Непрерывный контроль напряжения при ведении работ на воздушных линиях электропередачи

A.A. Krasnyh, , Bratukhin, ,

Проведенный анализ статистики травматизма [1–13] за период с 1993 по 2024 г. (рис. 1) показал:

– в РАО «ЕЭС России» наибольшее число электротравм происходило при эксплуатации электрических сетей, хотя численность работников сетевых подразделений составляла 30 % от всего штатного состава;

– ежегодно количество электротравм со смертельным исходом снижалось, но остается на высоком уровне. Риск смертельной электротравмы в ПАО «Россети» за последние 10 лет составляет в среднем 39,3·10 ^–6 год ^–1 , что практически в 40 раз выше, чем принятый приемлемый;

– для электротравм характерна высокая тяжесть последствий – около 50 % электротравм ежегодно на протяжении всего рассмотренного периода времени завершались смертью работника;

– самыми травмоопасными являются работы, выполняемые на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) напряжением 6–35 кВ.

Травмы, связанные с поражением электрическим током, происходят при попадании человека под напряжение электроустановки. В связи с этим перед проведением работ со снятием напряжения обязательна проверка его отсутствия с помощью указателя напряжения (УН).

С 1990-х годов дополнительно для контроля напряжения стали применяться сигнализаторы напряжения (СН) различных типов. К сожалению, следует отметить, что значительное количество используемых в отрасли УН [14] и СН имеют недостаточные для обеспечения безопасной работы характеристики. На проводимых всероссийских смотрах-конкурсах электрозащитных средств (ЭЗС) до половины представленных экземпляров из-за выявленных недостатков не рекомендуются к применению.

Недостатком существующего способа проверки отсутствия напряжения является то, что она проводится одноразово, а поэтому не контролируются возможные ошибочные включения напряжения во время ведения работ.

Всё перечисленное выше подчеркивает актуальность проведенных авторами исследований, направленных на повышение качества контроля

14S       147

Рис. 1. Травматизм в электросетевых предприятиях

Fig. 1. Injuries in power grid companies

напряжения, на поиск новых способов его ведения и разработку соответствующих технических средств.

Научная значимость исследований заключается в разработке метода непрерывного контроля напряжения на токоведущих частях и реализующих его технических средств для работы на ВЛ и в распредустройствах (РУ), отличающегося обеспечением коллективной и индивидуальной защиты персонала от ошибочной подачи напряжения в течение всего времени проведения работ, а также от приближения к находящимся под напряжением токоведущим частям на недопустимо малое расстояние. По материалам исследований получено 4 патента РФ.

Результаты исследований внедрены в электросетевых предприятиях страны. Два устройства промышленно производятся и широко используются, еще два прошли испытания и опытную эксплуатацию, идет их подготовка к производству.

Постановка задачи:

• 1 . Осуществить поиск путей повышения надежности работы УН и СН и распознаваемости генерируемых ими сигналов опасности.

• 2 . Разработать технологии и устройства для непрерывного контроля напряжения во время проведения работ на ВЛ и в РУ.

Практическая и теоретическая части

Проведение операции проверки отсутствия напряжения с традиционной штангой, имеющей минимально допустимую длину изолирующей части, занимало довольно много времени, так как требовало перед подъемом электромонтера на опору установки на нее раскрепляющего устройства. Использование составных длинных штанг сократило время и трудоемкость операции, позволило производить проверку с земли.

Однако в новом способе проверки выявился существенный недостаток: индикаторы УН оказались на расстоянии 5–6 м от оператора и распознавание сигнала, особенно в солнечную погоду и при наличии посторонних шумов, перестало быть четким, как это требуется от основного ЭЗС. Увеличение мощности сигнала вело к росту габаритов и массы насадки, затрудняло визуальный контроль касания контакта-наконечника УН с проводом ВЛ. Применение линз и бленд также не позволяло улучшить распознаваемость до требуемого уровня.

В НПЦ «Электробезопасность» ВятГУ было принято решение разделить рабочую (измерительную) и индикаторную части, установив между ними радиосвязь [15]. В таком варианте УН, названном «Радуга», индикаторная часть находится у работника, информация о наличии напряжения уверенно воспринимается (рис. 2). Кроме того:

• –    приемниками сигнала можно оснастить всех членов бригады и наблюдающего;

• –    так как индикаторная часть потребляет примерно 85 % энергии, а контактирующая с проводом рабочая (измерительная) часть – 15 %, то оказалось возможным обеспечить ее работу за счет энергии электрического поля, создаваемого проводами ВЛ, не используя химические элементы питания;

  – измерительная часть в таком варианте может быть помещена внутри трубки с диаметром, равным диаметру изолирующей штанги, что позволяет оператору увидеть прикосновение контактом-наконечником к контролируемому проводу.

После создания УН «Радуга» с радиосвязан-ными рабочей и индикаторными частями начались исследования, направленные на создание способа непрерывного контроля напряжения применительно к работе на ВЛ 6–35 кВ со снятием напряжения в полевых условиях [16]. Была разработана технология, заключающаяся в том, что перед началом

Рис. 2. Применение УН с конструктивно разделенными радиосвязанными рабочей и индикаторными частями Fig. 2. Application of a VD with structurally separated radio-connected working and indicator parts

работ три измерительные части УН навешивались на провода ВЛ и оставлялись там до окончания работ, а при появлении напряжения хотя бы на одном проводе срабатывали имеющиеся у каждого члена бригады приемники со световой и звуковой индикацией.

