Наведенное напряжение и защита от него: Наведённое напряжение и защита от него | Шарандин — Мир Антенн

Содержание

IV. Охрана труда при производстве работ в действующих электроустановках / КонсультантПлюс

IV. Охрана труда при производстве работ

в действующих электроустановках

4.1. Работы в действующих электроустановках должны проводиться:

по заданию на производство работы, оформленному на специальном бланке установленной формы и определяющему содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного проведения, состав бригады и работников, ответственных за безопасное выполнение работы (далее — наряд-допуск, наряд), форма которого и указания по его заполнению предусмотрены приложением N 7 к Правилам;

по распоряжению;

на основании перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации.

4.2. Не допускается самовольное проведение работ в действующих электроустановках, а также расширение рабочих мест и объема задания, определенных нарядом, распоряжением или утвержденным работодателем перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации.

4.3. Выполнение работ в месте проведения работ по другому наряду должно согласовываться с работником, выдавшим первый наряд (ответственным руководителем или производителем работ).

Согласование оформляется до начала подготовки рабочего места по второму наряду записью «Согласовано» на лицевой стороне второго наряда, располагаемой в левом нижнем поле документа с подписями работников, согласующих документ.

4.4. Капитальный ремонт электрооборудования напряжением выше 1000 В, работа на токоведущих частях без снятия напряжения в электроустановках напряжением выше 1000 В, а также ремонт ВЛ независимо от напряжения должны выполняться по технологическим картам или проекту производства работ (далее — ППР), утвержденным руководителем организации (обособленного подразделения).

Работы на линиях под наведенным напряжением (ВЛ, КВЛ, ВЛС, воздушные участки КВЛ, которые проходят по всей длине или на отдельных участках вблизи действующих ВЛ или контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока, на отключенных проводах (тросах) которых при заземлении линии по концам (в РУ) на отдельных ее участках сохраняется напряжение более 25 В при наибольшем рабочем токе влияющих ВЛ (при пересчете на наибольший рабочий ток влияющих ВЛ), выполняются по технологическим картам или ППР, утвержденным руководителем организации (обособленного подразделения).

(п. 4.4 в ред. Приказа Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)

4.5. В электроустановках напряжением до 1000 В при работе под напряжением необходимо:

снять напряжение с расположенных вблизи рабочего места других токоведущих частей, находящихся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение, или оградить их;

работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке либо на резиновом диэлектрическом ковре;

применять изолированный инструмент (у отверток должен быть изолирован стержень) или пользоваться диэлектрическими перчатками.

Не допускается работать в одежде с короткими или засученными рукавами, а также использовать ножовки, напильники, металлические метры.

4.6. Не допускается в электроустановках работать в согнутом положении, если при выпрямлении расстояние до токоведущих частей будет менее расстояния, указанного в таблице N 1.

Не допускается при работе около неогражденных токоведущих частей располагаться так, чтобы эти части находились сзади работника или по обеим сторонам от него.

4.7. Не допускается прикасаться без применения электрозащитных средств к изоляторам, изолирующим частям оборудования, находящегося под напряжением.

4.8. В пролетах пересечения в ОРУ и на ВЛ при замене проводов (тросов) и относящихся к ним изоляторов и арматуры, расположенных ниже проводов, находящихся под напряжением, через заменяемые провода (тросы) в целях предупреждения подсечки расположенных выше проводов должны быть перекинуты канаты из растительных или синтетических волокон. Канаты следует перекидывать в двух местах — по обе стороны от места пересечения, закрепляя их концы за якоря, конструкции. Подъем провода (троса) должен осуществляться медленно и плавно.

4.9. Работы в ОРУ на проводах (тросах) и относящихся к ним изоляторах, арматуре, расположенных выше проводов, тросов, находящихся под напряжением, необходимо проводить в соответствии с ППР, утвержденным руководителем организации или обособленного подразделения. В ППР должны быть предусмотрены меры для предотвращения опускания проводов (тросов) и для защиты от наведенного напряжения. Не допускается замена проводов (тросов) при этих работах без снятия напряжения с пересекаемых проводов.

4.10. Работникам следует помнить, что после исчезновения напряжения на электроустановке оно может быть подано вновь без предупреждения.

4.11. Не допускаются работы в неосвещенных местах. Освещенность участков работ, рабочих мест, проездов и подходов к ним должна быть равномерной, без слепящего действия осветительных устройств на работников.

4.12. При приближении грозы должны быть прекращены все работы на ВЛ, ВЛС, ОРУ, на вводах и коммутационных аппаратах ЗРУ, непосредственно подключенных к ВЛ, на линиях для передачи электроэнергии или отдельных импульсов ее, состоящих из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями, а для маслонаполненных кабельных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла (далее — КЛ), подключенных к участкам ВЛ, а также на вводах ВЛС в помещениях узлов связи и антенно-мачтовых сооружениях.

4.13. Работники, работающие в помещениях с электрооборудованием (за исключением щитов управления, релейных и им подобных), в ЗРУ и ОРУ, в подземных сооружениях, колодцах, туннелях, траншеях и котлованах, а также участвующие в обслуживании и ремонте ВЛ, должны пользоваться защитными касками.

4.14. На ВЛ независимо от класса напряжения допускается перемещение работников по проводам сечением не менее 240 кв. мм и по тросам сечением не менее 70 кв. мм при условии, что провода и тросы находятся в нормальном техническом состоянии, не имеют повреждений, вызванных вибрацией, коррозией. При перемещении по расщепленным проводам и тросам строп предохранительного пояса следует закреплять за них, а в случае использования специальной тележки — за тележку.

4.15. Техническое обслуживание осветительных устройств, расположенных на потолке машинных залов и цехов, с тележки мостового крана должны производить по наряду не менее двух работников, один из которых должен иметь группу III и выполнять соответствующую работу.

Второй работник должен находиться вблизи работающего и контролировать соблюдение им необходимых мер безопасности.

Устройство временных подмостей, лестниц на тележке мостового крана не допускается. Работать следует непосредственно с настила тележки или с установленных на настиле стационарных подмостей.

С троллейных проводов перед подъемом на тележку мостового крана должно быть снято напряжение. При работе следует соблюдать правила по охране труда при работе на высоте.

Передвигать мост или тележку мостового крана крановщик должен только по команде производителя работ. При передвижении мостового крана работники должны размещаться в кабине мостового крана или на настиле моста. Когда работники находятся на тележке мостового крана, передвижение моста и тележки запрещается.

4.16. При проведении земляных работ необходимо соблюдать требования строительных норм и правил.

4.17. На ВЛ и ВЛС перед соединением или разрывом электрически связанных участков (проводов, тросов) необходимо уравнять потенциалы этих участков. Уравнивание потенциалов участков ВЛ, ВЛС осуществляется путем соединения этих участков проводником или установкой заземлений с обеих сторон разрыва (предполагаемого разрыва) с присоединением к одному заземлителю (заземляющему устройству).

(п. 4.17 введен Приказом Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)

Проектирование Чинетской ГЭС на реке Иня. Наведённое напряжение и защита от него

Scientific Advisor	Волошин, Александр Александрович
Author	Афанасьев, Максим Андреевич
Accessioned Date	2021-07-22T10:40:05Z
Available Date	2021-07-22T10:40:05Z
Issued Date	2021
Bibliographic Citation	Афанасьев, Максим Андреевич. Проектирование Чинетской ГЭС на реке Иня. Наведённое напряжение и защита от него [Электронный ресурс] : выпускная квалификационная работа бакалавра : 13.03.02 / М. А. Афанасьев. — Саяногорск, Черемушки : СФУ; Саяно-Шушенский филиал СФУ, 2021.
URI (for links/citations)	http://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/141937
Description	Текст работы публикуется с изъятиями.
Language	ru_RU
Publisher	Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал СФУ
Subject	Чинетская ГЭС
Subject	напряжение
Subject	защиты
Title	Проектирование Чинетской ГЭС на реке Иня. Наведённое напряжение и защита от него
Type	Thesis
type»>Type	Bachelor Thesis
Graduate Speciality Code	13.03.02
Academic Degree or Qualification	Бакалавр
Publisher Location	Саяногорск, Черемушки
GRNTI	44.35.29
Update Date	2021-07-22T10:40:05Z
Institute	Саяно-Шушенский филиал СФУ
Department	Кафедра гидроэнергетики, гидроэлектростанций, электроэнергетических систем и электрических сетей
Graduate Speciality	13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Scientific Advisor Information	доцент

Официальный интернет-портал Администрации Томской области — Ошибка

 array
(
    'code' => 404
    'type' => 'CHttpException'
    'errorCode' => 0
    'message' => 'Невозможно обработать запрос \"uploads/ckfinder/298/userfiles/files/%d0%9f%d1%80%d0%b0%d0%b2%d0%b8%d0%bb%d0%b0%20%d0%bf%d0%be%20%d0%be%d1%85%d1%80%d0%b0%d0%bd%d0%b5%20%d1%82%d1%80%d1%83%d0%b4%d0%b0%20%d0%bf%d1%80%d0%b8%20%d1%8d%d0%ba%d1%81%d0%bf%d0%bb%d1%83%d0%b0%d1%82%d0%b0%d1%86%d0%b8%d0%b8%20%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d1%83%d1%81%d1%82%d0%b0%d0%bd%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%ba. docx\".'
    'file' => '/var/www/production/yii/framework/yiilite.php'
    'line' => 1803
    'trace' => '#0 /var/www/production/yii/framework/yiilite.php(1719): CWebApplication->runController(\'uploads/ckfinde...\')
#1 /var/www/production/yii/framework/yiilite.php(1236): CWebApplication->processRequest()
#2 /var/www/production/public/index.php(72): CApplication->run()
#3 {main}'
    'traces' => array
    (
        0 => array
        (
            'file' => '/var/www/production/yii/framework/yiilite.php'
            'line' => 1719
            'function' => 'runController'
            'class' => 'CWebApplication'
            'type' => '->'
            'args' => array
            (
                0 => 'uploads/ckfinder/298/userfiles/files/%d0%9f%d1%80%d0%b0%d0%b2%d0%b8%d0%bb%d0%b0%20%d0%bf%d0%be%20%d0%be%d1%85%d1%80%d0%b0%d0%bd%d0%b5%20%d1%82%d1%80%d1%83%d0%b4%d0%b0%20%d0%bf%d1%80%d0%b8%20%d1%8d%d0%ba%d1%81%d0%bf%d0%bb%d1%83%d0%b0%d1%82%d0%b0%d1%86%d0%b8%d0%b8%20%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d1%83%d1%81%d1%82%d0%b0%d0%bd%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%ba. docx'
            )
        )
        1 => array
        (
            'file' => '/var/www/production/yii/framework/yiilite.php'
            'line' => 1236
            'function' => 'processRequest'
            'class' => 'CWebApplication'
            'type' => '->'
            'args' => array()
        )
        2 => array
        (
            'file' => '/var/www/production/public/index.php'
            'line' => 72
            'function' => 'run'
            'class' => 'CApplication'
            'type' => '->'
            'args' => array()
        )
    )
)

Официальный интернет-портал Администрации Томской области — Ошибка | Департамент труда и занятости населения Томской области

404

Просим прощения, ведутся технические работы

/var/www/production/yii/framework/yiilite.

php at line 1803


#0 /var/www/production/yii/framework/yiilite.php(1719): CWebApplication->runController('uploads/ckfinde...')
#1 /var/www/production/yii/framework/yiilite.php(1236): CWebApplication->processRequest()
#2 /var/www/production/public/index.php(72): CApplication->run()
#3 {main}

Голос опыта: понимание индуцированного напряжения

Электроэнергетикам потребовалось много лет, чтобы разобраться в индуцированном напряжении. Когда я начал работать в 1960-х, мне объяснили, что напряжение, остающееся на обесточенных линиях, было статическим, которое нужно было сбросить, иначе оно могло быть смертельным. Теперь, когда я говорю с группами о временном системном заземлении для защиты сотрудников, я иногда все еще слышу термин «статическое напряжение», используемый для описания того, что на самом деле является наведенным напряжением от соседней линии, находящейся под напряжением. Даже сегодня не все в отрасли полностью понимают наведенное напряжение.

