Материал: Проектирование подстанции типа четырехугольник 220/35 с дополнительной исследовательской частью. Исследование линий на наличие наведенного напряжения

Нередко у персонала притупляется бдительность, проявляется расхлябанность и безрассудность к соблюдению ими правил техники безопасности. Ведь не исключено, что во все время их работы на отключенной, но незаземленной цепи, в соседней рабочей цепи сможет возникнуть короткое замыкание или любой другой всплеск значения тока. Но последствия непредсказуемы, даже оканчивается смертельным исходом.

Еще одно отличие наведенного напряжения, которое значительно опаснее, от рабочего

при попадании рабочего под наведенное напряжение, никакая защита не чувствует, и пострадавший находится под воздействием этого ОПАСНОГО фактора до его освобождения. А в случае попадания под рабочее напряжение, в электрической цепи возникает короткое замыкание, что приводит к срабатыванию релейной защиты и автоматическому отключению данной энергоустановки. Следовательно, время воздействия электрического тока на организм пострадавшего равно времени срабатывания релейной защиты.(от долей до единиц секунд).

В случае попадания под наведенное напряжение никакая защита этого не чувствует, так как в работающей линии электрический ток практически не увеличивается, и следовательно рабочая линия по этой причине не отключается. Значит опасный или смертельный ток наведенного напряжения будет протекать через пострадавшего до тех пор, пока кто-либо не примет специальных мер по освобождению пострадавшего от воздействия наведенного напряжения (это могут быть секунды и минуты). Поэтому большинство попаданий под наведенное напряжение заканчиваются трагически, хотя внешние повреждения могут быть не значительны.

Также еще одно влияние на рабочего, попавшего под наведенное напряжение - как правило, пострадавший успевает ухватиться за отключенный проводник, где присутствует ток наведенного напряжения и находится под воздействием этого тока до тех пор, пока не будут предприняты меры, по прекращению протекания этого тока через пострадавшего. При опасном приближении к рабочему напряжению выше 1000 вольт пострадавший поражается еще до прикосновения к токоведущим частям, поскольку пробивается воздух и его как бы « отбрасывает» электрическим ударом. В сочетании с автоматическим отключением установки воздействие электрического тока сводится к возможному минимуму и нередко жизнь пострадавшего бывает спасена. Таким образом, если при попадании под рабочее напряжение пострадавшего как бы "отбрасывает" рабочее напряжение, то при воздействии наведённого напряжения, наоборот, работающего как бы "притягивает" к проводу, тросу и так далее. А учитывая, что в последнем случае еще и не срабатывает никакая защита в электрический цепи рабочего проводчика, то в большинстве случаев попадания под наведенное напряжение, исход трагичен - смерть! Но если все же работающий попал под воздействие наведенного напряжения, то какие необходимо принять меры по освобождению пострадавшего от воздействия наведенного напряжения? Во-первых следует помнить, что освобождение пострадавшего от воздействия наведенного напряжения без изолирующих средств опасно для лиц, оказывающих первую медицинскую помощь. Чаще всего, пострадавший держится руками за элемент с наведенным напряжением, то есть его «притянуло». Самым надежным и правильным способам освобождения пострадавшего от воздействия наведенного напряжения является принятие мер по исключению протекания поражающего тока через человека. С этой целью необходимо металлической связью соединить с «землей» часть энергоустановки, за которую держится пострадавший.

Т.е. таким образом создать однопотенциальную зону в месте поражения Руки пострадавшего разомкнутся, поскольку через него полностью прекратится протекание тока наведённого напряжения. Наиболее эффективным способом освобождения пострадавшего от наведенного напряжения является применение наброса - заземления. Причём в момент касания набрасываемого металлического предмета на части, находящиеся под наведенным напряжением, следует исключить касание этого металлического набрасываемого предмета. Чтобы исключить подобное следует в полном объеме принимать меры безопасности по защите от воздействия наведенного напряжения. Эти правила определены «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок», технологическими картами по эксплуатации и ремонту линий электропередачи. Правилами техники безопасности (ПТБ) при эксплуатации электроустановок определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий. Отдельно выделены меры безопасности при работах на таких ВЛ, когда заземление их в соответствии с общими требованиями правил не позволяет снизить уровень наводящегося на отключённых проводах потенциала ниже 25 В.

