Использование системы «трос — опора» для обеспечения безопасного проведения работ на отключенной ЛЭП, находящейся под наведенным напряжением

Page 1
background image

Page 2
background image

138

Использование системы
«трос — опора» для обеспечения 
безопасного проведения 
работ на отключенной ЛЭП, 
находящейся под наведенным 
напряжением

УДК 621.315.1:331.453

Горшков

 

А

.

В

.,

к.т.н., начальник 

проектного отдела 

ООО «НПФ ЭЛНАП»

Ключевые

 

слова

:

наведенное напряжение, 

линия электропередачи, 

воздушная линия 

электро передачи, 

отключенная линия 

электропередачи, 

защитное заземление, 

заземлитель, молние-

защитный трос, система 

«трос — опора», электро-

безопасность

Показано

что

 

безопасность

 

проведения

 

работ

 

на

 

отключенной

 

ВЛ

 

можно

 

обес

-

печить

 

защитным

 

заземлением

используя

 

на

 

рабочем

 

месте

 

заземлитель

 

с

 

та

-

ким

 

сопротивлением

которое

 

обеспечит

 

снижение

 

наведенного

 

напряжения

 

до

 

допустимых

 

значений

Установлено

что

 

основная

 

трудность

 

в

 

применении

 

за

-

щитного

 

заземления

 

для

 

обеспечения

 

электробезопасности

 

проведения

 

работ

 

на

 

отключенной

 

ВЛ

 

заключается

 

в

 

выполне

 

нии

 

на

 

рабочем

 

месте

 

заземлителя

 

необходимых

 

размеров

Для

 

устранения

 

этой

 

трудности

 

предлагается

 

в

 

каче

-

стве

 

защитного

 

заземлителя

 

использовать

 

соединенные

 

молниезащитным

 

тро

-

сом

 

заземлители

 

нескольких

 

опор

 

ВЛ

Получены

 

аналитические

 

выражения

позволяющие

 

определить

 

необходимое

 

число

 

опор

 

ВЛ

 

для

 

создания

 

защитно

-

го

 

заземлителя

 

с

 

необходимым

 

сопротивлением

Разработаны

 

предложения

 

по

 

внесению

 

изменений

 

в

 

нормативные

 

документы

 

в

 

части

 

повышения

 

надеж

-

ности

 

защиты

 

ремонтного

 

персонала

 

от

 

поражения

 

наведенным

 

напряжением

.

П

ри  проведении  работ  на  отключенной  воздушной  линии 

электропередачи  (ВЛ),  которая  находится  под  наведенным 

напряжением, в соответствии с «Правилами по охране труда 

при эксплуатации электроустановок» (ПОТЭЭ) [1] на рабочем 

месте необходимо выполнить заземление всех ее проводов. Как пра-

вило, для этого используется заземлитель опоры ВЛ или специально 

выполненный заземлитель. При этом сопротивление используемого 

заземлителя по условию обеспечения электробезопасности проведе-

ния  работ  не  нормируется,  так  как  подразумевается,  что  она  будет 

обеспечена применением одного из следующих методов без опасного 

производства работ. Первый метод — заземление ВЛ на обоих концах 

и на рабочем месте с использованием для проведения работ техно-

логии уравнивания потенциалов или технологии «без снятия напря-

жения». Второй метод — заземление ВЛ только в одной точке — на 

рабочем месте, что подразумевает (без каких-либо обоснований) ав-

томатическое снижение наведенного напряжения до безопасных зна-

чений.

Существенным  недостатком  этих  методов  безопасного  произ-

водства  работ  является  обеспечение  ими  сравнительно  невысокой 

надежности  защиты  ремонтного  персонала  от  поражения  наведен-

ным  напряжением.  Причиной  этого  является  значительное  влияние 

человеческого фактора (то есть ошибочных действий персонала) на 

электробезопасность проведения работ. Действительно, методы без-

опасного производства работ на отключенной ВЛ состоят из большо-

го числа операций, выполнение которых должен контролировать сам 

ремонтный  персонал  без  использования  автоматики  и  блокировок 

ошибочных операций. В результате невыполнение ремонтным персо-

охрана труда


Page 3
background image

139

налом любой из операций по обеспечению электро-

безопасности  приводит  к  повышенной  опасности 

его поражения наведенным напряжением.

Так, например, при проведении работ на отклю-

ченной ВЛ, находящейся под наведенным напряже-

нием, всегда существует опасность поражения ре-

монтного  персонала  напряжением  прикосновения 

или  шага  при  стекании  наведенного  тока  в  грунт. 

Методы  безопасного  производства  работ  предус-

матривают  для  исключения  этой  опасности  толь-

ко  такие  мероприятия,  как  запрет  на  выполнение 

ремонтным  персоналом  потенциально  опасных 

действий  (прикосновение  к  проводящим  частям, 

приближение  к  ним  и  т.п.)  и  применение  электро-

защитных  средств.  Очевидно,  что  эффективность 

этих мероприятий зависит в основном от того, на-

сколько тщательно их выполнит ремонтный персо-

нал.