Итак, что такое наведенное напряжение? Вот некоторые вещи, которые должны понимать специалисты по безопасности и эксплуатации. Электромагнитное поле вокруг проводника под напряжением создает емкостную и магнитную связь со всеми близлежащими объектами в пределах электромагнитного поля. Уровень напряжения проводника под напряжением и физическая длина обесточенного проводника, который подвергается воздействию проводника (источника) под напряжением, будут определять величину напряжения на обесточенном проводнике или оборудовании.Обесточенный проводник или часть оборудования будут оставаться под напряжением, пока источник остается под напряжением, а обесточенное оборудование остается незаземленным. Правильно установленные временные системные площадки безопасности можно использовать для создания уравновешенной рабочей зоны для сотрудников.

Наведенное напряжение на обесточенном оборудовании не статично, и его нельзя сбросить. Установленные защитные заземления системы просто обеспечивают проводящее соединение индуцированного напряжения с землей. После удаления заземления индуцированное напряжение мгновенно возвращается к точно такой же величине напряжения.Это напряжение 60 циклов в секунду в установившемся состоянии, потому что нет другого пути, по которому может течь электричество, кроме изолированного проводника или оборудования под напряжением. Если заземление применяется к обесточенным проводникам, напряжение немедленно упадет почти до нуля, но теперь физика изменилась, и в заземлении системы устанавливается ток. Сила тока, протекающего в заземляющих устройствах, определяется величиной наведенного напряжения на обесточенном оборудовании до установки заземления, а также сопротивлением заземляющего устройства и земли.Кроме того, чем больше наборов заземлений применяется к обесточенной линии, тем меньше ток протекает в каждом наборе заземлений.

Существенные изменения
За последние 10 лет произошло множество травм и смертельных случаев, связанных с неспособностью контролировать наведенное напряжение. В 2014 году в правила OSHA 29 CFR 1910.269 была внесена пара значительных изменений в попытке решить проблемы наведенного напряжения.

Во-первых, давайте взглянем на пункт 1910.269 (m), «Выключение линий и оборудования для защиты сотрудников.«Правило всегда гласило, что работодатель должен обеспечить установку заземления системы. В частности, параграф 1910.269 (m) (3) (vii) гласит следующее: «Работодатель должен обеспечить установку защитных оснований в соответствии с требованиями параграфа (n) этого раздела».

До тех пор, пока не будут заземлены обесточенные линии и оборудование, параграф 1910.269 (n) требует, чтобы сотрудники придерживались минимального подхода и считали, что обесточенные линии и оборудование должны быть под напряжением. Согласно 1910.269 (n) (3), должна быть установлена эквипотенциальная зона.В абзаце указано следующее: «Эквипотенциальная зона. В таких местах должны быть размещены временные защитные площадки и организованы таким образом, чтобы работодатель мог продемонстрировать, что они не допустят воздействия на каждого работника опасной разницы в электрическом потенциале ».

В попытке управлять опасной энергией и наведенным напряжением, значительное изменение в 1910.269 (q), «Воздушные линии и работа без оборудования на линии под напряжением», осталось практически незамеченным, когда новое правило 1910.269 было опубликовано в 2014 году, и никакого внимания не было. к нему во время первых вебинаров о новом правиле.Объяснение изменения можно найти в 1910.269 (q) (2) (iv). До обновления 2014 года, если бригады работали или устанавливали проводники параллельно линиям под напряжением, заземления системы требовались на расстоянии не менее 2 миль друг от друга. Таким образом, при работе на заземленных линиях сотрудники никогда не будут находиться более чем в миле от набора временных защитных сооружений. Как выясняется, 1 миля от ряда систем безопасности на полосе отвода 345 кВ или 500 кВ может быть слишком далеко, что может подвергнуть сотрудников опасной разнице потенциалов, если они коснутся обесточенных линий или оборудование.

Обновленный 1910.269 (q) (2) (iv) теперь гласит следующее: «Прежде чем сотрудники установят линии, параллельные существующим линиям, находящимся под напряжением, работодатель должен определить приблизительное напряжение, которое будет индуцировано в новых линиях, или работа должна исходить из предположения, что индуцированное напряжение опасно. Если работодатель не может продемонстрировать, что линии, которые устанавливают работники, не подвержены наведению опасного напряжения, или если линии не рассматриваются как находящиеся под напряжением, в таких местах должны быть размещены временные защитные заземления и организованы таким образом, чтобы работодатель мог демонстрация предотвратит воздействие на каждого сотрудника опасной разницы в электрическом потенциале.”

Примечание 1 к параграфу 1910.269 (q) (2) (iv) гласит: «Если работодатель не принимает мер предосторожности для защиты сотрудников от опасностей, связанных с непроизвольной реакцией на поражение электрическим током, существует опасность, если индуцированное напряжение достаточно, чтобы пропустить ток. 1 миллиампер через резистор на 500 Ом. Если работодатель защищает сотрудников от травм из-за непроизвольной реакции на поражение электрическим током, существует опасность, если результирующий ток будет более 6 миллиампер ».

Вы могли заметить, что текст 1910 г.269 (n) (3) был скопирован и добавлен к 1910.269 (q) (2) (iv) в попытке обеспечить защиту сотрудников от опасных перепадов потенциала. Методы определения местоположения заземления на проводниках могут потребовать заземления чаще, чем на 2 мили, чтобы уменьшить риски разницы потенциалов. После установки проводов дополнительные защитные заземления системы снизят индуцированное напряжение и будут соответствовать нормативам.

После разговоров со многими рабочими об индуцированном напряжении возникло мнение, что после установки заземления вся линия обесточивается.Наука говорит нам, что защитное заземление системы — единственное место на заземленной линии, где напряжение относительно земли равно нулю. В случае наведенного напряжения, чем дальше вы находитесь от временного заземления, тем больше вероятность разницы потенциалов между заземленными проводниками и другими поверхностями — отсюда и изменение правил. Обратите внимание, что когда сотрудники работают в заземленной корзине крана или JLG в заземленной цепи на полосе отвода или на подстанции, в промежутке между автобусом и платформой будет разность потенциалов.Эти токопроводящие платформы должны быть соединены с заземленными проводниками, чтобы закрыть этот разрыв и защитить рабочих в корзине от разницы потенциалов.

Кроме того, даже когда оборудование заземлено, а шина или проводники заземлены, могут существовать циркулирующие токи заземления, связанные с наведенным напряжением и путем к земле. Заземляющее оборудование в другом месте, даже на большой подстанции, может создать опасные условия на территории.

Заключение
Мы должны помнить, что электричество не идет только по пути наименьшего сопротивления, как мне говорили много лет назад.Вместо этого электричество пойдет по всем проводящим путям. Закон Кирхгофа о делении тока в параллельных цепях помогает нам понять, что величина тока, протекающего по пути, определяется импедансом и сопротивлением пути. Требуется всего около 50 вольт переменного тока, чтобы проникнуть через кожу человека, и от 30 до 50 миллиампер, чтобы стать фатальным для человека. У людей в электрической цепи всего лишь резистор сопротивлением 1000 Ом. Все сотрудники должны быть знакомы с законом параллельных сопротивлений и законом Ома.

Об авторе: Дэнни Рейнс, CUSP, консультант по безопасности, распределению и передаче, ушел на пенсию из Georgia Power после 40 лет службы и открыл Raines Utility Safety Solutions LLC, обеспечивающий обучение соблюдению, оценку рисков и программы наблюдения за безопасностью. Он также является аффилированным инструктором в Техническом исследовательском центре Джорджии OSHA Outreach в Атланте.

Заземление системы для защиты персонала от наведенных напряжений

В последней части «Голоса опыта» мы рассмотрели правила OSHA для передачи и заземления распределительного оборудования
(T&D).На этот раз мы собираемся обсудить, где и как возникают наведенные напряжения,
и, что более важно, как защитить сотрудников от опасностей
, связанных с наведенными напряжениями, с помощью надлежащего заземления системы.

«Он не мертв, пока не обоснован» — одно из старейших и наиболее неточных заявлений, сделанных в
нашей отрасли. Это также одна из первых вещей, которые мне когда-либо сказали, когда я начал работать в Georgia
Power в 1967 году помощником линейной бригады. Прошло много лет, прежде чем я узнал истинное значение заземления системы
.

В то время наведенные напряжения назывались «статическими» и в основном обнаруживались при обесточивании линий T&D
в коридоре с другими линиями электропередачи. Даже реконструкция распределительной линии — путем изменения схемы
и использования разводных рычагов для разводки фазных проводов, чтобы можно было установить новые проводники
— потребует напряжения на новых, еще не находящихся под напряжением проводниках, когда они находятся в воздухе,
изолированы и изолированы. Поэтому заземление следует устанавливать после установки новых проводов
и в процессе «защелкивания» на изоляторах.

Количество наведенных напряжений определяется тремя факторами: расстоянием между обесточенными и находящимися под напряжением проводниками в коридоре; напряжение на линии, находящейся под напряжением; и расстояние
, на котором линии под напряжением и без напряжения проходят параллельно в коридоре. Чем выше напряжение
линии под напряжением, тем ближе друг к другу цепи, а общее расстояние, на которое линии
проходят параллельно, тем выше величина индуцированного напряжения. Напряжение на обесточенной линии представляет собой форму
емкостной связи между обесточенными и находящимися под напряжением проводниками.Обычно
имеет индуцированное напряжение в несколько тысяч вольт в обесточенных цепях в коридорах с несколькими цепями
. Несколько моих заказчиков, работающих в цепях 345 или 500 кВ, обнаружили, что напряжение
равно 10 кВ на обесточенных проводниках. Каждый должен помнить, что линии 115 кВ могут легко вызвать напряжение, достаточное для смертельного исхода. Без проверки наличия напряжения с помощью измерителя напряжения, одобренного
, очень легко обмануть, если вы не видите дугу, когда
применяет заземление.Когда обесточенные цепи пересекаются с цепями, находящимися под напряжением, или под напряжением,
все еще может иметь достаточно индуцированного напряжения, чтобы быть опасным для человека. Всего лишь 50 вольт, попадающих в тело
и 50 миллиампер, пересекающих сердце, могут вызвать фибрилляцию предсердий, потенциально смертельное состояние.

Еще одно важное соображение
Еще один факт, что рабочие должны понимать, — это то, что рабочее место может быть единственной присутствующей цепью,
, но на расстоянии нескольких миль от линии эта цепь может проходить параллельно с другими цепями, которые находятся под напряжением.
Несмотря на то, что цепи под напряжением не видны с рабочего места, существует опасность индуцированного напряжения
при работе на обесточенных линиях рядом с проводниками под напряжением. Сотрудники
должны всегда ожидать, что наведенное напряжение возможно, даже если другие цепи не видны.

Наведенное напряжение действительно находится в статическом состоянии, потому что проводники изолированы, а
изолированы. Однако это не традиционное статическое напряжение, возникающее в результате положительного заряда, который
разряжается один раз и не может быть восстановлен физическими действиями, такими как царапание вашей обуви
о ковер и шокирование кого-то другим прикосновением к ним.

Наведенные напряжения возникают в результате воздушной связи проводников под напряжением. Магия
физики происходит, когда мы заземляем проводники индуцированным напряжением. Если вы устанавливаете вольтметр
на обесточенные линии, перед установкой заземления системы будет измеряемая величина переменного напряжения, указанная до
. Как только будут установлены заземления, напряжение сразу упадет почти до нуля. Теперь, если бы у вас был амперметр на земле, на земле бы сразу же увеличился на
ток.Применение заземления может привести к появлению видимой дуги, когда зажим
касается проводника. Один из давно минувших мифов гласит, что если бы дуги не было, то статического электричества
было бы недостаточно, чтобы быть опасным. Это неправда. При отсутствии видимой дуги на
может возникнуть значительный ток.

