Что значит наводка в электрике
Что такое наведенное напряжение и чем оно опасно?
Ремонтные бригады довольно часто сталкиваются с проблемой наличия напряжения в разорванной цепи. Такое явление случается на воздушных линиях, нередко в бытовой электросети. Это так называемое наведенное напряжение, появляющееся на отключенных проводах вследствие воздействия электромагнитного поля, от работающих рядом электролиний.
Для лучшего понимания эффективности защитных мер при ремонте воздушных линий электропередач (ВЛ) рассмотрим более подробно физическую сущность наводки. Это поможет лучше понять механизмы защиты от поражения током, образовавшимся на отключенных проводах.
Определение наведенного напряжения
Официальная терминология наведённым напряжением называет потенциал, опасный для жизни, возникающий в результате электромагнитных воздействий параллельной воздушной линии или электричества циркулирующего в контактных сетях. Этот потенциал является паразитным, порождённым влиянием функционирующей параллельной линией электрической сети и прямо не относится к транспортируемому току. Отсюда и название – наведённое напряжение.
В чем опасность явления?
Наличие в проводах потенциала, наведённого переменным током или статическим электричеством часто невозможно предсказать. В этом кроется главная опасность наводки. На наведённое напряжение не реагируют штатные защитные приборы. На электромеханика, попавшего под действие наводки, будет действовать ток, пока он самостоятельно, либо с помощью напарника не высвободит руку или другую часть тела, соприкоснувшуюся с оголенным проводом.
Если в результате короткого замыкания на ВЛ произойдёт срабатывание защиты, отключающее рабочее напряжение, провода могут оказаться под наведённым током. Опасность также возникает при появлении грозовых разрядов, в т. ч. и междуоблачных.
Обратите внимание: штатная защита не реагирует на напряжения срабатывания, возникшие в результате наводки. Поэтому при отключенной ВЛ – следует применять особые схемы заземления, позволяющие создавать точки нулевого потенциала в конкретной зоне, при обслуживании линий.
Опасность обусловлена поведением наведённого тока. Дело в том, что источником тока является наводка от соседних ВЛ, распространяющаяся по всей длине провода не одинаково. Поэтому поведение таких токов отличается от привычного для нас рабочего электричества.
Наличие штатного линейного заземления не гарантируют безопасности, а наоборот, сопутствует появлению электрического тока в отсоединённых проводах. Как видно на рисунке 1, максимальный ток находится в точках заземления, то есть на заземляющих ножах.
Рис. 1. Значение напряжений между заземляющими ножами
В некоторых случаях целесообразно отключить заземления ВЛ, а для защиты использовать переносные заземления, которые устанавливают с каждой стороны от места повреждения, как можно ближе к точке проведения работ.
Причины возникновения
Для начала рассмотрим физическую картину возникновение наводки, а потом выясним причины явления в различных ситуациях:
Если расположить параллельно два длинных проводника и по одному из них пропустить переменный ток, то на втором возникнет напряжение. Причём проявится электромагнитное влияние и действие электростатической составляющей. Величины электрических потенциалов на неподключённом проводнике зависят от длины, расстояния между проводами, а также от тока нагрузки. Подобные явления происходят и в реально действующих линиях энергоснабжения.
На воздушной линии (ВЛ)
Ток, который создаёт электростатическая составляющая, имеет одинаковый потенциал по всему проводнику: Uэ = k×Uв, где Uэ – наведённое электростатическое напряжение, k является коэффициентом ёмкостной связи, а Uв – рабочее влияющее напряжение. Очевидно, что наведённое напряжение зависит от разницы потенциалов на проводах параллельно расположенной влияющей линии.
Заметим, что электростатическое напряжение является результатом не только действия расположенных поблизости электромагнитных полей фазных проводов. Любое статическое электричество вызывает такой же эффект. Например, в северных широтах статическую наводку может вызвать полярное сияние, а также, упомянутые выше грозовые разряды (показано на рисунке ниже).
Рис. 2. Статическое напряжение от полярного сияния
Для устранения электростатического потенциала достаточно заземлить провод в любом месте.
Компонент напряжения электромагнитной составляющей, сильно отличается от статического. Потенциал возникает вследствие действия электромагнитных полей, образованных токами проводов фазы. На рисунке 3 показана схема образования наведённого напряжения.
Электромагнитная составляющая наведённого напряжения
Важные особенности электромагнитной составляющей:
Наведённая ЭДС в этом случае вычисляется по формуле:
Здесь M – коэффициент индуктивной связи, L – протяжённость параллельного участка, I – сила тока влияющей линии.
