Особенности технологии защитного заземления при работах на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением

Рассмотрены основные положения ГОСТ Р 70366–2022 «Защитное заземление при работах на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения. Технические требования». Этот ГОСТ дополняет Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок в части работ на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением. Приведено описание измерительной аппаратуры и примеры результатов измерения наведенных напряжений на проводах ВЛ и напряжений прикосновения к опорам ВЛ при заземлении проводов.

Платонова Е.Г., к.т.н., ответственный секретарь ТК 336 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения», генеральный директор ООО «РСТС»
Мюльбаер А.А., старший преподаватель, заведующий электротехнической лабораторией ФГБОУ ВО «НГТУ»
Целебровский Ю.В., д.т.н., профессор кафедры «Техника и электрофизика высоких напряжений» ФГБОУ ВО «НГТУ», председатель ПК 1 «Заземляющие устройства электроустановок напряжением свыше 1000 В» ТК 336

Воздушные линии электропередачи (ВЛ), находящиеся под наведенным напряжением, являются постоянным объектом и причиной несчастных случаев при выполнении работ на этих ВЛ [1]. Мы уделяем существенное внимание этой проблеме, что отражено во многих публикациях [2–5]. Тем не менее, при расследовании несчастных случаев специалисты Ростехнадзора не всегда выясняют причины электропоражений, а Ростехнадзор не вносит предложений по совершенствованию Правил по охране труда в части работ на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением.

Приведем один пример, отраженный на сайтах Ростехнадзора. «…Несчастный случай со смертельным исходом произошел 10 ноября. При производстве работ по наряду-допуску по монтажу линии ВЛ 110 кВ ЛЭП-182 на отключенной одноцепной линии участка высоковольтных сетей АО «НТЭК» с использованием автогидроподъемника электромонтер-линейщик по монтажу воздушных линий высокого напряжения и контактной сети участка высоковольтных линий (1968 г.р.) попал под воздействие электрического тока. В результате полученной травмы пострадавший скончался».

Как видим, обстоятельств и причин «попадания под воздействие электрического тока» инспектор не описал.

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок [6] (далее — «Правила») не содержат отдельного раздела по работам на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, а выполнение относящихся к рассматриваемой области параграфов Правил не обеспечивает безопасного проведения работ.

Дополнительные требования, обеспечивающие безопасность работ на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, изложены в ГОСТ Р 70366–2022 [7]. Национальный стандарт ГОСТ Р 70366–2022 [7] учитывает положительный опыт эксплуатации и применения (как отечественный, так и зарубежный) современных технических решений в области защитного заземления при работах на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения и содержит дополнительные к Правилам требования, обеспечивающие безопасность работ на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением.

Национальный стандарт разработан ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» и ООО «Ресурсосберегающие Специальные Технологии и Системы» (ООО «РСТС»).

ГОСТ Р 70366–2022 внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 336 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения», утвержден и введен в действие с 1 декабря 2022 года Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 992-ст от 23 сентября 2022 года.

По Итогам VIII Международной научно-технической конференции «Развитие и повышение надежности распределительных электрических сетей» [8], состоявшейся 5–6 июля 2023 года в Москве, электросетевым компаниям рекомендуется: «…При работах на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, в дополнение к Правилам по охране труда руководствоваться требованиями ГОСТ Р 70366-2022».

Рассмотрим основные требования национального стандарта ГОСТ Р 70366-2022, дополняющие Правила по охране труда. Наименование ГОСТ Р «Защитное заземление при работах на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения…» вызвало широкую дискуссию при обсуждении в профильных Технических комитетах (ТК) по стандартизации Росстандарта, главным образом, из-за различного толкования членами ТК термина «заземление». Рассмотри этот термин подробно.

В соответствии с 1.7.28 Правил устройства электроустановок (ПУЭ) [9]: «Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством». Термин «заземление» — это отглагольное существительное¹, означающее процесс, имеющий свою технологию. Поэтому неправильно использовать термин «заземление» для обозначения предмета, как это закреплено в наименовании ГОСТ Р 51853 2001 [10], других документах [11] и используется в Правилах по охране труда)².

