Наведенное напряжение: природа явления, способы измерения, меры защиты

Определение наведенного напряжения

Официальная терминология наведённым напряжением называет потенциал, опасный для жизни, возникающий в результате электромагнитных воздействий параллельной воздушной линии или электричества циркулирующего в контактных сетях. Этот потенциал является паразитным, порождённым влиянием функционирующей параллельной линией электрической сети и прямо не относится к транспортируемому току. Отсюда и название – наведённое напряжение.

Наличие в проводах потенциала, наведённого переменным током или статическим электричеством часто невозможно предсказать. В этом кроется главная опасность наводки. На наведённое напряжение не реагируют штатные защитные приборы. На электромеханика, попавшего под действие наводки, будет действовать ток, пока он самостоятельно, либо с помощью напарника не высвободит руку или другую часть тела, соприкоснувшуюся с оголенным проводом.

Если в результате короткого замыкания на ВЛ произойдёт срабатывание защиты, отключающее рабочее напряжение, провода могут оказаться под наведённым током. Опасность также возникает при появлении грозовых разрядов, в т. ч. и междуоблачных.

Обратите внимание: штатная защита не реагирует на напряжения срабатывания, возникшие в результате наводки. Поэтому при отключенной ВЛ – следует применять особые схемы заземления, позволяющие создавать точки нулевого потенциала в конкретной зоне, при обслуживании линий.

Опасность обусловлена поведением наведённого тока. Дело в том, что источником тока является наводка от соседних ВЛ, распространяющаяся по всей длине провода не одинаково. Поэтому поведение таких токов отличается от привычного для нас рабочего электричества.

Наличие штатного линейного заземления не гарантируют безопасности, а наоборот, сопутствует появлению электрического тока в отсоединённых проводах. Как видно на рисунке 1, максимальный ток находится в точках заземления, то есть на заземляющих ножах.

Рис. 1. Значение напряжений между заземляющими ножами

В некоторых случаях целесообразно отключить заземления ВЛ, а для защиты использовать переносные заземления, которые устанавливают с каждой стороны от места повреждения, как можно ближе к точке проведения работ.

Электростатика

Создание потенциала объясняется распространением электрического поля от источника электричества, находящегося в непосредственной близости.

Наибольшее воздействие характерно для двух проводов, которые расположены рядом и находятся параллельно друг относительно друга. При этом один находится под U, а второй нет.

Величина наведенного напряжения зависит от следующих аспектов:

1. Размер разности потенциалов.
2. Расстояние от источника питания с напряжением до другого элемента.

Для лучшего понимания систему можно сравнить с одним или несколькими конденсаторами. Формально наводка формируется по всей длине проводника.

Во избежание накопления заряда необходимо заземлить отключенный проводник. В таком случае наведенное напряжение пойдет в землю, а работа будет безопасна для человека.

Для расчета статического напряжения необходимо перемножить два элемента:

1. Коэффициент емкостного воздействия. Его размер можно получить в справочнике, а сам параметр зависит от расстояния до источника U и типа проводника.
2. Рабочее напряжение.

Чем больше U и чем ближе находится проводник, тем выше наведенный параметр.

Для расчета максимального наведенного напряжения применяется формула:

Электромагнитная составляющая

Существует еще один тип наводки — ЭМ наведенное напряжение. Его суть состоит в распространении магнитного поля на определенной территории во все стороны от проводника.

Чем сильнее ЭМ поле, тем выше наведенное U в отключенном проводнике.

Наведенная ЭДС в отключенной линии электропередача будет равна:

При заземлении проводника в месте соединения с землей потенциал будет равен нулю, но по мере удаления от этого места он увеличится. Это означает, что максимальный параметр разницы потенциалов будет на наиболее удаленных концах линии (ВЛ или КЛ).

Напряжение в точке х относительно земли будет равно:

Природа явления

Чтобы разобраться с причинами проблем, необходимо вспомнить базовые понятия и термины из школьного курса физики. Известно, что прохождение по цепи переменного тока провоцирует образование электромагнитного поля. Его силовой потенциал уменьшается пропорционально квадрату расстояния.

Если разместить неподалеку проводник, в нем индуцируется ток. Без дополнительных объяснений понятна потенциальная опасность электричества в кабеле или другом компоненте оборудования, не подключенного к источнику питания.

Причины возникновения

Для начала рассмотрим физическую картину возникновение наводки, а потом выясним причины явления в различных ситуациях:

• на воздушной линии;
• электроустановках;
• в квартире;
• электропроводке.

Если расположить параллельно два длинных проводника и по одному из них пропустить переменный ток, то на втором возникнет напряжение. Причём проявится электромагнитное влияние и действие электростатической составляющей. Величины электрических потенциалов на неподключённом проводнике зависят от длины, расстояния между проводами, а также от тока нагрузки. Подобные явления происходят и в реально действующих линиях энергоснабжения.

В квартире

Наводка в обычной сети 220 В появляется при обрыве 0-го проводника на ВЛ или до входа в квартиру (дом). Если проверить напряжение с помощью индикатора, лампочка будет светиться в любом из отверстий.

На самом деле, U присутствует только на одном из проводов (фазном), а второй принимает наведенный потенциал. Появляется такое явление, как две фазы в розетке.