Как видно из формулы, величина напряжения провода фазы не влияет на ЭДС.
В конкретной точке x наведённое напряжение можно вычислить по формуле:
U = – (E*x)/L+ E/2 , где E – ЭДС, L – длина параллельного следования, x – расстояние от точки вычисления напряжения до начала линии.
На схемах, приведённых ниже (рисунок 4), видно как распределяется наведённое напряжение. Обратите внимание, как перемещается точка нулевого потенциала и как она зависит от выбранного способа заземления.
Рис. 4. Схемы распределения наводимого напряжения в зависимости от расположения точек заземления
Из схематических изображений видно, как работа обслуживающего персонала одновременно в нескольких местах отключённой ВЛ может представлять опасность. Ввиду несимметрии токов наведённое напряжение может распределиться таким образом, что нулевые потенциалы сдвинутся за пределы рабочего пространства людей. Вследствие этого ремонтники могут оказаться под опасным воздействием наведённого напряжения.
В электроустановках
Ввиду того, что стационарные электроустановки неразрывно связаны с ВЛ, существует вероятность попадания наведённого напряжения на токоведущие части оборудования. Чаще всего это случается при обрыве нуля.
Особенность электроустановок в том, что там используются изолированные кабели, в которых плотно уложены провода. Хотя длина такой проводки обычно незначительна, однако, наводка в кабеле может иметь существенный потенциал (из-за плотного размещения проводов). Поэтому при работе с электроустановками необходимо обеспечивать защитные меры по снятию опасного наведённого напряжения, использовать средства индивидуальной защиты, отвечающие классу напряжения. Необходимо придерживаться ПУЭ, выставлять ограждения для соблюдения безопасных расстояний к токоведущим частям электроприборов.
В квартире
Наводка в обычной бытовой сети наблюдается при обрыве нулевого провода на входе или на участке воздушной линии. Если поискать индикатором фазу в розетке – он покажет напряжение на каждом из выходов. В действительности же, рабочее напряжение существует на проводе фазы, а на нулевом – наблюдается ток наводки. При устранении неисправности всё становится на свои места.
Поскольку поиск и ликвидация неисправности в квартире проводится при отключенных предохранителях, то тем самым обеспечивается необходимая защита.
В электропроводке
Электропроводка в доме монтируется с использованием двух-, а иногда трёхжильных проводов. Обычно кабели укладываются в короба, откуда выходят разветвления. Если выключатель разъединяет нулевой провод, то при такой укладке в нём неизбежно появится наводка. Возникает напряжение безопасной величины, однако его достаточно для зажигания диодного освещения (выключенные диодные лампы тускло светятся). Проблема решается просто – необходимо на выключателе поменять местами провода фазы и нуля.
Известны случаи, когда для заземления розетки использовался провод трёхжильного кабеля. На этом проводнике всегда присутствует довольно ощутимое наведённое напряжение. Поэтому для заземления используйте отдельный одножильный кабель большого сечения и прокладывайте его как можно далее от проводки с номинальными напряжениями.
Меры защиты
Учитывая то, что наведённые токи могут достигать предельно опасных значений, особенно на участках ВЛ или в электроустановках, при их обслуживании следует применять меры защиты [ 2 ]:
Перед проведением работ на линиях с наводкой устанавливайте переносные заземления с двух сторон повреждённого участка ВЛ на небольшом расстоянии. Заземляйте провода с поверхности земли, используя изоляционные штанги. Выдерживайте расстояния срабатывания защиты заземлений.
На рисунке 5 показано как влияет расстояние от заземления на снижение наведённого напряжения.
Рис. 5. Снижение наведённого напряжения
Измерение напряжения проводите в изолирующих перчатках и ботах, а измерительные приборы располагайте на ковриках или подставках. Используйте только те измерительные устройства, которые предназначены для указанных целей и рассчитаны на измерение в соответствующих пределах. Помните, что штатные защитные приспособления для наведённого тока не предназначены. Нельзя проводить измерения в условиях тумана, осадков, а также при сильном ветре.
Всегда проверяйте наличие фазного тока на всех проводах. Если с помощью прибора УПСФ-10 вы определили линейное рабочее напряжение, то использовать переносное заземление запрещается.
В целях безопасности всегда считайте нулевой кабель таким, что находится под напряжением.
