Комбинированный способ предотвращения несанкционированной подачи напряжения в электрическую сеть 0,4 кВ

Повышение безопасности в процессе эксплуатации сельских электрических сетей – одна из основных задач, стоящая перед всеми видами энергокомпаний. К сожалению, травматизм в энергетике остаётся на достаточно высоком уровне, что показывает анализ, проведённый как в генерирующих [1], где зафиксировано ежегодно более 80 случаев, так и электросетевых организациях, где происходит более 60 случаев в год. Среди причин травматизма – механические травмы при ДТП, выполнении работ, так и электрические, термические, связанные с поражением электрическим током, дугой. Следует отметить, что среди причин есть и случаи несанкционированного и наведённого напряжения. Так, за 18 лет в электростетевых компаниях отмечено 34 таких случая [2]. Конечно, большая часть несчастных случаев связана с нарушениями требований и правил безопасного проведения работ в электроустановках и неосторожность персонала (в сумме это до 65% и более) [3]. Большой процент травм происходит при выполнении ремонтных работ, как отмечается в [4], это более 35% случаев. Это отражает и время возникновения несчастных случаев, так, в [5, 6] указывается, что чаще всего они возникают в 9-11 часов.

Подтверждают актуальность работ по снижению травматизма в электроэнергетике и работы зарубежных авторов за разные годы, в которых также проводится анализ причин и количества случаев травматизма, разрабатываются меры по его [7, 8, 9].

В работе [10] на примере Греции показано, что чаще всего также, как и в России, причинами травм являются нарушение правил охрана труда, включая сюда и неудовлетворительную организацию безопасного выполнения работ (в сумме порядка 40%).

В России отмечены и случаи травматизма, связанные с несанкционированной подачей напряжения в электрические сети, в первую очередь 0,4 кВ, причём способы несанкционированной подачи напряжения могут быть различными [11].

Несанкционированная подача напряжения в сеть 0,4 кВ может привести к возникновению напряжения и на стороне 10 кВ за счёт обратной трансформации на трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. Это также может стать причиной несчастного случая, как, например, в [12].

Разработаны способы и технические средства предотвращения таких ситуаций [13] и выполнена реализация их на ТП в Воронежэнерго [14]. В то же время в указанных работах не проведён анализ возможных мест несанкционированной подачи напряжения в сети 0,4 кВ.

Материалы и методы. Проведённый литературный обзор показал актуальность разработки решений по предотвращению травматизма в электрических сетях, в том числе, связанного с несанкционированной подачей напряжения в сети 0,4 кВ. В настоящей работе такой анализ проводится исходя из рассмотрения типовых конфигураций сельских электрических сетей, приведённых, например, в [15, 16]. В данных работах показано, что чаще всего сельская электрическая сеть 0,4 кВ имеет следующую конфигурацию: от ТП 10/0,4 кВ отходит от одной до трёх радиальных, или магистральных с отпайками линий электропередачи (ЛЭП) 0,4 кВ. Средняя мощность трансформаторов на ТП составляет 160250 кВА, количество потребителей, подключенных к одной ЛЭП – 11-14, большинство из которых частные жилые дома. Большое количество частных домов, подключенных к ЛЭП приводит к росту вероятности несанкционированной подачи напряжения при неправильном подключении частных электрогенераторов [13].

Результаты и обсуждение.

На рисунке 1 показана наиболее распространённая схема электрической сети 0,4 кВ с вероятными точками несанкционированной подачи напряжения (показана одна отходящая линия 0,4 кВ, хотя в реальности их может быть несколько). Вероятные места несанкционированной подачи напряжения в этих линиях аналогичны показанным на рисунке.

ТП – трансформаторная подстанция; ВКА – вводной коммутационный аппарат; КАОЛ – коммутационный аппарат отходящей линии; ЛЭП – линия электропередачи; ВРУ – вводнораспределительное устройство; ТПНН – точка подачи несанкционированного напряжения; ИН – источник напряжения.

Рисунок 1 – Схема электрической сети 0,4 кВ с вероятными точками несанкционированной подачи напряжения

В точке ТПНН1 (шины 0,4 кВ ТП) не санкционированно напряжение может быть подано, например, при подаче резервного питания на отходящие линии 0,4 кВ от передвижной дизельной электростанции (ДЭС) при обслуживании линии 10 кВ, питающей ТП. Также несанкционированное напряжение может появиться вследствие металлического соединения шин с проводником под напряжением (например, с проводом питания переносного светильника при выполнении работ выездной бригадой). Несанкционированным в этом случае оно будет в случае, если предварительно не отключен ВКА и напряжение, посредством обратной трансформации будет подано от ДЭС через силовой трансформатор (СТ) в сеть 10 кВ.

В точке ТПНН2 (отходящая ЛЭП 0,4 кВ от контактов КАОЛ до выхода из ТП) не санкционированно напряжение может быть подано также, при резервном питании конкретной отходящей ЛЭП 0,4 кВ от передвижной ДЭС при обслуживании линии 10 кВ, питающей ТП, или СТ, или шин 0,4 кВ ТП. Несанкционированным в этом случае оно будет в случае, если предварительно не отключен КАОЛ и напряжение, таким образом, может быть подано на шины 0,4 кВ ТП и с них на другие отходящие ЛЭП и посредством обратной трансформации, через силовой трансформатор (СТ) в сеть 10 кВ (если ВКА также не отключен).