После восстановления линии или возврата нуля ситуация нормализуется.

При выполнении ремонтных работ в квартире необходимо отключить входной автомат или достать предохранители, чтобы исключить попадание под напряжение.

На воздушной линии (ВЛ)

Напряжение прикосновения

В таких объектах рассматриваемые процессы проявляются с особенной силой. Существенное негативное влияние оказывают высоковольтные характеристики цепей. Также следует отметить сравнительную близость проводов. Увеличение расстояния существенно усложняет конструкцию, что сопровождается дополнительными инвестиционными расходами. Наведенный в обесточенном участке линии потенциал способен повыситься до чрезвычайно опасного уровня.

Большая наводка в электрике способна создать значительные проблемы. Ее значение зависит от следующих параметров:

• напряжения в рабочей части сетей;
• силы тока (подключенной нагрузки);
• взаимного расположения проводников;
• уровня влажности, загрязненности, других факторов изменения проводимости промежуточной среды.

Общий потенциал можно разделить на две части. Статическую – создает электрическое поле ближайшего провода. Наведенное напряжение формируется на всем участке соседнего проводника, это – не обязательно часть линии. Аналогичные явления можно фиксировать измерительными приборами в опорных мачтах, крепежных и других элементах с проводящими свойствами. Действенная мера безопасности в этом случае – заземлять определенные части конструкции.

Другая составляющая образуется переменным электромагнитным полем около фазных проводов. Главная неприятность – отсутствие простых решений в области электробезопасности. В этой ситуации не поможет даже эффективное заземление. Бесполезна качественная изоляция, которая не способна блокировать проникновение электромагнитных волн. Потенциал в определенной точке зависит от силовых параметров поля и расстояния до источника сигнала.

В электроустановках

В локальных сетях наблюдаются аналогичные негативные явления. Максимальные уровни напряжения – в коммутаторах отключенных линий. Наведенные токи могут образоваться в трансформаторе, корпусе, механическом приводе электроустановки. Как и в рассмотренных выше примерах, наибольшие затруднения возникают при поиске эффективных методов борьбы с переменной составляющей.

К сведению. Источниками опасности могут стать металлический потолок, пол, иной функциональный или декоративный элемент строительной конструкции.

В электропроводке

Следующий типичный случай – обрыв (отсоединение) нулевого провода. Если использовать мультиметр по стандартной методике измерений, несложно обнаружить наличие в розетке двух фаз. Понятно, что такое невозможно в стандартной бытовой сети 220 V. Второе напряжение будет наводить электромагнитное излучение в отключенном проводнике. Для восстановления нормального состояния системы достаточно восстановить поврежденную цепь прохождения тока.

Способы измерения

При введении и плановых проверках состояния электроустановок проводят измерение напряжения прикосновения, давайте узнаем о порядке измерения. Сначала отключают нулевой провод от электрощита. Затем измеряют сопротивление милиомметром или измерителем заземляющих контуров, типа MRU-101. Затем собирают схему, где на расстоянии не менее 25 м от заземлителя (на рисунке цифра 2) устанавливают штырь на глубину 25-30 см и электрод, аналогичный ступне человека (на рисунке обозначен цифрой 3). Между заземлителем и штырем подают напряжение V1. Вольтметр V2 – напряжение прикосновения. Параллельно ему установлен резистор на 1000 Ом (имитация сопротивления тела человека) и разъединитель (когда он замкнут выполняется измерение).

Так выглядит электрод, который имитирует ступню человека:

Где 1 – прокладка из сукна (влажная), 2 – проводящая пластина из меди, 3 – диэлектрик, 4 – рукоятка, 5 – подключаемый к измерителю провод.

Другой способ называют «метод вольтметра-амперметра». На рисунке R2 – сопротивление тела:

Вольтметр измеряет напряжение прикосновения, амперметр – ток через заземлитель. В качестве источника напряжения можно использовать трансформатор с характеристиками:

• Uвых = 500 В;
• Pном = 100 кВа;

Альтернативы: автономный генератор, трансформатор собственных нужд. Ноль вторичной обмотки – заземлить.

Чем опасно напряжение прикосновения? Вас может ударить током, ведь на поверхности прибора находится потенциал электропитающей сети. Бытовые приборы с питанием 220, например электроплита, опасны, а промышленные сети 380 вольт и тяжелые условия работы только усугубляют влияние напряжения прикосновения на человека. Для того, чтобы избежать поражения, кроме профилактических мер в электросети нужно иметь минимальный набор средств индивидуальной защиты, например диэлектрические перчатки и ботинки при работе в электроустановках и соблюдать все меры защиты, прописанные в нормативных документах и регламентом предприятия.

Меры защиты

Учитывая то, что наведённые токи могут достигать предельно опасных значений, особенно на участках ВЛ или в электроустановках, при их обслуживании следует применять меры защиты [ 2 ]:

• использовать сигнализаторы напряжения;
• обеспечивать безопасный уровень напряжения на участках, где предстоит работа;
• использовать защитную одежду, диэлектрические коврики и т.п.;
• пользоваться указателями напряжения, универсальными электроизолирующими штангами для оценки значений токов наводки.
• применять приспособления для снятия напряжений.