Наведенное напряжение и его особенности
Проложенные в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) высоковольтные линии, безопасны для людей и животных, несмотря на значение напряжения, измеряемое цифрами с 3–4 нулями. Однако природа протекания электрического тока в проводнике такова, что вокруг него обязательно возникает электромагнитное поле. На любых токопроводящих предметах тут же появляется наведенное напряжение, которое может быть не менее опасным, чем потенциал источника.
Как оно возникает
Рассмотрим вполне рядовую ситуацию. Существует некая линия электропередач, на которой в данный момент отсутствует потенциал. Это может быть не введенная в эксплуатацию линия, либо действующий объект, на котором выполняются ремонтные работы. На любом из участков этого проводника может располагаться другая линия, либо электроустановка, через которую протекает электрический ток. Если проводники расположены параллельно, возникает эффект трансформатора: влияющая линия (находящаяся под напряжением), оказывает индуктивное воздействие на отключенную. Благодаря этому, через пассивный проводник начинает протекать электрический ток, и возникает разность потенциалов, которая может иметь значение, аналогичное напряжению в источнике.
Если обесточить любую из ЛЭМ на иллюстрации, то под влиянием соседних проводников (находящихся под напряжением), на отключенных проводах возникнет наведенное напряжение.
Если на пассивной линии начать работы, не предприняв особых мер безопасности, можно получить поражение электротоком, вплоть до летального исхода.
Две составляющих этого явления
В чем опасность наведенного напряжения
Согласно Правил устройства электроустановок, значение выше 25 вольт представляет угрозу для здоровья человека. Но главная проблема вовсе не в наличии опасного напряжения. Линии, которые находятся под рабочим напряжением, при возникновении аварийной ситуации будут обесточены с помощью защитных устройств. А в случае с наведенным потенциалом, защита не сработает. Поэтому использование стандартных средств здесь не поможет.
Важно: Отсутствие рядом с линией электропередач явных проводников, находящихся под напряжением, не повод для расслабления. Аналогичную проблему создают любые электроустановки, на которые подведено питание.
Определение наведенного напряжения
Со статикой определились, формально можно вычислить значение ЭДС для каждого участка работы. Однако при наличии нормального заземления (по краям и в точке работ), опасность практически нулевая.
А вот с электромагнитным наведением придется потрудиться. Если участок относительно небольшой, можно просто замерять разницу потенциалов на концах пассивного проводника.
Важно: Измерения проводятся с соблюдением всех мер защиты, как на реально работающей электроустановке.
Разумеется, все измерения проводятся при наличии нормальной токовой загрузки влияющей линии. То есть при условиях, когда наведенное напряжение достигает максимального значения.
Методика измерения следующая:
Общий принцип сводится к замеру разницы потенциалов между реальной «землей» и предполагаемой точкой нулевого потенциала, то есть временным заземлением обесточенного проводника. Расстояние от «земли» до точки нулевого потенциала должно быть не менее 15–20 м.
К измерительному зонду присоединяется гибкий медный провод, сечение которого позволяет выполнять работы с таким напряжением. Второй конец проводника соединяется с измерительным прибором. Вторая клемма прибора соединяется с реальной «землей».
Измерение проводится минимум двумя работниками. Один находится у прибора, а второй набрасывает зонд на измеряемый проводник.
Точки замера определяются перед началом операции, значение методично фиксируется первым оператором на графике.
При переходе на иной участок, схема измерения разбирается, демонтируется временное заземление. Оборудование переносится на новое место, где монтируется снова, с учетом зоны проведения измерений.
Важно: Наведенное напряжение измеряется не для статистики. Графики с результатами сдаются в отдел обеспечения безопасности работ на электроустановках. На основании этих данных планируются мероприятия по защите персонала при проведении ремонтных работ или укладке новых линий электропередач.
Решения принимаются в случае, когда на проводниках и стальной обвязке (растяжки, бандажи, и прочее) остается напряжение выше 42 вольт.
Меры безопасности при определении наведенного напряжения
Теоретические расчеты значения разности потенциалов
Бывают ситуации, когда наведенное напряжение на ВЛ измерить не получается. В этом случае производится расчет значений по исходным данным:
Типовая формула: E = M × L × I
Также можно рассчитать разность потенциалов от точки проведения работ до «земли». В формуле применяется уже полученное значение ЭДС:
Меры безопасности при работах на линии с наведенным напряжением
Если присутствует лишь статическое напряжение (что маловероятно), зона работ просто заземляется, желательно в двух точках.
При наличии напряжения, наведенного электромагнитным полем, меры безопасности более серьезные.
Важно: Это относится лишь к значениям, превышающим 42 вольта.