Все применявшиеся первое время касочные СН (СНК) устанавливались снаружи защитной каски. Им были свойственны общие недостатки, обусловленные неоптимальным расположением, малыми размерами приемной антенны, вероятностью зацепов, спаданий, воздействием атмосферных осадков, недостаточной распознаваемостью сигнала опасности.

В НПЦ «Электробезопасность» ВятГУ были проведены расчеты и экспериментальные исследования электрических полей (ЭП) под проводами ВЛ 6-35 кВ с различными вариантами расположения проводов, а также с учетом влияния тела человека и экранирующего действия опор. Исследования проводились при различных положениях рук, головы, различных расстояниях между антенной СНК и головой работника (рис. 3). В итоге было установлено, что наилучшим местом, где имеется наибольшая концентрация электрического поля, является макушка головы. Напряженность в этой зоне максимальна и меньше зависит от позы человека.

В результате было принято инновационное решение [17, 18] об установке СНК не снаружи, а внутри каски, как можно ближе к макушке.

Новый СНК, названный «Радиус» (рис. 4), был запущен в производство в 2007 г. Последующая эксплуатация «внутрикасочника» не только подтвердила целесообразность идеи, но и выявила целый ряд других достоинств:

• -    длинная антенна (160 мм) обеспечивает увеличение зоны контроля электрического поля;

• -    исключена возможность зацепов, спаданий;

• -    защищен от дождя;

• -    звуковой сигнал направлен внутрь каски, и для его четкого распознавания достаточно сигнала существенно меньшей мощности, чем у СНК, устанавливаемого снаружи.

Касочные СН постоянно находятся во включенном состоянии, поэтому можно считать, что они обеспечивают непрерывный контроль напряжения на токоведущих частях, сигнализируя о приближении к ним.

Идея непрерывного контроля напряжения получила развитие применительно и к РУ на подстанциях, где также происходят НС, связанные, в частности, с несанкционированным открыванием дверок ячеек РУ, токоведущие части которых находятся под напряжением.

Для обеспечения непрерывного контроля был создан устанавливаемый на токоведущие шины стационарный СН (СНС) «Пульс-В» (рис. 5) [19] (промышленно производится с 2013 г.).

Питание СНС происходит также за счет энергии электрического поля, формируемого токоведущими шинами, дающей возможность с помощью

Рис. 3. Зависимость напряженности электрического поля от расстояния до головы, от положения рук, головы, при различных вариантах установки датчика на каске

Fig. 3. Dependence of the electric field strength on the distance to the head and on the position of the hands and head, for different options of installing the sensor on the helmet

Рис. 4. Касочный сигнализатор напряжения «Радиус» (каска с вырезом)

Fig. 4. RADIUS helmet voltage detector (helmet with cutout)

Рис. 5. Стационарный сигнализатор напряжения «Пульс-В»

Fig. 5. PULSE-V stationary voltage detector

сверхъярких светодиодов красного цвета обеспечить периодическую световую индикацию о наличии напряжения. Такой СНС может быть установлен на длительный срок, имеет широкий температурный диапазон, не требует обслуживания.

На смотре-конкурсе СНС для РУ, проведенном в 2022 г. в «Белгородэнерго», он единственный был рекомендован для применения в электросетевых предприятиях. При этом разработчикам СНС «Пульс-В» специалистами подразделений ПАО «Россети» была высказана просьба усилить предупреждающий эффект с помощью системы громкой звуковой сигнализации. Особенностью такой системы является то, что звуковая сигнализация должна включаться только при открывании дверки ячейки, шины которой находятся под напряжением. Ранее были попытки создания подобных устройств [20], в которых положение дверки контролировалось с помощью концевых включателей или герконов, но такие СНС не обеспечивали надежную работу, в частности, из-за сложности точной установки и ее сохранения на длительный срок.

По этой причине были проведены исследования с различными типами бесконтактных датчиков, и выбор остановился на оптическом, срабаты- вающем при увеличении освещенности, происходящем в светлое время при открывании дверки ячейки, а в темное – при свечении фонариком. В случае срабатывания оптического датчика и при наличии сигнала от второго датчика, контролирующего напряжение, система формирует управляющий радиосигнал, включающий находящееся на подстанции устройство громкой звуковой сигнализации (при необходимости сигнал может быть дистанционно передан в организацию, эксплуатирующую подстанцию). Сигнал при закрывании дверки и снижении освещенности система не формирует.

Система контроля, названная «Страж», в 2024 г. успешно прошла испытания на одной из подстанций «Кировэнерго».

Заключение

Проведенные исследования:

• 1)    дали возможность выявить наиболее травмоопасное оборудование, подтвердить тяжесть последствий электротравм и необходимость совершенствования ЭЗС;

• 2)    позволили разработать метод непрерывного контроля напряжения, создать и внедрить комплекс технических средств для его реализации.