Зарядный ток воздушной линии формула

Принцип действия индуктивного сопротивления линий

Именно индуктивность признана главной характеристикой для катушек наряду с аналогичным показателем для их обмоток. R реактивного вида, проявляющееся под действием самоиндукционной ЭДС, растет в прямой пропорции с частотой тока.

Реактивная и активная составляющие обуславливают полное сопротивление, которое можно представить в виде суммы квадратов каждого показателя.

Оперативно справиться с поставленной задачей по расчету номинальных показателей помогут специальные таблицы. В них для самых распространенных проводников приведены все главные характеристики. Но на практике часто требуется узнать Х для участка с конкретной протяженностью. В этом случае главным инструментом является уже приводившееся выражение

виды коротких замыканий , основные соотношения токов инапряжений

При трехфазном коротком замыкании токи и напряжения во всех трех фазах равны по величине не только в месте короткого замыкания, но и любой другой точке сети: ; .

При двухфазном коротком замыкании на здоровой фазе ток отсутствует, а в поврежденных фазах проходят токи, одинаковые по величине и противоположные по направлению: .

Напряжение между поврежденными фазами равно нулю, а фазные напряжения равны:

При двухфазном коротком замыкании на землю соотношения токов и напряжений имеют следующий вид: .

Для сетей с заземленной нейтралью этот вид короткого замыкания является более опасным по сравнению с двухфазным коротким замыканием из-за значительного уменьшения линейных напряжений в месте короткого замыкания.

При однофазном коротком замыкании соотношения токов и напряжений принимают следующий вид: . (Этот вид короткого замыкания справедлив только для сетей с заземленной нейтралью, также как и двухфазное короткое замыкание на землю.)

В электрических машинах возможны межвитковые короткие замыкания (замыкание витков обмотокротораилистатора, либо витков обмоток трансформаторов), а также замыкание обмотки на металлический корпус машины.

Короткое замыкание в любом из элементов СЭС может нарушить ее функционирование — у некоторых потребителей может упасть питающее напряжение, что приводит к повреждению оборудования; в трехфазных сетях при коротких замыканиях возникает несимметрия напряжений, нарушающая ее нормальное электроснабжение. В системообразующих сетях короткое замыкание способно вызвать тяжелые системные аварии .

Основные причины возникновения коротких замыканий

  1. Старение и, вследствие этого, пробой изоляции.
  2. Набросы на провода линий электропередачи ( ЛЭП ).
  3. Обрывы проводов ЛЭП с падением на землю.
  4. Механические повреждения изоляции кабельных ЛЭП при земляных работах.
  5. Удары молнии в ЛЭП.

Чаще всего КЗ происходит через переходное сопротивление (через сопротивление электрической. дуги, возникающей в месте повреждения изоляции). Иногда возникают металлические КЗ без переходного сопротивления.

Таблица 1

Вероятность возникновения повреждений вэлектрических сетях

Вид КЗ/повреждения Вероятность возникновения
Трехфазное — К(3) 1–7 %
Двухфазное — К(2) 2–13 %
Двухфазное на землю — К(1.1) 5–20 %
Однофазное — К(1) 60–92 %
Однофазное замыкание на землю — З(1) 60–92 %

Другие ненормальные режимы работы

В сетях, не имеющих непосредственного заземления нейтрали (изолированная, компенсированная или резистивно заземленная нейтраль) могут возникать только трехфазные и двухфазные короткие замыкания.

В упомянутых выше сетях (без заземления нейтрали) при электрическом контакте любой из трех фаз с землей возникают однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые относятся к ненормальным режимам работы (не являются короткими), так как в режиме работы сети при однофазном замыкании на землю сеть (в классическом случае) не отключается устройствами релейной защиты и продолжает работать. В этом случае напряжения на здоровых фазах возрастают до линейных значений. Допустимые значения емкостных токов при однофазном замыкании на землю для сетей с различными классами напряжений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Допустимые значения емкостного тока при однофазном замыкании на землю

Класс напряжения, кВ Допустимое значение емкостного ток, А
3–6 30
10 20
15–20 15
35 10
Генераторные цепи 5
ЛЭП на ж/б опорах 10

Именно этот режим работы в настоящее время вызывает живой интерес, так как на данный момент еще никому не удалось создать универсальную селективную защиту от однофазных замыканий на землю, поэтому актуальность и перспективность создания такой защиты не вызывает сомнений.

