Способы снижения напряжений, наведенных на кабельные линии 6–500 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

78

КЛ1

сеть

КЛ2

0,5

I

Н

нагрузка

0,5

I

Н

КЛ1

сеть

КЛ2

1,0

I

Н

нагрузка

Способы снижения 
напряжений, наведенных 
на кабельные линии 6–500 кВ

УДК 621.315.21

Дмитриев

 

М

.

В

.,

к.т.н., доцент Санкт-

Петербургского 

политехнического 

университета

В

 

 6(45) 

журнала

 «

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

» 

за

 2017 

год

 

была

 

опубликована

 

статья

 «

Напряжения

наведенные

 

на

 

кабель

-

ные

 

линии

 6–500 

кВ

» [1], 

где

 

было

 

показано

что

 

на

 

отключенные

 

кабели

 

может

 

наводиться

 

напряжение

 

промышленной

 

частоты

 50 

Гц

достигающее

 

десятков

 

вольт

 

на

 

каждый

 

километр

 

длины

 

трассы

 

и

 

представляющее

 

опасность

 

для

 

ремонтного

 

и

 

обслуживающего

 

персонала

Новая

 

статья

 

на

 

эту

 

тему

 

призвана

 

дополнить

 

собой

 

соображения

изложенные

 

в

 

материале

 2017 

года

.

Ключевые

 

слова

:

кабельная линия, одно-

фазный кабель, магнит-

ное поле, наведенное 

напряжение, безопас-

ность персонала

ВВЕДЕНИЕ

Статья [1] рассматривала наводки, которые возникают на отключенных 

от сети кабелях за счет магнитного поля расположенных поблизости:

 

– кабельных линий (КЛ);

 

– воздушных линий (ВЛ).

Согласно [1] наведенное напряжение промышленной частоты 50 Гц 

зависело  от  многих  факторов  и  в  нормальном  режиме  работы  сети 

могло достигать 50 Вольт на каждые 1000 м длины трассы и каждые 

1000 А тока работающей КЛ или ВЛ, а при коротком замыкании (КЗ) 

в сети — до 500 Вольт на 1000 м и 1000 А тока КЗ. 

Указанные  значения  наводок  представляют  серьезную  опас-

ность для людей, которые занимаются прокладкой КЛ, их ремон-

том  и  обслуживанием.  К  сожалению,  в  отечественных  норматив-

ных  документах  по  кабельным  линиям,  например  в  [2],  внимание 

уделяется, главным образом, земляным работам и проверке того, 

что КЛ отключена (см. п. 5.3 из [2]), а наведенные напряжения даже 

не упоминаются как заслуживающий внимания фактор риска. По-

этому  в  [1]  предложено  инициировать  разработку  национального 

стандарта  по  вопросам  обеспечения  безопасности  работ  на  КЛ 

в условиях наведенных напряжений. 

По имеющейся информации, в насто-

ящее  время  создание  такого  стандарта 

пока еще не планируется, однако несколь-

ко  сетевых  компаний  проявили  интерес 

к  тематике  и  пытаются  сформулировать 

позицию по данному вопросу, чтобы луч-

ше  защитить  свой  персонал.  Автор  на-

деется, что новая статья по наводкам не 

только  дополнит  первую  статью  [1],  но 

и  послужит  поводом  еще  раз  обратить 

внимание на существующую проблему.

РАСЧЕТНАЯ

 

СХЕМА

Наводки на отключенную КЛ могут быть 

от  соседних  КЛ  и/или  ВЛ,  причем  как 

только от одной линии, так и сразу от не-

скольких; как от линии такого же класса 

напряжения,  так  и  от  линии  иного.  Для 

определенности  рассмотрим  наиболее 

часто  встречающийся  случай  —  двух-

цепную КЛ (рисунок 1), где единственным 

источником  наводок  на  отключенную 

Рис

. 1. 

Двухцепная

 

КЛ

:

а

обе

 

цепи

 

в

 

работе

б

одна

 

из

 

цепей

 

отключена

б)

а)

кабельные линии


Page 3
background image

79

А1

В1

С1

А2

В2

С2

А1

С1

С2

А2

В2

В1

S

АВ

S

ВС

S

12

S

АВ

S

ВС

S

12

цепь  является  другая  цепь,  оставшаяся  в  работе. 

При этом положим, что обе цепи выполнены одно-

фазными кабелями (рисунок 2).