Перед проведением работ на линиях с наводкой устанавливайте переносные заземления с двух сторон повреждённого участка ВЛ на небольшом расстоянии. Заземляйте провода с поверхности земли, используя изоляционные штанги. Выдерживайте расстояния срабатывания защиты заземлений.

На рисунке 5 показано как влияет расстояние от заземления на снижение наведённого напряжения.

Рис. 5. Снижение наведённого напряжения

Измерение напряжения проводите в изолирующих перчатках и ботах, а измерительные приборы располагайте на ковриках или подставках. Используйте только те измерительные устройства, которые предназначены для указанных целей и рассчитаны на измерение в соответствующих пределах. Помните, что штатные защитные приспособления для наведённого тока не предназначены. Нельзя проводить измерения в условиях тумана, осадков, а также при сильном ветре.

Всегда проверяйте наличие фазного тока на всех проводах. Если с помощью прибора УПСФ-10 вы определили линейное рабочее напряжение, то использовать переносное заземление запрещается.

В целях безопасности всегда считайте нулевой кабель таким, что находится под напряжением.

Электрические помехи

Помехи, возникающие в электрическом проводнике, могут иметь различную природу. Обычно помехи вызваны одним из следующих типов связи между их ис­точником и проводником:

— резистивной;

— емкостной;

— индуктивной (магнитной).

Резистивная (или гальваническая) связь между проводником и источником по­мех не зависит от частоты возмущающего сигнала. Напротив, при емкостной или ин­дуктивной связи степень влияния зависит от частоты помех — чем выше частота, тем больше энергии получается от источника возмущений. На практике это означает, что электрические цепи, в которых происходят быстрые изменения тока и/или напряже­ния, могут быть более серьезными источниками помех, чем низкочастотные. Вообще говоря, взаимодействие с источником возмущений редко относится к одному типу, обычно — это комбинация всех трех вышеперечисленных типов. Серьезные пробле­мы с помехами возникают, когда проводники с маломощными сигналами расположе­ны вблизи силовых кабелей. Каждый провод в соединительных цепях датчика с обра­батывающим электронным устройством является потенциальным приемником электрических помех.

Чтобы создать для электронного оборудования среду, максимально свободную от наводок, постоянно проводится множество исследований и разработок. Целью явля­ется достижение электромагнитной совместимости (electromagnetic compatibility — EMC) в рамках электрических цепей, а также между различными цепями и система­ми. Электрический прибор должен, с одной стороны, быть нечувствительным к внеш­ним помехам и, с другой стороны, не должен генерировать помех, которые могут ока­зать влияние на другую аппаратуру.

Резистивная связь

Когда несколько электронных устройств одновременно имеют общий источник питания и общее заземление, могут возникать взаимодействия резистивного харак­тера. Довольно часто встречающиеся источники помех — плохо заземленные элект­родвигатели и преобразователи частоты с полупроводниковыми вентилями. Один из способов избежать такого типа взаимодействия — обеспечить для чувствительного электронного оборудования выделенный источник питания. Другая возможность — это гальваническая развязка источников питания и аппаратуры. В этом случае пря­мая электрическая связь между различными источниками питания и электрообору­дованием отсутствует.

Пример 3. Переключаемый конденсатор

Переключаемый конденсатор (flying capacitor) — это пример гальваничес­кой развязки (рис. 3). Конденсатор присоединен к источнику напряжения через два переключателя, т. е. он имеет тот же потенциал, что и источник на­пряжения. Подача напряжения на выход обеспечивается с помощью переклю­чателей. Таким образом, источник напряжения никогда не соединяется непос­редственно с последующей цепью, например входом компьютера. Конденса­тор переключает ( «flies») входное напряжение на выходную цепь. Конденсатор заряжается от источника напряжения. После переключения контактов S1 и S2 выходное напряжение конденсатора равно напряжению источника. Аналогично, две системы заземления никогда не соединяются.

Емкостная связь

Между двумя проводниками или между проводником и источником помех почти всегда существует емкостная связь, которая возникает из-за того, что переменное напряжение наводит в проводнике ток i, пропорциональный производной напряжении по времени

где С — величина емкости. Емкостные связи должны быть сведены до минимума. Они уменьшаются с увеличением расстояния между проводниками.

Распространенный способ борьбы с этим явлением — защитный электростатичес­кий экран. Экран должен быть заземлен, чтобы его потенциал равнялся нулю. Такая мера обеспечивает хорошую защиту, хотя на концах кабеля, где проводник присоеди­нен к датчику или к электронным схемам, могут возникнуть некоторые проблемы. Причина в том, что в этих местах экран не­ полностью закрывает и защищает проводник. На небольших, незащищенных оконеч­ных участках могут возникнуть слабые емкостные связи, поэтому важно делать та­кие участки как можно короче.

Индуктивная (магнитная) связь

Проводник с током индуцирует вокруг себя магнитное поле с напряженностью, пропорциональной величине тока. Соответственно, магнитное взаимодействие со­здает серьезные проблемы вблизи силовых кабелей, по которым текут значительные токи. Переменный ток возбуждает переменное магнитное поле, которое в свою оче­редь наводит э.д.с. индукции в другом проводнике, пересекающем поле. По закону индукции при заданной величине взаимной индукции М между проводниками на­пряжение V, индуцируемое в проводнике, есть

где i — ток другого проводника.