Многим из нас сказали, что когда вы заземляете, вы «сбрасываете статический заряд» с обесточенной линии.
Это еще одно неточное заявление. Когда заземление отключено от заземленных линий, измеритель amp
покажет нулевой ток, но вольтметр сразу же увидит возврат напряжения на незаземленные проводники
.Это напряжение является результатом емкостной связи от находящихся под напряжением линий
. Если вы работаете с обесточенными линиями в коридоре с электрическими линиями, на незаземленных, обесточенных проводниках всегда будет наведенное напряжение
. Эти напряжения могут быть опасными для коммунальных работников. Хорошая новость заключается в том, что опасности можно контролировать с помощью надлежащего заземления системы
и никогда не подключаться последовательно с незаземленным проводом и другим потенциалом
.

Основания не спасают жизни
Мой хороший друг Джим Вон и я представляем системное заземление и принципы заземления
компаниям по всей территории США.S. Во время этих презентаций мы часто говорим одну вещь, которая привлекает много внимания
: Основания не спасают жизни. Склеивание спасает жизни, а земля управляет системами. Когда
читает стандарты обслуживания и строительства OSHA, касающиеся распределения и передачи
, сообщение остается тем же. Целью заземления системы является создание неисправного состояния
, которое генерирует ток короткого замыкания, достаточный для срабатывания защиты системы и устранения неисправности.
Соединение в рабочей зоне создает эквипотенциальную рабочую зону, так что все оборудование и проводники системы
имеют одинаковый потенциал.Если потенциал такой же, сотрудники не сталкиваются с
опасными перепадами потенциалов. Кроме того, даже если линия случайно окажется под напряжением или на
возникнет неисправное состояние рядом с рабочей зоной, напряжение в рабочем месте будет расти, но если все точки контакта
в рабочей зоне равны, сотрудник, вероятно, не узнает если бы область была
под напряжением.

OSHA заявляет в 29 CFR 1910.269 (n) (3), что основания «должны быть размещены в таких местах и
расположены таким образом, чтобы работодатель мог продемонстрировать, что они предотвратят воздействие
на каждого сотрудника опасной разницы в электрическом потенциале».«Я пытаюсь напомнить всем, что стандарты
OSHA — это то, что и почему — они не инструктируют читателей о том, как выполнить требования стандарта производительности
.

Заземление

также должно быть правильно рассчитано, размещено и установлено в соответствии с величиной доступного тока короткого замыкания
. Они должны соответствовать консенсусным стандартам ASTM и IEEE в отношении конструкции зажимов
и надлежащего обслуживания, чтобы соответствовать требованиям стандартов OSHA.

Заключение
Почти на каждом уроке, который я преподаю, я задаю такой вопрос: Электричество идет путем __________? В большинстве случаев участники будут отвечать: «Наименьшее сопротивление.» Это неправда. Закон Ома утверждает
, что электричество проходит по всем проводящим путям, а закон Кирхгофа о делении тока гласит, что
величина протекающего тока определяется сопротивлением и импедансом на пути напряжения. Если применяется заземление
, цепь не будет оставаться под напряжением, пока защита системы работает так, как должна. Сотрудники должны учитывать следующее: если зона с равным потенциалом не установлена с соединением
, будет ли поддерживаться достаточное напряжение в течение от двух до 10 циклов, необходимых для устранения неисправности, что
может быть вредным, если сотрудник контактирует с различиями. потенциала в рабочей зоне?

В заключение, неудивительно, что заземление системы — одна из наиболее неправильно понимаемых и опасных задач
, выполняемых линейными мастерами в нашей отрасли.Мы затронем еще одну связанную тему — нейтральный обратный ток
и молнии — в следующем выпуске «Голоса опыта».

Об авторе: Дэнни Рейнс, CUSP, консультант по безопасности, распределение и передача,
ушел на пенсию из Georgia Power после 40 лет службы и открыл Raines Utility Safety Solutions
LLC, обеспечивающий обучение соблюдению, оценку рисков и наблюдение за безопасностью программы. Он также
является аффилированным инструктором Технологического исследовательского центра Джорджии OSHA Outreach в Атланте.

Узнайте больше от Дэнни Рейнса из серии подкастов по безопасности коммунальных предприятий. Посетите https: // инцидент-
prevent.com/podcasts, чтобы послушать прямо сейчас!

Это обратное или индуцированное напряжение?

Вы собираетесь проверить отсутствие напряжения и прошли процедуру блокировки / маркировки. Вы носите соответствующие средства индивидуальной защиты. У вас есть подходящий тестер напряжения, и вы знаете, как им пользоваться.Прикоснувшись щупами к цепи, вы получите напряжение там, где его не должно быть! В чем дело?

1. Возможно, вы выбрали не то оборудование. Уж точно не ты! Это настолько большая проблема, что NFPA 70E включил новую статью об этом в редакцию 2009 года в статье 130.7 (E), Методы оповещения. Он гласит: «(4) Двойное оборудование. Если работа, выполняемая с оборудованием, которое обесточено и находится в электрически безопасном состоянии, существует в рабочей зоне с другим находящимся под напряжением оборудованием, аналогичным по размеру, форме и конструкции, это один из методов изменения в 130.7 (E) (1), (2) или (3) должны использоваться для предотвращения доступа сотрудника к похожему на него оборудованию ».

2. Неужели он выключен? Если прерыватель или предохранитель, питающий нашу цепь, не имеет четкой маркировки или если сработал автоматический выключатель в литом корпусе, происходят шокирующие вещи! Я несколько раз бывал от «сработавшего» автоматического выключателя в литом корпусе только для того, чтобы обнаруживать, что контакты не полностью размыкаются. В них не было бы тока, но они точно несли бы напряжение! Перед тем, как приступить к работе, всегда устанавливайте сработавший выключатель в положение полного выключения.

3. Могут присутствовать индуцированные или «фантомные» напряжения. Многие думают, что индуцированные напряжения возникают только на высоковольтных подстанциях вне помещения. Хотя это самая большая опасность из-за наведенных напряжений, низковольтные цепи, проложенные в кабельных лотках, могут также индуцировать напряжение в обесточенных кабелях, которые находятся в том же кабельном лотке (см. Рисунок 1). Применение статического заземления к этой цепи без проблем рассеяло бы напряжение, поскольку индуцированное напряжение не имеет способности к току короткого замыкания.

Рис. 1. Сценарий наведенного напряжения низкого напряжения

4. Может быть откормлен. Управляющие силовые трансформаторы (CPT), сигнальные лампы и «посторонние» цепи (исходящие от другой панели или области) могут быть виноваты. Применение статического заземления к цепи с обратным питанием может вызвать искрение, что небезопасно.

Напряжение обратной связи

Часто обратные напряжения и индуцированные напряжения могут быть очень похожими.Индуцированные напряжения обычно намного ниже номинального напряжения схемы, но обратные токи могут находиться в том же диапазоне напряжений, что и наведенные напряжения. Поскольку заземлять обратное питание небезопасно, что мы можем сделать?

Обратные напряжения — это напряжения, которые часто возникают из другой цепи или части оборудования, но «подаются» через световые индикаторы, управляющие силовые трансформаторы или даже резисторы в оборудовании. Эти напряжения обычно меньше номинального напряжения цепи и могут быть примерно такими же, как индуцированные напряжения.

Иногда бывает сложно отличить обратное или индуцированное напряжение. Если индуцированное напряжение подключено к земле, источник генерации (тока) отсутствует, и напряжение будет рассеиваться. Обратное напряжение, даже если оно ниже номинального, имеет источник, питающее его, и при подключении к земле возникает дуга.

Инструменты для испытаний с низким сопротивлением и высоким сопротивлением

Решение состоит в том, чтобы использовать комбинацию инструментов тестирования, чтобы определить, является ли это резервным или индуцированным, а затем проверить первоначальные результаты.

Качественные тестеры напряжения обычно имеют высокий входной импеданс. Я понял ценность этого, когда тестировал чиллер на 9000 тонн, у которого периодически возникала проблема. Я подключил испытательный зонд к одной стороне катушки, и когда я коснулся земли другим зондом, катушка замкнулась, отключив чиллер. Это не был момент для карьерного роста.

Входной импеданс измерителя, который я использовал, составлял всего несколько тысяч Ом. Когда я подключил катушку под напряжением к земле, через измеритель протекло достаточно тока для работы катушки.Измеритель с высоким входным импедансом не пропустит через измеритель достаточный ток, чтобы катушка заработала. Я взял свой недорогой мультиметр с низким входным сопротивлением домой и купил устройство хорошего качества с высоким входным сопротивлением.

Итак, после первого измерения напряжения с помощью стандартного вольтметра с высоким входным импедансом, используйте измеритель с опцией низкого импеданса, такой как Fluke 117 или 289. Эти измерители предлагают функции как с высоким, так и с низким входным импедансом. Если напряжение индуцировано, низкоомный вход должен рассеивать напряжение после того, как он подключен к земле.

Используя низковольтный бесконтактный тестер, измерьте длину тестируемой цепи, пока еще подключен низкоомный тестер напряжения. На рисунке 2 показаны конечные показания; нет напряжения, показываемого бесконтактным тестером, и никакого напряжения, отображаемого тестером с низким входным сопротивлением.

Рисунок 2. Индикация наведенного напряжения

Рисунок 3. Индикация обратного напряжения

Если тестер напряжения с низким входным импедансом измеряет напряжение, как на рисунке 3, даже если оно может составлять всего несколько вольт, а бесконтактный тестер показывает наличие напряжения, напряжение в цепи, вероятно, является обратным током и его необходимо определить. прежде чем продолжить.Заземление этой цепи приведет к дуговой сварке!

Измеритель двойного импеданса идеально подходит для этого теста — лучше, чем носить с собой два отдельных измерителя или делать небезопасное измерение.

Резюме

Если вы обнаружите цепь, которая показывает напряжение, хотя его не должно быть, будьте осторожны, что делать дальше. Создание дуги небезопасно и может привести к увольнению или даже хуже. Быть в безопасности. Определите, индуцируется ли напряжение расположенными поблизости кабелями, находящимися под напряжением, или оно создается из неизвестного источника.

Об авторе:
Джим Уайт — директор по обучению в Shermco Industries в Ирвинге, штат Техас, и технический специалист уровня IV NETA. Джим представляет NETA в комитетах NFPA 70E и B, а также в Рабочей группе по опасностям дугового разряда и является председателем семинара по электробезопасности IEEE 2008 года.

