5.2. Подъемные устройства
Гидроподъемники.
Наиболее эффективным техническим средством доставки монтера к проводу, находящемуся под напряжением, являются подъемные устройства типа гидроподъемников, выдвижных стрел, телескопических вышек на базе автомобилей или (значительно реже) на базе специальных шасси, имеющие изолирующее звено или вставку и снабженные кабиной из изолирующего материала. В качестве базовых механизмов чаще всего используются подъемники общего назначения, которые переоборудуются для работ под напряжением путем замены металлических элементов изолирующими, исключения шунтирования изолирующих частей токопроводящими деталями и создания специальной системы управления.
Во всех отношениях применение при работах под напряжением изолирующих подъемников имеет существенные преимущества перед индивидуальными монтерскими кабинами и площадками, в которых доставка монтеров к проводу производится непосредственно подъемом с помощью блоков и тяг, закрепляемых на опоре. Здесь подъемники демонстрируют все достоинства механизма: скорость подъема и опускания, удобство размещения работающего, точность доставки к месту работ, удобство управления, возможность сочетания подъема монтера с доставкой необходимого инструмента и элементов для замены (изоляторов, арматуры и т.п.), наконец, возможность использования mеханизированного инструмента (с гидро- или пневмоприводом) для выполнения трудоемких работ на высоте. К числу существенных преимуществ применения изолированных подъемников следует отнести и их широкие возможности по доставке монтера к месту работ на проводах и гирляндах изоляторов, на двухцепных опорах, опорах с вертикальным расположением проводов, на опорах с ограниченным расстоянием от провода до стойки опоры. При работах под напряжением на таких опорах монтер может быть беспрепятственно поднят к проводам с внешней стороны линии.
Однако во многих случаях подъезд к опорам затруднен, не все трассы доступны для сравнительно тяжелых механизмов, какими являются подъемники; проезд к линии в наиболее благоприятное для работ под напряжением летнее время по посевам сельскохозяйственных культур невозможен. Поэтому в практике ремонтов под напряжением в зависимости от условий производства работ используются как механические подъемники, так и доставка монтера техническими средствами, размещаемыми на опоре.
В качестве изолирующих устройств для доставки электромонтеров к проводу, находящемуся под напряжением, в Советском Союзе были разработаны различные конструкции поворотных площадок, закреплявшихся на стойках опор ВЛ 35-220 кВ, и платформ, поднимавшихся к проводу с использованием блоков, закрепленных на траверсе, хлопчатобумажных канатов и изолирующих тяг. Изолирующим материалом в этих конструкциях являлся электротехнический древесно-слоистый пластик: листы березового шпона, пропитанные фенолформальдегидной смолой, спрессованные под давлением 10 МПа (100—125 кг/см2) при одновременном тепловом воздействии (запекании) при температуре 115-160 °С.
Основным устройством, обеспечившим широкое распространение работ под напряжением в энергосистемах страны во второй половине 40-х годов, стала двухзвенная изолирующая лестница типа АГ-20 на базе грузового автомобиля, разработанная ОРГРЭС. Подъем и выдвижение звеньев производились ручной лебедкой, установленной в кузове автомобиля. В верхней части верхнего звена крепилась рабочая металлическая площадка, на которой располагался электромонтер, соединявший ее с проводом, находившимся под напряжением, выравнивая тем самым потенциал провода и своего рабочего места. Различные модификации лестницы, в том числе трехзвенная, изготовлялись до середины 50-х годов.
В 1958 г. ОРГРЭС для работ под напряжением была разработана конструкция трехзвенной телескопической вышки, в которой за счет применения полиспастной системы обеспечивалось в первую очередь выдвижение верхнего изолирующего звена. Изолирующее звено изготовлялось из стеклоткани, намотанной на изолирующий стержень и пропитанной эпоксидным лаком; звенья были сконструированы и изготовлены во Всесоюзном электротехническом институте им. В.И. Ленина (ВЭИ). В течение более чем 10 лет с помощью вышки производился под напряжением ремонт линий электропередачи 35—220 кВ в Донбассэнерго.