Пунктом 16.1 Правил по охране труда для обеспечения безопасного проведения работ со снятием напряжения предписывается после отключения напряжения и реализации мер против ошибочного включения выполнить проверку «отсутствия напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током». Пунктом 19.1 тех же Правил предписано проверять отсутствие напряжения исправным указателем напряжения, а в электроустановках напряжением 35 кВ и выше «можно пользоваться изолирующей штангой». Эти рекомендации практически неприменимы к ВЛ, находящимся под наведенным напряжением, которое может быть заметно ниже фазного рабочего напряжения. Указатели напряжения имеют нижние пороги индикации, показанные для примера в таблице 1.

Указатели с нижним пределом индикации 27,5 кВ не выявляют наведенное напряжение на отключенной и заземленной по концам ВЛ. Указатели с порогом индикации 2,5–1,5 кВ при наличии наведенного напряжения могут ложно сигнализировать о наличии на ВЛ рабочего напряжения.

Неопределенность результатов предписанной Правилами по охране труда операции по проверке отсутствия напряжения исправляется рассматриваемым национальным стандартом ГОСТ Р 703662022 в виде дополнения технологии заземления на ВЛ с наведенным напряжением новыми операциями, выполняемыми после проверки отсутствия напряжения:

• измерением наведенного напряжения на проводах и тросах (это измерение проводится после проверки отсутствия напряжения на отключенных проводах и перед заземлением проводов и тросов);
• измерением напряжения прикосновения к опоре или к передвижному механизму, заземленному на искусственный заземлитель (это измерение проводится после заземления проводов, тросов и передвижного механизма).

Измерение значения наведенного напряжения обеспечивает безопасность работ по двум причинам:

• член бригады, производящий указанное измерение, лично убеждается в наличии зачастую опасного значения наведенного напряжения (информация о полученном измерении передается всем членам бригады, и это психологически настраивает членов бригады к осознанному соблюдению мер безопасности);
• в соответствии с требованиями СТО 34.01130.1-001-2016 [11], п. 2.1.2.6, при определенном значении наведенного напряжения для присоединения заземляющего проводника к токоведущей части следует использовать изолирующую штангу с дугогасящим устройством (это значение в ГОСТ Р 70366-2022 [7] принято равным 5 кВ).

При заземлении ВЛ по концам и при заземлении токоведущей части на месте работ образуется токопроводящий контур. По этому контуру ток может протекать через заземляющее устройство, на которое заземлена токоведущая часть. Это обусловливает появление напряжения прикосновения к опоре или к заземленному передвижному механизму. В соответствии с ГОСТ 12.1.038-82 [12] опасным следует считать напряжение выше 20 В, при котором может протекать неотпускающий ток и у пострадавшего могут возникнуть судороги. В настоящее время Техническим комитетом по стандартизации ТК 336 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения» подготовлена новая редакция ГОСТ «Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов», основанная на данных уже утвержденного и вступившего в действие с 01.08.23 г. ГОСТ Р 70646.1-2023 [13]. В подготовленной редакции ГОСТ для частоты 50 Гц и времени воздействия более 1 с установлено значение порога отпускающего тока (максимальное значение электрического тока, не вызывающее при прохождении через тело человека непреодолимых судорожных сокращений мышц) — 10 мА³. В соответствии с ГОСТ [13], такому току по пути «рука-ноги» соответствует напряжение прикосновения примерно 22 В, то есть ниже 25 В. Поэтому в рассматриваемом ГОСТ авторы посчитали целесообразным оставить значение допустимых наведенного напряжения и напряжения прикосновения — 20 В.

Наиболее опасные напряжения (и связанные с ними несчастные случаи) часто возникают у искусственных заземлителей, используемых для заземления передвижных механизмов, находящихся в середине пролета, и отключенных проводов. Сопротивление заземления искусственных заземлителей, как правило, выше, чем сопротивление заземления опоры ВЛ, поэтому напряжения прикосновения к искусственным заземлителям и заземленным механизмам могут быть смертельно опасными.

В связи с этим ГОСТ Р 70366-2022 регламентированы требования:

• «7.3.5. При помощи изолирующей штанги другие (верхние) концы переносного заземляющего проводника (при наличии соединения нижнего конца с ЗУ, п. 7.3.2) следует подсоединить к заземляемым элементам».
• «7.3.6. Измерить ожидаемое напряжение прикосновения к заземлителю. Если оно превышает 20 В, то при дальнейшей работе необходимо использовать диэлектрические обувь и перчатки с маркировкой по защитным свойствам Эв ([11], пункт 4.1.2.7)».

Измерение напряжения прикосновения после заземления токоведущей части устранит опасность поражения напряжением прикосновения⁴.