Если проводник, в котором наводится э.д.с, представляет собой часть замкнуто­го контура, то в нем будет циркулировать ток. Этот индуктивный ток пропорциона­лен площади, охватываемой проводниками, через которую проходит магнитный поток.

Существует несколько способов уменьшить влияние индуктивных связей. Пло­щадь контура, сцепленного с магнитным потоком, можно уменьшить, используя ви­тые провода; уменьшение этой площади означает снижение индуцируемого напря­жения. Более того, при скрутке «изменяется знак» потокосцепления на каждом витке, так что результирующее потокосцепление становится незначительным. Собственно поэтому применяется кабель на основе витой пары, а не просто состоящий из парал­лельных проводников.

Проводник, по которому передается измерительная информация, должен быть расположен как можно дальше от источников помех. В частности, чувствительные электронные приборы не должны размещаться вблизи трансформаторов и индукторов. Кабели должны располагаться таким образом, чтобы возможные поля помех распространялись вдоль них. Необходимо следовать двум простым правилам: во-первых, низковольтные сигнальные кабели и высоковольтные силовые кабели не должны прокладываться вблизи друг друга в одних и тех же каналах и, во-вторых, сигнальные и силовые кабели должны пересекаться, если это неизбежно, только под прямым углом.

Магнитное поле можно ослабить экранированием. Медный или алюминиевый экран имеет очень высокую проводимость, и, благодаря возбуждению магнитным полем вихревых токов в экране, магнитный поток ослабляется. Экран можно вы­полнить из материала с высокой магнитной проницаемостью, например из железа. Магнитный экран часто бывает довольно объемным, поскольку для демпфирова­ния магнитного потока требуется достаточная толщина стенок. Поэтому экраниро­вание используется в основном для аппаратуры, генерирующей сильные магнит­ные поля.

Практические советы

Ниже дан перечень некоторых из основных правил для уменьшения влияния электромагнитных наводок на измерительное оборудование (датчики, сигнальные ка­бели и обрабатывающие электронные схемы).

Очевидно, что в первую очередь следует:

— снизить интенсивность источника помех.

Это первый и наиболее важный шаг, поскольку он позволяет резко уменьшить влия­ние помех и, соответственно, ослабить требования к другим защитным мерам.

Другие помехообразующие факторы, влияние которых должно быть сведено кминимуму:

— гальваническая связь;

— расстояние до источника помех;

— частотный спектр помех.

Для уменьшения влияние емкостных связей необходимо:

— применять экранированный кабель;

— минимизировать длину неэкранированных участков на концах кабеля.

Влияние магнитных связей уменьшается, если:

— используется витой кабель, так как уменьшается площадь магнитного потока, охватываемая проводником, а ориентация поля постоянно изменяется;

— подключены несколько датчиков, так как для каждого из них используется своя витая пара;

— силовые и сигнальные кабели проложены раздельно; сигнальные кабели распо­ложены на достаточном расстоянии от источников помех;

— низковольтные и высоковольтные кабели пересекаются под прямым углом.

Теоретические расчеты значения разности потенциалов

Бывают ситуации, когда наведенное напряжение на ВЛ измерить не получается. В этом случае производится расчет значений по исходным данным:

Типовая формула: E = M × L × I

• E — значение ЭДС на проводнике, подверженном влиянию наведенного поля;
• М — коэффициент индуктивного влияния (определяется по справочным материалам);
• L — длина, при которой проводники расположены параллельно;
• I — максимально возможный ток влияющего проводника или электроустановки.

Также можно рассчитать разность потенциалов от точки проведения работ до «земли». В формуле применяется уже полученное значение ЭДС:

U = E/2 + E×X/L

• U — разность потенциалов;
• E — значение ЭДС;
• X — расстояние от точки проведения работ до «земли»;
• L — длина, при которой проводники расположены параллельно.

Наведение напряжения на домашних линиях электропроводки

Разумеется, речь не идет о значениях в сотни или тысячи вольт. Однако 40–60 вольт можно получить, а это уже опасно для жизни. Наверное, многие наблюдали блеклое свечение экономных ламп при выключенном освещении. Это признак наличия наведенного напряжения. Как правило, такие ситуации возникают при параллельной укладке линий питания розеточной сети и освещения.

При проведении работ опасаться нечего: вы все равно отключаете от вводного напряжения всю домашнюю сеть. А для локализации проблем вроде светящихся экономок, следует пересмотреть маршруты укладки проводов, и проверить рабочее заземление и зануление.

Природа явления

Суть наведённого напряжения в том, что в обесточенном проводнике, который находится рядом с источником электромагнитного поля, возникает опасный потенциал. Источником излучения может стать находящаяся рядом с обесточенным проводом линия ВЛ или другое оборудование, создающее такое поле.

Наиболее ярким примером будет рассмотрение наведённого напряжения на ВЛ (воздушной линии электропередачи).

При отключении одного провода от источника тока рядом находящийся провод электропередачи имеет электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создаёт потенциал в обесточенном проводнике.