В точке ТПНН3 (отходящая ЛЭП 0,4 кВ от выхода из ТП и на дальнейшем протяжении) не санкционированно напряжение может быть подано как при подаче резервного питания на конкретную отходящую ЛЭП 0,4 кВ от передвижной ДЭС, так и при падении провода другой ЛЭП при пересечении с рассматриваемой (если линии выполнены голым проводом), при ошибочном подключении напряжения от других ТП (для кольцевых сетей), или источников напряжения. Например, при наличии в сети накопителей электроэнергии, или возобновляемых источников энергии (ВИЭ) поданное от них напряжение во время обслуживания ЛЭП также будет несанкционированным.

Точки ТПНН4 – ТПННn – это точки во внутренних электрических сетях потребителя. Не санкционированно напряжение в этих точках может быть подано при нарушении подключения потребительского генератора (или другого ИН) к общей электрической сети, то есть его подключение при включенном коммутационном аппарате на вводе потре бител я, Агротехника и энергообеспечение. – 2024. – № 1 (42)                          7

соединяющего сеть потребителя с общей сетью. В этом случае напряжение будет подано в питающую потребителя линию электропередачи, при включенном КАОЛ - на шины 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ и, при включенном ВКА, посредством обратной трансформации, через силовой трансформатор (СТ) в сеть 10 кВ.

Следует отметить, что несанкционированное напряжение в сеть может быть подано как в одну фазу, так и в две, или три фазы. Это справедливо для любой ТПНН. С учётом возможных ТПНН следует разрабатывать способы и средства предотвращения подачи несанкционированного напряжения и сигнализации о фактах его появления.

Разработанные ранее способы и устройства, представленные в [13, 14, 17, 18] предусматривают отключение вводного коммутационного аппарата на низкой стороне ТП10/0,4 кВ при исчезновении напряжения на стороне 10 кВ и блокировку его включения при появлении напряжения со стороны ЛЭП, или шин 0,4 кВ. Указанные способы не позволяют исключать несанкционированную подачу напряжения на участки ЛЭП 0,4 кВ.

В то же время разработаны устройства секционирования (УС) электрической сети [19], вводно-учётные распределительные устройства (ВУРУ) и ВУРУ с возможностью подключения генератора (ВУРУ-Г) [20, 21], которые обеспечивают возможность отключения отдельных участков ЛЭП и, таким образом, сократить риск попадания людей под несанкционированное напряжение.

Поэтому наиболее эффективно решается вопрос предотвращения несанкционированной подачи напряжения и сигнализации о фактах его подачи в электрические сети посредством комбинирования применения предложенных выше устройств, то есть выполнения комбинированного способа сигнализации и предотвращения несанкционированной подачи напряжения в сеть 0,4 и 10 кВ. На рисунке 2 показан пример реализации такого комбинированного способа.

Рисунок 2 - Комбинированный способ сигнализации и предотвращения несанкционированной подачи напряжения в сеть 0,4 и 10 кВ

На рисунке 2: ДС - диспетчер сети; ЛЭП 10 кВ - линия электропередачи 10 кВ; ТП 10/0,4 кВ - трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ; УКА - управляемый коммутационный аппарат; УС - устройство секционирования; ИН - источник напряжения; ТПНН - точка подачи несанкционированного напряжения; ВУРУ - вводно-учётно-распределительное устройство; ВУРУ-Г - вводно-учётно-распределительное устройство с возможностью подключения генератора; Г - генератор; Н - нагрузка; L1, L2 - участки ЛЭП; УСБОТ -устройство сигнализации и блокировки от обратной трансформации.

В комбинированном способе случае при несанкционированной подаче напряжения в точках ТПНН1 и ТПНН2 сигнализацию и блокировку осуществляет УСБОТ по одному из рассмотренных выше способов. При несанкционированной подаче напряжения в точке ТПНН3 после отключения напряжения на всей линии, произойдёт блокирование включения УС и, таким образом, несанкционированное напряжение не будет подано на участок ЛЭП до УС. Применение ВУРУ, или ВУРУ-Г не позволяет подать несанкционированное напряжение в ЛЭП 0,4 кВ, так как в алгоритмах работы данных устройств предусмотрена автоматическая блокировка данных ситуаций. Таким образом, при несанкционированной подаче напряжения в точке ТПНН4 не произойдёт подачи напряжения в ЛЭП 0,4 кВ. Каждое из устройств (ВУРУ, ВУРУ-Г, УС, УСБОТ) оснащается средствами сигнализации и информирования диспетчера сети о фактах наличия несанкционированного напряжения

Выводы.

Одной из причин электротравматизма является несанкционированная подача напряжения в сельские электрические сети 0,4 кВ с дальнейшей трансформацией его в напряжение 10 кВ на ТП 10/0,4 кВ (обратная трансформация). Напряжение в сеть 0,4 кВ может быть подано в разных точках и от различных источников.

Существующие способы предотвращения несанкционированной подачи напряжения предполагают блокировку возможности обратной трансформации на ТП 10/0,4 кВ отключением вводного коммутационного аппарата, или коммутационных аппаратов отходящих ЛЭП 0,4 кВ. Это не позволяет сократить риски, связанные с наличием несанкционированного напряжения в ЛЭП 0,4 кВ.

Предлагается комбинированный способ сигнализации и предотвращения несанкционированной подачи напряжения в сеть 0,4 и 10 кВ, заключающийся в применении в сети 0,4 кВ комплекса устройств, таких как ВУРУ, УС, УСБОТ, предотвращающих подачу несанкционированного напряжения на различные участки сети 0,4 кВ и сигнализацию о фактах наличия несанкционированного напряжения.