Однако  надежность  защиты  ремонтного  пер-

сонала  от  поражения  наведенным  напряжением 

можно  существенно  повысить,  если  отключенную 

ВЛ заземлять на концах и на рабочем месте и при 

этом электробезопасность проведения работ обес-

печивать защитным заземлением, используя на ра-

бочем месте заземлитель с таким сопротивлением 

Z

R

,  которое  обеспечит  снижение  наведенного  на-

пряжения (а вместе с тем и напряжений прикосно-

вения и шага) ниже предельно допустимого значе-

ния 

U

пр

 = 25 В. В этом случае можно отказаться от 

использования  ненадежных  методов  безопасного 

производства работ или существенно их упростить 

(повысив тем самым их надежность) за счет исклю-

чения значительного числа операций.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

 

СОПРОТИВЛЕНИЯ

 

ЗАЩИТНОГО

 

ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

 

ДЛЯ

 

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

 

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

 

РАБОТ

 

НА

 

ОТКЛЮЧЕННОЙ

 

ВЛ

Из назначения защитного заземления следует, что 

сопротивление  защитного  заземлителя 

Z

R

  должно 

обеспечить  снижение  максимально  возможного 

значения 

U

m

  наведенного  напряжения  на  рассма-

триваемом  рабочем  месте  отключенной  и  зазем-

ленной на концах ВЛ ниже предельно допустимого 

значения 

U

пр

. Под максимально возможным значе-

нием 

U

m

 наведенного напряжения понимается наи-

большее по модулю значение, которое принимает 

наведенное напряжение при изменении токов вли-

яющих  ВЛ  в  пределах  диапазонов  их  возможных 

в  нормальном  режиме  значений.  В  данной  статье 

способ определения значения 

U

m

 наведенного на-

пряжения  рассматривать  не  будем.  При  этом  счи-

таем, что достоверное значение 

U

m

 определено не-

которым корректным способом, например, одним из 

приведенных в [2, 3].

При прочих равных условиях максимально воз-

можное значение 

U

m

 наведенного напряжения воз-

никает при отсутствии заземления проводов ВЛ на 

рабочем  месте.  Рассмотрим  наихудший  случай, 

когда на рабочем месте на всех фазных проводах 

отключенной  ВЛ  возникает  значение 

U

m

  наведен-

ного  напряжения.  Схема  замещения  отключенной 

трехфазной ВЛ для этого случая приведена на ри-

сунке 1. Отметим, что в схеме замещения все фаз-

ные провода на рабочем месте в силу равенства их 

потенциалов моделируются одной точкой.

При заземлении фазных проводов ВЛ на рабочем 

месте  на  защитный  заземлитель  схема  замещения 

отключенной трехфазной ВЛ принимает вид, приве-

денный на рисунке 2.

Из приведенных схем замещения следует, что со-

противление защитного заземлителя 

Z

R

 можно опре-

делить  из  следующего  неравенства  (подчеркивани-

ем обозначаются комплексные величины):

 

U

R

 = 

U

m

 · 

Z

/ |

Z

R

 

Z

| ≤ 

U

пр

(1)

где 

Z

 — входное сопротивление отключенной и за-

земленной только на концах ВЛ относительно рабо-

чего места

 

Z

 = 

Z

 · 

Z

β

 / (

Z

 + 

Z

β

 ), 

(2)

где 

Z

 и 

Z

β

 — входные сопротивления обоих участков 

отключенной  и  заземленной  на  концах  ВЛ  относи-

тельно рабочего места (рисунки 1 и 2).

Выражение для сопротивления 

Z

R

 имеет следую-

щий вид:
 

Z

2

 

Z

≤ ——. 

(3)

 

_____________________________________

 

([

Re

(

Z

)]

Z

2

(

U

m

2

 – 

U

2

пр

) / 

U

2

пр

 – 

Re

(

Z

)

Выражение (3) является точным решением нера-

венства (1) для случая, когда сопротивление 

Z

R

 явля-

ется активным, и является оценкой снизу для случая 

индуктивного характера сопротивления 

Z

R

.

АНАЛИЗ

 

ВОЗМОЖНОСТИ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ЗАЩИТНОГО

 

ЗАЗЕМЛЕНИЯ

 

ДЛЯ

 

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

 

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

 

РАБОТ

 

НА

 

ОТКЛЮЧЕННОЙ

 

ВЛ

Из  выражения  (1)  следует,  что  теоретически  всег-

да можно обеспечить электробезопасность прове-

дения работ на отключенной ВЛ защитным зазем-

лением.  На  практике  же  возможность  применения 

Рис

. 1. 

Эквивалентная

 

схема

 

замещения

 

отключенной

 

трехфазной

 

ВЛ

заземленной

 

только

 

на

 

концах

 (

E

 

и

 

E

 — 

эквивалентные

 

ЭДС

наведенные

 

на

 

участках

 

ВЛ

)

Рис

. 2. 