Этот потенциал вполне может принимать опасные для здоровья и жизни значения, особенно при расположении рядом мощного источника магнитного поля.

Значение потенциала зависит лишь от рабочего напряжения, токов нагрузки и общего расположения относительно друг друга. Потенциал условно представлен суммой электромагнитной и электростатической частей:

1. Электростатическая составляющая наведённого потенциала обусловлена воздействием на проводник электрического поля рядом расположенного источника, в нашем случае это оставшийся в работе провод. Номинальное значение этого параметра зависит только от электрического потенциала влияющей ВЛ, это значение постоянно наводится действующим рядом источником поля. Наводка осуществляется на всем протяжении отключённого от источника тока проводника. Для снижения её до безопасного уровня достаточно заземлить её на любом участке сети;
2. Электромагнитная часть, она появляется от воздействия магнитных полей, которые создают токи фазных проводов. Отсюда её нестабильность, особенностью проявления этой составляющей служит то, что её значение неизменно на всем протяжении участка сети и не зависит от заземления или изоляции провода от земли. Наводка в этом случае не зависит от включённой линии, а только от параметров магнитного поля и отдаления. При изменении расположения или числе точек заземления на ВЛ меняется лишь расположение точки нулевого потенциала. Само же наведённое напряжение остаётся прежним.

Пикового значения электромагнитная часть достигает на концах взаимного влияния линий, на нашем примере это расположение отключённых линейных разъединителей. В этих точках и измеряется его значение.

Стоит отметить, что даже в процессе определения значения обязательно заземление обоих концов ВЛ.

Класс оборудования, применяемого для измерения значений и параметров тока, подбирается, исходя из расчётных параметров потенциала, чаще всего используются приборы с пределом измерения не менее 0,5-1 кВ.

В процессе измерения потенциала обязательно соблюдение правил техники безопасности, ввиду того что вольтаж может иметь значение намного выше расчётного. Нарушение правил техники безопасности чревато электротравмой или ожогами.

Понятно, что электростатическую составляющую можно легко исключить и тем самым обеспечить безопасность работы по обслуживанию или ремонту отключённого провода. Но с электромагнитной частью потенциала справиться не так легко.

Одним из вариантов борьбы с ним служит процесс разделения линии на отдельные участки, электрически не связанные между собой, либо работы под воздействием напряжения.

Согласно нормам ПУЭ, номинальное значение до 25В считается формально неопасным и позволяет проводить работу при строгом следовании правилам техники безопасности .

Тем не менее, на сегодняшний день существует мнение, что требования Правил охраны труда на электрообъектах несколько устарели. Ряд специалистов считает, что заземление воздушной линии электропередачи в одной точке и такелажная схема не обеспечивают безопасность монтажников. По этой причине требуются другие способы обеспечения защиты ремонтных бригад при работе.

Важно! Нужно отметить, что несмотря на приведённый пример, источником наводки тока может служить не только рядом расположенная ВЛ, это просто наиболее яркий случай возникновения этого потенциала. Наведённые токи могут возникнуть в любом проводнике при наличии рядом работающего оборудования, создающего электромагнитное поле, в том числе генератора или трансформатора.

Явление в быту

Несмотря на сравнительно небольшое напряжение, используемое для бытовых электросетей, наводка токов может возникнуть и внутри дома или квартиры.

Достаточно часто это можно видеть на светодиодных лампах или лентах, чей провод включения проходит рядом с кабелем, который находится под напряжением, он и производит наводку напряжения на провод или сами лампы.

Под влиянием наведённого тока лампочки начинают светиться.

Также в качестве примера можно рассмотреть розетку при обрыве провода ноля в ней. При использовании индикатора можно обнаружить в розетке две фазы, несмотря на то, что она подключена к однофазной домашней сети. Для исчезновения второй фазы достаточно устранить обрыв.

Основы безопасности

Явление возникновения напряжения в проводнике под воздействием электромагнитного поля и статического электричества уникально, но вместе с тем оно достаточно опасно. Привычные устройства, обеспечивающие защиту, действуют на него избирательно, либо не действуют вообще.

Примером может служить замыкание цепи при попадании в неё человека, в этом случае автоматика просто отключит источник питания. Но при наведённом потенциале сети нет, а, значит, при отключении устройства безопасности не будет.

Это служит причиной того, что к наводке тока нужно относится внимательно и осторожно.

Безопасность работы при возможности существования наведённого напряжения обеспечивается, в первую очередь, правилами безопасности.

Если есть хоть небольшая возможность его возникновения, то следует измерить вольтаж отключённого провода. При наличии его обеспечить безопасность монтажников.

Правила безопасности проведения работ на отключённых линиях электропередач написаны на печальном опыте предыдущих поколений и изучения работы с токами различных типов.

Стоит учитывать! Фактическое значение наведённого напряжения может достигать десятка и более киловольт. Неаккуратное обращение с таким потенциалом может привести к поражению электротоком, вследствие чего к ожогам и другим травмам.

Основными мерами безопасности в этом случае служат:

• работа в средствах индивидуальной защиты: резиновых перчатках, ботах с использованием диэлектрических ковриков и инструментов;
• заземление и выравнивание потенциалов провода заземления и рабочего места электрика;
• при необходимости проведения работ одновременно в нескольких местах обязательно разделение электросети на несколько не связанных между собой участков с последующим их заземлением;
• дублирование заземления, особенно при разъединении основной линии, в этом случае заземление устанавливается с обеих сторон места отреза провода.