Согласно  [1]  причиной  наводок  на  отключенную 

цепь  (пусть  КЛ2)  является  магнитное  поле  фазных 

токов КЛ1, зависящее от следующих факторов:

 

– взаимное  расположение  однофазных  кабелей 

(ряд или треугольник);

 

– расстояния 

S

AB

 и 

S

 между фазами цепи;

 

– расстояние 

S

12

 между соседними цепями;

 

– схема  заземления  экранов  КЛ  (двустороннее, 

одностороннее и др.);

 

– режим КЛ1 (нормальный режим или КЗ в сети);

 

– вид КЗ (симметричное или несимметричное);

 

– наличие  транспозиции  самих  однофазных  кабе-

лей (не путать с экранами).

Если в [1] расчеты наведенных напряжений на от-

ключенную КЛ2 выполнены по формулам, то сейчас 

проведем их с помощью известной канадско-амери-

канской компьютерной программы EMTP. Примене-

ние EMTP потребовалось потому, что к перечню вли-

яющих факторов теперь добавлены еще несколько:

 

– заземление  жил  по  концам  отключенной  КЛ2, 

выполняемое на время работ;

 

– число фаз КЛ2, в которых одновременно выпол-

няются работы;

 

– вид  транспозиции  однофазных  кабелей  (меня-

ются  местами  только  две  крайние  фазы  или  же 

меняются местами все три фазы КЛ).

НАИБОЛЕЕ

 

ОПАСНАЯ

 

ФАЗА

 

ОТКЛЮЧЕННОЙ

 

КЛ

2

Цепь  КЛ1  вызывает  наводки  на  жилы  и  экраны  от-

ключенной КЛ2, однако основное внимание уделим 

только экранам КЛ2, поскольку они находятся ближе 

к поверхности кабеля, то есть именно к экранам пер-

сонал прикоснется в первую очередь.

Наводка  на  элементы  отключенной  КЛ2  опреде-

ляется величиной магнитного поля, которое создано 

работающей КЛ1 в месте прохождения КЛ2. В [1] по-

казано, что наибольшей величины это поле достига-

ет в следующих условиях:

 

– фазы КЛ1 проложены в ряд с большим расстояни-

ем 

S

АВ

 между фазами;

 

– расстояние 

S

12

  между  цепями  КЛ1  и  КЛ2  мини-

мально.

В  [1]  рассмотрены  наводки  только  для  средней 

фазы В2, поскольку как раз до нее вычисляется рас-

стояние между цепями 

S

12

. Однако важно понимать, 

что  при  рядной  прокладке  наибольшая  наводка 

будет  не  для  средней  фазы  В2,  а  для  той  из  двух 

крайних (А2, С2), которая ближе всего к работающей 

цепи КЛ1 (в условиях рисунка 2 это фаза А2, и для 

нее в [1] расчеты не демонстрировались).

На  рисунке  3  приведены  наводки  для  наиболее 

опасной  фазы  А2  и  пунктиром  для  сравнения  при-

ведены наводки для средней фазы В2 (заимствова-

ны из статьи [1]). Поскольку наведенные напряжения 

существенно снижаются по мере роста 

S

12

, то здесь 

и далее использована логарифмическая шкала. На-

пример, в случае 

S

12

 = 0,5 м и 

S

АВ

 = 0,2 м наводка со-

ставляет на 1000 м длины трассы и 1000 А тока КЛ1:

 

– около 50 В для фазы В2 (пунктирная линия № 3);

 

– около 90 В для фазы А2 (сплошная линия № 3), 

что опаснее для персонала, чем при работах на 

фазе В2.

Минимальные наводки на КЛ2 характерны, когда 

однофазные  кабели  лежат  сомкнутым  треугольни-

ком,  поскольку  при  этом  происходит  хорошая  ком-

пенсация  магнитных  полей  трех  фаз  работающей 

КЛ1. На самом деле, в рамках треугольника степень 

компенсации полей также зависит и от диаметра ка-

белей 

d

: чем меньше 

d

, тем лучше удается прибли-

зить друг к другу три магнитных поля, и тем лучше 

они компенсируют друг друга. 

В [1] при изучении сомкнутого треугольника диа-

метр  однофазного  кабеля  принимался 

d

  =  100  мм, 

и это значение характерно скорее для кабелей 110–

500 кВ. Здесь же, в новой статье, говоря о сомкну-

том треугольнике, примем 

d

 = 50 мм, что относится 

скорее  к  кабелям  классов  6–35  кВ.  Чтобы  просле-

дить  степень  влияния 

d

  на  наводки  при  прокладке 

фаз сомкнутым треугольником, на рисунке 3 на при-

мере  В2  даны  значения  напряжений  как  для  слу-

чая 

d

 = 50 мм (зависимость № 1), так и для случая 

d

 = 100 м (зависимость № 1', взятая из [1]). Видно, 

что, скажем, при 

S

12

 = 0,5 м наводка для 

d

 = 50 мм 

составляет 6 В / 1000 м / 1000 А, а для 

d

 = 100 мм на-

водка больше и равна 10 В/1000 м/1000 А.