Устойчивое развитие | Бесплатный полнотекстовый | Анализ влияния напряжений, вызванных молнией, с размещением УЗИП для устойчивой работы в гибридной системе накопления энергии на солнечных фотоэлектрических батареях

1.Введение

В настоящее время использование электроэнергии является обязательной и основной потребностью, которая играет жизненно важную роль в повседневной жизни всех людей во всем мире. Мировой спрос на электроэнергию продолжает расти из-за высокой численности населения во всех странах, включая Малайзию. Чтобы удовлетворить спрос на электроэнергию, коммунальные предприятия прилагают все усилия для производства невозобновляемых источников энергии. Однако это не является устойчивым вариантом для будущего из-за проблемы загрязнения окружающей среды и истощения ресурсов [1].Таким образом, крайне важно снизить потребление невозобновляемой энергии, и именно здесь возобновляемая энергия требуется для будущего планирования [2]. Сегодня среди доступных возобновляемых источников энергии солнечная энергия является наиболее надежной и активно используемой в мире. . Солнечная энергия дает множество преимуществ: чистая энергия, отсутствие шума, низкие затраты на обслуживание и разнообразные применения [3]. Следовательно, чтобы полностью использовать его, солнечная фотоэлектрическая энергия стала одной из самых востребованных технологий в мире, в том числе в Малайзии.В Малайзии темпы роста солнечных фотоэлектрических (PV) установок резко увеличились, поскольку Малайзия имеет достаточное количество солнечной радиации в диапазоне от 4 до 8 часов в день [4,5]. Чтобы сделать электроэнергетику более эффективной и прибыльной, Правительство также ввело тарифные механизмы в соответствии с Законом о возобновляемых источниках энергии 2011 года [6]. Как сообщается в Национальном отчете Управления по устойчивому развитию энергетики (SEDA) о применении фотоэлектрической энергии в Малайзии за 2019 год [7], в таблице 1 представлена годовая общая мощность солнечной фотоэлектрической энергии с 2012 по 2019 год, предоставленная Управлением по устойчивому развитию энергетики (SEDA) Малайзии. и Энергетическая комиссия (ЕС).При внедрении всех тарифных механизмов возобновляемые источники энергии станут хорошей инвестицией на долгосрочную перспективу как для промышленности, так и для частных лиц, благодаря безопасному доступу к сети и разумной цене за единицу [8]. Кроме того, солнечная энергия также стала ключевой ролью в расширении прав и возможностей умных городов. Концепция умного города направлена на внедрение технологий Интернета вещей (IoT), повышение уровня жизни и сосредоточение внимания на устойчивости общественных жилых пространств, тогда как коммунальные предприятия нацелены на обеспечение устойчивой и надежной возобновляемой энергии, что ведет к экономическому росту [9 , 10].Учитывая, насколько передовыми являются интеллектуальные технологии в наши дни, умный город и коммунальные службы также улучшаются за счет наличия датчиков, интеллектуального счетчика коммунальных услуг, видеокамер, Wi-Fi и т. Д. Таким образом, он может помочь в реализации инициатив умного города в уединенных районах и обеспечить Лучшее решение для управления системой. Кроме того, солнечная энергия должна использоваться правильным образом, а электрическая энергия, производимая солнечными фотоэлектрическими системами, является товаром, который может быть потрачен впустую, если не будет сохранен или потреблен должным образом. Поскольку солнечная энергия зависит от погоды, она не работает постоянно и имеет нестабильные колебания из-за погодных изменений, и поэтому трудно регулировать электрическую энергию для удовлетворения спроса на энергию.Кроме того, ожидается, что в ближайшие несколько лет спрос на электроэнергию вырастет. Следовательно, необходимо рассматривать аккумуляторную систему хранения энергии в сочетании с солнечной фотоэлектрической системой. Это может помочь энергокомпании обеспечить постоянство поставок электроэнергии потребителю и предоставить эффективное решение для удовлетворения потенциально высокого спроса за счет значительного уменьшения максимального спроса [11]. Таким образом, аккумуляторная система хранения энергии играет ключевую роль в поддержании высокого спроса со стороны клиентов.Однако, поскольку солнечные фотоэлектрические системы обычно располагаются и открываются на крыше или за пределами помещений, вероятность удара молнии в такую систему очень высока, особенно в местах, подверженных воздействию молнии. Для многих стран, особенно расположенных близко к экватору, молния всегда была серьезной угрозой для энергосистем, которая могла вызвать перенапряжение из-за прямых ударов молнии и непрямых ударов молнии. В этом исследовании основной интерес представляют непрямые удары молнии, поскольку они могут вызвать серьезные проблемы для энергосистем, которые обычно ударяют о поверхность земли или близлежащий объект, в то время как перенапряжение, вызванное молнией, возникает из-за электромагнитной связи между системой и молнией. канал забастовки [12].На рисунке 1 показаны типы молний. Малайзия — одна из стран, у которых изокераунический уровень составляет около 200 грозовых дней в году и которая известна в мире как «Корона молний» [13,14]. Основываясь на статистических данных о повреждениях солнечных фотоэлектрических систем в Южной Африке, около 31,2% зарегистрированного ущерба вызваны ударами молний [15]. Кроме того, Малайзия также имеет высокий потенциал для получения тех же впечатлений из-за своего местоположения, которое находится недалеко от экватора. Малайзия входит в пятерку стран с высоким уровнем молниеносной активности [16,17].Он вызывает более 100 смертей в Малайзии за 10-летний период, а также вызывает более 70% отключений электроэнергии из-за грозовых разрядов [14]. Как сообщается в [18,19,20,21,22,23,24,25], в нескольких исследованиях изучались прямые или косвенные удары молнии, которые вносят вклад в серьезные повреждения солнечных фотоэлектрических систем. В Малайзии доступно несколько солнечных фотоэлектрических систем, таких как системы, расположенные в Пучонге, Селангоре, Теренггану и т. Д., Которые также испытали повреждения, вызванные молнией, хотя официальных данных нет.SEDA также получила несколько жалоб на поврежденное оборудование и распределительные щиты солнечной фотоэлектрической системы, особенно на инверторы. Основная причина таких случаев связана с отсутствием знаний и необходимостью проведения исследования по координации изоляции от молний. Координация изоляции относится к взаимосвязи между изоляцией различного оборудования в энергосистеме и изоляцией устройств защиты от перенапряжения (SPD), используемых для защиты оборудования от перенапряжения [26].Повреждения зависят от нескольких критических факторов, основанных на характеристиках молнии в солнечной фотоэлектрической системе, то есть от амплитуды тока молнии, расстояния поражения молнии, длины кабеля, выбора типа и размещения УЗИП [27]. Следовательно, необходимы исследования координации изоляции для защиты оборудования системы от вторичного воздействия непрямых молний. Чтобы гарантировать, что все оборудование должным образом защищено SPD, защитные устройства должны быть правильно скоординированы в соответствии с желаемыми рекомендациями.Таким образом, цель данной статьи — изучить влияние индуцированного молнией напряжения на гибридные солнечные фотоэлектрические системы хранения энергии с единственной установкой SPD класса II на сторонах постоянного и переменного тока на основе нескольких тематических исследований. Дальнейшее исследование было проведено с помощью анализа чувствительности для определения производительности системы путем изменения нескольких аспектов конструкции системы. Количественный анализ, проведенный в этом исследовании, крайне необходим для оценки производительности всей системы и оборудования с учетом выдерживаемого импульсного напряжения, как указано в стандартах IEC TR 63227, MS IEC 60664-1 и PD CLC / TS. 50539-12.Следовательно, должна быть назначена и согласована соответствующая схема защиты.

2. Координация изоляции и защита от перенапряжения для оборудования в гибридной солнечной фотоэлектрической системе хранения энергии

Во время работы фотоэлектрические солнечные системы подвергаются сильному воздействию различных факторов окружающей среды и потенциальных помех, таких как молнии. Повреждение солнечных фотоэлектрических модулей, инвертора, аккумуляторов энергии, контроллеров заряда, систем мониторинга данных и связи может быть результатом прямого или косвенного удара молнии.Кроме того, неконтролируемая установка системы может привести к повреждению через короткое время, а отказ системы или простои приводят к высоким затратам на ремонт и замену, а также к снижению производительности. Таким образом, эти проблемы могут быть смягчены путем проведения исследований координации изоляции, особенно в системах молниезащиты, поскольку напряжение, индуцированное молнией, является одним из факторов, которые могут вызвать перенапряжение в системе. При изучении координации изоляции необходимо учитывать несколько факторов, таких как уровень молниезащиты, размещение и количество устройств защиты от перенапряжения, а также номинальные характеристики и соединение или соединение между панелями.На рисунке 2 показана классификация системы молниезащиты (LPS) для гибридной солнечной фотоэлектрической системы хранения энергии. Существует несколько стандартов и руководств, доступных для солнечных фотоэлектрических систем, которые регулируют аспекты установки системы молниезащиты (LPS) для зданий и солнечных батарей. Фотоэлектрические системы, которые можно получить в Международном электротехническом комитете (IEC), Малазийском стандарте (MS) и в различных признанных организациях, таких как MS IEC 60664-1, MS IEC 62109-1, PD CLC / TS 50539-12 и IEC TR. 63227, BS IEC 61643-11 и BS IEC 61643-31, которые могут использоваться для установки солнечных фотоэлектрических систем и координации изоляции оборудования в системах низкого напряжения [30,31,32,33,34,35].Повреждение оборудования гибридной солнечной фотоэлектрической системы накопления энергии также можно определить, обратившись к категории перенапряжения, как указано в таблице 2. В таблице 3 определены значения выдерживаемого импульсного напряжения и временного перенапряжения для цепей низкого напряжения. которые заимствованы из стандартов MS IEC 60664-1 и MS IEC 62109-1. Перенапряжение в гибридных солнечных фотоэлектрических системах хранения энергии может быть обнаружено в нескольких условиях; (a) вызванные прямым ударом во внешнюю систему молниезащиты (LPS) или вспышками молнии рядом с солнечными фотоэлектрическими установками, (b) вызванными токами, индуцированными молнией, распространяемыми в электрическую сеть, (c) передаваемыми из распределительной сети из-за к переключению [31].Следовательно, чтобы обеспечить адекватную защиту оборудования, защитное напряжение должно быть ниже, чем импульсное выдерживаемое напряжение защищаемого оборудования [31]. Между импульсным выдерживаемым напряжением оборудования и напряжением защиты должно сохраняться не менее 20% запаса прочности (CLC / TS 61643-12) [31]. В таблице 4 представлено выдерживаемое импульсное напряжение для оборудования между солнечными фотоэлектрическими элементами и инверторами на стороне постоянного тока, которое заимствовано из стандарта PD CLC / TS 50539-12. Как указано в стандарте MS IEC 62109-1 [32], оборудование гибридных солнечных фотоэлементов — аккумуляторная система хранения энергии на стороне постоянного тока, такая как солнечные фотоэлектрические панели, аккумулятор и инвертор, предположительно относятся к категории перенапряжения II, в то время как инвертор и трансформатор на стороне переменного тока считаются категориями перенапряжения III [37].Следовательно, импульсное выдерживаемое напряжение для солнечных фотоэлектрических элементов, батареи и инвертора на стороне постоянного тока составляет 6 кВ, в то время как инвертор и трансформатор низкого напряжения (НН) на стороне переменного тока составляют 2,5 кВ и 4 кВ, соответственно.

3. Имитационное моделирование в программно-реструктурированной версии программы электромагнитных переходных процессов (EMTP-RV)

В этом исследовании программное обеспечение EMTP-RV является самой последней версией программного обеспечения EMTP, которое использовалось для изучения воздействия молнии. с размещением устройства защиты от перенапряжения (УЗИП) в гибридной системе накопления энергии солнечной фотоэлектрической батареей.В этом разделе обсуждается метод моделирования гибридной солнечной фотоэлектрической системы накопления энергии, напряжения, индуцированного молнией, и устройства защиты от перенапряжения (SPD) класса II.

Гибридная солнечная фотоэлектрическая система хранения энергии состоит из фотоэлектрической системы мощностью 1 мегаватт (МВт) с идеальной аккумуляторной системой хранения энергии для выработки постоянного тока. Затем мощность постоянного тока, преобразованная через инвертор, передает мощность переменного тока через трансформатор 433 В / 11 кВ в электрическую сеть. Для имитации воздействия непрямого удара молнии на систему были отработаны две модели; модель Хайдлера использовалась для моделирования тока обратного удара молнии, а модель Руска использовалась для получения напряжения, индуцированного молнией.Наконец, SPD класса II также был смоделирован для исследования производительности системы при единственной установке SPD в систему после удара непрямой молнии. На протяжении всего этого моделирования был проведен анализ чувствительности для определения производительности системы с одной установкой SPD и без SPD.