Эквивалентная

 

схема

 

замещения

 

отключенной

трехфазной

 

ВЛ

заземленной

 

на

 

концах

 

и

 

на

 

рабочем

 

месте

 

(

E

 

и

 

E

 — 

эквивалентные

 

ЭДС

наведенные

 

на

 

участках

 

ВЛ

)

Z

Z

Z

R

E

E

E

E

Z

Z

U

m

U

R

 1 (64) 2021


Page 4
background image

140

защитного заземления определяется наличием или 

возможностью выполнения вблизи рабочего места 

заземлителя с необходимым сопротивлением 

Z

R

.

Действительно, необходимое сопротивление 

Z

R

 

может  оказаться  меньше  сопротивления  заземли-

теля опоры ВЛ и, следовательно, заземление про-

водов ВЛ на опору не позволит снизить наведенное 

напряжение ниже предельно допустимого значения 

U

пр

.  При  этом  необходимое  сопротивление 

Z

R

  мо-

жет  оказаться  настолько  малым,  что  потребуется 

заземлитель сравнительно больших размеров, вы-

полнение  которого  станет  практически  невозмож-

ным или экономически нецелесообразным.

Таким  образом,  основная  трудность  в  примене-

нии  защитного  заземления  для  обеспечения  элек-

тробезопасности проведения работ на отключенной 

ВЛ заключается в выполнении вблизи рабочего ме-

ста заземлителя необходимых размеров.

Из выражения (3) следует, что чем больше мак-

симально  возможное  значение  наведенного  напря-

жения 

U

m

 на рассматриваемом рабочем месте, чем 

меньше длина отключенной ВЛ и чем ближе рабочее 

место  к  одному  из  концов  ВЛ,  тем  меньше  должно 

быть  значение  сопротивления  защитного  зазем-

лителя 

Z

R

.

Рассмотрим  пример  расчета  сопротивления  за-

щитного заземлителя.

Длина  отключенной  ВЛ  220  кВ: 

l

  =  150  км.  Рас-

стояние от первого конца ВЛ до рабочего места — 

l

  =  60  км.  Максимально  возможное  значение 

наведенного  напряжения  на  рабочем  месте  — 

U

m

 = 1000 В. Удельное сопротивление фазных про-

водов  ВЛ  (с  учетом  их  параллельного  соединения 

в результате заземления): 

z

0

 = 0,04 + 

j

0,4 Ом/км.

Входные  сопротивления 

Z

  и 

Z

β

  оценим  как 

z

0

l

 

и 

z

0

(

– 

l

),  соответственно.  Тогда  из  выражения  (3) 

следует, что сопротивление защитного заземлителя 

должно составлять 

Z

R

 ≤ 0,36 Ом.

Сопротивления заземлителей опор ВЛ измеряют-

ся, как правило, единицами и десятками Ом. Следо-

вательно, в приведенном примере для обеспечения 

электробезопасности на рассматриваемом рабочем 

месте  заземлителя  одной  опоры  будет  недостаточ-

но. При этом необходимое значение сопротивления 

Z

R

, равное 0,36 Ом, является сравнительно малым, 

характерным  для  заземлителей  подстанций  напря-

жением 110 кВ и выше. Так, например, в Московском 

регионе, где эквивалентное удельное сопротивление 

грунта в среднем составляет 30 Ом·м, а сопротивле-

ние верхнего слоя грунта при его высыхании в сред-

нем  составляет  200  Ом·м,  для  обеспечения  такого 

значения  сопротивления  потребуется  заземлитель 

в  виде  сетки  площадью  не  менее  2500  м

2

  или  за-

землитель из не менее 25 вертикальных электродов 

длиной 3 м каждый. Разумеется, что выполнение за-

землителя таких размеров на рабочем месте отклю-

ченной ВЛ для обеспечения безопасного проведения 

работ нецелесообразно.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

 

СИСТЕМЫ

«

ТРОС

 — 

ОПОРА

» 

В

 

КАЧЕСТВЕ

 

ЗАЩИТНОГО

 

ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

 

Во  многих  случаях  создать  защитный  заземлитель 

с  необходимым  сопротивлением 

Z

R

  можно  с  помо-

щью системы «трос — опора», используя соединен-

ные молниезащитным тросом (тросами) заземлители 

опор ВЛ. При этом достаточно использовать только 

несколько опор вблизи рабочего места (рисунок 3), 

число которых должно быть таким, чтобы сопротив-

ление 

Z

T

 используемой части системы «трос — опо-

ра»  по  модулю  не  превышало  сопротивление 

Z

R

Вместе с тем, как показано ниже, необходимо чтобы 

используемая часть системы «трос — опора» была 

изолирована  от  остальных  опор,  например,  специ-

ально выполненными разрывами троса (рисунок 3). 

