Пошаговое напряжение: Шаговое напряжение: определение радиуса, меры защиты

Шаговое напряжение: определение радиуса, меры защиты

Электрический ток всегда является потенциальной опасностью для жизни человека. Шаговое напряжение – одно из самых опасных явлений в электротехнике, определение которого знать нужно любому электрику.

Определение

Что это такое – шаговое напряжение? Это определенное напряжение, которое возникает между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом без соприкосновения с ним. Оно равно разности напряжений электричества между объектом и точкой, которая находится на некотором расстоянии от него. Главными факторами, влияющими на него, являются расстояние, удельное сопротивление земли (сетка заземления) и силы тока, протекающего по проводнику.

Фото — Пример шагового вихря напряжения

Опасность шагового напряжения заключается в том, что прикосновения не нужны для поражения током, а после поражения перемещение практически невозможно. За счет того, что земля также имеет определенное удельное напряжение, удар может произойти независимо от действий человека.

Фото — Зависимости размеров шага и напряжения

Причины

Опасное напряжение чаще всего возникает при обрыве электрического локального кабеля, поставляющего электричество к определенному объекту. Опаснее всего в такой момент человеку находиться на болоте, в воде или даже стоять на мокром асфальте, т. к. вода является превосходным проводником электрического тока.

О том, какое напряжение называют шаговым, изучается даже в школах, но, к сожалению, предугадать момент его появления и конкретное поле действия очень сложно. Оно может проявиться из-за перепадов атмосферного давления, возникновения взрыва на электрических подстанциях, при коротком замыкании на проводе в помещении или на улице, и даже от взаимодействия земли с молнией.

Действие

Для того, чтобы предупредить вредное воздействие шагового напряжения, необходимо провести расчет. Он поможет вычислить размер диапазон и его силу.

Фото — Расчет шагового напряжения

Каждый параметр отвечает за определенный показатель, важный при вычислении радиуса. На данной схеме:

• I_З – ток короткого замыкания, измеряется в Амперах;
• ρ – удельное сопротивление грунта, Ом*м;
• a – расчетная длина шага, м
• x – расстояние от места повреждения, измеряется в метрах.

Исходя из графика может быть рассчитана зона шагового напряжения и непосредственно его размер:

U_Ш = (I₃ * ρ * a) / 2 π x (x + a). Измеряется в вольтах.

Конечно, точно определить шаговое предельное напряжение и его радиус очень сложно, т. к. нужно рассчитать примерное сопротивление разных слоев почвы и вывести средний показатель, умноженный на определенный коэффициент. Но такая формула поможет провести прикидочные расчеты и вычислить напряжение, диапазон и прочие параметры.

Благодаря этому расчету можно определить не только пошаговое напряжение, но и шаг сетки, что поможет минимизировать вероятность летального исхода. Считается, что воздействие будет минимальным, если сокращать шаги, но это зависит от частоты полос напряжения. Например, есть схема кривой, которая поможет рассчитать размер шага при аварии.

Фото — Кривая расчета ширины шага

Для того чтобы получить такой график на местности, необходимо измерить вольтаж на разных расстояниях от провода, а после свести данные в одну схему. Обратите внимание на отрезок ОН, на чертеже указано, что его можно разбить на несколько участков, которые по размеру будут соответствовать среднему шагу человека. В таком случае, Вы сможете вывести рабочего из зоны опасности. Если просчитать места образования опасных линий, то при шагах ступни будут находиться в участках разности потенциалов. Также график наглядно демонстрирует, что чем ближе объект (см. человек), находится к эпицентру аварии (оборванному проводу), тем меньшими становятся отрезки и выше напряжение.

Учитывая это, формула будет иметь такой вид:

Uш = Uв — Uг = Uз*B

В данном случае, коэффициент напряжения между человеческими ступнями, также именуемый как коэффициент напряжения шага равняется 1 (по умолчанию). Этот показатель зависит от расстояния до аварии. Например, чем ближе источник напряжения – тем выше коэффициент между ступнями.

На графике 2 демонстрируется, как именно изменяются данные при движении тела в зоне опасности. Особенно высоко влияние тока в грозу или на мокром асфальте. В подобных случаях без специальной экипировки запрещается приближаться к эпицентру ближе, чем на десять метров.

При этом нужно учитывать сторонние факторы, влияющие на проводимость человеческого тела и сопротивление между ступнями. Так, если рабочий в момент падения провода будет в мокрой одежде, обуви или просто вспотеет, то для смертельного удара будет достаточно даже нескольких десятков Вольт, в отличие от значащихся в технике безопасности 220.

Со временем может произойти самостоятельное выравнивание электрического тока, если будет отключен источник. В такой случае, вся энергия просто уйдет в землю, не требуя дополнительных процессов.

Видео: расчет шагового напряжения

Действия при аварийной ситуации

Пройдя понятие о шаговом напряжении, становится понятно, что для осуществления каких-либо спасательных операций, понадобятся специальные меры защиты. Это костюм, выполненный из неприводимого материала и определенные знания оказания первой помощи.

Поражение начинается с нижних частей ног, в зависимости от напряжения, ощущения могут быть разными:

1. Покалывание, зуд;
2. Спазмы;
3. Резкая боль;
4. Паралич.

Правила выхода из опасной ситуации гласят, что если помощи нет, то нужно стараться выбраться из зоны действия тока. Электробезопасность рекомендует уменьшать размер шагов, например, двигаться прыжками на одной ноге, размером менее 40 см. Способы зависят от конкретной ситуации.

Фото — памятка БЖД по спасению человека в зоне шагового напряжения

Когда вошли в безопасный участок, сразу нужно определить возможные симптомы поражения шаговым напряжением:

1. Дрожь и онемение конечностей;
2. Бессвязность речи;
3. Головокружения, потеря сознания, тошнота;
4. Боль в мышцах;
5. Любые виды нарушения дыхания, начиная от першения в горле и заканчивая спазмами;
6. Фибрилляция.

В сводах БЖД сказано, что в 80 % случаев самостоятельный выход из зоны, где действует шаговое напряжение, практически не имеет последствий. Но у 20 % освобождение из ловушки может оставить след на всю жизнь в виде проблем с сердцем или легкими.

Шаговое напряжение — правила перемещения и радиус поражения. Что понимается под напряжением шага

Мирно прогуливаясь по полю или пустырю неподалёку от линий электрических передач и увидев провод или кабель на земле, не теряйте бдительность и соблюдайте осторожность. Оборванный кабель не повод радоваться находке, так как он может находиться под напряжением и приблизившись к месту падения человек может попасть под шаговое напряжение.

Сразу этого не понять, поскольку электричество, не имеющее цвета и запаха, не проявляет себя при отсутствии контакта. Определить на глаз напряжение в проводе просто так не получится.

Опасность электрического тока ни в коем случае нельзя приуменьшать, поскольку он чрезвычайно опасен для человека. Для получения удара током не обязательно прикасаться к открытому проводу или корпусу устройства, изоляция в котором неисправна. Велика вероятность попасть под шаговое напряжение, возникающее при падении провода с действующей ЛЭП на землю.

Приветствую всех друзья на сайте «Электрик в доме». Сегодня разберем термин и его понятие, которое в энергетической отрасли очень часть встречается.

Напряжение шага — опаснейшее явление в мире энергетики. Знать определение и понимать, что собой представляет сие явление, помимо электриков, должны и далёкие от данной сферы люди.

Что понимается под напряжением шага

Если говорить о том, что понимается под напряжением шага, то речь о напряжении неподалёку от провода или кабеля, упавшего на землю или расположенного на рабочей поверхности. Достаточно одного человеческого шага (с расстоянием приблизительно 80 см), чтобы создать опасный потенциал между точками.

Величина этого потенциала зависит от класса напряжения электроустановки и расстояния до места повреждения. Чем ближе человек к оборванному проводу, тем опасность поражения электрическим током будет больше. На один шаг человека может образоваться напряжение от десятков до нескольких тысяч Вольт.

Определение шаговое напряжение в нормативных документах звучит так:

После бурь и ураганов деревья падают на воздушные линии. В результате провода обрываются и ломаются опоры. В результате возможность поражения в зоне возле линий достаточно велика.

Аварийные ситуации такого характера ликвидируются на питающей подстанции. На повреждение реагирует релейная защита и отключает поврежденный участок. Но необходимо отметить, что в большинстве случаев после отключения защитами, напряжение на линию подается повторно. Это необходимо в случае самоустранения причины и освобождения линии из веток или лап животных/птиц небольших размеров, случайно перекрывших воздушную изоляцию.

Но гарантии чёткой работы автоматики при возникновении обрыва или провисании провода рядом с раскачивающейся веткой никто дать не может.

При пересечении линии электропередач следует убедиться в отсутствии проводов и кабелей, которые свисают, расположенных на деревьях. Ток протекает также по стволу, создавая предпосылки для опасности.

Какова зона шагового напряжения

Шаговое напряжение напрямую связано с классом (величиной) напряжения и удельным сопротивлением материала. В основном, речь идёт о грунте. Если его влажность повышена, наблюдается увеличение радиуса действия, поскольку пространство растекания тока по мокрой земле увеличивается.

Увидев провод, лежащий на земле, обходите его стороной и подходите не более, чем на 20 м. Влияние на зону действия оказывают многочисленные факторы, наравне с уровнем воздействия на человека.

Наибольшим радиусом поражения шагового напряжения принято считать 8 м, при опасном напряжении в месте обрыва свыше 1000 В и 5 м при значении до 1000 В.

Для быстрого выхода из зоны опасности НЕ НУЖНО бежать и совершать длинные шаги.

Правила перемещения в зоне шагового напряжения

Для того, чтобы не оказаться жертвой напряжения шага неподалёку от оборванного провода линии электрических передач, следует в обязательном порядке соблюдать правила перемещения в зоне шагового напряжения.

Для начала покиньте зону опасности, удалитесь на безопасное расстояние более 8 м. Для передвижения в зонах действия токов замыкания на землю используйте «гусиный шаг», без отрыва ног друг от друга. Прикасаться к предметам и людям в зоне растекания токов КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Иногда для перемещения в потенциально опасных зонах рекомендуют использовать прыжки на сомкнутых ногах или при помощи одной ноги. Такое способ передвижения в зоне шагового напряжения считается безопасным, поскольку ноги человека при касании земли сомкнуты друг к другу либо человек касается земли только одной ногой.

Такой способ перемещения является безопасным, НО здесь есть свои подводные камни. Стоит человеку споткнуться и стать на расстояние шага, либо человек упадет всем телом на землю и тогда через руки локти и ноги произойдет воздействие повышенного шагового напряжения (так как расстояние между точками соприкосновения будет значительно больше расстояния шага), что может закончиться летальным исходом. Поэтому для перемещения из опасной зоны на землю наиболее безопасен «гусиный шаг».

Для безопасного перемещения в зоне действия шагового напряжение, например для освобождения человека, следует использовать особые электрозащитные средства в виде диэлектрических бот или галошей.

Если к месту обрыва провода возможно приближение людей, до момента отключения поврежденной линии необходимо предупредить их об опасности поражения электрическим током.

В чем опасность оборванного провода

Шаговое и обычное напряжение чрезвычайно опасно для жизни и здоровья человека, поскольку при его воздействии возникает протекание электрического тока.

Если на землю или на поверхность, которая проводит ток, падает расположенный под напряжением провод, по поверхности начинают растекаться токи замыкания.

Воздействие тока наступает в момент касания обеих ног человека земли и двух точек касания, электрический потенциал которых различен. Напряжение шага является разницей потенциалов, вызванных двумя точками соприкосновения ног с землёй. Если ширина шага увеличивается, разность потенциалов также увеличивается, что соответственно приводит большей вероятности поражения электрическим током.

Наибольшее значение шагового напряжения будет рядом с упавшим проводом. По мере удаления от места падения провода значение напряжения пропорционально уменьшается.

Под воздействием электрического тока наступает непроизвольное сокращение мышцы ног с возникновением судорог и падением человека на землю. После этого шаговое напряжение воздействующее через ноги человека прекращает свое действие, однако ситуация становится ещё более опасной в силу поступления тока от рук к ногам. Расстояние между потенциально опасными зонами заметно увеличивается, а поражение оказывается смертельным. Для покидания зоны шагового напряжения используются мелкие шаги.

Наибольшая опасность данного явления представляется не для людей, а для животных. В виду того что у крупного рогатого скота длина шага очень большая, соответственно и значение напряжения будет больше.

Освобождения человека от действия электрического тока

В электроустановках до 1000 В (сети бытового использования в которых присутствует три фазы и ноль) оценив ситуацию, подходить к пострадавшему человеку следует мелкими шагами. Для передвижения следует использовать «гусиный шаг» при приставлении пятки шагающей ноги к носку другой. При этом не следует отрывать ноги от земли. Оттягивать пострадавшего из зоны поражения следует, обмотав руки сухой одеждой.

При нахождении пострадавшего в лежачем положении в зоне шагового напряжения не бегите к нему. Если ваши ноги обуты в обычную, а не в диэлектрическую обувь, то особенно. В зону опасности важен вход в подготовленном состоянии, в диэлектрических перчатках или галошах из резины. Если надлежащей обуви не имеется, приближайтесь к пострадавшему «гусиным шагом», стараясь не отрывать подошв от поверхности земли.