Если в период проведения работ на влияющих ВЛ увеличивается рабочий ток, то это может привести к увеличению наведенного тока, стекающего с заземлителя и, соответственно, к увеличению напряжения прикосновения. В рассматриваемом ГОСТ Р 70366-2022 этот случай не учтен. Поэтому в период работ на ВЛ с наведенным напряжением целесообразно выполнять следующие рекомендации: если при измерении напряжения прикосновения непосредственно после заземления токоведущей части измеренное значение на превышало 2 В (предел ощущения по ГОСТ 12.1.038-82), то дополнительные мероприятия не требуются, поскольку увеличение влияния соседних ВЛ более чем в 10 раз в период производства работ на рассматриваемой ВЛ маловероятно. При первичном значении напряжения прикосновения выше 2 В в период производства работ целесообразно периодически проводить дополнительные измерения напряжения прикосновения, в первую очередь, при ситуациях перед возможным прикосновением персонала с земли к опоре или к передвижному механизму. При измеренном напряжении выше 20 В следует использовать выше процитированный пункт 7.3.6. рассматриваемого ГОСТа. Эти мероприятия необходимо внести в ГОСТ Р 70366-2022 при его пересмотре.

Измерение наведенного напряжения и напряжения прикосновения требует специальной методики и аппаратуры, которые описаны в приложении «В» ГОСТ Р 70366-2022 и ранее в [14]. Эта методика отличается от рекомендуемой в СТО 34.01-30.1004-2021 [15]⁵. Указанный СТО [15] ПАО «Россети» предназначен для составления перечня ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, и последующего учета при выдаче заданий на работы⁶. СТО 34.01-30.1-004-2021 (далее — СТО [15]) обеспечивает выполнение этой функции, хотя и не свободен от отдельных неточностей и недостатков.

СТО [15] подробно описывает причины появления наведенного электромагнитным полем близлежащих ВЛ (цепей) напряжения. Это напряжение включает электрическую составляющую (которая появляется на незаземленной ВЛ и зависит от напряжения влияющей ВЛ и от расстояния до нее) и магнитную составляющую (проявляющуюся при заземлении подверженной влиянию цепи в одной или нескольких точках). Магнитная составляющая зависит от тока влияющей цепи, а точнее, от векторной суммы напряжений, наведенных от токов каждого влияющего фазного провода. Значение векторной суммы наведенных напряжений зависит как от токов по каждому влияющему фазному проводу, так и от расстояний от этих проводов до провода, подвергаемого магнитному влиянию. Последний фактор (расстояние) при симметричной нагрузке фаз влияющей ВЛ более существенный, поэтому пересчет измеренного значения на максимальный ток влияющей ВЛ, предлагаемый СТО [15], справедлив лишь для двухцепных ВЛ при учете влияния второй цепи, расстояния от проводов которой в основном стабильны по всей длине двухцепной ВЛ. Этот пересчет справедлив также при наличии только одной влияющей ВЛ. В случае наличия нескольких влияющих ВЛ рекомендация СТО [15] (п. 6.2) по суммированию всех влияющих токов (формулы Г2 и Г3 в приложении «Г» к рассматриваемому ГОСТ) неверна. Магнитная составляющая обратно пропорциональна расстоянию до влияющей ВЛ, а при нескольких ВЛ расстояния до них различные (рисунки 5 и 6 [15]). Следует также заметить, что п. 6.4 и п. 6.5 СТО [15] в качестве предела безопасного напряжения используется значение 25 В, приводимое в Правилах по охране труда (п. 4.4), что выше значения 20 В, которое обсуждалось выше.

Таким образом, СТО 34.01-30.1004-2021 [15] с учетом изложенных замечаний может применяться для составления списков ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, но не исключает применения требований ГОСТ Р 70366-2022.

Следует заметить, что пересчет по СТО 34.01-30.1-004-2021 дает, как правило, завышенные значения наведенного напряжения. В некоторых случаях пересчет может дать заниженные по сравнению с измеренными значения, и ВЛ, находящаяся под воздействием наведенного напряжения значением более 25 В, может не попасть в перечень ВЛ под наведенным напряжением, что может привести к несчастным случаям.