Как видно на иллюстрации, в зависимости от точки приложения заземления, мы просто смещаем место на проводнике, где наведенный потенциал будет нулевым.
При этом, перемещая точку приложения «земли», мы оказываем влияние на значения напряжения относительно заземлителя. Его величина линейно зависит от расстояния до нулевой точки.
Приложение заземлителей по краям линии с наведенным напряжением совершенно бессмысленно. Мы получаем такие же значения, как и без заземлителей.
Как бы не строилась система защиты с помощью любого количества заземлителей, пассивная линия все равно будет находиться под влиянием активных проводников либо электроустановок. Как в этом случае проводить работы:
Наведение напряжения на домашних линиях электропроводки
Разумеется, речь не идет о значениях в сотни или тысячи вольт. Однако 40–60 вольт можно получить, а это уже опасно для жизни. Наверное, многие наблюдали блеклое свечение экономных ламп при выключенном освещении. Это признак наличия наведенного напряжения. Как правило, такие ситуации возникают при параллельной укладке линий питания розеточной сети и освещения.
При проведении работ опасаться нечего: вы все равно отключаете от вводного напряжения всю домашнюю сеть. А для локализации проблем вроде светящихся экономок, следует пересмотреть маршруты укладки проводов, и проверить рабочее заземление и зануление.
Видео по теме
Отличная и понятная статья. Быстро разобрался в вопросе.
Спасибо. Респект автору.
Актуальность статьи «Анализ основных изменений в ПОТЭЭ для работ под наведённым напряжением» (авторы: Королев И.В., Щербачева О.С., Боровкова А.М., Бурдюков Д.А.) неоспорима. В частности, «метод» работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте в периодической печати активно обсуждается уже более 35 лет.
В 1984 году в правилах появилось требование разделять ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением по его величине в 42 В (позднее 25 В), появился метод работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте, появилось требование составлять перечни ВЛ, находящихся под наведённым напряжением. Эти нововведения были представлены как решение проблем охраны труда при работах на ВЛ под наведённым напряжением. Но при этом, все ранее существовавшие в правилах требования по защите от наведённого напряжения при работах на ВЛ и оборудовании ОРУ были сохранены и до сих пор включены в правила в первоначальном виде. Вышеупомянутые же нововведения с 1984 года по 2013 год пять раз редактировались.
По настоянию эксплуатирующих организаций фирма ОРГРЭС только в 1993 году выпустила методику измерения величины «наведённого напряжения» на ВЛ. И специалистам по эксплуатации ВЛ и ПС стало очевидным ошибочность теории, на которую опирались «нововведения»: измерение величины наведённого напряжения производилось не между незаземлённым в месте измерений проводом (грозотросом) и заземлёнными токопроводящими частями, а измерялось падение напряжения на участке земли длиной 15 – 20 м от места заземления проводов (грозотросов). Такая подмена определения термина и прилагаемые графики распределения падения напряжения на заземлителе вдоль ВЛ недопустимо исказили положения электротехники. Выявились несоответствия с терминами и требованиями ПУЭ-5(6), а сейчас ПУЭ-7 раздел 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности». В 2009 году методика фирмы ОРГРЭС перекочевала в методику ОАО «ФСК ЕЭС».
Величина падения напряжения на заземлителе опоры, конечно, зависит от многих факторов. Но никакой связи величины падения напряжения на заземлителе с величиной наведённого напряжения на этой опоре между незаземлённым проводом (грозотросом) и заземлёнными токопроводящими частями, между проводами расщеплённой фазы, а также величиной напряжения между проводами (грозотросами) при разрезании (соединении) просто нет.
Величина наведённого напряжения достигает 1 – 50 кВ на ВЛ разных классов напряжения (это известно электролинейщикам), а не 25-50 В (пересчитанная по методике фирмы ОРГРЭС или ОАО «ФСК ЕЭС»).
Величина падения напряжения на заземлителе даже в 25 – 50 В снижается до нуля и не влияет на безопасность работ при выполнении ПОТЭЭУ п.38.53. «Применяемые при монтаже проводов на ВЛ под наведённым напряжением стальные тяговые канаты сначала необходимо закреплять на тяговом механизме и для уравнивания потенциалов заземлять на тот же заземлитель, что и провод. Только после этого разрешается прикреплять канат к проводу. Разъединять провод и тяговый канат можно только после уравнивания их потенциалов, то есть после соединения каждого из них с общим заземлителем. (пункт в ред. Приказа Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)». Для грозотросов не имеет значения ВЛ заземлена или незаземлена в РУ. Следовательно, измерять и делить ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением на основе этого измерения электрику никогда не придёт в голову при составлении ППР.