Итак, можно утверждать, что с ростом номиналь-

ного напряжения кабелей и сечения их жилы наве-

денные напряжения становятся опаснее, поскольку 

б)

а)

Рис

. 2. 

Основные

 

способы

 

расположения

 

однофазных

 

кабелей

 

двухцепной

 

КЛ

а

в

 

ряд

б

сомкнутым

 

тре

-

угольником

Рис

. 3. 

Напряжение

наведенное

 

на

 

экраны

 

отключенной

 

КЛ

2: 

сплошная

 

линия

 — 

наводка

 

на

 

крайнюю

 

фазу

 

А

2; 

пунктир

 — 

наводка

 

на

 

среднюю

 

фазу

 

В

2

1) 

S

AB

 = 

d

 = 0,05 м

1') 

S

AB

 = 

d

 = 0,1 м

2) 

S

AB

 = 0,1 м

3) 

S

AB

 = 0,2 м

4) 

S

AB

 = 0,3 м

S

12

, м

U

Э

, В / 1000 А / 1000 м

4

3
2

1'

1

3,5

0

100

10

1

0,1

0,5

1

1,5

2

2,5

3

 3 (54) 2019


Page 4
background image

80

при этом, во-первых, происходит рост диаметра ка-

беля 

d

, что ухудшает компенсацию полей трех фаз 

работающей КЛ1. Во-вторых, происходит рост токов 

жил  работающей  КЛ1  (соразмерно  сечению),  а  на-

водка на КЛ2 как раз пропорциональна этим токам.

Отметим, что все расчеты рисунка 3 выполнены 

при  одностороннем  заземлении  экранов  работаю-

щей КЛ1 и отключенной КЛ2, поскольку этот случай 

позволяет  оценить  максимальные  уровни  наведен-

ных  напряжений.  Рассмотрим  далее  другие  схемы 

заземления  экранов  и  то,  как  они  повлияют  на  на-

веденные напряжения.

ВЛИЯНИЕ

 

СХЕМЫ

 

ЗАЗЕМЛЕНИЯ

 

ЭКРАНОВ

 

РАБОТАЮЩЕЙ

 

КЛ

1

Наводки  на  КЛ2  определяются  магнитным  полем 

КЛ1, а значит зависят и от токов жил КЛ1 (

I

ЖА1

I

ЖВ1

I

ЖС1

),  и  от  токов  экранов  КЛ1  (

I

ЭА1

I

ЭВ1

I

ЭС1

).  Токи 

в экранах, в свою очередь, зависят от принятой для 

них схемы заземления (см. [3]) и возникают лишь при 

простом двустороннем заземлении (рисунок 4а). Для 

других схем токов в экранах нет, но зато имеются на-

пряжения 

U

ЭА1

U

ЭВ1

U

ЭС1

, достигающие наибольших 

значений в узлах транспозиции (рисунок 4б) или на 

разземленном конце экранов (рисунок 4в). 

При  простом  двустороннем  заземлении  (рису-

нок 4а) экранные токи 

I

ЭА1

I

ЭВ1

I

ЭС1

 пропорциональны 

токам в жиле 

I

ЖА1

I

ЖВ1

I

ЖС1

, причем отношение токов 

в экранах и в жилах зависит от двух основных фак-

торов [3]:

 

– расстояние 

S

АВ

  между  соседними  фазами  и  спо-

соб  их  взаимного  расположения  (ряд  или  треу-

гольник);

 

– сечение экрана 

F

Э

 и его материал (медь или алю-

миний).

Положим  для  определенности,  что  три  одно-

фазных  кабеля  КЛ1  с  медными  экранами  сечени-

ем 

F

Э

  =  95  мм

2

  расположены  в  ряд  с  расстоянием 

S

АВ

 = 0,2 м (точно так же выполнена и отключенная 

КЛ2). Для этих условий на рисунке 5 представлены 

результаты расчетов наводок на фазы А2, В2, С2 от-

ключенной КЛ2:

 

– при  двустороннем  заземлении  экранов  КЛ1 

(сплошная линия на рисунке 5);

 

– при  одностороннем  заземлении  экранов  КЛ1 

(пунк тирная линия на рисунке 5).