В электроустановках, выше 1000 В, освобождение шагового напряжения выполняется с использованием защитных средств или после отключения электрической установки. Для ускорения процесса отключения можно создать намеренное короткое замыкание на питающей линии. Для этого на линию электропередачи набрасывают на провода проволоку, палку, ветку и т.п.

Если этого сделать невозможно, для подхода к пострадавшему в ОБЯЗАТЕЛЬНОМ порядке применять средства защиты – перчатки, изолирующие штанги, диэлектрическая обувь (боты). Понятно, что у обычного прохожего ничего из перечисленного под рукой не окажется.

Поэтому лучшей помощью в такой ситуации будет сообщение в МЧС и соответствующие службы для отключения поврежденного участка с питающей подстанции.

Если у вас на глазах человек получает поражение электрическим током в помещении, не стоит паниковать. Вначале нужно разорвать цепь, выключить рубильник или автомат питания. При отсутствии данной возможности используйте сухой деревянный предмет, а для обмотки рук — сухую одежду. Следуя правилам безопасности, используйте данный предмет для освобождения пострадавшего. Откиньте его или расположите между человеком и источником для разрыва цепи.

Для освобождения человека следует оттянуть его в безопасное место, прослушать пульс и отследить, как реагируют зрачки на свет. До приезда врачей скорой помощи начинайте сердечно-лёгочную реанимацию в экстренном порядке, искусственное дыхание с массажем сердца.

Методы снижения шагового напряжения на предприятиях

Наиболее надёжной мерой снизить шаговое напряжение является выравнивание потенциалов. Для участка поверхности грунта с возможным фазным замыканием на землю используется оснащение в виде сетки из заземлённых проводников, с закладкой непосредственно под поверхностью.

Принцип работы очень прост: потенциал проводника одинаков во всех точках, поэтому при нахождении на сетки попадание под напряжение исключено. Потенциалы выравниваются на территории распределительных устройств открытого формата (ОРУ) и в прочих местах с потенциальной опасностью.

Оснащение каждой опоры ЛЭП при помощи сетки выравнивания потенциалов не представляется возможным. Любому человеку, даже не электрику, следует проявлять особую бдительность, обращая внимание на состояние окружающих электрических передач, особенно, в дождливую погоду. Важно учитывать ощущения: при «пощипывании» и «потряхивании» в процессе ходьбы можно говорить о воздействии шаговых напряжений.

На этом все друзья, надеюсь, я доходчиво объяснил, что понимается под напряжением шага и почему это явление так опасно для жизни человека.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Шаговое напряжение. Виды и работа. Применение и особенности

Шаговое напряжение появляется между двумя точками на поверхности земли, которые находятся друг от друга на расстоянии шага человека. Чаще всего оно возникает рядом с оборвавшимся и касающимся землю высотным кабелем либо проводом. В результате оно растекается по земле и образует потенциал между точками. Человек, который передвигается и делает шаг, попадает под это напряжение, вследствие чего через него начинает течь ток.

Шаговое напряжение находится в непосредственной зависимости от сопротивления земли, а также силы тока, протекающей в ней. Если человек сделает большой шаг (стандартный шаг составляет порядка 0,8 метров), то это может представлять довольно серьезную опасность для него. Вызвано это тем, что чем больше расстояние между точками, то тем больше будет разность потенциалов. В особенности риск увеличивается, если по земле течет ток большой силы. Именно поэтому всем рекомендуется при попадании в такую ситуацию передвигаться маленькими шашками, чтобы исключить протекание тока через тело человека.

Виды

Шаговое напряжение

 бывает нулевым, наименьшим или самым большим показателем:

• Нулевой показатель можно наблюдать тогда, когда живое существо, к примеру, человек, находится на линии равноценного потенциала, либо в месте, где нет линий прохождения электротока.
• Самый малый показатель данного напряжения можно наблюдать в случае наибольшего удаления от заземляющего материала. Получается это практически за пределами течения электротока, то есть свыше 2-х десятков метров.
• Самое большое значение напряжения можно наблюдать в случае, когда одна точка располагается прямо на заземляющем материале, а вторая точка находится на длине шага. Вызвано такое положение вещей тем, что потенциал относительно заземляющего материала движется по вогнутым кривым. В результате образуется большой перепад, в большинстве случаев прямо в начале данной кривой.

При наличии нескольких заземлителей напряжение будет существенно слабее, чем при одном.

Устройство

Шаговое напряжение способно возникать между 2-мя точками контура электротока, которые находятся между ними на длине шага. Оно, прежде всего, зависит от сопротивления земли, по которой движется ток, в том числе силы тока. Также может появляться в месте нахождения заземляющих устройств, в том числе в аварийных местах, где провода под напряжением соприкасаются непосредственно с землей.

Напряжение шага можно определить с помощью расстояния между 2-мя точками. Данный показатель находится в непосредственной зависимости от характера кривой напряжения. Говоря простыми словами оно зависит от типа заземлителя. К примеру, на земле в точке «А» имеется один заземлитель в виде электрода из металла, через который протекает электроток замыкания. Рядом с этим заземлителем образуется определенная область рассеивания электротока в земле. Это земля, за границами которой потенциал условно равняется нулю, что вызывается электротоками защитного заземления.

Главная причина этого явления кроется в том, что количество земли увеличивается по степени ухода от заземляющего устройства. В то же время ток рассеивается по земле на длине в двух десятков метров и больше, от заземляющего устройства. Объем земли в то же время повышается на порядок, в результате чего плотность электротока становится необратимо малой, а само напряжение между указанными точками уже практически не проявляется.

Принцип действия

Шаговое напряжение человек может испытать на себе, при обрыве фазных кабелей и касания их с землей. Если ток аварийными службами не отключается, а сами линии не ремонтируются, то существует большой риск того, что человек попадет именно под это напряжение. Земля отлично проводит электрический ток, в результате чего она является как бы своеобразным проводом, по которому может протекать ток.

Каждая точка земли, в которой имеется некоторый потенциал, будет уменьшаться по мере увеличение расстояния от точки касания проводом с землей. Но электроток начнет действовать на человека лишь в момент, когда его ноги соприкасаются с землей в двух точках, которые имеют разные потенциалы.

Применение

Шаговое напряжение может представлять существенную опасность для здоровья и жизни людей. Поэтому для его нивелирования применяются различные средства. Одним из эффективных средств уменьшения данного напряжения является использование поверхностных заземлителей. На практике места, где возможны аварии с замыканием фаз на землю, используют выравнивание потенциалов. Для этого поверхность земли оборудуется сеткой из заземленных кабелей, их закладывают непосредственно в верхнем грунте.

Функционирует данная система довольно-таки просто: во всех точках этой системы потенциал проводника имеет одинаковый показатель. В результате, если человек находится на данной сетке, то он просто не сможет попасть под напряжение. К примеру, ремонтник сможет спокойно подойти к месту обрыва, чтобы выполнить ремонт или починить провод.

Подобные системы очень действенны, однако не каждый столб с проводом может быть оборудован подобной системой. Поэтому людям необходимо знать способ, как можно безопасно выбраться из ситуации, когда они попадают в зону напряжение шага. Здесь нет ничего сложного, нужно запомнить только одну вещь: если Вы попали под шаговое напряжение, то нужно сохранять хладнокровие. Не нужно сразу же бежать из этого места, ведь чем больше шаг, тем сильнее будет напряжение и сила тока, с которой Вас может ударить.

Наоборот действовать нужно медленно: следует постараться выйти из зоны поражения простым гусиным шагом. Для этого нужно переставлять пятку ноги к носку ноги и маленькими шагами медленно идти. В результате ноги будут располагаться почти в одной точке, которая будет иметь один электрический потенциал. Это значит, что напряжения между ногами не будет. Также можно прыгать на одной ноге, но делать это нужно с крайней осторожностью. А лучше не делать этого вовсе. Если Вы упадете, то можете попасть под напряжение и уже самостоятельно из данной области не сможете выбраться.

Понять, что Вы располагайтесь в области возможного действия напряжения шага можно благодаря своим ощущениям. Если Вас «пощипывает», то стоит остановиться и приглядеться к ближайшим столбам, в особенности во время дождя. Как только Вы выйдете из области поражения, стоит связаться с ремонтниками, чтобы они быстрее отремонтировали данный участок.

Лошадиная авария

В 1928 году произошел курьезный случай. На мосту растрескался изолятор, вследствие чего мост попал под напряжение. Людей, которые шли через мост «потряхивало», а лошадь убило. Автомат в течение двух секунд разъединил цепь. Но чтобы проверить причину, дежурный вновь подал ток. В результате появилось напряжение шага, которое убило еще пару лошадей. Объяснение было простое – ноги лошадей были на расстоянии 1,5 метров и имели железные подковы.

Похожие темы:

Шаговое напряжение: правила выхода

Получить удар током можно не только прикоснувшись к оголённому проводу, заземлённым предметам или корпусу устройства с неисправной электроизоляцией. Существует вероятность попадания под шаговое напряжение, возникающее в том случае, если провод с действующей ЛЭП падает на землю. Увидев кабель, лежащий на земле, не стоит радоваться нежданной удаче, ведь он может таить в себе опасность. Если ЛЭП не отключена, то электроток продолжает спокойно течь и может оказать негативное влияние на любой объект, будь то человек, животное или автомобиль. Опасность шагового напряжения имеет тенденцию к снижению, если объект расположен на значительном удалении от оборванного провода.

Что такое шаговое напряжение?

Напряжение прикосновения и шаговое напряжение – это термины-синонимы. И в обоих случаях речь идёт о напряжении, возникающем между двумя точками цепи электротока. Точки располагаются на дистанции в один шаг, а это примерно 80 см, и именно между ними создаётся опасный потенциал. Здесь многое зависит от силы тока и расстояния от человека до точки контакта провода с землёй. Когда возможно возникновение шагового напряжения? Если:

• Оборвался провод ЛЭП или локальный кабель, при помощи которого электричество поставляется конкретному потребителю.
• Произошла авария на электроподстанции.
• Попала молния в опору ЛЭП или молниеотвод.
• Случилось короткое замыкание.
• Имеет место быть иным чрезвычайным происшествиям.

В каком радиусе можно попасть под шаговое напряжение?

Шаговое напряжение зависит от силы тока и удельного сопротивления материала, через который он проходит. Как правило, это грунт, и если он влажный, то это нужно принять во внимание, так как радиус действия увеличивается. Относительно безопасным является расстояние от оборванного провода до объекта в 20 м. Зона действия шагового напряжения зависит от многих факторов, равно как и уровень воздействия на человека:

• Температура окружающей среды.
• Тип обуви, в которую обут человек (если это резиновые сапоги, то вероятность получения электротравмы минимальна).
• Наличие в крови алкоголя.
• Расстояние от источника опасности.
• Тип и влажность грунта.
• Наличие открытых ран на ногах.

Радиус действия шагового напряжения существенно увеличивает влажное основание. И особо опасной является зона, расположенная в радиусе 5-10 метров от источника. Радиус поражения на воде и земле вычисляется по специальным формулам и на проведение расчётов в критической ситуации не хватает времени. Для проведения таких расчётов необходимо вычислить сопротивление грунта, который состоит из разных слоёв, а потом умножить эту величину на определённый коэффициент. Это позволяет определить и шаговое напряжение, и безопасное расстояние, и на сколько метров эта зона распространяется.

Чем опасно шаговое напряжение?

Приближение к упавшему проводу, на который подаётся электроток, очень опасно и для животных, и для людей, особенно, если объект находится в радиусе 5-10 м от источника. При попадании в зону действия шаговых напряжений человек падает на землю из-за того, что его мышцы начинают непроизвольно, судорожно сокращаться. Именно в этот момент оно перестаёт воздействовать на объект, поскольку электрический ток начинает уже проходить через всё тело, а это уже может стать причиной летального исхода.

Человек может выйти из зоны поражения самостоятельно, если будет знать некоторые простые правила, а вот животное, попавшее в столь опасную зону, запросто может погибнуть, и в группе риска находится крупнорогатый скот, да и вообще – все крупные животные, имеющие солидное расстояние шага. Следует запомнить, что причина возникновения шагового напряжения сокрыта в оборванном проводе, к которому нельзя подходить на расстояние, ближе, чем 8 м. Если это нужно сделать по долгу службы, то следует принять все меры защиты.

Выход из зоны шагового напряжения

Если помощи ждать неоткуда, а человек оказался в опасной зоне, то он должен помочь себе сам. Даже безопасное для жизни шаговое напряжение может оказать негативное влияние на здоровье. Но чем ближе расстояние к упавшему проводу, тем выше вероятность получения электротравмы. Сначала человек может почувствовать лёгкое покалывание, зуд или жжение, потом спазмы. Когда он падает на землю, то действие негативное воздействие электротока увеличивается, и потерпевший начинает испытывать резкую боль, и всё может закончиться параличом.

Способы выхода из зоны шагового напряжения зависят от конкретной ситуации. В любом случае, нужно снизить размер шагов. Если человек находится в относительно адекватном состоянии, то порядок перемещения таков: нужно встать на одну ногу и совершать прыжки, причём, чем меньше будет их размер, тем больше появится шансов на благополучный исход. Способы защиты от шагового напряжения достаточно разнообразны. Например, если человек почувствовал, что «он попал», нужно быстро сомкнуть обе ноги. Это позволит понизить разность потенциалов в месте соприкосновения ступней с грунтом.