Изменения в ПОТЭЭУ, указанные в Приказе Минтруда России от 19.02.2016 № 74н «О внесении изменений в ПОТЭЭУ, утвержденные приказом Минтруда России от 24.07.2013 № 328н» вносят четкость в определении мест на ВЛ где имеется наведённое напряжение. Указание о том, что наведённое напряжение присутствует на незаземленных проводах (грозотросах) заземлённой по концам ВЛ на предполагаемом месте работ, является принципиальным. Принципиальным является указание о применении способа уравнивания потенциалов отключённых токоведущих и токопроводящих частей на рабочем месте, что соответствует требованиям ПУЭ.
Становятся понятными все требования к заземлениям на ВЛ на концах в РУ и на рабочих местах, как указывалось вначале, сохранившиеся от редакции Правил до 1984 года. Эти сохранившиеся требования полностью обеспечивают охрану труда при работах под наведённом напряжении. Сложилась ситуация, когда эти же требования позволяли персоналу не обращать внимание на наличие текста, связанного с делением ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением, а авторам «метода» не приходила мысль за счёт чего обеспечивалась охрана труда. Неопытный персонал, пытавшийся применить «метод», неизбежно увеличивал травматизм.
То есть ВЛ согласно требованиям ПОТЭЭУ, действительно обеспечивающим защиту от наведённого напряжения, должна быть заземлена по концам в РУ, при разрезании (соединении) проводов (грозотросов), соединении с проводами (грозотросами) люлек автовышек, такелажа и инструментов. При чем важно отметить, что порядок установки и сохранения надежности заземления должен соблюдаться при подготовке рабочего места, во время работ, при окончании работ как на ВЛ так и на оборудовании ПС. Все эти заземления (заземляющие проводники) выполняют функцию уравнивания потенциалов токопроводящих и нетокопроводящих частей (включая землю в зоне работ), что является достаточным требованием согласно ПУЭ-7 раздел 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности».
Следовательно, так называемый «метод работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте» не может применяться без выполнения мер по уравниванию потенциалов проводов (грозотросов), такелажа, инструментов и земли. Если удастся исключить подходы «метода работы без заземления ВЛ по концам в РУ при заземлении только на рабочем месте», то ПОТЭЭУ приобретут электрически понятное обоснование мер безопасности, а также появится соответствие мер безопасности, указанных в разных разделах ПОТЭЭУ для работ на ВЛ и оборудовании РУ. Это избавит правила от упоминания величины «25 В», необходимости измерять величины наведённого напряжения на ВЛ, делить и составлять перечни ВЛ на находящихся и ненаходящихся под наведённым напряжением, исключить производство «защитных средств от наведённого напряжения», правильно применять метод работ под напряжением, а также приведет правила в соответствие с ПУЭ, где сказано, что защищать персонал и население надо всегда.
В обсуждаемой статье неслучайно было обращено внимание на то, что величина 25 В не соответствует минимально – допустимой величине; что пересчёт измеренной величины падения напряжения на заземлителе не определён; что по Приказу № 328 разрешалось расчётом определить ВЛ для включения в перечень, а по Приказу №74 только измерениями; что схема влияющей сети постоянно меняется; что нет полноценных ТК и ППР; что нет методических пособий и программ теоретического и практического обучения персонала; что никак не могут выпустить методику измерения наведённого напряжения (известно, что эксплуатирующие организации отказались измерять по методикам фирмы ОРГРЭС, ОАО «ФСК ЕЭС» и проекту новой, предлагающих измерять на заземлителях падение напряжения, появляющееся неизвестно от каких токов.
Выводы
1. Приказ Минтруда России от 19.02.2016 № 74н «О внесении изменений в ПОТЭЭУ, утвержденные приказом Минтруда России от 24.07.2013 № 328н» является принципиальным прорывом в охране труда при работах на ВЛ и на оборудовании ПС под наведённым напряжением.
2. Организациям, отвечающим за качество требований мер безопасности, необходимо привести Правила в соответствие с основами электротехники и требованиями ПУЭ, признать единство законов физики для ВЛ и ПС, а также исключить текст, связанный с «методом заземления ВЛ в одной точке».
3. Методики по измерению «наведённых напряжений на ВЛ» фирмы ОРГРЭС (1993г.) и ОАО «ФСК ЕЭС» (2009 г.) официально аннулировать.