Во всех расчетах экраны и жилы КЛ2 находились 

в состоянии, показанном на рисунке 6а: экраны име-

ли одностороннее заземление, а жилы КЛ2 остава-

лись никак не связанными с землей.

Во-первых,  рисунок  5  еще  раз  подтверждает 

вывод, сделанный ранее на основе рисунка 3: при 

рядном  расположении  фаз  наибольшие  наводки 

на  отключенную  КЛ2  характерны  не  для  средней 

фазы В2, а для той крайней фазы, которая распо-

ложена ближе всего к работающей КЛ1 (то есть для 

фазы А2).

Во-вторых,  из  рисунка  5  следует,  что  при  ма-

лых  расстояниях 

S

12

  между  КЛ1  и  КЛ2  наводки 

на  отключенную  КЛ2  выше  при  одностороннем 

заземлении  экранов  рабочей  КЛ1,  тогда  как  при 

больших  расстояниях 

S

12

  наоборот  —  наводки 

выше при двустороннем. Однако в целом для при-

нятых исходных данных (

S

AB

 = 0,2 м, 

F

Э

 = 95 мм

2

можно  утверждать,  что  схема  заземления  экра-

нов работающей КЛ1 слабо повлияет на наводки 

для отключенной КЛ2. 

Поскольку  основной  целью  исследований  яв-

ляется  определение  наибольших  наведенных  на-

пряжений (а они достигаются при малых 

S

12

), то для 

дальнейших расчетов будем полагать, что экраны 

КЛ1  имеют  одностороннее  заземление,  ведь  как 

раз  для  одностороннего  заземления  наводки  при 

малых 

S

12

  будут  наибольшими  (рисунок  5).  Также 

это позволит не конкретизировать сечение экранов 

F

Э

, которое надо было бы учитывать при двусторон-

нем заземлении экранов. Таким образом, все полу-

чаемые далее результаты и выводы можно считать 

достаточно обобщенными, никак не привязанными 

КАБЕЛЬНЫЕ 

ЛИНИИ

Рис

. 4. 

Схемы

 

соединения

 

экранов

 

КЛ

1: 

а

двустороннее

 

заземление

б

двустороннее

 

с

 

транспозицией

 

экранов

в

одностороннее

 

заземление

I

ЖА1

I

ЖВ1

I

ЖС1

I

ЭА1

I

ЭС1

I

ЭВ1

КЛ1

В1

С1

А1

В1

С1

А1

I

ЖА1

I

ЖВ1

I

ЖС1

КЛ1

U

ЭА1

U

ЭВ1

U

ЭС1

I

ЖА1

I

ЖВ1

I

ЖС1

КЛ1

В1

С1

А1

U

ЭА1

U

ЭВ1

U

ЭС1

U

ЭА1

U

ЭВ1

U

ЭС1

б)

в)

а)

Рис

. 5. 

Напряжение

наведенное

 

на

 

фазы

 

А

2, 

В

2, 

С

от

-

ключенной

 

КЛ

2: 

сплошная

 

линия

 — 

при

 

двустороннем

 

заземлении

 

экранов

 

КЛ

1 (

рисунок

 4

а

); 

пунктир

 — 

при

 

одностороннем

 

заземлении

 

экранов

 

КЛ

1 (

рисунок

 4

в

)

S

AB

 = 0,2 м

А2

B2

C2

S

12

, м

U

Э

, В / 1000 А / 1000 м

3,5

0

100

10

1

0,5

1

1,5

2

2,5

3


Page 5
background image

81

к  каким-то  конкретным  параметрам  КЛ,  и  в  то  же 

время позволяющими оценить наихудшие условия 

для обслуживающего персонала.

Разобравшись  с  влиянием  схемы  заземления 

экранов  рабочей  КЛ1,  перейдем  к  другому  вопро-

су — влиянию на наводки факта заземления жил от-

ключенной КЛ2.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ

 

ЖИЛ

 

ОТКЛЮЧЕННОЙ

 

КЛ

2

Как и всегда ранее, на данном этапе полагаем, что 

экраны  отключенной  КЛ2  имеют  одностороннее 

заземление  (рисунок  6).  Напряжение,  наведенное 

на  такие  экраны,  дает  представление  о  наводках 

и  для  всех  других  возможных  схем  заземления 

экранов  КЛ2.  Например,  при  двустороннем  зазем-

лении экранов КЛ2 персонал, вскрывший оболочку 

кабеля и разрезавший проволоки экрана для того, 

чтобы подготовить КЛ2 к монтажу муфты, окажет-

ся  под  точно  таким  же  напряжением,  как  имеется 

в конце одностороннего экрана в условиях рисун-

ка 6. Поэтому схема заземления экранов КЛ2, пока-

занная на рисунке 6, является не случайной, и рас-

сматривать другую не следует.