Наиболее распространенными механизмами, применяемыми при работах на линиях, находящихся под напряжением, являются гидроподъемники. При работах, технология которых предусматривает использование изолирующих штанг, могут применяться гидроподъемники с металлическими звеньями и неизолированной кабиной; при работах в изолирующих перчатках (в США и Франции такие работы выполняются в электроустановках напряжением до 35 кВ) электромонтеры размещаются в кабинах обычных (с металлическими звеньями) гидроподъемников, но стенки кабины выполнены из изолирующего материала. Экранирование кабины (металлизацией поверхности материала) позволяет существенно снизить влияние электрического поля при работах в непосредственной близости от проводов, например, с использованием изолирующих штанг. Эффективность такого экранирования можно оценить исходя из данных, приведенных в табл. 5.1 [54].
При работах с непосредственным касанием элементов, находящихся под напряжением, за рубежом применяются гидроподъемники с изолирующими звеньями (или изолирующими вставками в металлические звенья) и изолирующими кабинами.
Таблица 5.1. Значение тока, протекающего через электромонтера при работах вблизи ВЛ, находящейся под напряжением (США)
Место размещения электромонтера, вид экранирования | Ток через электромонтера, мкА, при работе вблизи ВЛ напряжением | |
| 138 кВ | 345 кВ |
На опоре в обычной спецодежде | 125 (на расстоянии 2,4 м от провода) | 395 (на расстоянии 3,2 м от провода) |
|В кабине с полным экранированием собственно кабины, экраном сзади и козырьком над кабиной | 70 | 130 |
В кабине с полным экранированием и экраном сзади (без козырька) | 155 | 300 |
В кабине с полным экранированием (без заднего экрана и козырька) | 320 | Не измерялся |
В кабине с экранированным основанием и стенками | 375 | Не измерялся |
В изолированной кабине с экранированным основанием, электромонтер одет в экранирующий комплект | Не измерялся | 50 |
Выпускаются гидроподъемники с широким диапазоном высоты подъема и рассчитанные для применения на линиях различных классов напряжения. Гидроподъемники с высотой подъема 20-22 м применяются на BЛ напряжением до 60 кВ (рис. 5.1), высотой до 25-30 м - на линиях 110-345 кВ.
Рис. 5.1. Подъем под напряжением провода ВЛ 30 кВ с помощью гидроподъемника (Франция)
Гидроподъемник Calavar 150-1 (США) с высотой подъема 46 м предназначен для работ под напряжением на BЛ до 800 кВ.
В гидроподъемниках применяются стрелы двух типов: выдвижная (телескопическая) и шарнирная (складывающаяся) ; в верхней части устанавливается одна-две рабочие кабины или рабочая платформа; высота бортовой части кабин (платформ) составляет около 1 м. В основании кабины укладывается металлическая сетка, на которую переносят потенциал провода при работах с непосредственным касанием элементов, находящихся под напряжением.
Изолирующая часть стрелы может быть открытой (прямоугольного сечения) либо полой, герметичной. В стреле открытой конструкции обеспечивается свободный доступ для осмотра, чистки, сушки внутренней поверхности. Герметичные стрелы в некоторых случаях снабжаются устройством поглощения влаги с использованием силикагеля. Вдоль изолирующей стрелы или в полости открытой конструкции размещаются шланги, стержни, трубы системы управления, также выполненные из изолирующего материала и заполненные специальной жидкостью. Управление подъемником производится из рабочей кабины и с пульта у поворотного основания рабочей стрелы. Вертикальное положение рабочей кабины обеспечивается специальной следящей системой; кабина снабжается радиопереговорным устройством для связи с механиком и производителем работ, находящимися на земле. На подъемниках, применяемых для работ в электроустановках свыше 60 кВ, монтируются защитные электроды, предохраняющие изолирующие элементы от разрушения при рабочем напряжении. Подъемники оснащаются заземляющими устройствами, постоянно отводящими наведенные токи.