3.1. Моделирование гибридной солнечной фотоэлектрической системы хранения энергии

В этом исследовании солнечная фотоэлектрическая система мощностью 1 МВт была смоделирована на основе существующего приложения в Пучонге, Малайзия, с идеальной аккумуляторной системой хранения энергии.Он состоит из солнечных фотоэлектрических батарей, инверторов, идеального аккумулятора энергии, трансформатора и сети. Система аккумулирования энергии батареи была смоделирована на основе идеальных свойств, представленных в основной библиотеке программного обеспечения EMTP-RV. Также предполагалось, что система аккумулирования энергии полностью заряжена при выполнении анализа чувствительности к влиянию напряжения, индуцированного молнией, с одной установкой SPD класса II в гибридной солнечной фотоэлектрической системе хранения энергии и без нее.Гибридная солнечная фотоэлектрическая система накопления энергии преобразует выходную мощность 715,2 В _DC в выходную мощность 354,7 В _AC и подачу в сеть через трансформатор с номинальной мощностью 1,5 МВА 433 В / 11 кВ. Облучение и температура солнечных фотоэлектрических модулей были установлены в соответствии со стандартными условиями испытаний (STC), которые составляют 1000 Вт / м, ^{, 2,} и 25 ° C, соответственно. Детали компонентов гибридной солнечной фотоэлектрической системы накопления энергии приведены в таблице 5.

3.2. Моделирование обратного тока разряда молнии и напряжения, индуцированного молнией

Косвенная молния называется, когда молния поражает ближайший объект или поверхность земли и вызывает индуцированное молнией напряжение из-за электромагнитной связи между каналом удара молнии и системой [12] .Оценка напряжения, индуцированного молнией, может быть выполнена с использованием этих двух шагов [38,39], как объяснено в разделах 3.2.1 и 3.2.2, соответственно. Также стоит отметить, что задача этого исследования заключалась в воспроизведении реальный ток обратного удара молнии и индуцированное молнией напряжение с использованием математического уравнения. В связи с этим модели Хайдлера и Руска использовались в качестве альтернативных уравнений для представления тока обратного удара молнии и напряжения, индуцированного молнией. Смоделированное напряжение, индуцированное молнией, подавалось от гибридной солнечной фотоэлектрической системы хранения энергии.Предполагалось, что точка инжекции находится в ближайшей к системе точке, обозначенная как x, равная 0, с расстояниями удара молнии, d варьировалось. Однако есть некоторые ограничения в моделировании молнии, в результате чего применение модели Руска рассматривается только как идеальная проводимость земли и перпендикулярный канал молнии к земле в других работах, связанных с индуцированным эффектом [38,40].

3.2.1. Моделирование обратного тока разряда молнии

Функция Хайдлера была смоделирована для иллюстрации формы волны тока молнии.Как рекомендовано в стандарте IEC 62305-1 [41], функция Хайдлера дает более реалистичные результаты и начинается с крутизны 0 при t, равном 0 [42]. Ток обратного удара молнии был смоделирован с использованием формы волны молнии 8/20 мкс и был выбран для определения вызванного молнией эффекта, когда к системе было подключено устройство защиты от перенапряжения (SPD) [28,43,44]. Было выбрано девять амплитуд тока молнии в диапазоне от 2 кА до 200 кА, как указано в распределении Международного совета по большим электрическим системам (CIGRE) [45].Эти значения были также основаны на статистическом анализе грозовой активности на солнечной фотоэлектрической ферме Пучонг в Селангоре [28]. Следовательно, форма волны молнии была смоделирована с использованием уравнения Хайдлера, выраженного в уравнении (1).

i (t) = Imη (tτ1) n1 + (tτ1) nexp (−tτ2)

(1)

где I _m — пиковый ток молнии, η — поправочный коэффициент пикового тока, τ ₁ — постоянная времени нарастания, τ ₂ — постоянная времени спада, а n — коэффициент крутизны.Параметры, используемые для моделирования формы волны молнии 8/20 мкс, и ее график показаны в Таблице 6 и на Рисунке 3 соответственно.

3.2.2. Моделирование индуцированного молнией напряжения

Существуют три основные модели связи, которые использовались для определения индуцированного молнией напряжения в гибридной солнечной фотоэлектрической системе хранения энергии, вызванного непрямым ударом молнии; то есть, модель Rusck, Chowdhuri и Gross, и Agrawal et al. [46]. В этом исследовании модель Rusck была выбрана в качестве модели связи из-за ее упрощения и математической корректности, которая приводит к согласованным результатам [47, 48].Модель Руска моделировалась с использованием математической формулы, выраженной в уравнении (2).

v (x, t) = ζ0I0h5πβ (ct − xd2 + β2 (ct − x) 2 (1 + x + β2 (ct − x) (βct) 2 + x2 + d2γ2) ct + xd2 + β2 (ct + x) 2 (1 + x + β2 (ct + x) (βct) 2 + x2 + d2γ2))

(2)

где β = v / c — отношение скорости обратного хода к скорости света, ζ ₀ — 376,730313 Ом (полное сопротивление характеристики свободного пространства), I ₀ — ток обратного хода, d — горизонтальное расстояние между канал молнии и система, x — точка, ближайшая к удару молнии, h — высота системы, а γ равно 1 / √ (1 — β ²).

3.3. Моделирование устройства защиты от перенапряжения (SPD)

Устройство защиты от перенапряжения — это устройство, которое защищает оборудование в энергосистеме от перенапряжения. Он состоит как минимум из одного нелинейного компонента для ограничения импульсных перенапряжений и отводит импульсные напряжения на удаленную землю с точки зрения амплитуды [47]. SPD также является одним из типов систем молниезащиты, применяемых в гибридных солнечных фотоэлектрических системах хранения энергии. Существует три класса SPD: класс I, класс II и класс III, определяемый их требованиями к испытаниям.Учитывая типичный уровень молниезащиты (LPL) III и IV, рассматриваемый для солнечных фотоэлектрических ферм, обычно SPD класса II выбирается для всех низковольтных электрических установок, которые должны иметь возможность разрядить индуцированное молнией напряжение, возникающее в результате непрямого удара молнии [ 49]. Чтобы предотвратить распространение индуцированного эффекта в энергосистеме, а также для защиты нагрузок, этот SPD устанавливается на вспомогательном распределительном щите [28]. Поэтому среди доступных разрядных технологий варисторная технология разработана с быстрым откликом, что позволяет подходит для тестирования SPD.Варистор также известен как переменный резистор или варистор на основе оксида металла (MOV), изготовленный из металлооксидной керамики, которая состоит из оксида цинка (ZnO), который имеет нелинейные характеристики сопротивления [28,50], как показано на рисунке 4. В нем В ходе работы SPD был смоделирован на основе компонента MOV в U-конфигурации, взятой из раздела 9.2.2.6 стандарта PD CLC / TS 50539-12 [31]. Это связано с целями безопасности, при которых ток может проходить через второй варистор, не прерываясь при выходе из строя одного варистора [49].Тем не менее, все еще существует ограничение в моделировании SPD, в соответствии с которым установка SPD в гибридной системе накопления энергии солнечной фотоэлектрической батареи рассматривалась без внешней системы молниезащиты (LPS). УЗИП класса II также был смоделирован на основе таблицы данных производителя, чтобы гарантировать его работоспособность во время испытаний с имитацией напряжения, индуцированного молнией. В Таблице 7 и Таблице 8 приведены основные характеристики для УЗИП постоянного и переменного тока класса II и вольт-амперные характеристики, соответственно.Основываясь на вышеупомянутых параметрах, SPD класса II постоянного и переменного тока были испытаны с формой волны молнии 8/20 мкс и номинальным разрядным током I _n в рамках испытания класса II, как рекомендовано в стандарте BS EN 61643-31 [35]. Номинальный ток разряда определяется как пиковое значение тока, проходящего через SPD, с формой волны тока молнии 8/20 мкс. Ссылаясь на технические данные производителя для устройств защиты от постоянного и переменного тока, класс II [51,52], на рисунках 5 и 6 успешно показаны номинальные токи разряда 15 кА и 20 кА, основанные на форме волны 8/20 мкс и соответствующем им напряжении разряда 1 .85 кВ и 1,50 кВ после испытания номинальным разрядным током соответственно.

5. Результаты и обсуждение

В этом исследовании были проведены три тематических исследования для моделирования влияния анализа напряжения, индуцированного молнией, на гибридную солнечную фотоэлектрическую систему накопления энергии с установкой УЗИП класса II на сторонах постоянного и переменного тока. Это расстояние до удара молнии (т. Е. 20 м, 50 м и 100 м), амплитуда тока молнии и длина кабеля (т. Е. 5 м, 10 м и 20 м). Параметры для моделирования приведены в таблице 9, а данные измерений напряжений, индуцированных молнией, представлены в таблице 10 и 11 соответственно.Результаты всех тематических исследований сравниваются с результатами без SPD [42] для количественного анализа. В таблице 10 показаны результаты напряжения, индуцированного молнией, когда одиночный SPD класса II постоянного тока был установлен рядом с инвертором на стороне постоянного тока. Есть две точки измерения, обозначенные как точка A (солнечные фотоэлементы и батарея) и точка B (сторона постоянного тока инвертора). Полученные результаты сравнивались с выдерживаемым импульсным напряжением, а количественный анализ объяснялся в каждом разделе 5.1, Раздел 5.2 и раздел 5.3. Учитывая, что выдерживаемое импульсное напряжение оборудования на стороне постоянного тока составляет 6 кВ, согласно стандарту PD CLC / TS 50539-12, можно четко видеть, что зарегистрированное индуцированное напряжение превышает предел 6 кВ, когда ток больше или равен до, 25 кА, независимо от дальности поражения. Что касается инвертора на стороне постоянного тока, он должным образом защищен SPD класса II ниже предела выдерживаемости. Далее в таблице 11 показаны результаты напряжения, индуцированного молнией, когда одиночный SPD переменного тока класса II был установлен рядом с трансформатором.Есть две точки измерения, обозначенные как точка C (рядом с инвертором со стороны переменного тока) и точка D (трансформатор). Аналогичным образом, в этом случае полученные результаты также сравнивались с выдерживаемым импульсным напряжением, как указано в разделах 5.1, 5.2 и 5.3. т.е. 2,5 кВ и 4 кВ для инвертора и трансформатора низкого напряжения соответственно.

Опять же, результаты показывают, что установка AC SPD Class II рядом с трансформатором была способна защитить от возможного повреждения. Что касается стороны переменного тока инвертора, любой ток, превышающий 3 кА, вызывает наведенное напряжение, превышающее предел выдерживаемости, равный 2.5 кВ, независимо от длины кабеля. Следовательно, очевидно, что AC SPD явно необходим для защиты оборудования, несмотря на то, что расстояние менее 10 м не требует установки SPD, как указано в IEC TR 63227 и PD CLC / TS 50539-12. Следовательно, в зависимости от местных данных о молнии, можно иметь очень хорошее представление о выборе подходящего номинала и уровня молниезащиты для своей системы.

5.1. Влияние различного расстояния разряда молнии

В этом разделе обсуждается эффект индуцированного молнией напряжения, когда ток молнии амплитудой 19 кА поражает около 10-метрового кабеля системы с различными расстояниями разряда молнии (т.е., d = 20 м, 50 м, 100 м от системы) с SPD класса II, установленным как на стороне постоянного, так и переменного тока. На рисунке 11a показано, что солнечная фотоэлектрическая батарея может выдерживать индуцированное напряжение, поскольку оно меньше 6 кВ максимального выдерживаемого импульсного напряжения для солнечной фотоэлектрической батареи на стороне постоянного тока. На рисунке 11b показано, что инвертор на стороне постоянного тока должным образом защищен одной установкой DC SPD класса II. Между тем, на рисунке 11c показано, что индуцированное напряжение около инвертора на стороне переменного тока превысило импульсное выдерживаемое напряжение, равное 2.5 кВ. Тем не менее, на рисунке 11d показано, что SPD класса II переменного тока смог ограничить наведенное напряжение рядом с трансформатором. В таблицах 12 и 13 представлена процентная разница ограниченного индуцированного напряжения путем сравнения данных без и с установкой SPD класса II на обоих источниках постоянного тока. и стороны переменного тока. Таблица 12 показывает, что при одиночной установке DC SPD класса II рядом с инвертором на стороне постоянного тока измерение напряжения, индуцированного молнией, в точке A составило около 25,08% на 20 м, 24,96% на 50 м и 24.64% на 100 м. Между тем, это другой случай в точке B, где фиксированные напряжения, индуцированные молнией, составляли от 77,26% до 76,49% по мере увеличения расстояния удара молнии. Из этого наблюдения видно, что при единственной установке УЗИП постоянного тока класса II рядом с инвертором солнечная фотоэлектрическая батарея может выдерживать импульсное выдерживаемое напряжение 6 кВ. Между тем в таблице 13 представлена отдельная установка УЗИП переменного тока класса II. около трансформатора, измерение индуцированного молнией напряжения в точке C составило около 3.03% на 20 м, 3,80% на 50 м и 4,19% на 100 м. Однако индуцированные молнией напряжения, измеренные в точке D, составили от 83,58% до 83,16% при увеличении расстояния удара молнии с 20 м до 100 м. В этом случае одной установки AC SPD Class II недостаточно для защиты инвертора на стороне переменного тока, поскольку импульсное выдерживаемое напряжение превышает 2,5 кВ.