КЛ2

В2

С2

А2

U

ЭА2

U

ЭВ2

U

ЭС2

В2

С2

А2

КЛ2

U

ЭА2

U

ЭВ2

U

ЭС2

б)

а)

Рис

. 6. 

Обустройство

 

жил

 

отключенной

 

КЛ

2, 

выполняе

-

мое

 

на

 

время

 

проведения

 

работ

а

жилы

 

не

 

заземлены

 

(

или

 

заземлены

 

только

 

с

 

одной

 

стороны

); 

б

жилы

 

за

-

землены

 

одновременно

 

в

 

обоих

 

концах

 

КЛ

2

Действительный  интерес  представляет  не 

схема заземления экранов КЛ2, а наличие/отсут-

ствие заземления жил КЛ2. Если жилы отключен-

ной  КЛ2  вообще  не  заземлены  (рисунок  6а)  или 

заземлены только на одном из двух концов КЛ2, 

то в таких жилах не может проходить наведенный 

ток, и поэтому они не способны повлиять на маг-

нитное поле работающей КЛ1 и как-то снизить на-

водки на экраны КЛ2. 

Если жилы отключенной КЛ2 заземлены одновре-

менно в обоих концах КЛ2 (рисунок 6б), то создается 

путь для прохождения наведенного тока, и такой ток 

сможет  ослабить  магнитное  поле  КЛ1  и  связанные 

с ним наводки на экраны КЛ2. Эффект от появления 

двустороннего  заземления  жил  КЛ2  показан  на  ри-

сунке 7. Например, если при 

S

12

 = 0,5 м и 

S

АВ

 = 0,2 м 

без заземления жил КЛ2 наводка на фазу А2 была 

90 В / 1000 м / 1000 А (сплошная линия № 3), то по-

сле двустороннего заземления жил КЛ2 наводка сни-

зилась в 9 (!) раз до 10 В / 1000 м / 1000 А (пунктир-

ная линия № 3).

Анализ  рисунка  7  склоняет  к  выводу  о  том,  что 

двустороннее  заземление  жил  КЛ2  обеспечивает 

безопасность работ на отключенной КЛ2. К сожале-

нию, этот вывод является ошибочным. Чтобы пояс-

нить, рассмотрим различные варианты работ на от-

ключенной КЛ2.

ВАРИАНТЫ

 

РАБОТЫ

НА

 

ОТКЛЮЧЕННОЙ

 

КЛ

2

В месте проведения работ, обозначенном на рисун-

ке 8 разрывом экранов (и жил), на каждом разрыве 

Рис

. 7. 

Напряжение

наведенное

 

на

 

экран

 

А

отключен

-

ной

 

КЛ

2: 

сплошная

 

линия

 — 

когда

 

жилы

 

КЛ

не

 

за

-

землены

 (

рисунок

 6

а

или

 

заземлены

 

с

 

одной

 

стороны

пунктир

 — 

когда

 

жилы

 

КЛ

заземлены

 

с

 

двух

 

сторон

 

(

рисунок

 6

б

)

1) 

S

AB

 = 

d

 = 0,05 м

2) 

S

AB

 = 0,1 м

S

12

, м

U

Э

, В / 1000 А / 1000 м

4

4

3

3

2

2

1

1

3,5

0

100

10

1

0,1

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3) 

S

AB

 = 0,2 м

4) 

S

AB

 = 0,3 м

Рис

. 8. 

Варианты

 

работ

 

на

 

отключенной

 

КЛ

с

 

двусто

-

ронним

 

заземлением

 

жил

а

монтаж

 

трех

 

муфт

б

об

-

служивание

 

экранов

в

монтаж

 

одной

 

муфты

КЛ2

В2

С2

А2

U

ЭА2

U

ЭВ2

U

ЭС2

КЛ2

В2

С2

А2

U

ЭА2

U

ЭВ2

U

ЭС2

КЛ2

В2

С2

А2

U

ЭА2

U

ЭВ2

U

ЭС2

U

ЖА2

U

ЖВ2

U

ЖС2

U

ЖА2

б)

в)

а)

 3 (54) 2019


Page 6
background image

82

есть  три  наведенных  напряжения  промышленной 

частоты 50 Гц: 

1)  слева от разрыва на экране (жиле) относительно 

земли;

2)  справа от разрыва на экране (жиле) относитель-

но земли;

3)  продольно на разрыве экрана (жилы).