Как необходимо передвигаться в зоне шагового напряжения?

Бежать стремглав из опасного места категорически запрещено. Каждый, кто это сделает, рискует попасть под повторное напряжение. Безопасный выход подразумевает медленное передвижение, мелкими «семенящими» шажками, и такую «походку» принято называть «гусиным шагом». Ноги от земли отрывать запрещено. Если по пути движения имеются сухие доски, то идти нужно по ним, так как сухое дерево является отличным диэлектриком, а вот к кирпичам и железобетонным конструкциям это не относится.

Каким образом следует передвигаться по зоне шагового напряжения? Ещё один способ – это тот, который описан выше: на одной ноге. Но его задействовать не всегда возможно, так как не все умеют «скакать на одной ножке», а случайное падение может даже стать причиной летального исхода. Правила перемещения в зоне шагового напряжения запрещают двигаться по спирали или по направлению к оборванному проводу. По статистике, 80% самостоятельных выходов из опасной зоны не имеют никаких последствий для здоровья.

Правила эвакуации пострадавшего из зоны действия электротока

Если пострадавший лежит в зоне шагового напряжения, то не стоит бежать к нему, особенно, если ноги «спасателя» обуты не в диэлектрические боты, а обычную обувь. В идеале, нужно входить в опасную зону подготовленным, а это значит, что в наличии должны быть диэлектрические перчатки и хотя бы резиновые галоши. При отсутствии подходящей обуви нужно приблизиться к пострадавшему «гусиным шагом», не отрывая подошвы обуви от земли.

Чтобы исключить поражение человека, пришедшего на помощь, электрическим током, он должен браться за пострадавшего только одной рукой, и только в том случае, если его одежда – сухая. Расстояние, на которое придётся оттащить потерпевшего, составляет 8 м, но если инцидент произошёл в помещении, то оно сокращается в два раза. При наличии возможности, следует отключить электричество так быстро, как это возможно. Освобождение пострадавшего от воздействия шагового напряжения возможно только при использовании средств индивидуальной защиты.

Шаговое напряжение: воздействие и опасность

Шаговое напряжение – разница потенциалов меж двумя точками грунта, находящимися на расстоянии шага. Источники по-разному трактуют дистанцию для расчета. Как правило,  0,7 – 1 метр (некоторые авторы рекомендуют брать 0,8 метра человеку, 1 метр – животным). Выходить из опасного района следует по возможности короткими (гусиными) шагами.

Действие электрического тока на организм человека

Не рекомендуется подходить к месту аварии ближе 4-5 метров при напряжении 1000 вольт. В прочих случаях опасно приближаться на 8-10 метров. Шаговое напряжение представляет некоторую опасность. Относительно безвредным считается, если разность потенциалов не превышает между стопами 40 вольт. Помимо очевидного влияния на нервную систему, как следствие, судорожных сокращений мышц (биологическое действие) электрический ток вызывает ряд специфических травм:

• Термическое действие сопровождается усиленным разогревом тканей. Электрические ожоги подразделяют на:

1. Токовые, вызываются непосредственным контактом проводника цепи, находящейся под напряжением до 2 кВ, и кожи. Работает закон Джоуля-Ленца, согласно которому выделенное тепло пропорционально произведению квадрата действующего значения тока на электрическое сопротивление (человеческого тела). Ожоги обычно I или II степени. Не очень сильные. Опасен случай, когда путь протекания тока проходит через тело (избегайте контакта противоположной руки, ног, туловища с заземленными предметами). На локальном участке останется покраснение – электрические знаки (выраженные метки разнообразной формации кожи).
2. Дуговые. Температура дуги высока (не менее 3500 градусов Цельсия). Фактически воздух, превращенный в плазму. Сварочная дуга, образуется меж высоковольтным проводом и кожей. Результат без ужаса сложно представить. Наверняка ожог III-IV степени. Подобно сварочному электроду, проводник расплавляется, металлизирует кожу, растекаясь. Разумеется, вызывает одновременно ожог.

• Электролитические действие тока не описывается подробно литературой по очевидным причинам. В ходе деструктивного процесс разлагаются на составляющие жидкости человеческого тела. Включая кровь. Интересующихся отошлем к «войне токов», шедшей в Америке между корпорацией Эдисона и союзниками Николы Тесла. Жаждущие доказать превосходство люди шли на многое. Появился первый электрический стул (см. Катушка Тесла).

Путь протекания тока (справа), вызванного шаговым напряжением при нарушении правила “гусиного шага” (слева)

Биологическим действием тока вызваны разнообразные травмы скелетных мышц, костей, связок. Сокращения миофибрилл достигают большой силы. Поэтому двигательно-опорный аппарат находится под большой угрозой.

Помимо травм выделяет медицина, как отдельную категорию, удары током. Не нужно относиться легкомысленно, ссылаясь на данную группу, только от того, что видимых повреждений тела не наблюдается. Электрические удары делят на IV степени тяжести. Причем последняя характеризуется состоянием клинической смерти (отсутствие пульса на артериях, дыхания). Соответственно, от окружающих требует досконального знания правил поведения.

Если человек упал в зоне действия шагового напряжения, по телу наверняка идет ток. Любой, непосредственно прикоснувшийся к пострадавшему, сильно рискует. Нужно правильно рассчитать вектор градиента разницы потенциалов, на практике сделать непросто (не все понимают сказанные слова). Иначе говоря, нужно браться за точки тела, меж которыми падение напряжения равно нулю. Оценить (правильно исполнить) сможет меньше людей, нежели поняли сказанное. Посему действовать на практике придется иначе.

Вырубить источник питания возможно далеко не всегда. Не факт, что на подстанции заметили утечку, реакторы позволят автоматике отреагировать правильно редко. Устранить опасность не представляется возможным, следует оценить эпицентр (место контакта фазы, почвы), зацепить пострадавшего (багром), начинать потихоньку выволакивать за пределы досягаемости шагового напряжения (20 метров от эпицентра). Двигаться «гусиным» шагом.

Опасность шагового напряжения

Шаговое напряжение обнаружите на грунте при замыкании фазы силовой линии на землю, либо вследствие заноса потенциала токопроводящим предметом (рельс железнодорожного полотна, неисправный, сломанный контур заземления, неправильно обустроенный, недостаточно глубоко вбитый металлический кол громоотвода). Ситуация усугубляется: при поражении человек падает на землю, ток будет течь через тело. Пострадают внутренние органы. Поскольку общепринятая частота сети (50 Гц) не защищает человека от внутренних повреждений. Предупреждал Никола Тесла, указывая нижний лимит безопасности 700 Гц.

Схема формирования шагового напряжения

Схема формирования шагового напряжения показана рисунком. Видно: на расстоянии 20 метров от источника опасность сводится к нулю. Высока разность потенциала эпицентра, где техника безопасности рекомендует двигаться исключительно «гусиным» шагом. Приставляя носок одной ноги к пятке другой. Разница потенциалов снижается до нуля. Инструкции безопасности запрещают приближаться к месту дислокации утечки электричества ближе 8 метров. Помимо указанного способа отхода из опасной зоны выдуманы два:

1. Прыжки на одной ноге сводят вероятность поражения электрическим током к нулю. Каждое перемещение по отдельности не должно быть слишком большим. Некоторые источники не совсем логично запрещают порядок действий. Следует опасаться падения: шанс уцелеть зависит от случайных факторов. Высока вероятность летального исхода, иных неприятных последствий.
2. Если почва ровная, обувь удобная, попробуйте прыгать на двух ногах. Стопы ставятся вместе, не должны отрываться друг от друга. Опасность прежняя – упасть на землю. Простое прикосновение руки (неловкое движение) к почве способно вызвать пагубные последствия. Прыжки, как в предыдущем случае, по возможности короткие.

Правила поведения для избежания поражения шаговым напряжением приводятся памятками. Категорически избегайте руководствоваться сетевыми обзорами. Полистайте учебник по технике безопасности. Некоторые приведенные выше способы маркируются опасными, недопустимыми. По причине элементарного незнания авторами (не портала ВашТехник) простейших законов физики.

Из опасной зоны выходим, ступая по сухим, не проводящим ток предметам. Доскам. Опасно наступать на кирпичи, железобетонные конструкции, землю (избегайте луж). Покрытия, согласно ПУЭ, считаются небезопасными, проводят электричество. Аккуратно следует перемещаться по песку. Опасным окажется подлежащий влажный слой. Меньше сопротивление грунта, меньше опасность. При условии, что стопа не проваливается. Рассмотрим, почему происходит.

Возникновение шагового напряжения

Почему существует шаговое напряжение. При контакте фазного провода с грунтом начинает течь ток. Согласно справочникам, почва имеет некое определенное сопротивление. Постоянным параметр считать нельзя, многое зависит от влажности. Очевидно, с ростом глубины почва более мокрая, лучше проводит электричество. По указанной причине (никакой другой) стальные колья контура громоотвода вкапываются на некоторое минимальное, заранее высчитанное расстояние.

Меж эпицентром (точкой контакта фазы и почвы), окраиной круга радиусом 20 метров образуется резистивный делитель. Рисунок показывает: напряжение падает нелинейно. Эквипотенциальная поверхность утечки тока близка формой эллипсоиду вращения. Заряды распространяются по трем направлениям. Привыкли видеть на уроках физики иной расклад (вспомним резистивный делитель электрической цепи).

Там ток двигается вдоль провода. Путь одномерный. Отношение потенциалов пропорционально сопротивлениям взятых резисторов. В случае шагового напряжения ток движется в прямоугольных координатах поверхности грунта, уходя одновременно вглубь. Этим объясняется нелинейность зависимости, представленной рисунком: опасность резко падает по мере удаления от центра аварии.

Закономерности свойственны обычной физике: выше сопротивления, меньше ток. Хорошо для поставщиков энергии, авария обходится дешевле. Почувствовавшим опасность важно соотношение сопротивления участка грунта и тела человека. Во влажной почве токи велики, малая часть ответвляется нанести удар. Образуется резистивный делитель, чем человек лучше сопротивляется электричеству, тем меньшим будет урон.

Становится понятно, почему электрики носят специальную обувь с изолирующей подошвой. От переменного тока это неидеальная защита. Напряжение в десятки киловольт пробивает подошвы насквозь, даже если человек стоит на сухом грунте. Разница потенциалов растет, следуя ширине шага. Руководства по технике безопасности единогласно рекомендуют выходить за пределы опасной зоны «гусиной» походкой.

Для каждого отдельного человека нельзя заранее предсказать результат действия шагового напряжения. В конечном итоге, определено индивидуальными физиологическими особенностями (сопротивление тела). Стоит, однако, знать некоторые общие закономерности:

1. Сопротивление кожи в несколько раз выше внутренних органов. Если эпидермис нездоров, повреждены нижележащие слои, исход столкновения с электричеством неблагоприятный.
2. Физиологи выделяют следующие наиболее фатальные пути прохождения электрического тока по организму (нужно заметить, сюда входят почти все возможные траектории движения заряда): рука — рука (худший вариант), любая рука — ноги, обе руки — ноги. В этих случаях (по убыванию) значительная часть тока проходит через сердце, чревато летальным исходом. Становится понятно, почему нельзя падать на землю (чтобы руки находились под разным потенциалом).

При отрицательных температурах опасность ниже. Для суглинистых почв, влажности грунта 15 – 20% безопасное расстояние составляет 4 метра. По этой причине вдоль кабельных трасс зимой почву запрещено прогревать. Устанавливаются в каждом случае и другие нормативы. Например: конный транспорт не должен работать ближе 20 метров от огороженной области электроотогрева грунта. Цифра знакомая, фигурировала выше.

Электробезопасность и шаговое напряжение: меры защиты

1. Параметры шагового напряжения

В работе объектов, которые эксплуатируют электрическое оборудование, могут возникать экстренные ситуации. Одной из наиболее распространенных является обрыв кабеля, который приводит к тому, что вблизи провода, упавшего на землю, образуется опасное напряжение. Аналогичная ситуация возникает в случае возникновения короткого замыкания на землю. Такие условия принято называть шаговым напряжением. Указанный термин появился в связи с тем, что риск поражения электрическим током возникает из-за разницы потенциалов на коротком расстоянии, примерно равном человеческому шагу.

Параметры шагового напряжения

Опасность данного вида напряжения связана с тем, что при попадании человека в зону поражения через его тело проходит электроток, вызывающий поражения внутренних органов и тканей. Эти обстоятельства приводят к возникновению болевых ощущений и судорог, в результате чего работник падает на землю. Это приводит к появлению дополнительных путей распространения тока. Например, если при первоначальной позиции он проходил только через мышцы ног, то теперь в зоне поражения оказываются руки и все туловище.

Дополнительный риск этой ситуации придает тот факт, что самостоятельно покинуть данную зону пострадавший, подвергшийся опасному воздействию, может с большим трудом. Это связано с тем, что в момент воздействия тока человек испытывает целый ряд неприятных симптомов различной степени интенсивности, в том числе:

• покалывание в конечностях;
• спазмирование конечностей;
• резкие болевые ощущения;
• полный паралич мышц.