Проявления наведенного напряжения вынуждают эксплутационный персонал резко сокращать фронт работы на ВЛ (до одной бригады), находящихся в зоне усиленного действия этого напряжения. Разделение линии на отдельные электрически несвязанные участки путём разрезания шлейфов также вызывает дополнительные затраты времени на поочерёдное разрезание и последующее их восстановление. Однако необходимость обеспечения безопасности линейного персонала обязывает считаться с этими фактами.

Вместе с тем одной из альтернативных мер, снимающих практически все ограничения в расширении фронта производства работ во всех случаях (при сохранении безопасности линейного персонала), является выполнение работ под напряжением.

При подготовке рабочего места на ВЛ следует обращать особое внимание на надёжность контактов защитных заземлений с фазными проводами и заземлителем. Нельзя забывать, что при случайной потере контакта (разземлении линии) точка нулевого потенциала в то же мгновение может изменить своё местоположение, а напряжение на рабочем месте превысить допустимое значение Uс (рис 4). Следовательно, для гарантии безопасности в месте производства работ целесообразно устанавливать параллельно два заземления.

Диаграмма распределения электромагнитной составляющей наведенного напряжения при заземлении линии в точке С и при её разземлении

Рис. 2.4

Итак, наибольшего значения электромагнитная составляющая наведенного напряжения достигает на границах участка взаимного влияния линий (в общем случае - на отключённых линейных разъединителях). Именно в этих точках, непосредственно на спуске шины заземления линейного разъединителя или на первой от подстанции опоре, следует производить измерения при включённых с обеих концов линии заземляющих ножах.

Класс напряжения используемых для этого вольтметров необходимо подбирать по ожидаемому уровню наведенного напряжения. В первом приближении можно использовать вольтметр с пределом измерения до 0,5и 1,0 кВ.

Пересчёт результатов измерения на условия аксимальных нагрузок влияющей линии можно провести по формуле, полученной из соотношения:

где Uизм - измеренное наведенное напряжение;изм - ток нагрузки влияющей ВЛ в момент измерения;макс - максимальный допустимый ток нагрузки влияющей линии.

Следует отметить, что включенные заземляющие ножи, рама разъединителя, соединительные провода и вольтметр во время измерений могут находиться под опасным напряжением. В целях обеспечения безопасности персонала, производящего измерения, соединять схему измерения с фазными проводами линии следует только после сборки схемы измерения. При необходимости переключения пределов шкалы или замены вольтметра предварительно необходимо отсоединить схему измерения от провода ВЛ. Персонал должен пользоваться диэлектрическими ботами и перчатками. Используемые при измерениях провода должны иметь изоляцию, рассчитанную на напряжение 1 кВ.

Следовательно, наведенное напряжение более коварно и опасно, чем рабочее напряжение, оно может появиться в любой момент в установках переменного тока.

Исходя из определения наведенного напряжения и его «коварства» - персоналу необходимо соблюдать меры безопасности во время работ на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий, то возникает проблема того, как рассчитать наведенное напряжение, чтобы допускать рабочих на ремонт линий или другого электрического оборудования.

Исходя из проблемы, актуальностью является то, что в настоящее время наведенное напряжение рассчитывается по одной методике, которая может показать не те результаты, которые возникают на самом деле в линиях. Поэтому мы решили разработать математический инструмент, по расчету наведенного напряжения в линиях различной конфигурации, независимо от класса напряжения. Из того вытекает цель нашего исследования.

Цель - создать оптимальный математический инструмент по расчету наводок в воздушных линиях, как трехфазной ВЛ, так и многопроводной цепи из N проводов.

Гипотеза исследования, если при обслуживании энергетического оборудования не учитывать факт того, что в отключенных энергоустановках и ВЛ может присутствовать наведенное напряжение, а при пересечении и параллельном следование включенных линий электропередачи переменного тока, оно присутствует всегда в отключенных энергоустановках и ВЛ электропередачи, то попадание под рабочее напряжение обслуживающего персонала, может закончиться трагически.

Задачи, которые предстоит решить:

) Изучить теоретический материал по данному вопросу и пронализировать полученнную информацию.

2)      Построить в программе VMAES различные конфигурации линий, разного класса напряжения.

)        Составить схемы для трехфазной цепи и создать ряд вариаций (случаев) работы на линии, соответствующих возможным нормальным и аварийным режимам.