На основании полученных результатов видно, что солнечная фотоэлектрическая батарея находилась в безопасной зоне только до 19 кА амплитуды тока молнии на дистанциях удара молнии 20 м и 50 м.На 100 м солнечная фотоэлектрическая батарея была защищена только до 25 кА. На солнечной фотоэлектрической батарее наблюдались высокие индуцированные молнией напряжения при амплитуде тока молнии более 25 кА. Однако для инвертора на стороне переменного тока все по-другому, который защищен только до 3 кА на всех расстояниях от удара молнии. Следовательно, на основе анализа процентной разницы можно ясно увидеть, что когда амплитуда тока молнии составляет 19 кА, одиночный УЗИП класса II на стороне постоянного тока способен ограничивать максимум 25% наведенного напряжения на солнечной фотоэлектрической батарее, в то время как только от 3% до 4% ограниченного наведенного напряжения на инверторе переменного тока.

Результаты показали, что по мере увеличения дистанции удара молнии процентная разница между ограниченным наведенным напряжением без и с SPD на стороне постоянного тока в точках A и B уменьшается. Это то же самое, что и на стороне переменного тока, при этом процентная разница между фиксированным индуцированным напряжением без и с SPD в точках C и D также уменьшается по мере увеличения расстояния до удара молнии.

5.2. Влияние разной амплитуды токов молнии

В этом разделе обсуждается влияние разного индуцированного молнией напряжения с разной амплитудой тока молнии (т.например, от 3 кА до 169 кА) при ударе молнии на расстоянии 50 м от системы и длине кабеля 10 м при однократной установке УЗИП класса II как со стороны постоянного, так и переменного тока. На рис. 12а показано, что солнечная фотоэлектрическая батарея находится в безопасной зоне только для амплитуды тока молнии до 25 кА с одной установкой УЗИП постоянного тока класса II рядом с инвертором на стороне постоянного тока. Если амплитуда тока молнии превышает 25 кА, индуцированное напряжение может превышать 6 кВ импульсного выдерживаемого напряжения солнечной фотоэлектрической батареи.На рисунке 12b показано, что инвертор должным образом защищен с помощью одной установки DC SPD класса II. На рисунке 12c также показано, что инвертор на стороне переменного тока может выдерживать импульсное выдерживаемое напряжение 2,5 кВ при амплитуде тока молнии примерно до 5 кА. Между тем, рисунок 12d демонстрирует, что наведенное напряжение можно было снизить с помощью одной установки устройства защиты от прерывания переменного тока класса II рядом с трансформатором. Таблица 14 и таблица 15 представляют процентную разницу между ограниченным наведенным напряжением путем сравнения данных без установки SPD класса II и с ней. как со стороны постоянного, так и переменного тока.В этом разделе были выбраны только три амплитуды тока молнии на основе статистического анализа на солнечной фотоэлектрической ферме Пучонг [28]. По данным Международного совета по большим электрическим системам (CIGRE) [45], он представляет собой вероятность возникновения 5%, 50% и 95% амплитуды тока молнии. Таблица 14 показывает, что с одной установкой DC SPD класса II рядом с инвертора на стороне постоянного тока, измерение индуцированного молнией напряжения в точках A и B показывает, что система безопасна даже без SPD класса II для амплитуды тока молнии 3 кА.Для амплитуды тока молнии 19 кА индуцированное молнией напряжение было ограничено примерно на 24,96% в точке A и 77,08% в точке B. В то время как для амплитуды тока молнии 169 кА индуцированное молнией напряжение снизилось примерно до 32,16. % в точке A и 95,20% в точке B. Однако в случае 169 кА одной установки УЗИП постоянного тока класса II недостаточно и она может повредить систему, поскольку она превышает импульсное выдерживаемое напряжение 2,5 кВ. 15 показывает, что при единственной установке устройства защиты от сети переменного тока класса II рядом с трансформатором измерение напряжения, индуцированного молнией, в точке C показывает около 1.89% для 3 кА, 3,80% для 19 кА и 10,72% для 169 кА могут быть ограничены AC SPD Class II. В то время как в точке D было успешно снижено около 11,32% для 3 кА, 83,41% для 19 кА и 96,60% для 169 кА. Видно, что трансформатор защищен, поскольку он не превышает импульсное выдерживаемое напряжение 4 кВ.

Основываясь на процентной разнице фиксированного индуцированного напряжения для без SPD и с SPD на стороне постоянного и переменного тока, он показывает, что по мере увеличения амплитуды тока молнии процентная разница также увеличивается.Однако индуцированное молнией напряжение ограничивалось одним SPD только до 19 кА амплитуды тока молнии на солнечной фотоэлектрической батарее. Если ток превышает 19 кА, максимальное ограниченное индуцированное напряжение возрастает до 32%, но все же превышает выдерживаемое импульсное напряжение 6 кВ, что может повредить солнечную фотоэлектрическую батарею. Аналогично, в случае инвертора на стороне переменного тока, где одиночный SPD может ограничивать только до 3 кА. Таким образом, инвертор подвергается высокому риску выхода из строя вызванным молнией напряжением, если оно превышает 3 кА.В этом случае, чем выше амплитуда тока молнии, тем выше полученное напряжение, индуцированное молнией, что приводит к быстрому увеличению времени фронта и долгому спаду времени хвоста. Он описывается величиной амплитуды (пика) тока молнии, временем нарастания и временем спада. Хвостовое время измеряется как время, необходимое для затухания формы волны до половины своего пикового значения.

5.3. Влияние разной длины кабеля

В данном тематическом исследовании влияние перенапряжения, вызванного молнией, при разной длине кабеля (т.е.е., 5 м, 10 м и 20 м) при амплитуде тока молнии 19 кА и расстоянии разряда молнии 50 м от системы. УЗИП класса II был установлен на сторонах постоянного и переменного тока соответственно. На рисунке 13a показано, что солнечная фотоэлектрическая батарея была защищена от напряжения, индуцированного молнией, для всех выбранных длин кабеля, поскольку индуцированное напряжение составляет менее 6 кВ выдерживаемого импульсного напряжения. На Рисунке 13b показано, что инвертор был защищен одной установкой DC SPD Class II.На рисунке 13c показано, что инвертор на стороне переменного тока был поврежден из-за индуцированного напряжения, которое превысило импульсное выдерживаемое напряжение 2,5 и 4 кВ. Однако при единственной установке УЗИП переменного тока класса II рядом с трансформатором индуцированное напряжение около трансформатора полностью ограничивалось УЗИП, как показано на рисунке 13d. Разница в процентах результирующего наведенного напряжения, измеренного с установкой УЗИП и без нее при стороны постоянного и переменного тока представлены в таблицах в Таблице 16 и Таблице 17 соответственно.Таблица 16 показывает, что при единственной установке DC SPD класса II рядом с инвертором на стороне постоянного тока, напряжения, индуцированные молнией, были ограничены в точке A примерно на 25,71% для 5 м, 25,43% для 10 м и 25,37% для 20 м. м. То же самое и для случая, измеренного в точке B, где около 74,73% для 5 м, 77,12% для 10 м и 79,40% для 20 м. Таким образом, он показал, что оборудование на стороне постоянного тока было защищено с помощью единственной установки УЗИП постоянного тока класса II рядом с инвертором. Таблица 17 показывает, с одной установкой УЗИП переменного тока класса II рядом с трансформатором, индуцированные молнией напряжения, ограниченные на уровне точки C было зафиксировано около 3.01% для 5 м, 3,34% для 10 м и 29,76% для 20 м. Между тем, измеренное напряжение, индуцированное молнией, в точке D составило от 81,49% до 84,17% для расстояний от 5 м до 20 м, соответственно. Опять же, одной установки AC SPD класса II рядом с трансформатором было недостаточно для защиты инвертора на стороне переменного тока независимо от любого расстояния. Таким образом, можно увидеть, что по мере увеличения длины кабеля процентная разница зажимаемых наведенное напряжение при отсутствии и с SPD в точках A и C также уменьшается.Однако процентная разница между фиксированным индуцированным напряжением, полученным без устройства защиты SPD и с ней в точках B и D (где расположен SPD), увеличивалась по мере увеличения длины кабеля. В целом, длина кабеля между точкой установки SPD и защищаемым оборудованием имеет большое значение с точки зрения эффективности защиты от перенапряжения. Из наблюдений на рис. 13a, c видно, что чем дальше расстояние между SPD и защищаемым оборудованием, в данном случае более 10 м, тем выше регистрируемое напряжение, индуцированное молнией.Это происходит из-за перенапряжения и электромагнитных колебаний, которые приводят к более высокому наведенному напряжению, измеряемому на защищаемом оборудовании [53,54,55]. Следовательно, отказ защищаемого оборудования может произойти, несмотря на наличие SPD. Однако колебаниями можно пренебречь для кабеля длиной менее 10 м от УЗИП, поскольку установка УЗИП должна располагаться как можно ближе к защищаемому оборудованию. На основании анализа на всех участках было пройдено напряжение, индуцированное молнией. и вызвали перенапряжение в системе, что привело к серьезным повреждениям и неэффективности оборудования, особенно солнечных фотоэлектрических систем, аккумуляторов энергии, инвертора и т. д.[21,23,42,56]. Следовательно, во всех тематических исследованиях, чем удалено определенное оборудование / устройство от SPD, тем ниже процент снижения ограниченного индуцированного напряжения между без SPD и с SPD в системе. В соответствии со стандартом IEC TR 63227 рекомендуется устанавливать более одного SPD класса II в системе без внешней LPS непосредственно на защищаемом оборудовании по следующим причинам:

Чем ближе Чем выше расстояние удара молнии, тем выше наведенное напряжение в системе.
Чем выше амплитуда тока молнии, тем выше генерируемое индуцированное напряжение.
Чем длиннее кабель, тем выше индуцированное напряжение, создаваемое в системе.

Однако, как указано в стандартах IEC TR 63227 и PD CLC / TS 50539-12, отсутствует адекватная информация о требованиях к импульсному выдерживаемому напряжению или базовому уровню изоляции (BIL) для аккумуляторов энергии, так как исследований мало. доступны, особенно в отношении исследований напряжения, индуцированного молнией.Таким образом, получив вышеуказанные результаты, он также становится частью вклада Комитета 4.44 Рабочей группы Международного совета по большим электрическим системам (CIGRE WG C4.44) по электромагнитной совместимости (ЭМС) для больших фотоэлектрических систем. Кроме того, в следующем исследовании рекомендуется дополнительно изучить способность SPD ограничивать импульсное напряжение с использованием различных типов и конфигураций SPD, как указано в стандарте PD CLC / TS 50539-12.