Электробезопасность и шаговое напряжение: меры защиты

Чтобы без посторонней помощи выйти из зоны воздействия тока, пострадавшему следует обеспечить минимальную разницу потенциалов между точками соприкосновения с поверхностью. Это достигается максимально возможным уменьшением длины шага. Также полезным может оказаться так называемый «гусиный шаг» — когда пятка ноги при следующем шаге приставляется к носку другой ноги. Как правило, даже при напряжении более 1000 В радиус зоны поражения составляет не более 8 метров. Поэтому соблюдать такие правила следует на протяжении всего пути. Ни в коем случае не следует прикасаться к каким-либо предметам или людям, которые оказались в данной зоне. В некоторых источниках можно найти рекомендации передвигаться прыжками на одной ноге. Однако следует учитывать, что он чреват падением, которое повлечет за собой более серьезные травмы.

порядок действий в зоне поражения и методы снижения

Шаговое напряжение — разница потенциалов на участке земли, на котором происходит растекание тока, при расстоянии между точками, равном стандартному шагу человека, то есть 0,8–1 м. Величина этого показателя зависит от физических свойств грунта (удельного сопротивления), частоты и силы тока, растекающегося по участку, и ряда других параметров.

Попавший под его воздействие чувствует покалывание в ногах, в тяжёлых случаях появляются судороги. При панических попытках покинуть аварийную зону неподготовленный человек старается убежать, причём быстро с максимально возможной длиной шага. Во многих случаях это становится причиной летальных исходов.

Благодаря эффекту рассеивания электрического тока опасность поражения шаговым напряжением уменьшается при удалении от точки соприкосновения аварийного провода с землёй. На расстоянии в пределах 20 м при нормальных условиях вероятность получения удара током уже стремится к нулю.

Причины его появления

В непосредственной близости от высоковольтных ЛЭП, на участках с кабельными коммуникациями представляет опасность возникновения такого явления, как шаговое напряжение. Возникает подобный эффект при различных обстоятельствах. Например, причиной появления может стать обрыв линии ЛЭП, при котором один из проводников упал на землю. Кроме того, опасность представляют и зоны, расположенные вокруг штатных заземлителей электрооборудования, при аварийных ситуациях с КЗ на землю.

Существует вероятность возникновения шагового напряжения и при пробое изоляции высоковольтных подземных кабелей при отказе автоматических защитных устройств, которые должны обесточить линию в аварийных ситуациях.

По этой причине не рекомендуется находиться в зонах расположения ЛЭП и подземных коммуникаций, особенно в условиях повышенной влажности, а тем более при дожде.

Виды шагового напряжения

Наиболее опасным считается шаговое напряжение, возникающее при одиночном заземлителе. К этому случаю можно приравнять ситуацию с упавшим на землю проводом ЛЭП. При этом максимальный потенциал будет именно в точке соприкосновения с поверхностью или в месте установки заземлителя.

За счёт рассеивания тока по грунту с увеличением расстояния от точки заземления величина потенциала падает, причём значение меняется по изогнутой кривой, с максимальным уменьшением именно на первом её участке. Поэтому самым опасным считается шаг, при котором одна нога расположена непосредственно на проводе или над заземлителем, а вторая на расстоянии 0,8–1 м. Потенциально опасным считается нахождение на расстоянии до 8 м при напряжении не более 1 кВ, а для высоковольтных сетей этот показатель уменьшается до 4-5 м.

Аналогичная картина наблюдается и при наличии групповых заземлителей, с той только разницей, что общий потенциал распределяется по всем заземляющим проводникам. То есть, общее шаговое напряжение (разница потенциалов) на расстоянии одного шага человека будет меньшим. А при нахождении ног на разных заземлителях никаких последствий ощущаться не будет, так как величина потенциала у них одинаковая.

Значения шагового напряжения

Из физических предпосылок возникновения такого эффекта становится понятным, что величина шагового напряжения зависит от величины удаления от заземлителя или упавшего провода, расстояния между ступнями ног.

 

При этом можно выделить следующие основные значения:

• Максимальное — возникает в случаях, когда одна ступня находится на проводе или на грунте над заземлителем, а вторая на расстоянии 80–100 см. Это объясняется крутизной падения кривой графика зависимости потенциала от расстояния до точки заземления. Именно на этом участке разница потенциалов будет максимальной.
• Минимальное значение возможно только при значительном удалении от точки контакта провода с землёй. В этой зоне уже не наблюдается рассеивание электрического тока, поэтому разница потенциалов не возникает при любой величине шага.
• Нулевое значение характерно для тех ситуаций, когда ступни ног находятся на точках, для которых характерны одинаковые потенциалы. Такое становится возможным, если стать на элементы группового заземлителя или держать ступни практически вплотную.

Именно на этих данных и обоснованы правила выхода из зоны шагового напряжения, возникающей при аварийной ситуации. Практика показала, что придерживаться этих рекомендаций следует до тех пор, пока расстояния до центра зоне не превысит значение 20 м.

Перемещения в зоне шагового напряжения

Главная задача — ставить ноги так, чтобы между точками соприкосновения с землёй была минимально возможная разница потенциалов. В том случае никаких последствий для организма за исключением неприятного покалывания не наблюдается.

Так как изменить величину потенциалов человек не может, а оставаться на месте также не вариант, ведь неизвестно, сработает ли защитная автоматика или нет, безопасный выход возможен только при максимальном уменьшении величины шага. Поэтому рекомендуется покидать зону поражения «гусиным шагом». Этот способ предполагает следующие действия:

• Не отрывайте ноги от поверхности земли, перемещайте ступни, перетягивая по грунту.
• За каждый шаг переставляйте ногу так, чтобы пятка одно поравнялась с носком другой(рис.б).
• Если делать такие шажки ещё меньшими, это может увеличить время выхода, но снизит риск поражения электрическим током.

Не рекомендуется прыгать на одной ноге, хотя такие советы можно услышать. Если рассматривать ситуацию с точки зрения разницы потенциалов, то такой вариант хорош. Но не стоит забывать об опасности споткнуться, попасть на кочку или в яму, ведь идеальных условий в поле не бывает. В результате таких происшествий удержаться на ногах будет сложно, а при падении разница потенциалов увеличится, так как расстояние между точками будет равняться росту человека. Именно такие падения становятся причиной большинства летальных исходов. Не спешите, передвигайтесь «гусиным шагом».

Выход из зоны шагового напряжения

Чтобы повысить свои шансы на спасение, при попадании в зону действия шагового напряжения действуйте по следующей схеме:

• Если находитесь недалеко от ЛЭП, действующих трансформаторных подстанций, другого электрооборудования, при возникновении ощущения пощипывания в ногах, появлении судорог остановитесь.
• Не предпринимайте попытки панического бегства, это основная ошибка, которую можно допустить.
• Осмотритесь по сторонам, определите возможное место падения провода и КЗ на землю. Даже если видимых ориентиров нет, выбирайте направление движение на удаление от любых электрических линий или оборудования.
• Выходите «гусиным шагом», минимальное пройденное расстояние должно быть не менее 20 м, лучше перестраховаться.

После выхода из опасной зоны немедленно сообщите в службу спасения, так как телефона энергоснабжающей организации у вас под рукой, скорее всего, не будет. Не предпринимайте никаких действий для самостоятельной ликвидации аварии, тем более, не имея доступа к устройствам, позволяющим отключить питание отдельных участков сети или обесточить электрооборудование.

Как освободить человека

Какие-либо действия можно предпринимать только в тех случаях, когда есть угроза жизни другого человека. И то, только тогда, когда вы чётко знаете что делать и уверены в своих силах. Если авария произошла в районе действия линий до 1 кВ, действуют по следующей схеме:

• К пострадавшему передвигаются «гусиным шагом».
• Чтобы убрать с него провод, применяют заранее приготовленную сухую деревянную жердь.
• Эвакуируют пострадавшего, предварительно обмотав руки сухой одеждой, она сыграет роль изолятора.

Если авария произошла на высоковольтной линии, то спасение возможно только при наличии СИЗ(диэлектрические перчатки, галоши) или после отключения линия. Ускорить процесс можно закоротив фазы, набросив на них ветку или проволоку. Если такой возможности нет, не старайтесь рисковать, это опасно для жизни. Вход в возможную зону поражения без индивидуальных защитных средств запрещён. Лучшая помощь — вызов спасателей.

Методы снижения шагового напряжения на предприятиях

На промышленных предприятиях используют простой метод, доказавший эффективность на практике. Для этого необходимо выровнять потенциалы в зоне возможного рассеивания электрического тока. Для этого монтируют групповые заземлители, выполненные в виде сетки с небольшим размером ячейки. Во всех точках потенциал будет одинаковым, поэтому даже при аварийных КЗ на землю эффект шагового напряжения не возникнет.

Подобная схема защиты применяется в местах установки открытых распределительных устройств, трансформаторных подстанций, мощного электрооборудования и электрических машин. Следует понимать, что обеспечить такую защиту на всём протяжении существующих линий ЛЭП вокруг каждой опоры невозможно, слишком дорого. Поэтому при обнаружении первых признаков (пощипывание, потряхивание), покидайте опасную зону, передвигаясь «гусиным шагом», не отрывая ног.

Step and Touch

Например, человек может протягивать обе руки и одновременно касаться двух предметов, например, опоры башни и металлического шкафа. Иногда инженеры будут использовать трехметровое расстояние, чтобы быть особенно осторожными, поскольку они предполагают, что кто-то может использовать электроинструмент с шнуром питания длиной 3 метра.

Выбор места для размещения контрольных точек, используемых при расчетах потенциала прикосновения или напряжения прикосновения, имеет решающее значение для получения точного представления об уровне опасности на данном участке.Фактический расчет потенциалов касания использует указанный объект (например, опору башни) в качестве первой опорной точки. Это означает, что чем дальше от башни расположена другая контрольная точка, тем больше разница потенциалов. Если вы можете представить человека с невероятно длинными руками, касающегося ножки башни, но стоящего на расстоянии нескольких десятков футов, у вас будет огромная разница в потенциале между его ступнями и башней. Очевидно, что этот пример невозможен: вот почему так важно установить, где и как далеко опорные точки, используемые при вычислении касаний, и почему было установлено правило одного метра.

Снижение вероятности наступления и касания Потенциальные опасности обычно достигаются с помощью одного или нескольких из следующих трех (3) основных методов:

1. Уменьшение сопротивления заземления системы заземления.
2. Правильное размещение заземляющих проводов.
3. Добавление резистивных поверхностных слоев.

Понимание правильного применения этих методов является ключом к снижению и устранению любых опасностей повышения потенциала земли.Только за счет использования сложного программного обеспечения для трехмерного электрического моделирования, которое может моделировать структуры грунта с несколькими слоями и конечными объемами различных материалов, инженер может точно смоделировать и спроектировать систему заземления, которая будет безопасно устранять электрические неисправности высокого напряжения.

Снижение сопротивления заземлению

Снижение сопротивления заземления (RTG) площадки часто является лучшим способом уменьшить негативные последствия любого события повышения потенциала земли, где это возможно.Повышение потенциала заземления — это произведение тока короткого замыкания, протекающего в систему заземления, на сопротивление заземлению системы заземления. Таким образом, уменьшение повышения потенциала заземления снизит повышение потенциала заземления до такой степени, что ток короткого замыкания, протекающий в систему заземления, действительно возрастет в ответ на уменьшение повышения потенциала заземления. Например, если ток короткого замыкания для высоковольтной опоры составляет 5000 ампер, а сопротивление заземления системы заземления составляет 10 Ом, повышение потенциала заземления будет составлять 50 000 вольт.Если мы уменьшим сопротивление заземления системы заземления до 5 Ом и в результате ток короткого замыкания увеличится до 7000 ампер, то повышение потенциала заземления станет 35000 вольт.

Как видно из приведенного выше примера, уменьшение сопротивления заземления может иметь эффект, позволяя большему току протекать в землю в месте повреждения, но всегда будет приводить к более низким значениям повышения потенциала земли, а также к ступенчатому напряжению и напряжению прикосновения при место неисправности. С другой стороны, дальше от места повреждения, на соседних объектах, не подключенных к поврежденной конструкции, увеличение тока в землю приведет к большему протеканию тока вблизи этих смежных объектов и, следовательно, к увеличению роста потенциала земли, коснитесь напряжения и ступенчатые напряжения на этих объектах.Конечно, если они изначально низкие, увеличение может не представлять проблемы, но есть случаи, когда есть основания для беспокойства. Уменьшение сопротивления заземления может быть достигнуто любым количеством способов, как обсуждалось ранее в этой главе.

Правильное размещение заземляющих проводов

Типичная спецификация для заземляющих проводов на высоковольтных опорах или подстанциях заключается в установке контура заземления вокруг всех металлических объектов, связанных с этими объектами; имейте в виду, что может потребоваться изменить глубину и / или расстояние, на котором контуры заземления заглублены от конструкции, чтобы обеспечить необходимую защиту.Как правило, для этих контуров заземления требуется неизолированный медный проводник сечением не менее 2/0 AWG, проложенный в непосредственном контакте с землей на расстоянии 3 футов от периметра объекта, на 18 дюймов ниже уровня земли. Целью петли является минимизация напряжения между объектом и поверхностью земли, где человек может стоять, касаясь объекта, то есть минимизировать потенциалы прикосновения.