Следует также заметить, что в отличие от СТО [15] рассматриваемый ГОСТ Р 70366-2022 в качестве составляющих наведенного напряжения рассматривает также и вынос потенциала с заземляющих устройств подстанций, на которые заземляются концы ВЛ (п. 5.1.2.). На подстанциях энергосистемы ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии…» нормирует максимальное значение коэффициента несимметрии 4%. При этом токи нулевой последовательности, стекающие с заземленной нейтрали трансформатора в заземляющее устройство подстанции, не превышают 10–20 А. При сопротивлении заземляющего устройства 0,5 Ом, напряжение на нем не превышает нескольких вольт. Такое напряжение, выносимое по заземленным на ПС проводам к месту работ, не представляет опасности. Кроме того, измерения по ГОСТ Р 70366-2022 выполняются с целью показать персоналу уровень опасности, и, в целом, не важно, чем обусловлено возникновение напряжения на рабочем месте — наведенным напряжением или выносом потенциала.

Для измерений значений наведенных напряжений и напряжений прикосновения ГОСТ Р 70366-2022 регламентирует использование специальной аппаратуры, включающей штангу-измеритель наведенного напряжения (ШИН) и штангу-измеритель напряжения прикосновения (ШИП). Технические характеристики ШИН и ШИП приведены в таблице 2, а их внешний вид показан на рисунках 1 и 2.

В отличие от СТО [15] наведенное напряжение измеряется между фазным проводом и опорой или заземленным передвижным механизмом⁷. Именно между этими точками находится тело человека при возможном прикосновении к проводу. Струбцина 10, показанная на рисунке 2, предварительно прикрепляется к опоре или к заземленному механизму.

Как видим из таблицы 2, приборная погрешность не превышает ±5%. Измерение наведенного напряжения между заземляемым проводом и опорой может привнести методическую погрешность, в частности, при наличии на ВЛ грозозащитного троса, заземленного на всех опорах. Заземление троса приводит к возникновению наведенных токов в контурах «трос-опоры». Это искажает значение измеряемого наведенного напряжения.

Напряжение прикосновения к опоре или заземленному механизму рассматриваемый ГОСТ Р 703662022 рекомендует измерять по отношению к точке грунта, расположенной в одном метре от названных объектов. В эту точку помещается электрод 10, показанный на рисунке 2.

Комплект описываемой аппаратуры в транспортировочной таре показан на рисунке 3. Применяемый комплект аппаратуры прошел аттестацию и зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под номером 67173-17 [16].

При помощи описанной аппаратуры проводятся регулярные измерения наведенных напряжений и напряжений прикосновения действующих ВЛ. В таблицах 3 и 4 приведены примеры измеренных значений наведенных напряжений при разных схемах заземления ВЛ. Схемы влияющих и подверженных влиянию ВЛ показаны на рисунках 4 и 5.

По данным таблиц 3 и 4 видно, что:

• электрическая составляющая наведенного напряжения, измеренная при разземленной цепи, составляет тысячи вольт, в то время как магнитная составляющая — десятки вольт;
• в ряде случаев значение наведенного магнитным полем напряжения превышает опасные 20 В (при этом более высокие значения наведенного напряжения наблюдаются на верхнем, разземленном в месте измерения проводе цепи).

В таблице 5 показаны значения напряжений прикосновения к опорам, на которые заземлялись провода отключенной цепи. Одновременно измерялись токи, стекающие в землю по заземляющему проводнику (потенциалоповышающие токи).

Данные таблицы 5 позволяют отметить, что в некоторых случаях напряжение прикосновения к опоре, на которую заземляется провод отключенной ВЛ, может превышать опасные 20 В (вызывающие ток через тело человека, сковывающий мышцы).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. ГОСТ Р 70366-2022 рекомендуется применять какдополняющий Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок в части требований к работам на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением.

2. Существенными требованиями ГОСТ Р 70366-2022, дополняющими Правила, являются новые операции:
а) измерение наведенного напряжения после проверки отсутствия напряжения и перед присоединением переносного заземляющего проводника к проводу (тросу) ВЛ;
б) измерение напряжения прикосновения к опоре или к заземленному передвижному механизму после заземления провода ВЛ с наведенным напряжением.

3. ГОСТ Р 70366-2022 нормирует методику и аттестованный и зарегистрированный в Государственном реестре средств измерений (№ 67173-17) комплект аппаратуры, позволяющие выполнить измерения наведенных напряжений и напряжений прикосновения.