Первые два напряжения меняются в зависимо-

сти от того, где именно вдоль трассы КЛ2 проводят-

ся ремонтные работы — в начале, в средней части, 

в конце. Третье же напряжение не зависит от места 

работ и представляет собой величину, равную раз-

ности первого и второго напряжений — именно оно 

показано на рисунке 8 на разрывах экранов (жил). 

Из-за ограниченности объема статьи на рисун-

ке 8 даны лишь некоторые частные случаи выпол-

нения  работ  на  отключенной  КЛ2.  Положим,  что 

во  всех  этих  случаях  «для  обеспечения  безопас-

ности» в обоих концах КЛ2 выполнено заземление 

жил А2, В2, С2 (и даже экранов А2, В2, С2). Несмо-

тря на принятые меры, покажем, что:

 

– наводки в схеме рисунка 8а полностью совпада-

ют  с  наводками  в  схеме  рисунка  6а  и  поэтому 

могут  представлять  опасность  (см.  сплошные 

кривые на рисунке 7);

 

– наводки в схеме рисунка 8б полностью совпада-

ют  с  наводками  в  схеме  рисунка  6б  и  поэтому 

менее  опасны  (см.  пунктирные  кривые  на  ри -

сунке 7).

На рисунке 8а показан вариант, когда КЛ2 раз-

делана и готова к монтажу трех соединительных 

муфт.  К  сожалению,  двустороннее  заземление 

жил А2, В2, С2 тут не имеет смысла, ведь в месте 

проведения  работ  все  три  жилы  оказались  разо-

рваны, что исключило возможность прохождения 

по ним наведенных токов и тем самым исключило 

снижение результирующего магнитного поля и вы-

званных им наводок на КЛ2. Следовательно, про-

дольные  наведенные  напряжения 

U

ЭА2

U

ЭB2

U

ЭC2

 

на разрывах экранов КЛ2 будут точно такими же, 

как они были относительно земли в схеме рисун-

ка  6а  на  конце  односторонне  заземленных  экра-

нов КЛ2. Интересно, что для рисунка 8а продоль-

ные  наводки  на  жилы 

U

ЖА2

U

ЖB2

U

ЖC2

  совпадают 

с 

U

ЭА2

U

ЭB2

U

ЭC2

.

На  рисунке  8б  отображен  вариант,  который 

может  возникнуть  при  совершенно  различных 

обстоятельствах.  Например,  в  рамках  ремонта 

проложенной  кабельной  линии  осуществляет-

ся  подготовка  к  монтажу  трех  соединительных 

муфт, для чего с трех фаз КЛ2 уже успели снять 

оболочку и разрезать три экрана, однако разре-

зать жилы пока не успели. Или же, скажем, на КЛ2 

выполнена  транспозиция  экранов,  и  персонал, 

осуществляя  ее  обслуживание,  открыл  коробки 

транспозиции  и  изъял  три  экранные  перемычки. 

Или,  например,  КЛ2  имеет  заземление  экранов 

с  одной  стороны  (разрыв  экранов  не  в  средней 

части  КЛ2,  а  на  конце),  и  персонал  открыл  кон-

цевые коробки с целью проверки экранных ОПН. 

Во всех названных случаях наведенные напряже-

ния 

U

ЭА2

U

ЭB2

U

ЭC2

 будут точно такими же, как они 

были в схеме рисунка 6б.

Рассмотрев два пограничных случая рисунков 8а 

и 8б (наиболее опасный и наименее опасный) пред-

ложим какой-то третий, промежуточный — он при-

веден на рисунке 8в. Его можно трактовать, напри-

мер, вот так: на отключенной КЛ2 делается монтаж 

соединительной муфты фазы А2, и одновременно 

оказались  демонтированы  три  перемычки  в  узле 

транспозиции  (или,  скажем,  нет  транспозиции, 

а просто экраны КЛ2 имеют одностороннее зазем-

ление  экранов).  Отметим,  что  разрыв  экранов  В2 

и  С2  отчасти  является  надуманным  и  сделан  для 

того, чтобы уйти от двустороннего заземления экра-

нов и указания конкретного сечения экранов. Если 

все же полагать для схемы рисунка 8в, что экраны 

В2 и С2 не имеют разрыва, то наводки на А2 от это-

го почти не изменятся, ведь у фаз В2 и С2 и без того 

уже заземлены сами жилы. 