Важно, чтобы все металлические объекты в среде георадара были связаны с системой заземления, чтобы исключить любую разницу потенциалов.Также важно, чтобы удельное сопротивление почвы как функция глубины учитывалось при вычислении напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения, а также при определении глубины размещения проводников. Например, в почве с сухим поверхностным слоем с высоким удельным сопротивлением проводники в этом слое будут неэффективными; слой с низким удельным сопротивлением под ним будет лучшим местом для заземляющих проводов. С другой стороны, если ниже существует еще один слой с высоким удельным сопротивлением, длинные заземляющие стержни или глубокие скважины, проходящие в этот слой, будут неэффективными.

Иногда считается, что размещение горизонтальных проводников контура заземления очень близко к поверхности приводит к наибольшему снижению потенциала прикосновения. Это не обязательно так, поскольку проводники, расположенные близко к поверхности, скорее всего, будут находиться в более сухой почве с более высоким удельным сопротивлением, что снижает эффективность этих проводников. Кроме того, в то время как потенциалы касания непосредственно над петлей могут быть уменьшены, потенциалы касания на небольшом расстоянии могут фактически увеличиваться из-за уменьшения зоны влияния этих проводников.Наконец, ступенчатые потенциалы, вероятно, увеличатся в этих местах: действительно, ступенчатые потенциалы могут быть проблемой вблизи проводников, которые расположены близко к поверхности, особенно по периметру системы заземления. Обычно для решения этой проблемы можно увидеть проводники по периметру вокруг небольших систем заземления, заглубленных на глубину 3 фута ниже уровня земли.

Снижение потенциальной опасности шагов и прикосновения

Один из простейших методов снижения потенциальной опасности шагов и прикосновений — это носить обувь для защиты от поражения электрическим током.В сухом состоянии обувь для защиты от поражения электрическим током имеет сопротивление в миллионы Ом на подошве и является отличным средством обеспечения безопасности персонала. С другой стороны, когда эти ботинки мокрые и грязные, ток может обойти подошвы ботинок в пленке материала, скопившейся по бокам ботинка. Мокрый кожаный ботинок может иметь сопротивление порядка 100 Ом. Кроме того, нельзя предполагать, что широкая публика, которая может иметь доступ к внешнему периметру некоторых объектов, будет носить такое защитное снаряжение.

Еще одна технология, используемая для снижения вероятности ступенек и прикосновений, — это добавление более резистивных поверхностных слоев. Часто к башне или подстанции добавляют слой щебня, чтобы обеспечить изоляцию между персоналом и землей. Этот слой уменьшает количество тока, который может протекать через человека в землю. Борьба с сорняками — еще один важный фактор, так как во время неисправности растения получают электропитание и могут проводить опасное напряжение в человеке. Асфальт — отличная альтернатива, так как он гораздо более устойчив, чем щебень, и рост сорняков не является проблемой.Добавление резистивных поверхностных слоев всегда повышает безопасность персонала во время георадара.
.

Телекоммуникации в высоковольтных средах

Когда телекоммуникационные линии необходимы на высоковольтной площадке, требуются особые меры предосторожности для защиты коммутационных станций от нежелательных напряжений. Прокладка любого медного провода к подстанции или вышке приведет к тому, что другой конец провода подвергнется воздействию опасного напряжения, поэтому требуются определенные меры предосторожности.

Отраслевые стандарты, касающиеся этих мер предосторожности и защитных требований, описаны в стандартах IEEE Standard 387, IEEE Standard 487 и IEEE Standard 1590. Эти стандарты требуют, чтобы было проведено исследование повышения потенциала земли, чтобы можно было правильно рассчитать пиковую линию 300 вольт.

Для обеспечения надлежащего заземления сотовой станции и заземления телекоммуникационной вышки стандарты электросвязи требуют использования оптоволоконных кабелей вместо медных проводов в пределах пикового напряжения 300 В.Коробка преобразования медь-оптоволокно должна быть расположена за пределами зоны действия георадара на расстоянии, превышающем пиковое значение 300 В или среднеквадратичное значение 212 Вольт. Это известно в промышленности как «линия на 300 вольт». Это означает, что согласно результатам расчетов, медный провод от телекоммуникационной компании не может быть ближе, чем пиковое расстояние в 300 вольт. Это расстояние, на котором медный провод должен быть преобразован в оптоволоконный кабель. Это может помочь предотвратить попадание нежелательного напряжения в телекоммуникационную сеть телефонных компаний.

Текущие формулы для расчета 300-вольтовой линии, перечисленные в стандартах, привели к неправильной интерпретации и расхождению во мнениях, что привело к изменениям порядка величины в расчетных расстояниях для практически идентичных исходных данных проекта. Кроме того, опыт эксплуатации показал, что строгое применение теории приводит к излишне большим расстояниям. Это привело к множеству компромиссов в телекоммуникационной отрасли. Наиболее известным является новый стандарт IEEE Standard 1590-2003, в котором отметка 150 метров (~ 500 футов) указывается в качестве расстояния по умолчанию, если исследование повышения потенциала земли не проводилось в данном месте.

Расчет напряжения прикосновения и шага

При выполнении анализа системы заземления очень важно оценить безопасность персонала и населения на объекте электроснабжения. Во время замыкания на землю напряжение системы заземления и окружающей почвы повышается, что описывается как повышение потенциала земли. Опасные условия могут возникать для людей, поскольку напряжение варьируется от оборудования к различным точкам почвы, характеризуемое как напряжение прикосновения или опасность скачка напряжения.

Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения определяется как разность потенциалов между повышением потенциала заземления заземляющей сети или системы и поверхностным потенциалом в точке, где человек может стоять, в то же время имея руку в контакте с наземной конструкцией.

Пример касания: у ног человека напряжение 800 В, поэтому при контакте с оборудованием на 1000 В возникает напряжение прикосновения 200 В.

Шаг напряжения

Разница в поверхностном потенциале, которую может испытать человек, преодолевая расстояние 1 м (3 ‘) ногами, не касаясь заземленного предмета.

Пример ступени: человек идет одной ногой при напряжении 900 В, а другой — при 800 В, в результате чего возникает ступенчатое напряжение 100 В.

Оценка напряжения прикосновения и шага

В случае замыкания на землю невозможно устранить напряжение прикосновения или ступенчатое напряжение, поскольку ток будет проходить все пути, чтобы вернуться к своему источнику. К счастью, в мире существует несколько руководств и стандартов, которые предоставляют методы для оценки допустимого напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения. Основное внимание в этих документах уделяется расчетам для определения напряжения, при котором человек, вероятно, переживет этот опыт, имея в виду, что минимальный ток через сердце может вызвать фибрилляцию.Если анализ показывает, что допустимые напряжения превышают допустимые величины, существует множество подходов к их снижению, например:

• Расширение или увеличение системы заземления для уменьшения повышения потенциала земли.
• Установка дополнительного заземлителя для уменьшения перепада напряжений на поверхности почвы и оборудовании.
• Добавление или расширение материала поверхностного слоя с высоким удельным сопротивлением, такого как измельченный чистый гравий или асфальт, для уменьшения тока через человека на поверхности.
• Ускорение времени сброса защитных настроек для уменьшения продолжительности разряда.
• Добавление физических барьеров для ограничения доступа к возможным опасным местам.
• Использование средств индивидуальной защиты для создания зон уравнивания потенциалов и / или повышения сопротивления персонала.

Каждая станция уникальна, и правильный подход — это инженерное проектное решение для снижения и ограничения рисков.

Повышение потенциала земли, скачок и потенциал прикосновения — нарушение напряжения

Повышение потенциала земли [GPR]

Повышение потенциала земли (GPR) в соответствии со стандартом IEEE 80 определяется как – Максимальный электрический потенциал, который может достигнуть сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления , предположительно находящейся на потенциале удаленной земли.Это напряжение, известное как GPR, равно максимальному току сети, умноженному на сопротивление сети ».

Рисунок 1: Пример графика повышения потенциала земли

В нормальных условиях потенциал заземленного объекта будет таким же, как потенциал удаленной земли (0 В). Когда ток короткого замыкания протекает на землю или течет от земли к объекту, местный потенциал земли повышается. Это потому, что местная земля (или земля) имеет конечное сопротивление. Прохождение тока заземления через это сопротивление создает повышение потенциала относительно удаленной точки на земле .График моделирования повышения потенциала земли показан на рисунке 1. В этом примере можно увидеть, что местный потенциал земли повышен до 75 В относительно удаленной земли.

GPR-исследования часто проводятся для определения градиентов потенциала напряжения вокруг пораженного оборудования. Этим оборудованием могут быть вышки сотовой связи, силовые подстанции, вышки электропередачи и т. Д. Во время неисправности энергосистемы, связанной с землей (землей), местный потенциал земли относительно удаленной земли может значительно возрасти (тысячи вольт).Все заземленное оборудование в этом месте (металлические предметы, заземление и т. Д.) Также будет находиться под этим высоким напряжением. Коммуникационный кабель, идущий от этой точки к удаленному месту (при 0 В), может испытывать значительный ток из-за этой разности потенциалов и часто будет поврежден, если не будут приняты меры предосторожности.

Рассмотрим случай заземляющего электрода (заземляющего стержня), вбитого на 10 футов в землю с удельным сопротивлением почвы 25,25 Ом · м.

Рисунок 2: Заземляющий электрод

Используя калькулятор сопротивления заземления, мы можем рассчитать, что ожидаемое сопротивление заземления для этой установки равно 8.16 Ом. Предположим, что через заземляющий электрод на землю подается ток 100 А. Ожидаемый GPR в этом случае будет 100A * 8.16Ω = 816V.

Калькулятор сопротивления заземления

Рисунок 3: Повышение потенциала земли

На рисунке выше пунктирная красная линия указывает профиль георадара от заземляющего электрода до удаленной «удаленной земли», который, как предполагается, имеет нулевое напряжение. Обратите внимание, что профиль георадара очень крутой вблизи электрода и постепенно «сглаживается» по мере того, как достигает удаленной земли.

Два термина, относящиеся к георадарам, — это ступенчатый потенциал и потенциал касания. Обратите внимание, что и ступенчатый, и контактный потенциалы являются прямым результатом повышения потенциала земли .

Шаг потенциала

Шаговый потенциал определяется как « Разница в поверхностном потенциале, испытываемая человеком, преодолевая расстояние в 1 м ногами, не касаясь заземленного объекта » в соответствии с IEEE-Std 80 .

Рисунок 4: Градиент ступенчатого потенциала

Обратите внимание на две воображаемые точки, обозначенные на рисунке 3 выше как P1 и P2.Напряжение P1 относительно удаленной земли равно V1, а P2 — V2. Если расстояние между P1 и P2 составляет 1 м и человек ставит одну ногу на P1, а другую — на P2, то он испытает ступенчатое напряжение (V2-V1).

Для примера заземляющего электрода (заземляющего стержня), вбитого на 10 футов в землю с удельным сопротивлением почвы 25,25 Ом · м, можно построить ступенчатый потенциал, как показано на рисунке 4. Обратите внимание, что, когда человек переходит из одной зоны в другую, он будет испытывать разность потенциалов и, следовательно, шок. Потенциал шага приведет к передаче тока от ступни к ступне . В центре рисунка находится заземляющий электрод. Видно, что ступенчатое напряжение не является постоянным и может изменяться с расстоянием от центра электрода. Чем ближе человек к электроду, тем круче или хуже потенциал шага будет .

Рисунок 5: Гранитный камень # 57

Ступенчатые потенциалы необходимо контролировать на подстанции, чтобы обеспечить безопасность персонала. Обычно это делается путем выполнения инженерного анализа грунта.Обычная практика заключается в том, чтобы «заставить» заземляющий ток течь под поверхностью, либо закопав глубокие заземляющие проводники, либо положив на поверхность слой щебня с высоким удельным сопротивлением подстанции (гранит № 57 или аналогичный) на поверхности.

Прочтите: роль щебня в заземлении подстанции

Сенсорный потенциал

Потенциал прикосновения определяется как – Разность потенциалов между повышением потенциала земли [GPR] и поверхностным потенциалом в точке, где человек стоит, одновременно держа руку в контакте с заземленной конструкцией .”Согласно IEEE-Std 80 .

Когда на подстанции происходит короткое замыкание и ток заземления течет в подземную сеть заземления, потенциал сети заземления на подстанции повышается до значения, равного GPR. Поскольку все металлические объекты на подстанции связаны с одной и той же сеткой заземления, все металлические объекты (стальные балки, корпуса трансформаторов и т. Д.) Также получают напряжение GPR. Теперь поверхностный потенциал (потенциал в месте, где стоит человек) может иметь другой потенциал в зависимости от профиля георадара (формы кривой георадара от точки повреждения до удаленного участка земли).В зависимости от профиля георадара может быть разница в потенциале (напряжении) между металлическим предметом, к которому прикасается человек, и поверхностным потенциалом, на котором он стоит. Эта разница напряжений называется потенциалом прикосновения или напряжением прикосновения.