Только в этом случае можно приступать к работе, уже не опасаясь замкнуть на себя ток, наводка которого в этом случае затруднена.

При проведении контрольно-измерительных операций также стоит озаботиться безопасностью. Все сборки схем измерений производятся перед подключением, а не в процессе или после него. При изменении контрольно-измерительной схемы её предварительно отключают от линии электропередачи.

Замер

Наведённое напряжение – уникальное физическое явление, в этом случае источником тока служит расположенный неподалёку объект-излучатель. Вполне возможно именно этот эффект и хотел использовать в своей работе Никола Тесла, создавая свою башню для воздушной передачи энергии.

Но на настоящее время полезное использование наведённых токов невозможно, а вот борьба с ними продолжается с переменным успехом. Пока наука смогла обеспечить безопасную работу с ним. Но кто знает, что будет дальше.

Вполне возможно, именно эффект наведённого напряжения в последующем послужит человечеству для передачи энергии на расстояния без использования линий проводников.

Порядок определения величины наведенного напряжения

Схема и порядок измерений величины наведенного напряжения и ее перерасчета на наибольший ток влияющей ВЛ утверждается техническим руководителем на основании требований, изложенных в данном разделе.

Наведённое напряжение определяется путём измерения потенциала провода относительно точки нулевого потенциала.

Работа по измерению величины наведенного напряжения выполняется по наряду-допуску навыведенной в ремонт и заземленной в РУ и на рабочем месте ВЛ. Непосредственно измерение выполняется после отключения заземления, установленного на рабочем месте. В графе «отдельные указания» наряда-допуска должна быть внесена запись, разрешающая отключения заземления на время измерений.

Измерения следует производить на ВЛ в местах, где можно ожидать наибольшие значения наведённых напряжений (рис. 15):

1. в начале и в конце ВЛ на первых опорах, установленных вне РУ;
2. в точках изменения взаимного расположения ВЛ;
3. в точках разделения двухцепныхВЛ на одноцепные;
4. в местах транспозиций на отключенной или влияющей ВЛ.

Рис. 15. Места ожидаемых наибольших значений наведённого напряжения

Величина наведенного напряжения определяется на отключенной и заземленной в РУ ВЛ.

На тупиковых ВЛ 6-20 кВ или отпайках ВЛ, которые при выводе в ремонт могут быть отключены и заземлены только с одной стороны, измерение проводится по схемам заземления, при котором ВЛ выводится в ремонт.

Измерение наведенного напряжения на отключенной ВЛ при отсутствии заземлений выполняется в исключительных случаях для определения электростатической составляющей наведенного напряжения. Подобные измерения могут быть необходимы для оценки возможности безопасного выполнения работ на строящейся или демонтируемой ВЛ и в других случаях, когда отсутствует электрическая связь с РУ или сложно выполнить надежное и качественное заземление.

Повторные измерения должны выполнятся при изменении трасс ВЛ, строительстве или демонтаже влияющих ВЛ, реконструкции с изменением пропускной способности и при определении возможности безопасного выполнения работ в изменившихся условиях отключения и заземления (монтаж, демонтаж провода изменение схем заземлений и др.).

Подключение измерительных проводов выполняется с применением автоподъемника или с подъемом на опору ВЛ. Измерения напряжения производятся на земле без подъёма на высоту двумя лицами, одно из которых изменяет схемы измерения, другое — производит отсчёт показаний прибора. Персонал, проводящий измерения, должен работать в диэлектрических перчатках и диэлектрических ботах для защиты от шагового напряжения. Недопустимо прикасаться к измерительным приборам соединительным проводникам и к заземляющим устройствам без применения средств защиты, рассчитанных на величину наведенного напряжения. Включение, отключение и переключение пределов измерения приборов выполняется после заземления ВЛ в РУ и на рабочем месте с применением средств защиты.

Наведенное напряжение измеряется относительно электрода, устанавливаемого на расстоянии не менее 20 м от заземляющих устройств и заглубленного в грунт не менее чем на 0,5 м. Установка электрода на расстоянии не менее 20 м необходима для исключения влияния потенциала опоры, соединенной по грозотросу с заземляющим устройством РУ, которое в свою очередь соединено с заземленным проводом ВЛ. Измерительный электрод может быть размещён в любом направлении относительно ВЛ. Рекомендуется установка электрода перпендикулярно оси ВЛ для исключения влияния на схему измерения потенциала, наведенного в соединительном проводнике. На ВЛ без грозозащитного троса или с изолированным грозозащитным тросом наведенное напряжение может измеряться относительно заземляющего устройства опоры.