В соответствии с ПУЭ [4] для ВЛ напряжением 35–

750 кВ применяются следующие схемы заземления 

молние защитных тросов:

1)  многократное заземление троса — для ВЛ на-

пряжением 150 кВ и ниже;

2)  деление  троса  на  односторонне  заземленные 

отрезки — для ВЛ напряжением 220 кВ и выше;

3)  изолированное  крепление  троса  без  заземле-

ния  —  при  использовании  троса  для  каналов 

ВЧ-связи или плавки гололеда.

Следовательно, для отключенных ВЛ напряжени-

ем 220 кВ и выше и ВЛ с изолированным креплением 

молниезащитного троса заземление фазных прово-

дов на опору ВЛ приводит к использованию заземли-

теля  только  одной  опоры.  Тогда  как  использование 

системы  «трос  —  опора»  позволит  задействовать 

заземлители нескольких опор отключенной ВЛ, в ре-

зультате  чего  наведенное  напряжение  на  рабочем 

месте снизится в несколько раз больше.

Разумеется, для использования системы «трос — 

опора»  необходимо  выполнять  электрическое  со-

единение молниезащитного троса с опорами ВЛ. Для 

упрощения работ по созданию защитного заземлите-

Рис

. 3. 

Использование

 

системы

 «

трос

 — 

опора

» 

в

 

качестве

 

защитного

 

заземлителя

Используемая часть системы «трос — опора»

Выполненный 

разрыв троса

Выполненный 

разрыв троса

Рабочее

место

МЗ трос

ОХРАНА ТРУДА


Page 5
background image

141

ля из необходимого числа опор будет целесообраз-

ным  на  каждой  опоре  ВЛ  молниезащитные  тросы 

оборудовать  разъединителями  и  короткозамыкате-

лями (рисунок 4). Это позволит не только создавать 

из системы «трос — опора» надежный защитный за-

землитель на любом рабочем месте ВЛ, но и выби-

рать различные схемы заземления молниезащитно-

го троса, например, для троса с оптическим кабелем 

связи (ОКГТ) в соответствии со стандартом [5].

Следует  отметить,  что  для  соответствия  ПУЭ 

(в части заземления молниезащитных тросов ВЛ) 

достаточно тросы оборудовать следующим обра-

зом (рисунок 5):

1)  на ВЛ напряжением 220 кВ и выше выполнить 

короткозамыкатели  троса  на  каждой  опоре, 

разъединители  троса  —  только  на  анкерных 

опорах;

2)  на  ВЛ  напряжением  150  кВ  и  ниже  выполнить 

только разъединители троса на каждой опоре;

3)  на ВЛ с изолированным креплением троса вы-

полнить  только  короткозамыкатели  троса  на 

каждой опоре.

При использовании системы «трос — опора» сле-

дует учитывать, что на молниезащитном тросе, так 

же как и на фазных проводах ВЛ, возникает наведен-

ное напряжение. Для эффективного использования 

сис темы «трос — опора» необходимо, чтобы напря-

жение,  наведенное  на  используемом  для  создания 

защитного  заземлителя  отрезке  молниезащитного 

троса, было много меньше напряжения, наведенного 

на фазных проводах ВЛ. В противном случае наве-

денное на используемом отрезке троса напряжение 

может  даже  увеличить  наведенное  напряжение  на 

рабочем месте ВЛ, сведя тем самым к нулю эффект 

МЗ трос

QN

QN

QN

QN

QN

QN

QN

QS

QS

QS

QS

QS

QS

QS

МЗ трос

QN

QN

QN

QN

QN

QN

QN

МЗ трос

QS

QS

QS

QS

QS

QS

QS

МЗ трос

Анкерная опора

Анкерная опора

QN

QN

QN

QN

QN

QN

QN

QS

QS

Рис

. 4. 

Принципиальная

 

схема

 

применения

 

разъединителей

 

и

 

короткозамыкателей

 

молниезащитного

 

троса

 

для

 

создания

 

защитного

 

заземлителя

 

из

 

необходимого

 

числа

 

опор

 

ВЛ

Рис

. 5. 

Варианты

 

оборудования

 

молниезащитных

 

тросов

 

ВЛ

 

разъединителями

 

и

 

короткозамыкателями

 (

показаны

 

тросы

 

в

 

рабочих

 

режимах

 

ВЛ

): 

а

для

 

ВЛ

 

напряжением

 220 

кВ

 

и

 

выше

б

для

 

ВЛ

 

напряжением

 150 

кВ

 

и

 

ниже

в

для

 

ВЛ

 

с

 

изолированным

 

креплением

 

троса

 

без

 

заземления

в)

б)

а)

 1 (64) 2021


Page 6
background image

142

от использования системы «трос — опора» в каче-

стве защитного заземлителя.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

 

СХЕМА

 

УСТРОЙСТВА

 

ЭФФЕКТИВНОГО

 

ЗАЩИТНОГО

 

ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

 

С

 

ПОМОЩЬЮ

 

СИСТЕМЫ

 

«

ТРОС

 — 

ОПОРА

»

Для минимизации наведенного напряжения на ис-

пользуемом  отрезке  молниезащитного  троса  не-

обходимо, чтобы его длина 

l

T

 была много меньше 

длины  отключенной  ВЛ 

l

.  При  этом  для  создания 

эффективного защитного заземлителя следует ис-

пользовать  примерно  равные  участки  молниеза-

щитного троса (то есть приблизительно равное чис-

ло опор ВЛ) по каждую сторону от рабочего места 

(рисунки 3 и 6).