6. Выводы

В заключение, в этой статье было представлено влияние напряжения, индуцированного молнией, на гибридную солнечную фотоэлектрическую систему накопления энергии посредством единственной установки SPD как на стороне постоянного, так и переменного тока.В данной работе доказано, что однократной установки SPD в системе недостаточно для полной защиты оборудования. Однократная установка УЗИП рядом с инвертором на стороне постоянного тока позволяет солнечной фотоэлектрической батарее выдерживать импульсное напряжение 6 кВ только до 19 кА, независимо от расстояния удара молнии и длины кабеля, а также до 25 кА на 100 м. Расстояние удара молнии только для кабеля длиной 5 м. Между тем, независимо от дистанции удара молнии для кабеля длиной 10 м и 20 м выдерживаемое импульсное напряжение составляет до 19 кА.При однократной установке УЗИП переменного тока рядом с трансформатором инвертор на стороне переменного тока может выдерживать импульсное напряжение 2,5 кВ только до 3 кА, независимо от расстояния удара молнии (от 20 м до 100 м) и длины кабеля (5 м). до 20 м). Основной вклад в эту работу внесен в количественные результаты наведенного напряжения, основанные на анализе чувствительности, проведенном на основе трех тематических исследований в Разделе 5.1, Разделе 5.2 и Разделе 5.3. Принимая во внимание выдерживаемые напряжения оборудования, можно четко увидеть вероятность повреждения оборудования, особенно инвертора, при изменении каждого из параметров.Проблемы такого рода могут привести к колебаниям и нестабильной выработке электроэнергии, что приведет к потере прибыли для потребителя. Следовательно, чтобы система могла работать с максимальной эффективностью одновременно с работой без каких-либо ограничений, SPD должен быть правильно установлен и скоординирован в соответствии с опубликованным стандартом PD CLC / TS 50539-12 [31] и IEC TR 63227. [33], принимая во внимание все результаты, представленные в данном исследовании. Из-за критичности солнечной фермы с точки зрения защиты и производительности необходимо учитывать несколько важных критериев, таких как размещение, рейтинг и количество необходимых SPD.Эти аспекты определяют оценку характеристик оборудования при сравнении с его выдерживаемым базовым уровнем молниезащиты (BIL). Следовательно, должна быть назначена и согласована соответствующая схема защиты при правильной установке.

Свод правил штата Калифорния, раздел 8, раздел 2940.15. Заземление для защиты сотрудников.

Эта информация предоставляется бесплатно Департаментом производственных отношений. со своего веб-сайта www.dir.ca.gov. Эти правила предназначены для удобство пользователя, и не дается никаких заверений или гарантий, что информация актуален или точен. См. Полный отказ от ответственности на странице https://www.dir.ca.gov/od_pub/disclaimer.html.

Подраздел 5. Приказы по электробезопасности
Группа 2. Приказ о высоковольтной электробезопасности
Статья 36. Порядок работы и порядок работы.

Вернуться к индексу
Новый запрос

(а) Заявление.Этот раздел применяется к заземлению линий электропередачи, распределительных линий и оборудования с целью защиты сотрудников. Подраздел (f) этого раздела также применяется к защитному заземлению другого оборудования, как требуется в других частях этой статьи.

(b) Общие. Для любого сотрудника, работающего с линиями электропередачи и распределения или с оборудованием в обесточенном состоянии, работодатель должен гарантировать, что линии или оборудование обесточены в соответствии с положениями Раздела 2940.14, и должен обеспечить надлежащее заземление линий или оборудования, как указано в подразделах (c) по ( i) данного раздела.Однако, если работодатель может продемонстрировать, что установка заземления неосуществима или что условия, возникшие в результате установки заземления, будут представлять большую опасность для сотрудников, чем работа без оснований, линии и оборудование могут рассматриваться как обесточенные при условии, что работодатель установит что применяются все следующие условия:

(1) Работодатель гарантирует, что линии и оборудование обесточены в соответствии с положениями Раздела 2940.14.

(2) Нет возможности контакта с другим источником питания.

(3) Отсутствует опасность индуцированного напряжения.

(в) Тестирование. Испытания должны проводиться, чтобы убедиться, что проводники или оборудование были обесточены, прежде чем сотрудники установят заземление на линиях или оборудовании.

(d) При необходимости должны быть установлены ограждения или барьеры для предотвращения контакта с другим незащищенным проводником или оборудованием под напряжением.

(e) Эквипотенциальная зона. В таких местах должны быть размещены временные защитные площадки и организованы таким образом, чтобы работодатель мог продемонстрировать, что они не допустят воздействия на каждого работника опасной разницы в электрическом потенциале.

ПРИМЕЧАНИЕ к подразделу (e): Приложение E к данной статье содержит инструкции по установлению эквипотенциальной зоны, требуемой этим подразделом. Отдел безопасности и гигиены труда сочтет методы заземления, соответствующие этим руководящим принципам, соответствующими подразделу (e) этого раздела.

(е) Оборудование защитного заземления.

(1) Заземляемые проводники или оборудование должны быть четко идентифицированы и изолированы от всех источников напряжения.

(2) Оборудование защитного заземления должно выдерживать максимальный ожидаемый ток короткого замыкания.

(3) Заземляющие устройства должны иметь минимальную проводимость меди № 2 AWG.

(4) Защитные заземления должны иметь достаточно низкий импеданс, чтобы они не задерживали срабатывание защитных устройств в случае случайного включения питания линий или оборудования.

(5) На проводниках или оборудовании, над которым проводятся работы, должно быть как минимум одно заземление:

(A) между местом, где выполняются работы, и каждым возможным источником питания,

(B) на участке место работы или

(6) Одно из заземляющих устройств должно быть видно хотя бы одному члену экипажа, если только одно из заземляющих устройств не доступно только уполномоченным лицам.

(g) Подключение и отключение заземления.

(1) Порядок подключения. Работодатель должен гарантировать, что, когда работник подключает заземление к линии или оборудованию, работник сначала подключает заземление, а затем присоединяет другой конец с помощью инструмента для подключения к линии под напряжением.

(2) Порядок удаления.Работодатель должен гарантировать, что, когда работник удаляет заземление, работник снимает заземляющее устройство с линии или оборудования с помощью инструмента для подключения к линии под напряжением, прежде чем он или она отключит заземление.

(h) Дополнительные меры предосторожности. Работодатель должен гарантировать, что, когда работник выполняет работу с кабелем в месте, удаленном от кабельного зажима, кабель не заземляется на кабельном зажиме, если существует возможность опасной передачи потенциала в случае неисправности.

(i) Удаление оснований для испытаний. Работодатель может разрешить работникам временно устранять основания во время испытаний. Во время процедуры тестирования работодатель должен гарантировать, что каждый сотрудник использует изоляционное оборудование, должен изолировать каждого сотрудника от любых сопутствующих опасностей и должен принять любые дополнительные меры, необходимые для защиты каждого открытого сотрудника в случае, если ранее заземленные линии и оборудование будут под напряжением.

Примечание: цитируемый орган: раздел 142.3 Трудового кодекса. Ссылка: Раздел 142.3 Трудового кодекса.

ИСТОРИЯ

1. Новый раздел подан 2-27-2018; оперативная 4-1-2018 (Реестр 2018, № 9).

Вернуться к статье 36 Содержание

распространенных заблуждений относительно изолированных систем заземления при снижении наведенного переменного напряжения на трубопроводах | КОРРОЗИЯ NACE

РЕФЕРАТ

Трубопроводы, подверженные наведенным переменным напряжениям в общих коридорах с линиями электропередач, часто требуют установки системы ослабления переменного напряжения для снижения напряжений до приемлемого уровня.Схемы смягчения последствий включают систему (или системы) заземления и часто используют твердотельные устройства развязки, подключенные между трубопроводом и системой заземления, чтобы обеспечить непрерывность переменного тока, сохраняя при этом изоляцию постоянного тока, чтобы не повлиять на целостность системы катодной защиты. Однако различные неправильные представления о характеристиках разъединителей и их связи с системами заземления и трубопроводом иногда приводили к путанице в отношении того, как применять и оценивать продукты и связанное с ними оборудование.Кроме того, правила, относящиеся к установкам, часто нарушаются из-за незнания надлежащих методов, продуктов и надлежащей инженерной практики. Заблуждения часто включают: характеристики устройства развязки переменного и постоянного тока, соображения порогового напряжения, номинальные значения переменного тока короткого замыкания и тока молнии, размер проводов, реакцию системы на индуцированное переменное напряжение, классификацию оборудования для опасных мест и электрические нормы, регулирующие установку. Каждая из этих тем подробно рассматривается в отношении применения продуктов и систем, связанных с уменьшением воздействия переменного тока.

ВВЕДЕНИЕ

Индукция переменного напряжения на трубопроводах является одним из последствий применения катодной защиты трубопроводов в коридорах линий электропередач. По мере улучшения покрытий, из-за чего трубопровод выглядит электрически более изолированным от земли, трубопровод все больше подвергается электрическим воздействиям, которые могут быть на него наведены. Этот процесс смягчения последствий достигается за счет обеспечения соединения переменного тока с низким импедансом между трубопроводом и системой заземления, тем самым ограничивая разницу напряжений, которая может существовать между двумя точками.Соединение с низким импедансом может быть сплошным проводником, однако это отрицательно повлияет на катодную защиту, что приведет к увеличению требований по току и снижению потенциалов. По этой причине соединение обычно имеет разъединитель, установленный последовательно, поскольку характеристики разъединителя помогают контролировать напряжение переменного тока, не влияя на напряжение катодной защиты. Обладая высоким сопротивлением потоку постоянного тока и низким сопротивлением переменному току, развязка заставляет систему заземления казаться электрически неподключенной к трубопроводу с точки зрения постоянного тока, при этом она полностью используется в качестве заземления переменного тока.Нежелательное напряжение переменного тока обычно может быть уменьшено до небольшой доли первоначального значения.

Реакцию всей системы — трубопровода, развязки, заземления и систем заземления — необходимо учитывать при рассмотрении вопроса о смягчении воздействия переменного тока. Правильно спроектированные системы заземления с развязкой могут обеспечить предусмотренное снижение риска в нормальных (установившихся) рабочих условиях и защиту от перенапряжения в ненормальных условиях, не оказывая отрицательного воздействия на системы катодной защиты. Улучшения в системах CP также являются обычным явлением, когда соответствующие системы смягчения применяются к известным недостаткам.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ СМЯГЧЕНИЯ

Основными компонентами системы смягчения последствий переменного тока являются трубопровод, система заземления, заземление и разъединитель. Изучение роли каждого компонента позволяет лучше понять ограничения и возможности, имеющиеся в проекте смягчения воздействий.

Трубопровод

При воздействии сильного магнитного поля на стальной трубопровод от источника тока, такого как близлежащая линия электропередачи, на трубопроводе создается наведенное переменное напряжение.В то время как покрытия помогают минимизировать требования к катодной защите по току, эти же покрытия заставляют трубопровод казаться изолированным от окружающей земли, создавая напряжение

Защита цепей от электромагнитных угроз

Медицинское оборудование и диагностическая промышленность Журнал
Указатель статей MDDI

An MD&DI Март 1998 г. Колонка

ПОЛЕВЫЕ УКАЗАНИЯ EMI

Экранирование корпуса, фильтрация цепей и защита кабеля — это ключ к соблюдению новых требований по электромагнитной совместимости.

Разработчики медицинского электронного оборудования сталкиваются с новыми проблемами по мере выполнения требований, которые будут сосредоточены на стандарте EN 60601-1-2, который становится обязательным в июле 1998 года. Производители все больше озабочены тем, как проектировать чувствительные устройства, устойчивые к переходным и установившимся радиосигналам. -частотные (RF) помехи. Проблемы с выбросами также являются серьезной проблемой, особенно при использовании схем с более высокой скоростью. Чувствительные аналоговые цепи в сочетании с ограничивающим током утечки и специальной обработкой внешней поверхности корпуса привели к отключению многочисленных аналоговых инструментальных усилителей и схем компаратора при наличии уровней излучаемого поля менее 1 В / м.