Наводки на экран (и жилу) фазы А2, возникаю-

щие в схеме рисунка 8в, показаны на рисунке 9 пун-

ктирными  линиями,  а  сплошными  для  сравнения 

показаны наводки в самой опасной схеме на рисун-

ке 8а (или, что то же самое, в схеме на рисунке 6а). 

Например, при 

S

12

 = 0,5 м и 

S

АВ

 = 0,2 м наводка на 

фазу А2 составляет:

 

– 60 В / 1000 м / 1000 А (пунктир № 3) при монтаже 

одной муфты;

 

– 90 В / 1000 м / 1000 А (сплошная № 3) при монта-

же сразу трех муфт.

При  увеличении  расстояния  между  цепями  до 

S

12

 = 0,75 м наводка на А2 будет:

 

– 20 В / 1000 м / 1000 А (пунктир № 3) при монтаже 

одной муфты;

 

– 45 В / 1000 м / 1000 А (сплошная № 3) при монта-

же сразу трех муфт.

Если длина трассы равна, скажем, 4000 метров, 

а ток в жиле работающей КЛ1 равен 500 А, то при 

распространенном на практике 

S

12

 = 0,75 м у пер-

сонала  в  руках  окажется  напряжение  40  В  (при 

монтаже  одной  муфты)  и  90  В  (при  монтаже  трех 

муфт)  —  оба  напряжения  вполне  можно  полагать 

смертельными.  Следовательно,  безопасность  ра-

бот  на  отключенных  КЛ  является  серьезным  во-

просом  и  особенно  в  тех  случаях,  когда  фазы  КЛ 

прокладываются в ряд на расстоянии друг от друга, 

а не сомкнутым тре угольником.

КАБЕЛЬНЫЕ 

ЛИНИИ

Рис

. 9. 

Напряжение

наведенное

 

на

 

экран

 

А

отключен

-

ной

 

КЛ

2: 

сплошная

 

линия

 — 

когда

 

жилы

 

КЛ

не

 

за

-

землены

 

или

 

заземлены

 

с

 

одной

 

стороны

 (

рисунок

 8

а

); 

пунктир

 — 

когда

 

жилы

 

двух

 

фаз

 

КЛ

заземлены

 

с

 

двух

 

сторон

 (

рисунок

 8

в

)

1) 

S

AB

 = 

d

 = 0,05 м

2) 

S

AB

 = 0,1 м

S

12

, м

U

Э

, В / 1000 А / 1000 м

4

4

3

3

2

2

1

1

3,5

0

100

10

1

0,1

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3) 

S

AB

 = 0,2 м

4) 

S

AB

 = 0,3 м


Page 7
background image

83

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ

 

СПОСОБЫ

 

СНИЖЕНИЯ

 

НАВЕДЕННОГО

 

НАПРЯЖЕНИЯ

 

НА

 

КЛ

2

Если  фазы  КЛ1  и  КЛ2  проложены  сомкнутым  тре-

угольником (рисунок 2б) на всем протяжении трассы 

или  хотя  бы  на  значительной  ее  части,  то  это  уже 

является надежным способом защиты персонала от 

наведенных напряжений. В тех случаях, когда про-

ложить фазы сомкнутым треугольником по каким-то 

причинам нельзя, для защиты персонала рекомен-

дуется  выполнять  транспозицию  двух  крайних  фаз 

или транспозицию всех трех фаз (рисунок 10). 

Эффективность транспозиции самих однофазных 

кабелей (не следует путать с транспозицией экранов) 

продемонстрирована на рисунке 11, который получен 

при 

S

АВ

 = 0,2 м в схеме рисунка 8в, где осуществляет-

ся монтаж одной муфты А2. Например, при распро-

страненных на практике 

S

12

 = 0,75 м и 

S

АВ

 = 0,2 м:

 

– транспозиция двух крайних фаз снижает наводку 

от 20 В / 1000 м / 1000 А до 14 В;

 

– транспозиция  трех  фаз  снижает  наводку  от 

20 В / 1000 м / 1000 А до 8 В.

При типовых длинах КЛ и характерных токах жил 

погонная наводка уровня 8 В / 1000 м / 1000А уже 

едва ли способна вызвать опасное воздействие на 

персонал. 

ВЫВОДЫ

Проведение  монтажа,  ремонта,  обслуживания  от-

ключенных от сети цепей КЛ всегда сопряжено с ри-

ском  для  персонала  оказаться  под  воздействием 

наведенного  напряжения  промышленной  частоты. 

