6.6. Индивидуальные экранирующие комплекты спецодежды
Наиболее экономичным, эффективным и универсальным средством защиты человека от воздействия электрического поля являются экранирующие комплекты спецодежды. Они создают замкнутое экранированное пространство (индивидуальную клетку Фарадея), позволяя обеспечить практически любую заданную эффективность экранирования
Для работ под напряжением на проводах BЛ 110—1150 кВ переменного тока с касанием проводов и других элементов, находящихся под напряжением, применяются индивидуальные экранирующие комплекты спецодежды, выполненные в соответствии с ГОСТ 12.4.172—87 ССТБ. Эти же комплекты применяются для защиты электромонтеров, работающих на траверсах и стойках опор. Монтеры, находящиеся на земле, могут применять другие комплекты, специально предназначенные для работ на потенциале земли в электроустановках 330-1150 кВ при напряженности электрического поля не более 60 кВ/м.
Комплект спецодежды для работ на потенциале проводов В Л 110- 1150 кВ (рис. 6.8) состоит из куртки с капюшоном и брюк (или комбинезона с капюшоном), перчаток, экрана для лица, ботинок (сапог), носков, электропроводящего накасника. Все составные части комплекта выполняются из электропроводящих материалов и снабжены контактными выводами для гальванического соединения отдельных частей между собой. В качестве контактных выводов используется тесьма из электропроводящего материала, металлические проводники и кнопки. Части комплекта (кроме перчаток) имеют подкладку из хлопчатобумажной ткани, изолирующую тело работающего от электропроводящей ткани и металлических кнопок.
Рис. 6.8. Экранирующий комплект спецодежды для работ под потенциалом провода на ВЛ 110-1150 кВ
Экранирующие комплекты изготовляются из специальных тканей, в состав которых входят нити общего назначения, например вискоза, и электропроводящие нити. Электропроводящие нити выполняют двухкомпонентными: из медной посеребренной мишуры и из электропроводящих волокон. Волокна, электропроводность которых достигается металлизацией химическим способом, сравнительно быстро теряют свои свойства. В течение одного года изготовленная из них ткань может потерять 50% защитных свойств, поэтому в настоящее время они не применяются Электропроводящие волокна, полученные путем обуглероживания (бикарболон), сохраняют защитные свойства по крайней мере в течение 5 лет. Определенное соотношение нитей посеребренной мишуры и бикарболона позволяет оптимизировать защитные и гигиенические характеристики экранирующих комплектов.
Экспериментальными исследованиями установлено, что экранирующие комплекты обеспечивают полную безопасность работ на потенциале провода и выполнение действующих в стране гигиенических нормативов при следующих условиях:
напряженность Еч электрического поля на теле человека не должна превышать 75 кВ/м;
заряд Q4, протекающий через человека при прикосновении к проводам или предметам, имеющим "плавающий" потенциал, не должен превышать 0,2 мкКл;
ток смещения /ч, протекающий через человека, не должен превышать 60 мкА,
напряжение между телом человека и экранирующим комплектом ДU не должно превышать 20 В.
Защитные свойства экранирующих комплектов принято характеризовать коэффициентами экранирования КЕ и K1 , т. е. кратностью снижения напряженности поля и тока смещения, обеспечиваемой экранирующими комплектами. При КЕ > Ечр5 и K1 > /ч/60 выполняются все условия обеспечения безопасности работ под напряжением
Исследованиями, проведенными Союзтехэнерго совместно с ЦНИЭЛ Донбассэнерго на специально созданном стенде, установлено, что расчетные значения Еч и /ч при работах на ВЛ 750 кВ могут достигать соответственно 1410 кВ/м и 4900 мкА. Таким образом, экранирующие комплекты для работ на потенциале провода должны иметь КЕ > > 1410/75 = 18,8 и Ki > 4900/60 = 82. С некоторым запасом по отношению к результатам экспериментальных исследований и расчетов в ГОСТ 12.4.172-87 ССТБ предусмотрено, что коэффициенты экранирования, характеризующие защитные свойства комплектов спецодежды, должны составлять не менее 100 для комплектов, применяемых при работах на проводе, и не менее 30 для комплектов, в которых монтеры работают на земле. Электрическое сопротивление между любой парой контактных выводов комплекта спецодежды не должно превышать 0,5 Ом для комплектов, применяемых при работе на проводе, и 1 кОм для комплектов, в которых работают на земле. Электрическое сопротивление ботинок не должно превышать 4 кОм, сапог и галош — 2 кОм, перчаток — 30 Ом. В стандартах на экранирующую одежду в некоторых странах содержится требование к термостойкости ткани, при этом имеется в виду, что одежда не должна воспламеняться при соприкосновении с искровым разрядом, возникающим при выравнивании потенциалов комплекта и провода, находящегося под напряжением, или при обрыве перемычки между проводом и комплектом спецодежды. В частности, в "Руководстве по применению методов эксплуатации действующих линий электропередачи" [54] обусловлена термостойкость материала при +200 °С.