Конструктивные элементы гидроподъемников рассчитываются исходя из следующих значений механических напряжений: элементы из стали и других ковких металлов — не более 50 % минимального предела текучести; из чугунного литья, силумина и других нековких металлов — не более 20% минимального предела прочности материалов; тросы, цепи и другие элементы - не более 20% предела прочности. Запас механической прочности в гидросистеме должен быть не менее 4 по отношению к рабочему давлению.
В процессе приемочных механических испытаний производится загружение стрелы гидроподъемника, находящейся в рабочем положении (рис. 5.2); при этом коэффициент перегрузки определяется стандартами соответствующих стран и может достигать 1,5 рабочей нагрузки. Испытание стрелы в рабочем положении на износ производится приложением знакопеременной рабочей нагрузки до 10 тыс. циклов. Наряду со всесторонними испытаниями гидросистемы, обеспечивающей работу подъемника, проверяются параметры подъемного устройства, определяющие возможность его применения при работах под напряжением: отклонение стрелы от первоначального рабочего положения после приложения и снятия рабочей нагрузки, перемещение кабины под действием боковой нагрузки (не более 20 см при действии силы 400 Н), точность системы управления (приближение к рабочей зоне с точностью 50 мм без балансирования или повторного пользования рычагами управления) .
Рис. 5.2. Схемы испытаний гидроподъемников с изолирующими звеньями:
а - вертикальная нагрузка на гидроподъемник с выдвижной стрелой; б и в т, нагрузки на гидроподъемник с шарнирной стрелой
Для шлангов проводятся специальные испытания с надрезом шланга, позволяющие определить его электрическую прочность при механической повреждении. Значения напряжений и токов при электрических приемочных испытаниях приведены в табл. 5.2. Рабочая волна должна соответствовать Публикации МЭК 60-2 "Техника испытаний высоким напряжением".
Гидроподъемник в сборе подвергается электрическим испытаниям в специальной камере. Расстояние до заземленных частей, м, испытательной камеры Д3 должно удовлетворять условию
где U - испытательное напряжение (среднеквадратичное значение), кВ.
Таблица 5.2, Напряжения и токи при испытаниях гидроподъемников
Для конструкции гидроподъемника с двумя изолирующими вставками — в верхней и нижней стреле — электрическим испытаниям в упомянутой камере подвергается каждая стрела. При испытаниях изоляции верхней стрелы ленты-электроды устанавливаются на расстоянии 0,6 м друг от друга; испытательное напряжение составляет 1,5 кВ/см; в течение 3 мин не должно произойти перекрытия или пробоя; ток утечки не должен превышать 0,15 мА. При испытаниях изоляции нижней стрелы на нее подается напряжение 50 кВ в течение 3 мин, при испытаниях не должно происходить перекрытия, пробоя и нагрева более чем на 10 С. Изолирующие кабины испытываются на пробой (напряжением 20 кВ) и на поверхностное перекрытие (из расчета 1,5 кВ/см). Ток утечки не должен превышать 0,5 мА.
Процедура периодических электрических испытаний изолирующих элементов гидроподъемников регламентируется нормативами стран-изготовителей. Так, американским национальным стандартом установлено, что ток утечки по изолирующей части стрелы не должен превышать 1,7 мкА на 1 кВ рабочего напряжения, а полный ток стекания по гидроподъемнику (измеренный микроамперметром, включенным между шиной испытательной установки и металлическими частями рабочей кабины) не должен превышать 30 мкА/кВ; длительность испытаний — 3 мин.
До начала работ с применением гидроподъемника рабочая кабина поднимается на максимальную высоту, тем самым производится опробование системы подъема и управления. Состояние изоляции рабочей кабины и изолирующих вставок проверяется путем создания контакта кабины с линией, находящейся под напряжением; при этом измеряется ток утечки по изоляции.