Опасность  наводок  увеличивается  по  мере  роста 

длины КЛ и класса ее напряжения (так как с ростом 

класса возрастают токи в жилах КЛ, а также среднее 

расстояние между осями фаз вдоль трассы КЛ). 

Безопасность  работ  на  КЛ  в  условиях  наведен-

ных напряжений достойна того, чтобы стать поводом 

для  разработки  в  России  отдельного  нормативного 

документа. Для снижения наводок в сетях всех клас-

сов 6–500 кВ следует:

 

– прокладывать  фазы  КЛ  сомкнутым  треугольни-

ком на большей части трассы КЛ;

 

– в  случае  прокладки  фаз  в  ряд  использовать 

транспозицию двух крайних фаз КЛ или же транс-

позицию всех трех фаз КЛ (не путать с транспози-

цией экранов);

 

– на  время  работ  заземлять  по  концам  жилы 

и экраны отключенных КЛ;

 

– размещать  цепи  КЛ  возможно  дальше  друг  от 

друга;

 

– при  ремонтах  сразу  нескольких  фаз,  сопряжен-

ных с разделкой экранов (и жил), работы лучше 

выполнять  поочередно,  переходя  к  следующей 

фазе только после восстановления целостности 

заземленной по концам предыдущей фазы.

В  некоторых  случаях  для  гарантии  полной  без-

опасности проведения работ можно рекомендовать 

выводить из работы не одну, а сразу обе цепи КЛ, за-

ранее переведя потребителей на питание от других 

источников.

Рассуждения, содержащиеся в статье, относятся 

к нормальном режиму сети, когда токи КЛ не превос-

ходят нескольких сотен ампер. Если же в сети име-

ется короткое замыкание, то токи жил КЛ существен-

но возрастают, что влечет за собой рост наводок на 

отключенную цепь. Особенно опасными наводки на 

отключенную цепь будут, как показано в [1], при не-

симметричных коротких замыканиях в сети. Защита 

персонала в таком случае — отдельная тема для ис-

следований.  

В

С

А

В

A

C

В

С

А

C

A

B

A

B

C

б)

а)

Рис

. 10. 

Транспозиция

 

самих

 

однофазных

 

кабелей

 

при

их

 

прокладке

 

в

 

ряд

а

только

 

двух

 

крайних

 

фаз

;

б

всех

 

трех

 

фаз

Рис

. 11. 

Напряжение

наведенное

 

на

 

экран

 

А

отключен

-

ной

 

КЛ

в

 

схеме

 

рисунка

 8

в

1) нет трансп.
2) трансп. 2ф
3) трансп. 3ф

S

12

, м

U

Э

, В / 1000 А / 1000 м

3

2

1

3,5

0

100

10

1

0,1

0,5

1

1,5

2

2,5

3

S

AB

 = 0,2 м

ЛИТЕРАТУРА

1.  Дмитриев М.В. Напряжения, наведенные на кабельные 

линии 6–500 кВ // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ: передача и рас-

пределение, 2017, № 6(45). С. 86–91.

2.  СТО  56947007-29.060.20.072-2011.  Силовые  кабель-

ные линии напряжением 110-500 кВ. Организация экс-

плуатации и технического обслуживания. Нормы и тре-

бования. М.: ПАО «ФСК ЕЭС», 2011.

3.  Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных сило-

вых кабелей 6–500 кВ. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 

2010. 152 с. 

REFERENCES

1.  Dmitriev  M.V.  Induced  voltage  on  6-500  kV  cable  lines. 

ELECTRIC POWER: Transmission and Distribution, 2017, 

no. 6(45), pp. 86-91. (in Russian)

2.  STO  56947007-29.060.20.072-2011.  110-500  kV  power 

cable  lines.  Organization  of  operation  and  maintenance. 

Standards and requirements. Moscow, "FGC UES" PJSC 

Publ., 2011. (in Russian)

3.  Dmitriev M.V. 

Zazemlenie ekranov odnofaznykh silovykh ka-

beley 6–500 kV

 [Grounding of 6-500 kV single-phase power 

cable screens]. St. Petersburg, SPbPU Publ., 2010. 152 p.

 3 (54) 2019


Читать онлайн

В № 6(45) журнала за 2017 год была опубликована статья «Напряжения, наведенные на кабельные линии 6–500 кВ», где было показано, что на отключенные кабели может наводиться напряжение промышленной частоты 50 Гц, достигающее десятков вольт на каждый километр длины трассы и представляющее опасность для ремонтного и обслуживающего персонала. Новая статья на эту тему призвана дополнить собой соображения, изложенные в материале 2017 года

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»