Рисунок 6: Иллюстрированный шаг и потенциал касания

Потенциал прикосновения приведет к передаче тока от руки к ноге . На подстанции необходимо свести к минимуму возможность прикосновения для обеспечения безопасности персонала. Это достигается за счет того, что поверхностные потенциалы внутри подстанции остаются неизменными.Было показано, что добавление слоя измельченной породы с высоким удельным сопротивлением сводит к минимуму потенциалы прикосновения.

Как уменьшить величину подъема потенциала земли (GPR)?

GPR можно минимизировать, управляя следующими переменными:

* Уменьшить сопротивление сети заземления : Самый эффективный способ уменьшить сопротивление сети заземления — увеличить площадь сети, вбить стержни заземления, использовать химическую обработку или любые другие подходящие методы.

* Путь управления током повреждения : Если значительная величина тока повреждения может быть отведена на от затронутого заземляющего стержня, то можно управлять георадаром.Примером этого может быть система распределения электроэнергии с несколькими заземлениями, в которой нейтраль заземлена на каждом отдельном полюсе. Таким образом уменьшается GPR любого отдельного полюса, поскольку ток короткого замыкания может иметь несколько параллельных путей.

* Контроль величины тока повреждения : Контролируя величину тока повреждения, GPR можно поддерживать ниже желаемых пределов. Примером этого может быть вставка сопротивления или реактивного сопротивления в соединении нейтраль-земля распределительных трансформаторов.Затем ток замыкания на землю обычно ограничивается до менее 400 А (обычно), что минимизирует GPR на распределительных секциях при замыкании фазы на землю.

Сведение к минимуму повреждений оборудования из-за повышения потенциала земли (GPR)

Некоторые идеи по предотвращению дорогостоящего повреждения оборудования связи на подстанции из-за георадара представлены ниже:

* Используйте оптический изолятор или преобразователь из меди в оптоволокно, чтобы отключить заземление от точки A до точки B.

* Используйте оптоволоконный канал связи, когда требуется канал связи от подстанции до удаленного места, которое может иметь другой потенциал земли.

* Проверьте, подходит ли изолятор контура заземления для вашего приложения.

* Спроектируйте наземные сеточные системы таким образом, чтобы все представляющие интерес местоположения имели одинаковый потенциал.

* Внутри подстанции все металлические предметы, силовые и коммуникационные заземления должны быть подключены к общей сети заземления. Заземление (заземление) их отдельно (как в случае заземления связи, заземления питания) — , не рекомендуется .

Осведомленность о возможном шаге и касании

: повышение безопасности экипажа линии электропередачи

Стив Нилунд

Потенциал шага и касания хорошо понимается как угроза безопасности во многих ситуациях, связанных с источниками питания под напряжением.Что не так хорошо понимается, так это то, что опасные скачки напряжения и напряжения прикосновения могут существовать на обесточенных линиях из-за электромагнитной связи, и это ежедневная опасность для работников линий электропередачи. Необходим непрерывный мониторинг — с сигналами тревоги, чтобы предупредить об опасном напряжении.

Что подразумевается под «шаговым потенциалом» и «сенсорным потенциалом»?

Управление по охране труда (OSHA) определяет ступенчатый потенциал как напряжение между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом под напряжением.См. Рис. 1. Он равен разнице в напряжении между двумя точками, находящимися на разном расстоянии от объекта под напряжением. Человек может получить травму во время неисправности, просто стоя рядом с заземленным предметом, имеющим электрический заряд.

Потенциал прикосновения — это напряжение между объектом под напряжением и ступнями человека, контактирующего с объектом. Следует отметить, что потенциал прикосновения может быть почти полным напряжением на заземленном объекте, если этот объект заземлен в удаленной точке, откуда человек контактирует с ним.Кран, который заземлен на нейтраль системы и контактирует с линией под напряжением, например, подвергнет любого человека, контактирующего с краном или его неизолированной линией нагрузки, потенциалом прикосновения, почти равным полному линейному напряжению.

Рис. 1. Потенциал шага и касания

Опасность шага и прикосновения также относится к линиям передачи без напряжения

Может показаться, что опасность удара и прикосновения не применима к трансмиссии рабочие линии, когда они работают на обесточенной линии, подключенной к заземленной вышке.Однако в обесточенных линиях может возникать смертельное напряжение из-за электромагнитной индукции от параллельной линии передачи, находящейся под напряжением, и вероятность этого возрастает из-за меняющейся рабочей среды.

Факторы, способствующие повышенной опасности ступенек и прикосновений, включают более широкое использование новых мощностей по производству электроэнергии, таких как ветряные электростанции, которые часто расположены далеко от мест потребления энергии, что приводит к более высоким напряжениям и токам нагрузки в перегруженных коридорах электроснабжения.Существующие полосы отвода часто используются для поддержки нескольких линий передачи, а существующие конструкции часто используются для прокладки дополнительного кабеля под основными линиями. См. Рисунок 2.

Кроме того, система заземления вышки не всегда надежна, поскольку сопротивление заземления сильно варьируется в зависимости от типа почвы, условий окружающей среды и может меняться во время рабочей смены по мере высыхания грунта.

Рис. 2. Пример переполненной линии электропередачи на полосе отвода.

Публикация Bonneville Power Administration (BPA) «Безопасное проживание и работа на высоковольтных линиях электропередач» обсуждает проблемы, связанные с колючей проволокой и плетеными металлическими ограждениями, принимающими наведенное напряжение, когда они расположены рядом с линиями электропередач. BPA определяет потенциальные проблемы для забора, который находится в пределах 125 футов от линий и более 150 футов в длину. В системе электропередач на полосе отвода нет ничего необычного в том, что линии электропередач в пределах 125 футов могут проходить вместе на многие мили.

Этого уже недостаточно, поэтому просто для защиты рабочих от вероятности того, что линия, на которой они работают, может случайно оказаться под напряжением или от случайного контакта с линией под напряжением, также необходимо защитить рабочих от наведенного напряжения на заземленных линиях.

Потенциальная опасность ступеньки и прикосновения не была бы такой серьезной, если бы можно было предположить, что каждая башня имеет хорошее заземление. К сожалению, это не так, особенно в районах, где почва может быть вулканической или каменистой.Как показали исследования, качество заземления сильно различается в зависимости от почвы. См. Таблицу 1.

Таблица 1. Типичные значения удельного сопротивления грунта

Из-за высокого удельного сопротивления некоторых грунтов даже при небольшом наведенном токе может возникнуть серьезная опасность удара. Фактические измерения на рабочем месте показали, что сопротивление составляет 500 Ом или выше, что потребует всего 1 А тока для создания потенциала 500 вольт.

Поскольку содержание влаги является основным фактором, влияющим на удельное сопротивление почвы, грунт, прошедший адекватные испытания в один прекрасный день, может позже иметь значительно более высокое сопротивление, когда содержание влаги в почве ниже. Обычное высыхание почвы в течение дня может означать, что безопасная среда в начале рабочего дня может оказаться небезопасной в конце рабочего дня.

Как в настоящее время решается эта проблема безопасности?

Чтобы создать безопасную рабочую площадку, работники линий электропередачи обычно создают одноточечное заземление на рабочем месте и прокладывают заземляющие кабели, соединяющие все токопроводящие объекты.В большинстве случаев это обеспечит адекватную защиту. В худшем случае случайного включения линии питания могут возникнуть очень высокие ступенчатые напряжения и напряжения прикосновения, но это случается редко и обычно на короткий период времени. Принято считать, что с этим лучше всего справляться, обучая рабочих избегать ненужного контакта с транспортными средствами и другим оборудованием, подключенным к земле.

Работать с напряжениями, вызванными электромагнитной индукцией от параллельной линии, сложнее.В отличие от случайного включения питания, которое случается крайне редко, наведенные напряжения представляют собой постоянную проблему. А вероятность появления опасного напряжения в любое время зависит от многих факторов, включая длину параллельных линий и тип почвы на участке.

В зависимости от предполагаемого напряжения необходимо использовать изолирующие перчатки и другое защитное оборудование. В некоторых случаях желательно добавить на площадку дополнительные заземляющие стержни. Однако до тех пор, пока не будет измерено фактическое сопротивление заземляющего стержня, трудно определить истинную эффективность этого метода.

Что еще можно сделать для повышения безопасности линейного экипажа?

Более точный метод определения шага и потенциала касания — это его непосредственное измерение. Обычно это делается с помощью стандартного вольтметра, снабженного датчиком высокого напряжения. Заземляющий стержень вводится примерно в 15 футах от вышки, и отрицательный зонд подключается к этой опорной точке заземления. Затем высоковольтный зонд прикасается к вышке, и измеряется напряжение между опорой и землей. Поскольку измеритель потребляет небольшой ток, нет необходимости иметь низкое сопротивление заземления, чтобы получить пригодные для использования показания.По практическим соображениям это обычно делается один раз, в начале смены.

Хотя этот метод является значительным улучшением по сравнению с бездействием, он не учитывает возможные изменения условий во время смены. Эти изменения могут быть медленными — почва может высохнуть в течение дня, в результате чего сопротивление грунта станет намного выше. Или изменения могут быть быстрыми — возможно, ток в параллельной линии внезапно нарастает, чтобы компенсировать изменение выработки электроэнергии или требований.Таким образом, простая проверка один раз в начале смены дает ложное чувство безопасности.

Рис. 3. Комплект SNT-02 от Delta Computer Systems

К счастью, теперь доступны специальные инструменты, которые устраняют эти ограничения. Эти приборы подключены к вышке на весь период работы и постоянно контролируют напряжение на вышке. Кроме того, при обнаружении опасного напряжения прибор предупреждает экипаж, используя световые и звуковые светодиоды высокой интенсивности, мигающие вместе с пронзительным звуковым сигналом.При обычном использовании в полевых условиях одному члену бригады назначается наблюдение за прибором и обеспечение того, чтобы все работали в безопасных условиях. Шаговый и сенсорный прибор SNT-02, показанный на рис. 3 и производимый компанией Delta Computer Systems Inc. из Battle Ground, Вашингтон, отображает фактическое напряжение и обеспечивает реакцию на основе обнаруженного диапазона напряжений. См. Таблицу 2.

Таблица 2: Предупреждения SNT Step and Touch Monitor

Delta Computer Systems SNT-02 использовался в недавнем проекте замены электрических столбов BPA, который требовал ежедневного напряжения пошагово и прикоснитесь к показаниям потенциала, чтобы определить, собирают ли линии опасное напряжение через индуктивную связь.

«SNT-02 соответствовал или превзошел все ожидания в отношении показаний шага и касания, требуемых на протяжении всего проекта BPA», — сказал Эд Лоури, менеджер автопарка International Line Builders, компании по строительству линий электропередачи и распределения с полным комплексом услуг, расположенной в Туалатине. , Орегон. «Мы будем использовать SNT-02 в любом будущем проекте, где шаг и потенциал касания могут быть опасны для наших сотрудников».

Инструменты, такие как СНТ-02, повышают безопасность рабочих и становятся стандартным оборудованием для все большего числа рабочих коммунальных служб.Несколько раз в год экипажам предлагалось стоять в стороне или менять методы работы, когда эти устройства предупреждали о повышении напряжения. Используя старые методы, экипажи не знали бы об этом потенциально опасном изменении условий.

---

Об авторе: Стив Нилунд является генеральным директором и совладельцем Delta Computer Systems Inc. Он имеет более чем 30-летний опыт работы в области промышленных и коммунальных продуктов , в разработке аналоговых схем, цветовых датчиков и корпусов для электроники.Для получения дополнительной информации посетите www.stepandtouch.com.

Другие продукты для коммунальных служб Статьи в текущем выпуске
Другие продукты для коммунальных служб Архивы Статьи о выпуске

Шаговый потенциал вокруг линий электропередач

Чтобы понять шаговый потенциал и потенциал касания, нам сначала нужно понять, как энергия рассеивается по проводящим объектам. В условиях обрыва полюса или обрыва провода существуют действительно хорошие проводники, которые обеспечивают путь к земле, включая металлические ограждения, влажную почву и лужи.Существуют и другие проводники, которые могут быть не такими хорошими, но все же позволяют току проходить на землю, например, деревья, деревянные заборы и опоры электроснабжения. Древесина обычно рассматривается как изолятор, но мокрая древесина будет проводить электрический ток.

Когда находящийся под напряжением провод падает через сетчатый забор или прямо на землю, объект и непосредственная область находятся под напряжением, создавая зону высокого напряжения по отношению к земле. Фактическое напряжение зависит от источника, сопротивления объекта и условий почвы, включая материал и влажность.Рассеяние напряжения от заземленного проводника — или от заземленного конца заземленного объекта под напряжением — называется градиентом потенциала земли . Падения напряжения, связанные с этим рассеянием напряжения, называются потенциалами земли. Напряжение быстро падает с увеличением расстояния от заземленного конца.

Другой способ описать это — пример камня, брошенного в пруд. Камень создает рябь, которая постепенно исчезает по мере продвижения от центра. Напряжение является самым высоким у источника и спадает по мере того, как энергия движется по земле.