Ежегодно проводится чистка изолирующих звеньев внутри и снаружи, проверка отслоений изолирующих покрытий, проверка изоляции в условиях увлажнения. Причинами нарушения электрической прочности гидроподъемника может быть оседание влаги на изоляции, повреждение по-
крытая, протечки в гидравлических шлангах. Ремонт изоляции звеньев производится тщательной зачисткой поверхности с последующим покрытием эпоксидной пленкой и просушиванием. После ремонта проводятся электрические испытания изолирующей кабины, звеньев и гидросистемы.
Изолирующие лестницы.
При работах под напряжением применяются изолирующие лестницы, которые по назначению можно разделить на два вида: лестницы для подъема (доставки) электромонтера к проводу, находящемуся под напряжением, и лестницы для подъема на опоры (в основном ВЛ 0,38—20 кВ) для проведения работ с использованием изолирующих перчаток или с помощью изолирующих штанг.
Рис. 5.3. Соединение звеньев изолирующей лестницы втулкой
Рис. 5.4. Подъем по изолирующей лестнице (конструкции ГДР) с шарнирным креплением к траверсе опоры (Минск- энерго, 1982 г.)
Жесткие изолирующие лестницы для подъема (доставки) электромонтера к проводу изготовляются из стеклопластиковых труб на эпоксидной основе. Для обеспечения стабильных диэлектрических характеристик, предотвращения конденсации влаги на внутренней поверхности трубок они заполнены пенистым полиуретаном. Оптимальный диаметр труб около 40 мм, толщина стенок 3 мм. Лестницы, как правило, делаются составными из звеньев, соединяемых с помощью специальных втулок (рис. 5.3). Верхняя часть лестницы снабжается зажимами для крепления к траверсе, а конструкции, применяемые для доставки монтера от опоры к проводу способом маятника, — шарнирным устройством (рис. 5.4). Электромонтер работает стоя на ступеньках лестницы. Для обеспечения большего удобства, устойчивости, снижения усталости при производстве работ в Молдэнерго разработана и применяется лестница с рабочей площадкой, навешиваемая на провод (рис. 5.5). В некоторых технологических схемах работ под напряжением для подъема электромонтера к проводу (рис. 5.6) применяются гибкие изолирующие лестницы. Тетивы такой лестницы изготовлены из полипропиленового каната, а ступени — из стеклопластиковых трубок.
Рис. 5.5. Рабочая площадка на изолирующей лестнице конструкции Молдэнерго
Изолирующие лестницы для подъема на опоры ВЛ 0,38—20 кВ изготовляются из стеклопластика; боковые образующие, как правило, прямоугольного сечения, ступени — трубчатые, со специально созданной шероховатостью поверхности для предотвращения соскальзывания ноги монтера. Лестницы собираются из звеньев длиной 1,2—3 м методом наращивания по мере подъема на опору. Звенья снабжены упорами и ремнями для крепления к опоре (рис. 5.7).
Для доставки электромонтера к проводу при работах под напряжением на ВЛ 35—110 кВ с касанием провода в различных технологических схемах используются консольные площадки из изолирующего материала. Площадки некоторых конструкций оборудуются монтерской кабиной — рабочим местом электромонтера.
Рис. 5.6. Гибкая изолирующая лестница:
а - в собранном состоянии; б - подъем по лестнице
Рис. 5.7. Изолирующая лестница для подъема на опору (Франция)
Консольные площадки крепятся к стойке опоры с помощью специальных узлов жесткою или шарнирного типа. Жесткие узлы крепления применяются в случаях, когда площадка устанавливается в плоскости опоры примерно на 1,5 м ниже уровня провода и монтер выходит по ней к проводу. Консольные площадки применяются и на ВЛ среднего напряжения, когда они устанавливаются вдоль оси линии и служат для размещения электромонтера при установке экранов, работах на траверсе и т.д. Шарнирные узлы применяются для крепления поворотных площадок, снабженных монтерской кабиной. Такая площадка крепится к опоре вдоль оси линии примерно на 0,5 м ниже уровня провода, в кабине размещается электромонтер, после чего площадка поворачивается вокруг вертикальной оси и фиксируется в плоскости, перпендикулярной проводу. Консольная часть площадки, монтерская кабина, подкосы или оттяжки выполнены из стеклопластика.