Так как длина используемого отрезка молниеза-

щитного  троса  много  меньше  длины  отключенной 

ВЛ, то с высокой вероятностью можно ожидать, что 

удельная  наведенная  ЭДС 

E

To

  на  данном  отрезке 

троса  будет  постоянной  по  его  длине.  Следова-

тельно,  эквивалентные  ЭДС,  наведенные  на  каж-

дом  используемом  участке  троса  по  обе  стороны 

от  рабочего  места,  будут  приблизительно  равны 

по  модулю  и  при  этом  находиться  в  противофазе 

(рисунок 6). Тогда наведенные на обоих используе-

мых участках троса ЭДС скомпенсируют друг друга, 

и наведенное напряжение на используемом отрез-

ке молниезащитного троса будет много меньше на-

веденного напряжения на фазных проводах отклю-

ченной ВЛ.

В  любом  случае  для  проверки  обеспечения 

электробезопасности  проведения  работ  необхо-

димо  после  заземления  проводов  отключенной 

ВЛ  на  выбранную  таким  способом  часть  системы 

«трос — опора» определить в результате натурных 

измерений наибольшее значение наведенного на-

пряжения на рассматриваемом рабочем месте, на-

пример, по методике [2, 3].

Следует пояснить, что увеличение числа исполь-

зуемых опор ВЛ свыше некоторого предельного чис-

ла  не  приводит  к  уменьшению  модуля  сопротивле-

ния 

Z

T

 используемой части системы «трос — опора», 

но при этом возрастает вероятность увеличения на-

веденного  напряжения  на  соединяющем  эти  опоры 

отрезке  молниезащитного  троса  и,  следовательно, 

на рабочем месте отключенной ВЛ. Отсюда следует 

вывод,  что  для  создания  эффективного  защитного 

заземлителя  целесообразно  использовать  только 

наименьшее  число  опор,  при  котором  сопротивле-

ние 

Z

T

  не  превышает  сопротивление 

Z

R

.  Для  этого 

необходимо  либо  изолировать  соединяющий  эти 

опоры отрезок молниезащитного троса от остальных 

его  частей,  например,  с  помощью  разъединителей, 

либо изолировать остальные части троса от осталь-

ных  опор,  например,  с  помощью  короткозамыкате-

лей (рисунки 3–6).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

 

НЕОБХОДИМОГО

 

ЧИСЛА

 

ОПОР

 

ВЛ

 

ДЛЯ

 

СОЗДАНИЯ

 

ЗАЩИТНОГО

 

ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

Рассмотрим  случай,  когда  рабочее  место  располо-

жено вблизи опоры ВЛ.

Принимаем, что все пролеты ВЛ имеют одинако-

вую  длину 

l

п

  и  заземлители  опор  ВЛ  имеют  одина-

ковые  сопротивления 

R

оп

.  Тогда  сопротивление 

Z

T

1

 

участка системы «трос — опора» по одну сторону от 

рабочего места без учета опоры на рабочем месте 

можно оценить по следующему выражению [6]:

 

Z

T

1

 = 

Z

/

 

th

(

N

1

G

), 

(4)

где 

Z

— волновое сопротивление системы «трос — 

опора»:

 

__________

 

Z

C

 = √ 

z

t

l

п 

R

оп

(5)

G

  —  постоянная  передачи  одного  звена  (пролета) 

сис темы «трос — опора»:

 

___________

 

G

 = √

 

z

t

0

l

п

 / 

R

оп

(6)

z

t

0

 — удельное продольное сопротивление молниеза-

щитного троса; 

N

1

 — число используемых опор ВЛ по 

каждую сторону от рабочего места.

Удельное  продольное  сопротивление  троса 

z

t

0

 

можно определить по следующему выражению [7]:

 

_____

 

j



0

  3,7 

 

z

t

0

 = 

r

t

0

 + — 

ln

(— 

—), 

(7)

 

2





0

где 

r

t

0

  —  удельное  активное  сопротивление  троса; 

— эффективный диаметр троса; 

 — эквивалент-

ное удельное электрическое сопротивление грунта.

Рис

. 6. 