Для переключения измерительных схем используется трехфазный трехпозиционный или двухпозиционных переключатель (рис. 16). Уровень изоляции переключателя – не менее 1 кВ. При измерении по схемам без заземления ВЛ уровень изоляции должен быть рассчитан на максимальное значение электростатической составляющей наведенного напряжения, но не менее 10 кВ. В случае применения двухпозиционного переключателя, подключение измерительного прибора производится поочередным прикосновением к контактам переключателя с помощью изолирующей штанги. Использование двухпозиционного переключателя менее безопасно и не позволяет проводить измерение суммы фаз. Управление коммутационным аппаратом выполняется пофазно с помощью изолирующей штанги класса напряжения, соответствующего классу напряжения ВЛ в диэлектрических перчатках. Требование к классу напряжения изолирующей штанги объясняется необходимостью выполнения работ при отсутствии переносного заземления на рабочем месте.

В схеме измерения применяются соединительные проводники с изоляцией, рассчитанной на напряжение не менее 1 кВ. При проведении измерений без заземления ВЛ изоляция соединительных проводников, устанавливаемых без изоляторов, должна быть рассчитана на величину электростатической составляющей, но не менее 10 кВ.

Для измерений наведенного напряжения на заземленной ВЛ может быть использован вольтметр переменного тока с верхним пределом измерения до 1 кВ. Применение приборов с автоматическим переключением пределов измерений позволяет значительно повысить безопасность работ. Входное сопротивление вольтметра, применяемого для измерений на заземленной ВЛ, должно быть не менее 1 кОм.

Для измерений наведенного напряжения без заземления ВЛ применяются киловольтметры. Верхний предел измерения прибора выбирается в зависимости от класса напряжения влияющих ВЛ. Входное сопротивление киловольтметра должно составлять не менее 1 МОм.

В связи с относительно низким сопротивлением обмоток недопустимо применение измерительных трансформаторов.

Рекомендуется применять специальные измерители наведенного напряжения. Например, измеритель наведённого напряжения ИНН-15 производства ООО «Электроприбор» г. Краснодар или аналогичные. Измерение наведенного напряжения с использованием специальных измерителей, состоящих из изолирующих штанг, выполняется без применения коммутационных аппаратов. В зависимости от габаритов и конструктивного исполнения ВЛ данные измерения допускается выполнять с подъемом на высоту, либо непосредственно с поверхности земли (рис. 16).

Измерительные приборы должны быть включены в реестр средств измерений и пройти метрологическую поверку.

При измерении наведенного напряжения (в т.ч. с использованием специальных измерителей) важно обеспечить соблюдение безопасных расстояний до токоведущих частей, находящихся под наведенным напряжением, а также не допускать касания проводящих частей (заземляющего провода) измерителя.

Если не исключена опасность прикосновения к проводу частями тела или применяемым оборудованием необходимо применять шунтирующие (электропроводящие) комплекты специальной одежды для защиты от наведенного напряжения.

При проведении измерений должны фиксироваться дата, время, место, фаза, схема измерения и нагрузки на каждой из влияющих ВЛ для последующего расчета максимально возможного значения.

Измерение рекомендуется проводить при возможно больших нагрузках влияющих ВЛ, что повышает точность измерений. Измерение напряжения наведенного от контактной сети железной дороги необходимо выполнять в момент прохождения электропоезда. Измерение наведенного напряжения при незначительных нагрузках (менее 20-25% номинальной) влияющих ВЛ приводит к ошибочным результатам. В подобных случаях на результат измерений оказывает значительное влияние электростатическая составляющая, которую не удалость полностью снизить из-за сопротивлений провода и заземляющих устройств, особенно в середине ВЛ.

При последующем пересчете измеренных значений на максимальный ток влияющих ВЛ ошибочно корректируется и электростатическая составляющая измеренного значения, независящая от тока влияющих ВЛ, что приводит к завышенным значениям.

Измерение выполняется в следующей последовательности:

1. ВЛ отключается и заземляется, устанавливается переносное заземление на рабочем месте (в целях безопасности в рамках подготовки рабочего места);
2. на диэлектрические коврики устанавливается переключатель и измерительные приборы;
3. на расстоянии не менее 20 м от опоры и других заземляющих устройств в землю заглубляется измерительный электрод;
4. собирается схема, соответствующая рисунку 17 (при измерении по схемам без отключения заземлений ВЛ киловольтметр не требуется);
5. заземленные измерительные провода подключаются к проводам ВЛ;
6. снимается переносное заземление, установленное на рабочем месте;
7. с использованием изолирующей штанги и переключателя выполняется отключение заземления измерительных проводов и их поочередное соединение с измерительным прибором. Перебором вариантов заземления или разземления проводов и подключения измерительного прибора выбирается схема с максимальным значением наведенного напряжения.

При необходимости определения значения наведенного напряжения при различных схемах заземления и без заземлений ВЛ измерение продолжить в следующем порядке:

1. отключается заземление в первом РУ и проводится измерение наведенного напряжения по схеме без заземления в первом РУ;
2. с помощью изолирующей штанги отключается вольтметр от схемы измерения для исключения его повреждения высоким напряжением;
3. отключается заземление во втором РУ и проводится измерение на незаземленной ВЛ при помощи киловольтметра. Если измеренное напряжение не превышает допустимое значение для вольтметра, он подключается к схеме;
4. включается заземление в первом РУ;
5. с помощью изолирующей штанги подключается ранее отключенный вольтметр и проводится измерение наведенного напряжения по схеме без заземления во втором РУ;
6. включается заземление во втором РУ;
7. после проведения необходимых измерений при помощи переключателя заземляются измерительные провода, устанавливается ПЗ на рабочем месте, отключаются измерительные провода от ВЛ и разбирается схема измерения.