Эффективность экранирования комплектов, применяемых при работах на проводе, проверяется по схеме, приведенной на рис. 6.9. Измерения выполняются в следующей последовательности. Манекен (без экранирующего комплекта) подвешивается в непосредственной близости от провода на пропиленовом канате; на проводе подвешивается и гальванически соединяется с ним клетка Фарадея с размещенными в ней милливольтметром и системой измерений, соединяют манекен с системой измерения.
Рис. 6.9. Схема измерения коэффициента экранирования комплекта, применяемого при работах на проводе, находящемся под напряжением:
1 - источник напряжения; 2 - провод воздушной линии (опытного пролета); 3 - экранирующий комплект;
- электропроводящий манекен;
5 - клетка Фарадея; б - милливольтметр; 7 - резистор сопротивлением 1 кОм; 8 - конденсатор емкостью 1 мкФ; 9 - выключатель
Рис. 6.11. Общий вид стенда для испытания экранирующих комплектов
На провод подается напряжение — выключатель разомкнут, измеряется падение напряжения C/v на резисторе; снимается напряжение со стенда. На манекен надевается экранирующий комплект спецодежды, при этом сопротивление между манекеном и комплектом должно составлять не менее 0,2 мОм; манекен и комплект соединяют с системой измерения, подается напряжение на провод; измеряется падение напряжения U2 на резисторе. Коэффициент экранирования подсчитывается из соотношения Ul/U2.
Эффективность экранирования комплектов, применяемых при работах на земле, проверяется по схеме, приведенной на рис. 6.10.
Рис. 6.10. Схема измерения коэффициента экранирования комплекта, применяемого при работах на земле под линией, находящейся под напряжением: 1 - источник напряжения 100- 200 кВ; 2 - электропроводящая пластина размером не менее 200 х 200 см, расположенная на высоте 250-300 см, 3 ~ экранирующий комплект; 4 - электропроводящий манекен; 5 - провод с экранирующей оболочкой; б - изолирующая подставка; 7 - заземляющая пластина; 8 - резистор сопротивлением 1 кОм; 9 - конденсатор емкостью не менее 1 мкФ; 10 - милливольтметр, класс точности 4, входное сопротивление не менее 10 кОм
Таблица 6. 6. Результаты сравнительных испытаний напряжением 750/ \/3 кВ экранирующих комплектов спецодежды
для работ под напряжением
Образен экранирующего комплекта спецодежды | Характерные особенности комплекта | Сопро- | Максимальная напряженность электрического поля | Ток смещения, проте- кающий через манекен, мкА | Разность потенциалов между экранирующим комплектом и манекеном, В | |
на повер- | на лице, кВ/м | |||||
Минлегпром, тип А конструкции Союзтехэнерго - Мосэнерго | Ткань из нитей КЭН и вискозы; каналы повышенной проводимости в швах костюма | 2 | 2,8 | 0,3 | 2 | 1,5 |
Минлегпром, тип Б конструкции Союзтехэнерго - Мосэнерго | Комбинированная ткань из нитей посеребренной медной мишуры, нитей КЭН и вискозы | 0,5 | 3 | 0,4 | 1 | 1,5 |
Винницаэнерго, тип А | Трикотажный комплект - комбинезон с применением нитей посеребренной медной мишуры | 0,8 | 10 | 1,5 | 5,5 | 2 |
Винницаэнерго, тип Б | Трикотажный комплект - комбинезон с применением нитей медной мишуры | 1,3 | 19 | 2,6 | 4,5 | 6,6 |
Венгрия | Материал с применением металлических нитей (бронзовый микропровод) | 3,1 | 11 | 2,8 | 24 | 40 |
Польша | То же; отсутствует экран для лица | 0,8 | 5,1 | 1000 | 9,5 | 4 |
Продолжение табл. 6.6 *
Образец экранирующего комплекта спецодежды | Характерные особенности комплекта | Сопро- | Максимальная напряженность электрического поля | Ток смещения, проте- | Разность потенциалов между экранирующим Комплектом и манекеном, В | |
на повер- | на лице, кВ/м | |||||
ГДР | То же (настрочена тонкая медная проволока); отсутствует капюшон, средства защиты ног | 0,2 | 500 | 1700 | 1450 | 0 |
США (Fyrepel Products inc.) | Костюм с использованием обуглероженных нитей; ячейка 10 х 10 мм, отсутствует экран для лица | 300 | 64 | 640 | 170 | 0 |
Япония (Kuraray Co., LTD) | Ткань, содержащая металлизированное волокно; ячейка 1x1 мм; отсутствуют капюшон (надет берет) и экран для лица | 1000 | 5,8 | 2300 | 210 | 0 |
После установки манекена и сборки схемы включают источник питания и измеряют падение напряжения Ux на резисторе; отключают источник питания. Надевают на манекен экранирующий комплект; заземляют его, включают источник питания и измеряют падение напряжения U2 на резисторе. Коэффициент экранирования равен
Кэ = U1/U2.