Принципиальная

 

схема

 

устройства

 

эффективного

 

защитного

 

заземлителя

 

с

 

помощью

 

системы

 «

трос

 — 

опора

» (0,5

E

T

o

l

T

 — 

ЭДС

наведенные

 

на

 

используемых

 

участках

 

троса

 

по

 

обе

 

стороны

 

от

 

рабочего

 

места

)

Используемая часть системы «трос — опора»

Отключенная ВЛ

Рабочее

место

Используемый отрезок МЗ троса

МЗ трос

ПС № 1

ПС № 2

E

E

0,5

E

T

o

l

T

0,5

l

T

0,5

l

T

0,5

E

T

o

l

T

ОХРАНА ТРУДА


Page 7
background image

143

Учитывая,  что  помимо  двух  участков  системы 

«трос  —  опора»  также  используется  заземлитель 

опоры, расположенной вблизи рабочего места, полу-

чаем  выражение  для  сопротивления  используемой 

части системы «трос — опора»:

 

Z

T

 = 

Z

C

/(

G

 + 2

th

(

N

1

G

)). 

(8)

Отметим, что если выполняется условие:

 

N

1

 

G

 << 1, 

(9)

то выражение (8) упрощается до

 

Z

T

 = 

R

оп 

N

(10)

где 

N

  —  суммарное  число  опор  ВЛ,  используемых 

для создания защитного заземлителя:

 

N

 = 2

N

1

 + 1. 

(11)

Необходимое  для  обеспечения  электробезопас-

ности проведения работ на рабочем месте ВЛ число 

N

 опор определяется из следующего неравенства:

 

Z

≤ 

Z

R

(12)

которое  с  учетом  (8)  и  (11)  принимает  следующий 

вид:
 

– 1 

R

оп

 

|

1 + — 

th

(

— 

G

)|

 ≥ —. 

(13)

 

Z

R

Отметим, что при выполнении условия (9) необ-

ходимое число 

N

 опор определяется следующим об-

разом (с округлением в большую сторону):

 

N

 = 

R

оп 

Z

R

(14)

ПРИМЕР

 

РАСЧЕТА

 

НЕОБХОДИМОГО

 

ЧИСЛА

 N 

ОПОР

 

ВЛ

 

ДЛЯ

 

СОЗДАНИЯ

 

ЗАЩИТНОГО

 

ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

Длина отключенной ВЛ 220 кВ 

l

 = 150 км. Расстояние 

от первого конца ВЛ до рабочего места 

l

 = 60 км. 

Максимально  возможное  значение  наведенного 

напряжения на рабочем месте 

U

m

 = 1000 В. Удель-

ное  сопротивление  фазных  проводов  ВЛ  (с  уче-

том  их  параллельного  соединения  в  результате 

заземления) 

z

0

 = 0,04 + 

j

0,4 Ом/км. Длина пролета 

ВЛ 

l

п

 = 0,25 км. Сопротивление заземлителей опор 

ВЛ 

R

оп

  =  3  Ом.  Диаметр  молниезащитного  троса 

d

 = 14 мм. Удельное активное сопротивление тро-

са 

r

t

0

 = 0,4 Ом/км. Удельное сопротивление грунта 

 = 30 Ом·м.

В  рассмотренном  выше  примере  показано,  что 

в  этом  случае  сопротивление  защитного  заземли-

теля должно составлять 

Z

R

 ≤ 0,36 Ом. В таблице 1 

приведены  рассчитанные  по  выражению  (8)  значе-

ния модуля сопротивления системы «трос — опора» 

Z

T

 в зависимости от числа 

N

 используемых опор ВЛ. 

Согласно приведенным в таблице 1 данным, необхо-

димое число опор для создания защитного заземли-

теля составляет 

N

 = 11 шт., то есть помимо опоры на 

рабочем месте необходимо дополнительно исполь-

зовать по 5 ближайших опор ВЛ с каждой стороны от 

рабочего места. При этом длина используемой части 

системы «трос — опора» составляет 2,5 км.

Следует отметить, что при заземлении фазных 

проводов отключенной ВЛ на рабочем месте толь-

ко на одну опору максимально возможное значе-

ние наведенного напряжения 

U

m

 снизится до зна-

чения 

U

R

, которое можно оценить по следующему 

выражению:
 

U

R

 = 

U

m

  

R

оп 

/ |

R

оп

 + 

z

0

 

l

 (

– 

l

) / 

l

|, 

(15)

где 

z

0

 — удельное сопротивление фазных проводов 

отключенной ВЛ с учетом их параллельного соеди-

нения  в  результате  заземления; 

l

  —  длина  отклю-

ченной ВЛ; 

l

 — расстояние от первого конца ВЛ до 

рабочего места.

В  рассмотренном  примере  заземление  отклю-

ченной  ВЛ  на  рассматриваемом  рабочем  месте 

только  на  одну  опору  ВЛ  позволит  снизить  наве-

денное напряжение с 1000 В всего лишь до 199 В, 

что многократно превышает предельно допустимое 

значение 25 В.

Таким  образом,  рассмотренный  пример  демон-

стрирует, что использование системы «трос — опо-

ра»  является  эффективным  способом  обеспечения 

электробезопасности  проведения  работ  на  отклю-

ченной ВЛ.