На ВЛ, имеющих более двух РУ, измерения выполняются аналогично.

По окончании измерений рассчитывается значение наведенного напряжения при наибольшем рабочем токе влияющей линии Uмакс

, В

где, Uизм

— измеренное напряжение, В;

Iизм

— ток нагрузки влияющей ВЛ в момент измерения, А;

Iмакс

— наибольший рабочий ток влияющей ВЛ, А.

За наибольший рабочий ток принимается максимальное значение пропускной способности ВЛ.

Для тупиковых ВЛ максимальное значение может быть ограничено пропускной способностью трансформаторов или другого оборудования. В тех случаях, когда пропускная способность значительно превышает максимально возможный ток, что приводит к необоснованно завышенным расчетным значениям наведенного напряжения, по решению технического руководителя допускается использовать максимально возможный ток с учетом всех допустимых режимов работы сети в периоды максимума нагрузки.

При прохождении отключенной ВЛ в коридоре нескольких влияющих ВЛ:

где, Iобщ.макс

– сумма максимально возможных значений токов, протекающих по влияющим ВЛ:

Iобщ.изм

– сумма максимально возможных значений токов, протекающих по влияющим ВЛ в момент измерения:

В случае изменения значения наибольшего рабочего тока влияющей ВЛ необходимо произвести пересчет наведенного напряжения, используя полученные при измерениях значения.

Пересчет электростатической составляющей, измеряемой на незаземленной ВЛ, на максимальный ток влияющей ВЛ не требуется. Существует вероятность значительного роста электростатической составляющей относительно измеренного значения при отключении участка линии, который не проходит параллельно влияющей ВЛ. Опасное значение электростатической составляющей возможно при монтаже и демонтаже провода, когда смонтированные участки заземляются не в РУ, а по трассе ВЛ.

На основе произведенных измерений, пересчитанных на максимальный ток, должен быть составлен перечень ВЛ, находящихся под наведенным напряжением. В перечне указывается наименование отключенной ВЛ, наименование влияющих ВЛ, схема отключения и заземления, при которой проводились измерения и значение наведенного напряжения при данной схеме.

При проведении ремонтных работ необходимо учитывать, что в перечне ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, указываются только те линии, на которых значение наведенного напряжения более 25 В при заземлении в РУ. В случае отключения или некачественной установки заземлений или при разрыве провода возможен значительный рост наведенного напряжения на ВЛ, в т.ч. на линиях, не указанных в Перечне.

На незаземленных или некачественно заземленных ВЛ возможно появление электростатической составляющей наведенного напряжения более 25 В.

Включение значения величины наведенного напряжения в перечень ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, полученных исключительно расчетным путем (без измерения величины наведенного напряжения в установленном порядке) не разрешается. Допускается проведение предварительного (оценочного) расчета значения наведенного напряжения в следующих целях:

1. предварительная оценка необходимости проведения измерений;
2. анализ и выбор наиболее безопасных схем заземлений ВЛ;
3. определение опасности наведенного напряжения на строящейся ВЛ;
4. определение наведенного напряжения в случае, если в нормальном режиме невозможно создать нагрузку на влияющей ВЛ (точка раздела транзита двух параллельных линий в одном РУ, нагрузка возможна только в аварийном режиме);
5. Методика расчета определяется в зависимости от условий и целей расчета и утверждается в установленном порядке.

Схема ЗМН

Система ЗМН, как правило, выполняется при помощи электромагнитных или электронных реле напряжения. Это своеобразный реагирующий орган в цепи.

Релейные контакты соединяют последовательно, чтобы предотвратить сбой при перегорании предохранителей в электрических цепях. На контакты реле подается фаза через вспомогательный контакт от секционного трансформатора или электрической сети.

Дополнительно в состав змн входят реле:

• Времени, обеспечивающее последовательность работы в электрической схеме.
• Промежуточное, коммутирующее управляющие сигналы.
• Указательное, которое сигнализирует о срабатывании защиты.
• Минимального напряжения.

Также система защиты на производстве включает линейные контакторы или электромагнитные пускатели.

При понижении показателей до значения 50 процентов от номинального, замыкатель отключается, размыкает, шунтирующий кнопку пуск, контакт, предотвращает самозапуск двигателя, машины.

При такой системе запуск механизмов происходит после нажатия на кнопку, которая замкнет схему.

ЗМН могут работать автономно или совместно с токовыми защитами.

Назначение

ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:

• Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
• Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.

Источники:

• https://www.asutpp.ru/navedennoe-napryazhenie.html
• https://ElektrikExpert.ru/navedennoe-napryazhenie.html
• https://RadioLisky.ru/dom/navedennoe-napryazhenie.html
• https://ues-company.ru/dom/navodyashchie-toki.html
• https://otdelkagres.ru/navedennoe-napryazhenie/
• https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/navedennoe-napryazhenie.html
• https://magazin-yar.ru/prokladka/navedennoe-napryazhenie-i-ego-osobennosti.html
• https://ElektroKlub-nn.ru/pravila-montazha/raschet-navedennogo-napryazheniya.html