Испытание на электростатический разряд (IEC 801-2: 1991) проводится в соответствии с требованиями EN 60601-1-2.

Требования к утечке через интерфейс пациента также делают типичные методы проектирования электромагнитной совместимости (ЭМС) развязки сигнального кабеля и экранирования кабеля непригодными для медицинских устройств. Эта проблема подтолкнула к разработке эффективных методов закалки. Ключ часто кроется в компоновке печатной платы (PCB) и выборе внутренних соединений.Если подумать о линиях передачи и методах управления высокочастотным импедансом, даже при проектировании низкочастотных аналоговых схем, можно получить эффективные решения по ЭМС.

ОЦЕНКА ЗАЩИТЫ

Знание степени защиты, такой как экранирование корпуса и кабеля и фильтрация цепей, для данных цепей, которые должны соответствовать новым требованиям, имеет решающее значение. Следующие шаги показывают, как можно рассчитать быстрое приближение.

Начните с уровня радиочастотной угрозы в вольтах на метр (например,г., 3 В / м).
Умножьте на ожидаемую однородность поля: 2x для помещений с полностью ферритовой облицовкой и 4x для полуэховых помещений. (Для этого примера предположим, что комната полностью покрыта ферритовой плиткой, или 2x, что дает поле 6 В / м.)
Преобразование поля в децибелы (6 В / м = 136 дБмкВ / м).
Вычтите основной коэффициент потерь настроенного диполя для связи между двумя настроенными дипольными антеннами, или –14 дБ.
Еще больше уменьшите идеальные потери, если частотная связь ниже резонансной длины кабеля, дорожки печатной платы или размеров оборудования (-20 log10 f ^₃/ f ^₀, где f ^₃ — четвертьволновая частота длины кабеля, дорожки печатной платы или размеров оборудования).Для 36-дюйм. кабеля четвертьволновая резонансная частота 83,3 МГц. Если f ^₀ составляет 26 МГц, то поправка составляет -10 дБ.
Суммируйте значения в децибелах следующим образом: 136 — 14 — 10 = 112 дБмкВ при сопротивлении нагрузки 100.
Преобразуйте 112 дБмкВ в линейные единицы, что дает наведенное напряжение 400 мВ. По мере увеличения импеданса нагрузки будет увеличиваться и наведенное напряжение. Для нагрузки 100000 напряжение возрастет примерно до одной трети уровня 6 В / м, или 2 В.
Сравните наведенные уровни от 0,4 до 2 В с типичными пороговыми значениями схемы для «внутриполосных» частот угрозы. Если предположить, что в этом примере 26 МГц находится в пределах эффективной полосы пропускания усилителя, то пороговое значение схемы, скажем, 5 мВ, можно напрямую сравнить со значениями угрозы для получения необходимого уровня защиты. В этом случае необходимая защита варьируется от 20 log ^₁₀ 0,4 / 0,005 до 20 log ^₁₀ 2 / 0,005 или от 38 до 52 дБ, в зависимости от сопротивления нагрузки.

Это только приближение, и рекомендуется более тщательный анализ. Диапазон наведенного напряжения для этого примера варьировался от 1/150 до 1/80, в зависимости от импеданса нагрузки, и представляет собой оценку величины наведенного напряжения на импедансе нагрузки. Сравнение аналогового порогового значения с этим значением даст оценку необходимой защиты. Необходимая защита может включать: защиту экрана кабеля во всем диапазоне частот угрозы, защиту оконцовки экрана кабеля, фильтрацию нижних частот входов / выходов LC на входе в порт корпуса, дроссельный фильтр синфазного режима (CM) ввода / вывода. (внешний или внутренний), дифференциальные линейные драйверы и приемники, а также оптические изоляторы.

ОТВЕТ ЦЕПИ

Реакция усилителя на угрозу с частотой 26 МГц сначала кажется необоснованной, учитывая типичную полосу пропускания КИПиА. Внутренние защитные диоды IC обладают способностью выпрямлять постоянным током внеполосный РЧ-индуцированный сигнал и вызывать смещение усилителя постоянным током в состояние насыщения. Другая возможность состоит в том, что нелинейное действие диодов блокирует радиопомехи, но позволяет индуцировать модуляцию на несущей (которая должна составлять 1 кГц) вместе с истинным намеченным сигналом.

Способы упрочнения аналоговых схем следующие:

Считать все цепи радиочастотными. Независимо от рабочей частоты, все цепи должны рассматриваться как высокочастотные цепи, чтобы должным образом защитить их от высокочастотных угроз. Экранирование кабелей и заделка их только на одном конце при одновременной защите цепи от низкочастотных токов контура заземления подвергает их воздействию напряжений, индуцированных радиочастотным полем, на четвертьволновой резонансной длине кабеля и на всех более высоких частотах.Крайне важно спроектировать защиту РЧ для работы во всем диапазоне РЧ требований к испытаниям, который сейчас составляет от 150 кГц до 1 ГГц.
Щиты заземления только на одном конце. На высоких частотах угроза почти всегда заключается в контакте CM или заземлении (или корпусе), а не контакте с контактом. Следовательно, необходимо контролировать контуры заземления. На высоких частотах внешние электрические поля направляют высокочастотные токи на экранированный кабель. Максимумы тока и напряжения развиваются на четвертьволновых частотах длины кабеля.На резонансных частотах кабеля и выше экран кабеля становится неэффективным.
Щиты заземления с обеих сторон. Если экран кабеля заземлен с обоих концов, основная опасность возникнет на его полуволновой частоте 150 МГц. Если заделка экрана не коаксиальная, а заделка заземляющего провода, защита экрана практически исчезнет при нечетных кратных резонансной частоте. Концевые заделки экрана с одним проводом стока означают, что максимальный ток полуволны будет протекать только через провод стока, создавая интенсивные магнитные поля вокруг провода стока.
Концевые коаксиальные экраны. Только подав току экрана более одного пути к земле, магнитные поля могут начать нейтрализовать друг друга и, следовательно, защитить сигнальные контакты в разъеме. Все разъемы должны быть металлическими и прикрепляться к корпусу посредством прямого контакта металла с металлом (поверхности с обработкой проводимости как на разъеме, так и на корпусе). Следует использовать экранированные кожухи, такие как те, которые доступны для большинства разъемов типа Sub-D. Вместо разъемов DIN и mini-DIN следует использовать луженые разъемы типа D с углублениями.
Разделите неэкранированные и экранированные выводы на разные разъемы. Все выводы сигнальной цепи, которые будут использовать фильтрацию для усиления схем ввода / вывода, должны быть расположены в одном разъеме. Все контакты в этом разъеме должны быть отфильтрованы. Размер конденсаторов не должен отличаться более чем на 10: 1. Экранированные и неэкранированные провода не должны использовать один и тот же разъем. Все экранированные выводы должны быть сгруппированы вместе, чтобы можно было использовать стандартный метод подключения.Экраны мультиэкранированных кабелей должны быть закорочены вместе с помощью токопроводящей металлической ленты или должны иметь специальную заднюю оболочку разъема, которая позволяет заземлять каждый экран на корпус разъема.

ЗНАЧЕНИЯ ЕМКОСТИ ФИЛЬТРА

Если сигнальные провода используют емкостную фильтрацию между фазами и шасси, то величина емкости будет ограничена допустимым током утечки. LC-фильтры с большой индуктивностью CM позволят уменьшить межконтактную емкость и при этом достичь значений вносимых потерь фильтра нижних частот, необходимых для защиты большинства схем.

Используйте витой экранированный кабель для низкочастотных аналоговых цепей. Часто разработчики аналоговых сигналов предусматривают, что экранированные сигнальные кабели должны иметь экран, заземленный только на одном конце. Это сделано для предотвращения серьезной угрозы протекания тока контура заземления по экрану и создания сетевого напряжения на импедансе нагрузки. Добавленное скручивание значительно снижает связь магнитного поля «контура заземления». Поэтому для усиления чувствительных аналоговых сигналов следует использовать кабель TSP, скрученный с шагом 18 витков на фут, и оба конца экрана должны быть заземлены.
Направляйте внутренние сигналы ввода / вывода на печатной плате, а не через выводы. Прокладка внутренних выводов от разъема должна проходить по дорожкам на печатной плате. Эти дорожки должны быть подключены непосредственно к контактам разъема ввода / вывода. Таким образом, сигнальные дорожки могут достичь максимального контроля импеданса CM (вывод-шасси), чтобы уменьшить связь от высокочастотных угроз.

КОНСТРУКЦИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Конструкция печатной платы должна обеспечивать полную плоскость заземления и питания, как и цифровые платы, а материнская плата или объединительная плата должны заземлять все обратные плоскости вместе.В свою очередь, эти плоскости должны быть емкостно заземлены на шасси с емкостными значениями, выбранными в соответствии с допустимой утечкой через корпус. Ключом к заземлению является то, что путь заземления должен иметь минимальную индуктивность. Если используется заземление по постоянному току, источник питания должен поддерживать опорный сигнал обратной линии питания от своего шасси, обеспечивая одно опорное соединение шасси для системы, а именно на материнской плате или объединительной плате.

ПЕРЕХОДНЫЕ УГРОЗЫ

Электростатический разряд (ESD) и быстрые электрические переходные процессы (EFT) обычно представляют большую опасность для цифровых схем, чем для аналоговых.Событие ESD генерирует значительное количество излучаемой радиочастотной энергии в диапазоне от 5 до 200 МГц. Эта энергия часто достигает пика на четвертьволновой резонансной частоте человека, выполняющего тест. Большинство человеческих тел само резонируют на частотах от 35 до 45 МГц. Следовательно, пиковое излучение от электростатического разряда также достигает пика в том же диапазоне частот. Кабели ввода / вывода также часто резонируют в этом диапазоне и в результате получают значительное количество излучаемой энергии электростатического разряда.

Измеренные уровни наведенного напряжения на оконечной нагрузке кабеля ввода / вывода показывают уровни 600 В, индуцированные, когда корпус подвергается разряду 4–8 кВ.Такие уровни намного превышают типичное пороговое значение цифрового сбоя, равное 0,4 В. Типичная длительность индуцированного импульса составляет около 400 наносекунд. Экранирование кабелей ввода / вывода и заземление на обоих концах без оголения внутренних сигнальных проводов снизит уровни с 60 до 70 дБ, давая 0,3 В или меньше на нагрузке.

EFT также генерируют значительные излучаемые излучения, которые воздействуют на кабели и схемы корпуса. Фильтр линии питания ЭМС источника питания обеспечивает основную защиту от этих переходных процессов.Конденсаторы заземления линии CM обычно являются основными устройствами, используемыми для шунтирования переходных токов на шасси и от внутренних цепей. Когда эта емкость ограничена пределами тока утечки, дроссель CM должен обеспечивать большую защиту. Обычно для этого требуется специальный дроссель CM с центральным отводом, где центральный отвод шунтируется на шасси через конденсатор, который соответствует ограничениям по току утечки. Типичные значения индуктивности составляют 15–20 мГн на ферритовом сердечнике с высокой магнитной проницаемостью (обычно 7000–10 000 мкм).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Лучший подход к достижению ЭМС — рассматривать все аналоговые и цифровые схемы как высокочастотные и использовать высокочастотные методы проектирования для экранирования кабелей, разводки печатных плат и фильтрации CM. Важно использовать полные плоскости заземления и питания даже для аналоговых цепей, чтобы ограничить высокочастотные контуры CM. Большинство кратковременных угроз имеют высокую частоту и вызывают присутствие значительного количества излучаемой энергии. Часто именно эта излучаемая энергия передается через кабели ввода / вывода в данную единицу оборудования.Часто эта энергия поступает на аналоговые выводы, возвращается в высокоскоростные цифровые цепи и заставляет их реагировать отрицательно. Путем фильтрации всех аналоговых и цифровых выводов может быть достигнута надлежащая защита.

Крис М.