Разумеется,  что  в  некоторых  случаях  необхо-

димое  сопротивление  защитного  заземлителя 

Z

R

 

может оказаться настолько малым, что даже с по-

мощью системы «трос — опора» невозможно будет 

снизить  наведенное  напряжение  до  допустимого 

уровня.  В  этих  случаях  электробезопасность  про-

ведения работ на отключенной ВЛ следует обеспе-

чить заземлением ВЛ только в одной точке — на ра-

бочем месте или уравниванием потенциалов всех 

доступных прикосновению проводящих частей, или 

технологией  «без  снятия  напряжения».  При  этом 

для  повышения  надежности  защиты  ремонтного 

персонала  от  поражения  наведенным  напряжени-

ем  необходимо  применять  мероприятия  и  техни-

ческие  средства  (предварительно  разработав  их), 

предотвращающие  ошибочные  действия  ремонт-

ного персонала.

В любом случае с высокой вероятностью можно 

ожидать, что использование системы «трос — опо-

ра» в качестве защитного заземли-

теля позволит снизить наведенное 

напряжение в несколько раз боль-

ше  по  сравнению  с  использова-

нием  заземлителя  только  одной 

опоры ВЛ, в результате чего суще-

ственно  уменьшится  риск  пораже-

ния  ремонтного  персонала  элек-

трическим током.

Табл. 1. Значения модуля сопротивления системы «трос — опора» 

Z

T

 

в зависимости от числа 

N

1

 опор ВЛ с каждой стороны

от рабочего места или общего числа 

N

 используемых опор ВЛ

N

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

N

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

Z

T

, Ом

3

1

0,62 0,47

0,4

0,36 0,35 0,34 0,34 0,34

 1 (64) 2021


Page 8
background image

144

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

 

ПО

 

ВНЕСЕНИЮ

 

ИЗМЕНЕНИЙ

 

В

 

НОРМАТИВНЫЕ

 

ДОКУМЕНТЫ

Исходя из полученных в данной работе результатов, 

представляется  целесообразным  для  повышения 

надежности защиты ремонтного персонала от пора-

жения  наведенным  напряжением  внести  в  ПОТЭЭ 

следующие изменения:

1.  В качестве основного способа обеспечения элек-

тробезопасности  проведения  работ  на  отклю-

ченной  ВЛ  принять  защитное  заземление.  Для 

эффективного  действия  защитного  заземления 

ввести  требование  к  сопротивлению  используе-

мого на рабочем месте отключенной ВЛ заземли-

теля по условию снижения наведенного напряже-

ния до допустимого уровня.

2.  В  качестве  защитного  заземлителя  на  рабочем 

месте  (при  отсутствии  других  естественных  или 

искусственных  заземлителей  с  необходимым  по 

условию  обеспечения  электробезопасности  со-

противлением)  использовать  систему  «трос  — 

опора», выполнив для этого электрические соеди-

нения (при их отсутствии) молниезащитного троса 

с расположенными вблизи рабочего места опора-

ми отключенной ВЛ. Необходимое для создания 

защитного  заземлителя  число  опор  ВЛ  следует 

определить по условию обеспечения ими требо-

вания к сопротивлению защитного заземлителя.

Для  создания  защитного  заземлителя  следует 

использовать  примерно  равные  участки  молниеза-

щитного троса, то есть приблизительно равное чис-

ло опор ВЛ, по каждую сторону от рабочего места. 

При этом необходимо либо изолировать соединяю-

щий  эти  опоры  ВЛ  отрезок  молниезащитного  троса 

от остальных его частей с помощью разъединителей 

или  монтажного  рассоединения  троса,  либо  изоли-

ровать  остальные  части  троса  от  остальных  опор 

путем  размыкания  короткозамыкателей  троса  или 

монтажного отсоединения троса от опор ВЛ.

3.  При невозможности снижения наведенного напря-

жения на отключенной ВЛ до допустимого уровня 

с помощью системы «трос — опора» или других 

естественных  и  искусственных  заземлителей 

электробезопасность  проведения  работ  на  от-

ключенной  ВЛ  следует  обеспечить  заземлением 

ВЛ только в одной точке — на рабочем месте или 

уравниванием потенциалов всех доступных при-

косновению проводящих частей или технологией 

«без снятия напряжения» с обязательным приме-

нением мероприятий и технических средств, пре-

дотвращающих ошибочные действия ремонтного 

персонала.

ВЫВОДЫ

1.  Электробезопасность проведения работ на отклю-

ченной ВЛ можно обеспечить защитным заземле-

нием,  если  отключенную  ВЛ  заземлять  на  обоих 

концах и на рабочем месте, используя при этом на 

рабочем  месте  заземлитель  с  таким  сопротивле-

нием 

Z

R

, которое обеспечит снижение наведенного 

напряжения до допустимых значений.