Сенсорный потенциал

Потенциал прикосновения — это напряжение между любыми двумя точками на теле человека — рука к руке, плечо к спине, локоть к бедру, рука к ноге и так далее. Например, если электрический провод падает на автомобиль, и человек касается автомобиля, ток может пройти от автомобиля под напряжением через человека к земле.

Безопасность прежде всего

Прежде всего, всегда считайте, что все оборудование, линии и проводники находятся под напряжением.Будьте осторожны, и если вы заметили обрыв проводов или повреждение электрооборудования, обратитесь в соответствующий обслуживающий персонал. Помните, что цепи не всегда отключаются, когда линия электропередачи падает на дерево или на землю. Даже если они не искры и не гудят, упавшие линии электропередачи могут убить вас, если вы коснетесь их или даже земли поблизости.

Что делать при дорожно-транспортных происшествиях, связанных с линиями электропередач

Инстинкты могут помочь нам избежать опасности, но в некоторых ситуациях наши естественные наклонности могут привести к трагическим результатам.Если ваш автомобиль ударился о столб электросети или иным образом обрушил линию электропередачи, выходить из машины, за некоторыми исключениями, — это неправильный поступок, пока линия не будет обесточена. Знайте, что нужно сделать, чтобы спасти свою жизнь:

• Практически всегда лучше оставаться в машине, особенно если леска соприкасается с транспортным средством.
• Позвоните или подайте сигнал о помощи. Пользоваться мобильным телефоном безопасно.
• Предупредите других, кто может быть поблизости, держаться подальше, и подождите, пока приедет электроснабжение, чтобы убедиться, что в линии отключено электричество.
• Если линия электропередачи все еще находится под напряжением, и вы выходите наружу, ваше тело становится путем к земле для электричества, и поражение электрическим током становится трагическим результатом. Подождите, пока приедет электроснабжение и отключит электричество.
• Единственным исключением может быть пожар или другая опасность, например запах бензина. В этом случае правильным действием является прыжок, а не шаг, когда обе ноги касаются земли одновременно. Прыгайте прочь. Не позволяйте какой-либо части вашего тела одновременно касаться автомобиля и земли.Прыгайте в безопасное место, удерживая обе ноги вместе, когда покидаете это место. Подобно ряби в пруду или озере, напряжение уменьшается по мере удаления от источника. Переход от одного уровня напряжения к другому позволяет телу стать проводником электричества.
• Даже если линия электропередачи приземлилась на землю, все еще существует вероятность того, что область рядом с вашим автомобилем будет находиться под напряжением. Оставайтесь внутри автомобиля, если нет возгорания или неминуемой опасности возгорания.
• Те же правила применяются к ситуациям, когда сельскохозяйственное и строительное оборудование контактирует с воздушными линиями электропередачи.Те, кто работает с крупногабаритным оборудованием, должны оставаться внутри транспортного средства, если удлинители оборудования соприкасаются с линиями электропередачи.

6 Напряжения, которым может подвергнуться человек на подстанции

Опасные напряжения на подстанции

На рисунках 1 и 2 показаны напряжения, которым может подвергаться человек на подстанции. Есть много определений, связанных с этими напряжениями, но следующие шесть являются наиболее важными.

5 напряжений, которым может подвергаться человек на подстанции (фото предоставлено Терри Ф. Люманн через Flickr)

Эти определения:

Напряжение ступени

Напряжение прикосновения

Напряжение передачи красного

1.Повышение потенциала земли (GPR)

Максимальный электрический потенциал, который может получить сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления, принимается равным при потенциале удаленной земли . Повышение потенциала земли — это произведение величины тока сети, части тока короткого замыкания, проводимого на землю системой заземления, и сопротивления сети заземления.

Рисунок 1 — Основные ситуации удара

Вернуться к опасным напряжениям ↑

2.Напряжение сети

Максимальное напряжение прикосновения в пределах ячейки сети заземления .

Фактическое напряжение ячейки , E _м (максимальное напряжение прикосновения) , является произведением удельного сопротивления почвы, ρ ; геометрический коэффициент, основанный на конфигурации сетки, K _м ; поправочный коэффициент, K _i , который учитывает некоторые ошибки, вносимые допущениями, сделанными при выводе K _m ; и средний ток на единицу эффективной скрытой длины проводника, составляющего систему заземления ( I _{G /} L _M ):

3.Напряжение прикосновения «металл-металл»

Разность потенциалов между металлическими объектами или конструкциями в пределах подстанции, которая может быть перекрыта прямым контактом рук или ног .

Рисунок 2 — Типичная ситуация внешнего переданного потенциала

Важное примечание //

Предполагается, что на обычных подстанциях напряжение прикосновения металл к металлу между металлическими объектами или конструкциями, соединенными с сеткой заземления, будет незначительным.

Однако напряжение прикосновения металл-металл между металлическими объектами или конструкциями, связанными с сеткой заземления, и металлическими объектами внутри подстанции, но не связанными с сеткой заземления, такими как изолированный забор, может быть значительным.

В случае подстанций с газовой изоляцией напряжение прикосновения металл к металлу между металлическими объектами или конструкциями, соединенными с сеткой заземления, может быть значительным из-за внутренних повреждений или индуцированных токов в корпусах.

Вернуться к разделу «Опасные напряжения» ↑

4. Напряжение ступени

Напряжение ступени фактически равно разнице поверхностных потенциалов , которую испытывает человек, преодолевая расстояние в 1 м ногами, не касаясь любого другого заземленного объекта.

Вернуться к опасным напряжениям ↑

5. Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения — это разность потенциалов между повышением потенциала земли и поверхностным потенциалом в точке, где человек стоит, одновременно держа руку в контакте с заземленной конструкцией.

Вернуться к опасным напряжениям ↑

6. Передать красное напряжение

Особый случай напряжения прикосновения , когда напряжение передается на подстанцию ​​или с нее, с или на удаленный точка за пределами площадки подстанции.Максимальное напряжение любой случайной цепи не должно превышать предел, при котором через тело может протекать ток, который может вызвать фибрилляцию.

Предполагая более консервативный вес тела 50 кг для определения допустимого тока тела и сопротивления тела 1000 В , допустимое напряжение прикосновения t составляет:

, а допустимое напряжение ступени равно равно :

где //

• E _step — Напряжение шага, В
• E _touch — Напряжение прикосновения, В
• r _с — Удельное сопротивление материала поверхности, Vm
• t _с — Продолжительность ударного тока, в секундах

Поскольку единственным сопротивлением для напряжения прикосновения металл к металлу является сопротивление тела, предел напряжения составляет:

Обычно предполагается, что длительность разряда равна продолжительности разлома.Если планируется повторное замыкание цепи, время продолжительности короткого замыкания должно быть суммой отдельных отказов и использоваться как время продолжительности разряда t _с .

Вернуться к опасным напряжениям ↑

Ссылка: Справочник по электроэнергетике — Л.Л. Григсби (книгу в твердом переплете можно приобрести на Amazon)

Тестирование двигателей на скачки и скачки постоянного напряжения

Забудьте о спорах. Очевидно, что эти тесты являются неразрушающими по своей природе.Понимание преимуществ этих методов над другими может сделать их мощными инструментами в вашей программе PdM.

Прежде чем какая-либо компания исследует контрольно-измерительные приборы для электрического профилактического обслуживания (PdM), она должна знать прочность изоляции своего оборудования, напряжения, которым его двигатели подвергаются ежедневно, как обычно выходит из строя двигатель и где обычно возникают эти неисправности. Только тогда вы действительно сможете принять решение о том, какое электрическое оборудование PdM будет наиболее подходящим для вашей работы.

Как обычно выходит из строя двигатель
Статор двигателя имеет две основные изоляционные системы, которые включают в себя заземляющую стенку и межвитковую изоляцию. Когда эта изоляция находится в хорошем состоянии, она может выдерживать обычные ежедневные скачки напряжения, возникающие во время пуска и останова. Со временем эта изоляция ухудшится в результате механического движения обмоток, переходных процессов крутящего момента, нагрева, загрязнения и других загрязнений окружающей среды. Когда диэлектрическая прочность этой изоляции падает ниже скачков входящего напряжения, появляется еще один механизм отказа: озон.

Озон — очень агрессивный газ, который быстро портит изоляцию. Несмотря на то, что двигатель будет продолжать работать при появлении этого механизма отказа, поскольку он видит постоянные скачки напряжения, скорость износа будет увеличиваться. В конце концов, диэлектрическая прочность изоляции упадет ниже рабочего напряжения или ухудшится до такой степени, что медный провод будет соприкасаться по очереди. На этом этапе возникло межвитковое или твердосплавное короткое замыкание.

Согласно «Переходной модели для индукционных машин с повреждениями обмотки статора», написанной для IEEE Рангараджаном М.Таллам, Том Г. Хабетлер и Рональд Г. Харли, когда возникает жестко сваренное межвитковое замыкание, в закороченных обмотках образуются высокие циркулирующие токи. Эти токи, которые могут быть порядка 16–20 ампер полной нагрузки, создают чрезмерное тепло, которое изоляция не может выдержать. Это сильное тепло быстро прожигает изоляцию, вызывая отказ двигателя в течение нескольких минут.

В исследовании, проведенном доктором Эрнесто Виденбругом в Университете штата Орегон, был рассмотрен двигатель, специально разработанный с межвитковым замыканием, путем установки двух проводов, соединенных для включения одного и двух одинаковых фаз.Затем эти провода были выведены на выключатель. Двигатель был помещен на динамометр и работал с нагрузкой около 80%. При включении межповоротного короткого замыкания через переключатель, мотор начал заметно дымить в течение 45 секунд. Хотя большинство двигателей не будут работать долго с межвитковым коротким замыканием, существуют некоторые исключения. Двигатель с высоким сопротивлением или плавающим заземлением будет работать с закороченной фазой, но как только закорачивается вторая фаза, двигатель катастрофически выйдет из строя.

Рекомендуемые испытания Испытания, перечисленные на следующей странице, рекомендуются для автономных полевых испытаний:

• Обмотка по методу Кельвина
• Мег-Ом
• Индекс поляризации (PI)
• Шаг напряжения
• Скачок

Каждый из этих методов испытаний оценивает отдельную секцию двигателя.Даны краткие описания первых трех тестов, чтобы предложить полный набор тестовой информации. Однако природа высоковольтных испытаний и необходимость методов ступенчатого напряжения и импульсного перенапряжения остаются в центре внимания данной статьи.

Обмотка по методу Кельвина…
Тест обмотки по методу Кельвина измеряет сопротивление медного провода в цепи двигателя. Если тестируется в приложении PdM, тест обычно выполняется из Центра управления двигателем (MCC).Этот тест обнаруживает проблемы с пропусками соединений, короткими замыканиями, размыканиями, несбалансированным числом витков в одной фазе на другую и медью разного диаметра в одной фазе на другую. Этот тест очень ценен и должен выполняться для профилактического обслуживания, поиска и устранения неисправностей и обеспечения качества.

Тест мегомов…
Тест мегомов прикладывает потенциал постоянного тока (обычно рабочее напряжение) к обмоткам, удерживая корпус на земле. В таблице I показаны рекомендуемые испытательные напряжения для двигателей с различным классом напряжения.Для поиска заземленных двигателей обычно используется мегомное тестирование. Это также очень ценный инструмент PdM для поиска мокрых и грязных двигателей. Обычно он не используется для контроля качества из-за низкого уровня напряжения, при котором проводится испытание.

Тест индекса поляризации (PI)…
Этот тест очень похож на мегомный тест, но выполняется в течение 10 минут. За это время молекулы в бумажной подложке с прорезями поляризуются. Когда молекулы поляризуются, значения сопротивления изоляции должны увеличиваться в течение 10-минутного периода.Если сопротивление увеличивается за это время, это свидетельствует о хорошей изоляции грунтовых стен без влаги и загрязнений.

Испытания изоляции
До сих пор мы обсуждали только испытания низкого напряжения. После успешного завершения этих испытаний известно следующее: сопротивление обмотки уравновешено. Это означает, что в двигателе нет коротких замыканий, обрывов или пропущенных соединений, а мегом и PI указывают, что двигатель и чистый, и сухой. Однако эти испытания до сих пор не подтвердили, что двигатель может запускаться или работать в течение любого промежутка времени.Основная причина проведения профилактического обслуживания двигателя — узнать, будет ли он продолжать обеспечивать бесперебойную работу. Поскольку низковольтные испытания не проводятся при обычном для двигателя напряжении, они не могут предоставить эту информацию.

Во многих статьях обсуждались скачки напряжения, которые наблюдаются двигателями при запуске и останове. Как указано в статье B.K. «Возможность изоляции поворотов больших двигателей переменного тока, Часть I — Мониторинг перенапряжения». Гупта, Б.А. Ллойд, Г. Стоун и С.Р. Кэмпбелл (IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol.EC-2, No. 4, December 1987), эти скачки напряжения могут составлять порядка 5 ед. (На единицу):

Рассчитывая эту формулу для трехфазного двигателя 480 В, PU будет 391,9 В, или приблизительно 1960 В при запуске. По логике вещей, если двигатель испытывается только при рабочем напряжении или ниже рабочего напряжения, пользователь не может быть уверен, что скачки напряжения вызвали повреждение изоляции двигателя, что приведет к прерыванию работы. Другая проблема заключается в том, что межвитковая изоляция не оценивалась.Кроме того, мегом и PI не оценивают изоляцию заземленной стены на прочность или способность выдерживать высокие напряжения, которые она видит во время повседневной эксплуатации. При испытании сопротивления обмотки оценивается только цепь двигателя, но не изоляция.