)        Разработать модель многопроводной ВЛ для расчетов наведенных напряжений на отключенных фазах, на отключенной цепи ВЛ, а также ВЛ, расположенной в зоне влияния ВЛ более высокого класса напряжения.

)        Произвести проверочные расчеты, свидетельствующие о достоверности модели.

В программе VMAES для численного моделирования сложных электроэнергетических схем выполнили первый опыт, это создании модели линии 500кВ. ОПЫТ 1 « Модель линии 500 кВ»

1)   Отключение поврежденной фазы С с двумя заземлениями - в начале линии и в конце, остальные работают в нормальном режиме

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными углами от 0-90 гр.

При R = 5 Ом (сопротивление заземлителя в начале и в конце линии), l- длина линии (км)

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными углами от 0- 90 гр.

При R = 0 Ом (сопротивление заземлителя в начале и в конце линии), l- длина линии (км)

) Отключение поврежденной фазы С с тремя заземлениями - в начале линии, в середине и в конце, остальные работают в нормальном режиме

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными углами от 0- 90 гр.

При R = 0 Ом (сопротивление заземлителя в начале, в середине и в конце линии), l- длина линии (км)

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными углами от 0- 90 гр.

При R = 5 Ом (сопротивление заземлителя в начале, в середине и в конце линии), l - длина линии (км)

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными углами от 0-90 гр.

При R = 10 Ом (сопротивление заземлителя в начале, в середине и в конце линии), l - длина линии (км)

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными углами от 0- 90 гр.

При R = 20 Ом (сопротивление заземлителя в начале, в середине и в конце линии), l - длина линии (км)

3)   КЗ в фазе А в конце линии с двумя заземлениями - в начале и в конце, на отключенной ВЛ

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными сопротивления заземления от 0, 5,10,20 Ом

) КЗ в фазе А в середине линии с двумя заземлениями -в начале и в конце, на отключенной ВЛ

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными сопротивлениями заземлений 0,5,10,20 Ом

) КЗ в фазе А в конце линии с тремя заземлениями -в начале и в конце, на отключенной ВЛ

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными сопротивлениями заземлений 0,5,10,20 Ом

) КЗ в фазе А в середине линии с тремя заземлениями -в начале и в конце, на отключенной ВЛ

График зависимости наведенного напряжения от длины участка ВЛ с разными сопротивлениями заземлений 0,5,10,20 Ом

Определение токов в линии. График с 3 заземлениями (R = 20 Ом), с рабочими токами на здоровых фазах, с разными углами

2.2 Влияние линий более высокого напряжения на линии более низкого напряжения. Расчет наводок

ОПЫТ 2 «Определение влияния линии 220 кВ на линию 110 кВ»

Модель линии 220 кВ - 110кВ

Для того, что бы определить влияние линии более высокого напряжения на линию, более низкого напряжения, возникает перевод фазных координат в модальные. Этот перевод мы осуществляли с помощью подпрограммы - Line Parameters.

Для заполнения параметров модели шестифазной линии, нам необходимы матрицы токов - «бетта» и напряжений - «дельта», а также погонные параметры ВЛ в модальных координатах. Эти параметры мы получаем в программе VMAES Line Parameters, перед этим составляя геометрию линии и выбирая соответствующие значения погонных сопротивлений, диаметров фазы и т.д.

) F - частота (Гц), F > 0;

) dX, Xмакс - шаг расчета (dX=1e-3 - 1e-4) и верхний предел (Xмакс = 2-5) для интеграла Карсона, если dX = 0 или Xмакс = 0, то матрица [Z] рассчитывается по сходящемуся ряду;

) Kфаз, Kтрос - кол-во фазных проводов и тросов;

) Нв, ROZв - глубина (м) и удельная проводимость (Ом*м) верхнего слоя грунта;

) ROZн - удельная проводимость (Ом*м) нижнего слоя грунта, для однослойной земли

) ROZв = ROZн (Нв - любое число)

) Nпр - номера фазных проводов и тросов, первыми нумеруются фазные провода 1-ой цепи, затем фазные провода 2-ой цепи и т. д., последними нумеруются тросы;

) D - горизонтальные координаты (м);

) Hср - вертикальные координаты, т.е. средние высоты подвеса проводов (м);

) Kсост - кол-во составляющих в фазах и тросах;