Применение защитного заземления позволит от-

казаться от использования ненадежных методов без-

опасного производства работ на отключенной ВЛ или 

существенно  их  упростить  (повысив  тем  самым  их 

надежность) за счет исключения значительного чис-

ла операций по обеспечению электробезопасности.

2. В качестве защитного заземлителя целесообраз-

но использовать систему «трос — опора», то есть 

соединенные  молниезащитным  тросом  заземли-

тели нескольких опор ВЛ.

Для отключенных ВЛ напряжением 220 кВ и выше 

и ВЛ с изолированным креплением молниезащитно-

го троса использование системы «трос — опора» по-

зволит задействовать заземлители нескольких опор 

ВЛ, что позволит в несколько раз больше снизить на-

веденное напряжение на рабочем месте отключен-

ной ВЛ.

3. Разработана принципиальная схема устройства из 

заземлителей нескольких опор ВЛ эффективного 

защитного заземлителя с необходимым сопротив-

лением 

Z

R

.

4.  Получены  аналитические  выражения,  позволяю-

щие определить необходимое число опор ВЛ для 

создания защитного заземлителя с необходимым 

сопротивлением 

Z

R

.

5.  Разработаны  предложения  по  внесению  измене-

ний  в  нормативные  документы  в  части  повыше-

ния надежности защиты ремонтного персонала от 

поражения наведенным напряжением.  

ЛИТЕРАТУРА

1.  Правила по охране труда при экс-

плуатации  электроустановок.  Утв. 

Приказом  Минтруда  России  от 

24.07.2013 г. № 328н (в ред. Прика-

за Минтруда России от 15.11.2018 

№  704н).  URL:  https://base.garant.

ru/70543150/.

2.  Горшков А.В. Эмпирический метод 

определения  максимального  зна-

чения  наведенного  напряжения 

в  рассматриваемой  точке  отклю-

ченной воздушной линии электро-

передачи  //  Электричество,  2019, 

№ 11. С. 23–32.

3.  Горшков  А.В.  Оценка  выноса 

потенциалов  с  заземлителей 

подстанций  при  определении 

наведенного  напряжения  на  от-

ключенной воздушной линии элек-

тропередачи  //  Электричество, 

2020, № 6. С. 13–23.

4.  Правила  устройства  электроуста-

новок.  7-е  издание.  Утверждены 

Приказом  Минэнерго  России  от 

08.07.2002  №  204.  URL:  https://

base.garant.ru/3923497/.

5.  СТО  56947007-33.180.10.172-2014. 

Технологическая  связь.  Правила 

проектирования, 

строительства 

и  эксплуатации  ВОЛС  на  воздуш-

ных  линиях  электропередачи  на-

пряжением 35 кВ и выше. Стандарт 

организации  ОАО  «ФСК  ЕЭС». 

М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2014. 250 с. 

6.  СТО 56947007-33.180.10.173-2014. 

Методические  указания  по  рас-

чету  термического  воздействия 

токов короткого замыкания и тер-

мической  устойчивости  грозо-

защитных  тросов  и  оптических 

кабелей,  встроенных  в  грозоза-

щитный трос, подвешиваемых на 

воздушных  линиях  электропере-

дачи. Стандарт организации ОАО 

«ФСК ЕЭС». М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 

2014. 80 с.

7.  Костенко  М.В.,  Перельман  Л.С., 

Шкарин Ю.П. Волновые процессы 

и  электрические  помехи  в  много-

проводных линиях высокого напря-

жения. М.: Энергия, 1973. 272 с.

ОХРАНА ТРУДА


Читать онлайн

Показано, что безопасность проведения работ на отключенной ВЛ можно обес­печить защитным заземлением, используя на рабочем месте заземлитель с таким сопротивлением, которое обеспечит снижение наведенного напряжения до допустимых значений. Установлено, что основная трудность в применении защитного заземления для обеспечения электробезопасности проведения работ на отключенной ВЛ заключается в выполне­нии на рабочем месте заземлителя необходимых размеров. Для устранения этой трудности предлагается в качестве защитного заземлителя использовать соединенные молниезащитным тросом заземлители нескольких опор ВЛ. Получены аналитические выражения, позволяющие определить необходимое число опор ВЛ для создания защитного заземлителя с необходимым сопротивлением. Разработаны предложения по внесению изменений в нормативные документы в части повышения надежности защиты ремонтного персонала от поражения наведенным напряжением.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(71), март-апрель 2022

Повышение эффективности производственной деятельности в Группе «Россети»

Интервью Управление сетями / Развитие сетей Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Охрана труда / Производственный травматизм
Интервью с Первым заместителем Генерального директора — Главным инженером ПАО «Россети» А.В. Майоровым
Спецвыпуск «Россети» № 1(24), март 2022

Итоги опытной эксплуатации «Программно-аппаратного комплекса управления функциональным состоянием персонала»

Охрана труда / Производственный травматизм
Виталий Акуличев (ПАО «Россети Центр») Сергей Висич (ПАО «Россети Центр и Приволжье» — «Тулэнерго»)
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»