Ремонт ВЛ под напряжением - Опасные факторы

2.2. Основные опасные факторы при работах под напряжением
Для персонала, выполняющего работы под напряжением, основными опасными факторами являются поражение электрическим током в случае пробоя изоляции и воздействие электромагнитного поля, превышающего допустимые нормативные значения в месте производства работ.
Повышенному воздействию электрической составляющей электромагнитного поля подвергаются работающие непосредственно у проводов воздушных линий, а также электромонтеры, выполняющие операции па опорах BЛ 110 кВ и выше и находящиеся под проводами линий ?30 кВ и выше. В качестве защитной меры от электрического поля при работах под напряжением применяют экранирующие комплекты спецодежды, принцип действия и конструкция которых описаны в § 6.6. Вопрос о магнитной составляющей электромагнитного поля ВЛ рассмотрен в § 2.3.
Опасность поражения электрическим током может возникнуть как для персонала, выполняющего работы у токоведущих частей электроустановок, так и для работающих на опорах ВЛ и на земле.
В общем случае возможными причинами поражения током персонала, производящего работы на действующем электрооборудовании, являются:
низкая электрическая прочность применяемых изолирующих приспособлений (полимерных изоляторов, гидроподъемников с изолирующей вставкой, изолирующих лестниц, канатов, тяг) ;
недостаточная электрическая прочность изолирующей подвески провода фазы, на которой выполняется работа;
несоблюдение минимальных допустимых расстояний приближения к частям оборудования, имеющим иной потенциал.
Электрическая прочность изолирующих приспособлений определяется разрядным напряжением по их поверхности и в общем случае зависит от длины и формы поверхности, свойств диэлектрика, наличия на поверхности влаги и загрязнений.
Электрическая прочность провода относительно земли обусловливается разрядным напряжением по поверхности изолирующей подвески. При работах по замене дефектных изоляторов прочность ремонтируемой изолирующей подвески ниже нормального уровня, поэтому одним из условий производства работ под напряжением на ВЛ является наличие определенного количества исправных и незашунтированных изоляторов.
Расстояние от электромонтера, работающего с изолирующего устройства, до заземленных частей опоры (или работающего с опоры до провода) определяется конкретной технологией выполнения работы и применяемым оборудованием. Несоблюдение безопасных расстояний может привести к пробою воздушного промежутка, в котором производятся работы, или перекрытию применяемых изолирующих устройств, т.е. к короткому замыканию в месте работ под напряжением и поражению работающих электрическим током.
Для того чтобы уменьшить вероятность возникновения опасных ситуаций в период производства работ под напряжением, изоляция применяемых приспособлений и изолирующих подвесок в месте работы должна иметь электрическую прочность, превышающую максимально возможный потенциал провода (оборудования) в месте производства работ относительно земли. Это же требование распространяется и на воздушный промежуток между электромонтером и частями линии, имеющими иной потенциал.
В результате внутренних и атмосферных перенапряжений потенциал провода (токоведущих частей оборудования) относительно земли может значительно превышать фазное напряжение. Значения возможных перенапряжений на линии электропередачи (электрооборудовании) зависят от целого ряда факторов: номинального напряжения, протяженности линии, установленного оборудования и т.д.
Внутренние перенапряжения. При работах на действующих линиях внутренние перенапряжения могут возникнуть в результате как плановых коммутаций, так и различных повреждений в сети (короткое замыкание между проводами, замыкание на землю, обрыв провода и т.п.), т.е. явиться следствием переходных электромагнитных процессов в электрических цепях [13].
Наиболее опасными внутренними перенапряжениями по условиям воздействия на линейную изоляцию являются перенапряжения, возникающие в следующих случаях: при однофазных замыканиях на землю через дугу в сетях с изолированной нейтралью (или заземленной через большое сопротивление); при отключении индуктивных нагрузок (например, ненагруженных трансформаторов), сопровождающемся принудительным ускорением гашения отключаемого тока; при отключении емкостей (например, ненагруженных линий); при резонансе и феррорезонансе в сети (например, вызванных явлениями смещения и колебания нейтрали трехфазной системы); при несимметричных коротких замыканиях в ненагруженных линиях, питаемых гидрогенераторами без ускорительных обмоток.
Внутренние перенапряжения могут иметь как колебательный характер, так и импульсы апериодической формы. Обычно перенапряжения имеют длину фронта, соответствующую первой собственной частоте колебаний напряжения (первая гармоника). Длительность этих перенапряжений изменяется в широких пределах - от сотен микросекунд до нескольких секунд. Они могут распространяться на всю линию или только на ограниченную ее часть.
Для определения максимальных коммутационных перенапряжений, которые могут возникнуть на линии в месте производства работ под напряжением, в общем случае используют расчетные кратности комму-  1ационных перенапряжений, приведенные в табл. 2.1. Однако, как показывают последние исследования, при определенных условиях коммутационные перенапряжения, возникающие в особенности в середине линии, могут превышать расчетные. Поэтому для более точного определения максимальных перенапряжений в месте ремонта необходимо проводить расчет различных коммутаций для конкретных линий и выбирать из них наибольшее значение перенапряжений.
В случае отключения линии специальные инструкции запрещают в период производства работ под напряжением ее ручное включение без разрешения руководителя работ. Поэтому расчетными коммутациями для определения максимальных коммутационных перенапряжений, возникающих на BЛ в период производства работ под напряжением, являются:
отключение линии с несимметричным коротким замыканием (в том числе и после неуспешных АПВ);
трехфазное или однофазное автоматическое повторное включение линии (ТАПВ и О АПВ);
отключение передачи в режиме асинхронного хода. Ниже приведены значения нормированных испытательных напряжений коммутационных импульсов для внешней изоляции согласно ГОСТ 1516.1-76* и ГОСТ 20690-75*:
Класс напряжения электрооборудования, кВ          220 330 500 750 1150
Нормированное испытательное напряжение коммутационных импульсов, кВ         750 950 1300 1550 2000
Испытания проводятся согласно ГОСТ 1516.2—76* стандартными апериодическими коммутационными импульсами с критической длиной фронта 250/2500 или колебательными коммутационными импульсами 4000/7500.

