основном достигаются за счет уменьшения длительности контакта с заземлителем незамкнутых между собой проводов ВЛ во время установки и снятия переносного заземления.
Уменьшение длительности контакта с землей достигается как за счет изменения порядка установки и снятия, так и за счет изменения конструкции переносного заземления.
Достигнуть целей изобретения известным способом с помощью предлагаемого комплекта невозможно, так как известный способ по сравнению с предлагаемым увеличивает время соединения незамкнутых проводов ВЛ с землей и при установке, и при снятии переносного заземления.
Достигнуть целей изобретения известным комплектом с помощью предлагаемого способа также невозможно. При установке известный комплект не позволяет сначала соединить (замкнуть) провода ВЛ между собой и после этого безопасно присоединить их к заземлителю, а при снятии не позволяет сначала безопасно отсоединить ВЛ от заземлителя, а затем отсоединить провода ВЛ друг от друга.
Этим объясняется необходимость подачи заявки на изобретение в комплексном виде, и на новый способ, который невозможно реализовать известными устройствами, и на новое устройство, которое не позволяет достигнуть всех целей изобретения при работе известным способом.
Источники информации
1. Переносные заземления для линий электропередачи до 15 кВ / Энергетик. 2005, №3. С.24.
2. Комплект переносного заземления для воздушных линий электропередачи. BY 10162 С1 2007.12.30.