4. ГОСТ Р 70366-2022 «Защитное заземление при работах на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения. Технические требования» следует включить в Единый реестр нормативнотехнических документов группы компаний «Россети» по обеспечению надежности и безопасности объектов электросетевого хозяйства. 

¹ От глагола «заземлять», то есть «соединять (электрический аппарат, прибор) с землей для защиты от опасного действия тока» (Ожегов С.И., Шведова И.Ю. Толковый словарь русского языка).
² В соответствии с ПУЭ: «1.7.18 Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем». В соответствии с этим определением ГОСТ Р 51853-2001 должен иметь наименование «Переносной заземляющий проводник».
³ В ГОСТ 12.1.038-82 значение порога отпускающего тока принято равным 6 мА.
⁴ При напряжении выше 20 В искусственный заземлитель передвижного механизма следует усилить дополнительными заземлителями, включаемыми параллельно. Эту операцию необходимо проводить, отсоединив заземляющий проводник от токоведущей части.
⁵ Основные положения СТО 34.01-30.1-004-2021 изложены в справочном приложении «Г» рассматриваемого ГОСТ Р 70366-2022.
⁶ Методические указания предназначены для использования персоналом ПАО «Россети» и ДЗО ПАО «Россети» при определении ВЛ, находящихся под наведенным напряжением, измерения значения наведенного напряжения на ВЛ и составления перечня ВЛ, находящихся под наведенным напряжением.
⁷ В СТО 34.01-30.1-004-2021 [15] наведенное напряжение предписывается измерять по отношению к точке грунта, отстоящей от ВЛ на 20 м (точке нулевого потенциала).

ЛИТЕРАТУРА

1. Мюльбаер А.А. Анализ причин несчастных случаев при работах на воздушных линиях электропередачи, находящихся под наведенным напряжением // Новое в российской электроэнергетике, 2017, № 4. С. 71–77.
2. Целебровский Ю.В. Безопасность работ на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением. Неточности определений и противоречия в нормативных документах // Новости электротехники, 2008, № 3(51). С. 60–63.
3. Мюльбаер А.А., Соколовский А.О., Целебровский Ю.В. О недостатках действующих нормативных документов по определению наведенного напряжения // Ежеквартальный спецвыпуск «Россети» журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», 2016, № 1. С. 50–52.
4. Дронова Ю.В., Мюльбаер А.А, Целебровский Ю.В. Концептуальные основы электробезопасности при работах в электроустановках с наведенным напряжением // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета, 2017, № 4(69). С. 139–152.
5. Мюльбаер А.А., Целебровский Ю.В. О безопасности работ на объектах, находящихся под наведенным напряжением // Энергетик, 2017, № 12. С. 25–28.
6. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок: текст с изменениями на 2022  год. URL: https://docs.cntd.ru/document/573264184.
7. ГОСТ Р 70366–2022. Защитное заземление при работах на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения. Технические требования. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200193424.
8. Итоги VIII Международной научно-технической конференции «Развитие и повышение надежности распределительных электрических сетей». URL: https://event.eepir.ru/assets/files/prez-2023/itogikonferencii-2023_.pdf.
9. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. Новосибирск: Норматика, 2020. 462 с.
10. ГОСТ Р 51853-2001. Заземления переносные для электроустановок. Общие технические условия. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200029061.
11. СТО 34.01-30.1-001-2016. Порядок применения электрозащитных средств в электросетевом комплексе ПАО «Россети». Требования к эксплуатационным испытаниям. URL: https://svel.ru/tekhnicheskayadokumentaciya/otraslevye-standarty/sto-34-01-30-1-001-2016/.
12. ГОСТ 12.1.038-82. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. URL: https://docs.cntd.ru/document/5200313.
13. ГОСТ Р 70646.1-2023. Воздействие электрического тока на людей и домашних животных. Часть 1. Общие аспекты. URL: https://docs.cntd.ru/document/1301918720.
14. Мюльбаер А.А., Морозов А.В., Целебровский Ю.В. Технические требования к комплекту аппаратуры для измерения значений наведенных напряжений на ВЛ // Ежеквартальный спецвыпуск «Россети» журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», 2016, № 3. С. 25–29.
15. СТО 34.01-30.1-004-2021. Методические указания по определению наведенного напряжения на отключенных ВЛ, находящихся вблизи действующих ВЛ. URL: https://rosseti.ru/suppliers/technical-policy/organization-standards/.
16. Утвержденные типы средств измерений. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. URL: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4.