Атмосферные перенапряжения.

Для лиц, выполняющих ремонт под напряжением действующей ВЛ, опасность атмосферных перенапряжений определяется близостью места производства работ от места разряда молнии непосредственно в линию или вблизи нее. Поэтому при появлении хотя бы отдаленных молний и грома, необходимо прекратить работы и удалить бригаду от линии.
Чтобы определить значение амплитуды блуждающей волны, достигшей места работы, которая и обусловливает опасность атмосферного перенапряжения, надо знать начальную амплитуду волны в момент ее возникновения, длину пробега ее по проводам ВЛ до места нахождения бригады и степень затухания волны.
Таблица 2.1. Расчетные кратности коммутационных перенапряжений и максимальные коммутационные перенапряжения в сетях 3-1150 кВ [13]

Примечания: 1. Наибольшее рабочее напряжение Uнб. раб - напряжение, длительное приложение которого допустимо по условиям работы изоляции. Это напряжение не охватывает кратковременные повышения напряжения в аварийных условиях и при внезапном сбросе нагрузки. 2. Расчетная кратность коммутационных перенапряжений - амплитуда перенапряжений (в долях амплитуды наибольшего рабочего фазного напряжения, кВ, Uф = vUнб. раб/v3)   многократное воздействие которых в условиях эксплуатации безопасно для изоляции.

При большом токе молнии и высоком сопротивлении заземления опор (особенно деревянных на линиях до 110 кВ) волна перенапряжения, возникшая на линии в месте грозового разряда, может иметь амплитуду, во много раз превышающую электрическую прочность изоляции линии. Такая волна, распространяясь по проводам линии в обе стороны, вызовет перекрытие изоляции на соседних с местом поражения и порах, в результате чего амплитуда ее после пробега небольшого расстояния (несколько пролетов) будет снижена до значения, определяемого разрядным напряжением изоляции проводов линии относительно земли.

Дальнейшее распространение волны по проводам линии также будет сопровождаться затуханием ее амплитуды, но в значительно меньшей степени. Это затухание будет происходить под влиянием импульсной короны на проводах и тросах, сопротивления земли и проводов и других факторов.
Характерным признаком приближающейся грозы является молния, которая обычно видна за десятки и даже за сотни километров. Однако она может быть не замечена с места работы вследствие особенностей рельефа местности и других причин.
Поэтому при определении наименьшего расстояния от точки линии, и которой возможен разряд молнии, до места работы людей определяющим является дальность слышимости грома, которая обычно равна 30 км. Слышимость грома зависит от интенсивности грозового разряда, места наблюдения, направления ветра, рельефа местности и ряда других причин. В некоторых случаях она может возрастать до 30 и даже 50 км, иногда уменьшаться до 10 км.
Амплитуда блуждающей волны, достигшей места работы бригады, может быть определена по приближенной формуле Фауста и Менжера, учитывающей затухание волны:

где Uатм — амплитуда блуждающей волны в месте производства работ; U0 — первоначальная амплитуда волны, кВ; L — длина пробега волны, км; к — коэффициент затухания, среднее значение которого дня длинной волны может быть принято равным 10"4.
Примерно определив наибольшую первоначальную амплитуду блуждающей волны U0 по импульсной прочности изоляции проводов относительно земли и приняв наименьшую длину пробега волны L = 10 км, получим наибольшие возможные значения амплитуд блуждающих волн на месте работы бригады.
Проведенные расчеты [12] показывают, что при принятых условиях амплитуды блуждающих волн при атмосферных перенапряжениях больше амплитудных значений возможных внутренних перенапряжений, особенно для линий 35 и 110 кВ на деревянных опорах. Однако сравнение разрядных характеристик воздушных промежутков на опоре, полученных при испытаниях внутренними (коммутационными импульсами 250/2500 мкс) и атмосферными (полной волной 1,2/50 мкс отрицательной полярности) импульсами, показывает, что определяющее значение при выборе минимально допустимых промежутков между электромонтером и частями линии, находящимися под другим потенциалом, имеют внутренние перенапряжения.