Работы выполнялись канд. техн. наук В. В. Смекаловым, инженерами В. М. Трошиным и В. Л. Таловерьей.
В процессе создания экранирующего комплекта спецодежды для работ с непосредственным касанием элементов электроустановок, находящихся под напряжением, на стенде Союзтехэнерго - Донбассэнерго проводились при напряжении 750/V3 кВ всесторонние испытания отдельных элементов комплекта и экранирующих комплектов спецодежды в целом (рис. 6.11). В табл. 6.6 приведены результаты испытаний экранирующих комплектов ряда модификаций, изготовленных в СССР и за рубежом.
Разработанные и выпускаемые в СССР комплекты экранирующей одежды полностью соответствуют требованиям защиты работающего под напряжением от воздействия электрического поля.
В октябре 1985 г. на экспериментальном участке 1150 кВ были проведены испытания экранирующего комплекта спецодежды конструкции Союзтехэнерго — СКТБ ВКТ Мосэнерго, изготовленного Минлегпромом РСФСР, с целью проверки возможности его применения для работ под напряжением на BЛ 1150 кВ. Этот комплект, состоявший из экранирующего костюма (ткань на основе нитей КЭН, вискозы и медной мишуры 2%-ното серебрения с соотношением нитей 2/2/2), экрана для лица, экранирующих трикотажных перчаток, накасника и обуви, был испытан на специальном манекене по методике и схеме, разработанной Союзтехэнерго. Некоторые результаты испытаний приведены в табл. 6.7.
Таким образом, измеренные при испытаниях напряженность электрического поля и ток смещения у манекена в экранирующем комплекте оказались намного ниже допустимых уровней безопасного проведения работ под напряжением. Комплект также выдержал воздействие устойчивого (в течение 1,5 мин) искрового разряда на основную ткань. После комплексного опробования изолирующих средств при напряжении 1150/V3 кВ к проводам фазы, находившимся под напряжением, были поочередно подведены испытатели (В. В. Смекалов, Н. В. Журавлев), одетые в комплекты разных модификаций. В первом эксперименте проверялся механизм переноса потенциала провода на экранирующий комплект и отсутствие болезненных ощущений у человека при снятой перемычке провод-комплект и касании провода различными частями тела (рукой, плечом, головой), а также при переносе потенциала штангой; при снятии перемычки провод-комплект длина дуги устойчивого искрового разряда составила 1 м.
Таблица 6.7. Испытания экранирующего комплекта спецодежды для работ под напряжением на BЛ 1150 кВ
Положение манекена | Максимальная напряженность электрического поля, кВ/м, на поверхности манекена | Ток через манекен, мкА | ||||
Корпус | Лицевая часть | Без комплекта | В комплекте | |||
Без комплекта | В комплекте | Без комплекта | В комплекте | |||
На расстоянии 1 м от провода | 1400 | 0,4 | 2400 | од | 5400 | 4 |
Непосредственно у провода | 1200 | 0,4 | 2200 | 0,1 | 4500 | 3,5 |
Между проводами фазы | 700 | 0,2 | 1400 | 0,1 | 2600 | 1,5 |
Во втором эксперименте был осуществлен переход из рабочей кабины, на которую перенесено фазное напряжение (см. рис. 1.5), на провода фазы. В результате проведенных впервые в СССР испытаний на манекене и экспериментальных работ экранирующий комплект спецодежды был рекомендован для применения в качестве индивидуального защитного средства для работ под напряжением на ВЛ 1150 кВ переменного тока.
6.7. Штанги для выравнивания потенциала
Рис. 6.12. Штанги для выравнивания потенциала:
а - провода и рабочей кабины; б - рабочей кабины и деталей с "плавающим" потенциалом
Для переноса потенциала провода на экранирующий комплект работающего у провода электромонтера или рабочую кабину применяются штанги на короткой ручке из изолирующего материала, снабженные пружинным зажимом, надеваемым на провод, к которому присоединен гибкий медный провод диаметром 12—16 мм, второй конец провода крепится к экранирующему комплекту спецодежды или рабочей кабине (рис. 6.12, а). Штанга аналогичной конструкции применяется для выравнивания потенциала, под которым находится работающий электромонтер, и потенциала подаваемых ему приспособлений, который зависит от положения приспособления в пространстве, его конфигурации, массы. На конце такая штанга снабжена крюком, а не зажимом (рис. 6.12, б), так как закрепить зажим на свободно висящем приспособлении сложно, да в этом и нет необходимости. Диаметр гибкого медного проводника составляет 6 мм.