Самый эффективный способ убедиться, что двигатель запускается и продолжает обеспечивать надежную работу, — это проверить его при напряжениях, которые двигатель видит во время нормальной работы, включая запуск и останов. Это достигается с помощью двух тестов: скачкообразного напряжения и скачка напряжения.Эти методы оценивают заземление стены и межвитковую изоляцию соответственно.

Испытание ступенчатого напряжения
Это испытание постоянным током выполняется при напряжении, которое двигатель обычно видит во время пуска и останова. Испытательные напряжения, регулируемые IEEE, отражены в таблице II.

Напряжение постоянного тока подается на все три фазы обмотки и медленно повышается до предварительно запрограммированного уровня скачка напряжения и удерживается в течение предварительно определенного периода времени. Затем он повышается до следующего шага напряжения и удерживается в течение соответствующего периода времени.Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто целевое испытательное напряжение. Типичные шаги для двигателя 4160 В — это шаги по 1000 вольт с минутными интервалами. Для двигателей менее 4160 В ступенчатое напряжение должно составлять 500 вольт (см. Рис. 1).

Данные регистрируются в конце каждого шага. Это необходимо для устранения емкостного заряда и поляризационного тока и сохранения только реального тока утечки, обеспечивая, таким образом, истинную индикацию состояния изоляции стены заземления. Если в этот момент ток утечки (I мкА) удваивается, это указывает на слабость изоляции и испытание следует прекратить.Если ток утечки (I мкА) постоянно увеличивается менее чем в два раза, изоляция двигателя находится в хорошем состоянии.

Испытание ступенчатым напряжением необходимо для того, чтобы убедиться, что изоляция заземляющей стены и кабель могут выдерживать обычные ежедневные скачки напряжения, которые обычно наблюдаются в двигателе во время работы. Если испытание ступенчатым напряжением постоянного тока не выполняется, оператор не может быть уверен, что двигатель запустится и будет работать без сбоев в работе.

Испытание на скачок напряжения
Испытание на скачок напряжения очень важно.Это потому, что 80% всех электрических отказов статора начинаются из-за слабой межвитковой изоляции. Эти типы катастрофических отказов являются причиной того, что NFPA 70 B рекомендует проводить испытания Surge и HiPot. Независимо от личного отношения человека к испытаниям на импульсные перенапряжения, знание того, что межвитковая изоляция двигателя является хорошей, имеет решающее значение для безопасности и надежности двигателя.

Во время испытания на скачок напряжения оборудование заряжает конденсатор внутри блока и рассеивает его на одну фазу, удерживая две другие фазы на земле.Затем автоматически тестовый блок будет медленно увеличивать напряжение от 0 вольт до целевого тестового напряжения. Это генерирует форму волны, форма которой зависит от индуктивности катушки, которая отображается на экране испытательного оборудования. Если заданное испытательное напряжение достигается без какого-либо изменения частоты в форме волны, межвитковая целостность изоляции реализована. Рис. 2 представляет собой графическое представление формы волны для одной трети, двух третей и полного напряжения одной фазы. Вот как будет выглядеть форма волны, когда изоляция в хорошем состоянии.

Если в любой момент испытательное оборудование обнаружит слабую изоляцию между витками, форма сигнала сместится влево, как показано на рис. 3. Белая линия на графике показывает неисправную форму сигнала при напряжении около 1000 вольт.

Теория импульсных испытаний
Когда конденсатор разряжается в обмотку, это происходит с очень быстрым временем нарастания (0,1 микросекунды). Это вызывает нелинейное падение напряжения на витках, создавая разность потенциалов между последовательными витками.По мере замедления времени нарастания оператор заметит, что разность потенциалов напряжения между витками резко уменьшается. Это контрастирует с любым другим сигналом, используемым для диагностики проблем с двигателем. Никакие испытания на постоянном токе (или испытания на переменном токе, такие как индуктивность, емкость, импеданс, фазовый угол или HiPot) не приведут к возникновению этой разности потенциалов между витками.

Physics предоставляет нам закон Пашена, который гласит, что двум неизолированным проводам, расположенным рядом друг с другом на расстоянии всего в один волос, требуется минимум 325 вольт, чтобы преодолеть воздушный зазор между двумя проводниками.Эти две концепции являются основной причиной того, почему импульсные испытания являются естественным выбором для проверки межвитковой изоляции. Основная причина заключается в том, что если испытательное оборудование не создает разности потенциалов между витками, превышающую закон Пашена, ток не может протекать через короткое замыкание. Если ток не может протекать через повреждение, он будет проходить через все катушки и не покажет разницы.

При испытании импульсным напряжением между витками катушки со слабой изоляцией приложенное напряжение может перескакивать через слабую изоляцию.Удаление этих обойденных витков из цепи снижает индуктивность цепи и приводит к более быстрому увеличению частоты сигнала. Это приведет к сдвигу частоты влево на осциллограмме. К счастью, развитие технологий привело к усовершенствованию анализа форм сигналов до такой степени, что некоторые тестовые устройства автоматически распознают отказы (см. Врезку).

Сравнение помпажа В прошлом испытание помпажем называлось «сравнительным испытанием помпажа». Хотя некоторые люди считают, что импульсный тест по-прежнему необходимо проводить таким образом, на самом деле это зависит от того, что анализируется.

Для поиска слабой изоляции сравнение перенапряжения не требуется. Как отмечалось ранее, слабая изоляция диагностируется по сдвигу частоты влево и сравнивается с последовательными сигналами в одной фазе. Однако, если в следующем списке отражены проблемы, которые вы стремитесь выявить и устранить, рекомендуется сравнить каждую фазу.

• Шорты
• Открытие
• Медь разного диаметра между фазами
• Несбалансированное количество оборотов между фазами
• Перевернутые катушки
• Закороченные пластинки

Здесь снова, как указано на сопроводительной боковой панели, теперь доступны инструменты, которые автоматически обнаруживают эти проблемы.

Старое оборудование по сравнению с новым
Как и компьютеры, испытательное оборудование высокого напряжения сильно изменилось за последние 20 лет.

Сегодняшнее оборудование включает в себя современную высокоскоростную электронную оценку изменений сопротивления, тока утечки, тока утечки в зависимости от времени, напряжения, скачкообразного напряжения, диэлектрического поглощения, частотной характеристики, формы волны, напряжения зажигания коронного разряда (CIV) и многое другое для обнаружения неисправностей в или ниже уровней энергии, воздействующей на двигатель во время работы.Мгновенные отключения, управляемые микропроцессором, позволяют оценить состояние обмотки без нарушения диэлектрической целостности. Более того, добавление разработанных на местах критериев тестирования PASS / FAIL теперь делает это тестирование чрезвычайно повторяемым.

Одним из самых значительных достижений в высоковольтных испытаниях стало использование твердотельных высоковольтных источников питания, заменяющих тяжелый повышающий трансформатор. Это привело к значительным улучшениям в переносимости оборудования. Теперь каждый тест оцифрован и сравнивается с ранее примененным импульсом.Если обнаруживается какое-либо слабое место, тест мгновенно останавливается, сохраняя диэлектрик. Уровень слабости сохраняется для использования в будущем в банке памяти.

На что обращать внимание
При оценке электрического оборудования PdM помните, что каждый производитель немного отличается. Тем не менее, испытательные образцы должны уметь выполнять следующие проверки безопасности, чтобы убедиться, что ваши двигатели не были повреждены во время тестирования:

1. Должны быть получены приемлемые значения в МОм.
2. Должен быть проведен приемлемый тест PI.
3. Испытательный образец должен оценивать показания в мегаграмах в конце каждого шага. Если двигатель не соответствует критериям, испытательный комплект должен автоматически остановить испытание.
4. Утечка тока должна отслеживаться постоянно, и прибор должен автоматически останавливать испытание, если существует состояние утечки сверхтока. Типичные настройки отключения по току: утечка тока 1, 10, 100 и 1000 мкА.
5. Обнаружение микродуги имеет решающее значение; если тест обнаруживает крошечную дугу, прибор должен автоматически остановить тест.
6. Отображение на экране в реальном времени обязательно; это позволяет оператору видеть напряжение и ток во время выполнения теста. Если оператор видит какое-либо ненормальное состояние, он может остановить тест.

Пример: испытание ступенчатого напряжения
Exelon Nuclear, станция Лимерик…
Программа профилактического обслуживания станций в Лимерике регулярно выполняет электрические испытания больших двигателей с двухлетней периодичностью. Это испытание состоит из сопротивления обмотки, сопротивления изоляции, емкости / коэффициента рассеяния PI и испытания ступенчатого напряжения постоянного тока до 20 кВ.Полученные данные отслеживались и отслеживались в течение почти 20 лет.

Несколько раз в течение 2002 года оперативный персонал сообщал, что от двигателя циркуляционного водяного насоса 1С присутствует «едкий» запах. Группа PdM отслеживала этот двигатель в «контрольном» списке, который появился в результате растущей тенденции в токах утечки, обнаруженных при испытаниях ступенчатого напряжения постоянного тока с 1997 по 2002 год (см. Рис. 4).

В рамках расширенной деятельности по поиску и устранению неисправностей группа Limerick Station PdM наблюдала за двигателем в течение лета 2002 года, используя акустический мониторинг и мониторинг вибрации и температуры обмотки / RTD на ежемесячной основе.В сентябре 2002 года был сделан запрос на замену двигателя зимой, основываясь на результатах электрических испытаний, увеличив вибрацию на частотах пазов статора и более высокий акустический / ультразвуковой «шум».

После того, как двигатель был снят, он показал высокий ток утечки на обмотке двигателя фазы «A» по сравнению с двумя другими обмотками. После очистки визуальный осмотр обмотки выявил частичный разряд в месте соединения, где отвод обмотки паза сердечника переходит в концевую обмотку / поворотную ленту.Расследование выявило отсутствие «надлежащей» ленты для подавления коронного разряда в этой критической точке соединения обмотки.

Среди уроков, извлеченных из этого мероприятия, был тот факт, что отслеживание и отслеживание тенденций тока утечки в зависимости от приложенного напряжения при испытании ступенчатого напряжения постоянного тока, представленное автономным тестером Baker AWA, может указывать и действительно указывает на потенциальные проблемы в обмотке. Кроме того, когда эти данные объединены с другими технологиями прогнозирования, это позволит упреждающую замену двигателя до выхода из строя в процессе эксплуатации.

Практический пример: Испытания на импульсные перенапряжения
Целлюлозно-бумажная промышленность…
Электродвигатель с обмоткой 2300 В на целлюлозно-бумажной фабрике имеет слабую межвитковую изоляцию. Из всех тестов, проведенных на этом двигателе, единственное, что выявило слабость при повороте, был импульсный тест. Однако разногласия по поводу испытаний на импульсные перенапряжения заключаются в том, что, обнаружив проблему с изоляцией, мог ли тестер настолько ухудшить характеристики двигателя, что он не будет работать?

Это тематическое исследование целлюлозно-бумажной промышленности легко развеивает этот миф.Рассматриваемый мотор сразу после испытаний был снова введен в эксплуатацию. Он был запущен и проработал четыре месяца, пока его не остановили и не сняли для ремонта. Опять же, как отмечено на рис. 5, испытание на скачки напряжения было единственным методом определения слабости изоляции. Проблема была намного выше линейного напряжения, поэтому другие тесты низкого напряжения не приблизились бы к этому пороговому значению. (Сводка помпажа на рис. 5 подчеркивает слабые места неисправности, обнаруженные с помощью тестера. )

Для замены этого конкретного двигателя целлюлозно-бумажной фабрики требуется около 6-7 часов.Таким образом, простой может стоить около 42000 долларов, если бы импульсный тест не обнаружил проблему. Интересно, что 80% всех отказов электродвигателей начинаются со слабой межвитковой изоляции. Очевидно, что импульсный тест — лучший способ найти эту проблему. Вот почему так важно проводить этот вид неразрушающего контроля на всех двигателях.

Сводка
Тесты скачков напряжения и скачков напряжения необходимы для эффективной программы PdM. Они выявляют проблемы, которые не могут найти низковольтные испытания.

Как показали тематические исследования в этой статье, оба этих теста являются неразрушающими в том смысле, что тестируемые блоки были возвращены в эксплуатацию до тех пор, пока не будет запланировано следующее доступное время для их замены.

Наконец, эти испытания проводятся при уровнях напряжения, которым двигатель подвергается во время нормальной работы. Если двигатель не может пройти испытания на скачкообразное напряжение и скачок напряжения, вы можете рассчитывать на то, что его срок службы приближается к концу. Следовательно, необходимо как можно скорее принять меры для демонтажа этого двигателя до того, как произойдет незапланированный простой.

Джо Гейман имеет степень бакалавра наук. из Университета штата Колорадо в области управления промышленными технологиями. Он много путешествует по западным и юго-восточным регионам США и испытал и проанализировал сотни двигателей для различных отраслей промышленности. Телефон: (800) 752-8272 или (970) 282-1200. электронная почта: [email protected]

.