Кроме всего вышеперечисленного следует выделить режим перегрузки как одну из разновидностей ненормальных режимов работы. К ним относятся: перегрузка оборудования при превышении номинального значения тока, перегрузка оборудования при превышении номинального значения напряжения. При превышении номинального значения тока возникает повышенный износ изоляции, что приводит к ее повреждению. При превышении напряжения выше номинального значения уменьшается срок службы электрооборудования и увеличивается вероятность возникновения аварий.

В заключение приведем таблицу с режимами работ нейтралей СЭС и видами замыканий, которые могут возникнуть в каждом конкретном случае.

Таблица 3

Виды замыканий всистемах электроснабжения

Вид замыкания или повреждения
Трехфазное — К(3) + +
Двухфазное — К(2) + +
Двухфазное на землю — К(1.1) +
Однофазное — К(1) +
Однофазное замыкание

на землю — З(1)

+

Расстояние от ЛЭП до забора жилого частного дома

Ежедневно человек пользуется электроэнергией, которая поступает к нам домой через линии электропередач. Расстояние от забора частного дома до ЛЭП играет важную роль. Поскольку излучаемые линиями электропередач магнитные волны негативно влияют на здоровье человека. Но мало кто углубляется в суть этой проблемы.

Поэтому оставляет без внимания установку все новых столбов возле жилого участка.

Линии высоковольтных электропередач

Однако придерживаться установленных законом правил все же рекомендуется. От этого может зависеть здоровье всех членов семьи. Причины того, почему следует придерживаться установленных правил очевидны:

  1. В охранной зоне ЛЭП в непосредственной близости от самой линии электропередачи, территория может ограждаться промышленным забором. В этом случае ставится полный запрет на строительство жилых домов вблизи опасного участка.
  2. Для защиты здоровья человека, так как электромагнитные поля негативно влияют на состояние мозга человека.

Именно поэтому безопасное расстояние от ЛЭП до забора жилого дома четко регламентируется нормами СНиП и СанПиН.

Последствия замыкания

Растекание тока в сетях с изолированной нейтралью возможно лишь через провод, находящийся в прямом контакте с грунтом. Самый близкий пример такой ситуации – искусственный заземлитель.

Стекание тока

Аварийное замыкание фазы на грунт приводит к тому же эффекту, в результате которого происходит резкое уменьшение потенциала проводника относительно земли.

В указанной ситуации такой провод формально превращается в одиночный заземлитель.

Напряжение в точке контакта понижается до значения, соответствующего произведению протекающего через неё тока на величину сопротивления почвы его растеканию.

Это явление очень полезно с точки зрения уменьшения опасности при случайном повреждении линии. Одновременно с этим понижение потенциала фазы приводит к ряду нежелательных последствий.

Одно из негативных последствий – эффект распределения потенциала по поверхности земли вблизи от зоны контакта. Вследствие этого в точках, по-разному удалённых от заземляющей конструкции, появляются различные по величине потенциалы, образующие перепады напряжения, опасные для попавших в эту зону людей.

Это обстоятельство послужило причиной введения такого показателя, как «напряжение шага», определяемого разностью потенциалов между его ступнями при передвижении в границах опасной зоны.

В связи с тем, что снижение потенциала по мере удаления от точки контакта происходит по экспоненте – максимальное напряжение шага наблюдается вблизи от неё. Минимум этой величины проявляется на участках, достаточно удаленных от эпицентра аварии.

Характер распределения тока замыкания на землю, величина сопротивления растеканию и распределение потенциалов на опасном участке – все эти показатели зависят от геометрических параметров образовавшегося соединения. Существенное влияние на них оказывает и состояние грунта в момент аварии (повышенная влажность, сухость или другие факторы).

Возникновение дуги

Ещё одним последствием замыкания фазного проводника на землю является образование электрической дуги, в процессе горения которой выделяется большое количество тепла и наблюдается ионизация воздуха. Это создаёт условия, способствующие появлению в линейных межфазных цепях короткого замыкания.

Прерывистый характер дуги, образующейся при замыкании на землю, приводит к появлению значительных перенапряжений величиной до 3,2 Uф.. С целью снижения амплитуды ёмкостных токов, увеличения времени восстановления напряжения на аварийной фазе, а также ограничения перенапряжений при последующих зажиганиях дуги в цепях устанавливается специальный дугогасящий реактор.

Металлическое замыкание

Металлическое замыкание на корпус ( на землю) обмотки возбуждения генератора и синхронного компенсатора не представляет непосредственной опасности, так как ток через место повреждения не протекает. Поэтому в этом случае генератор или синхронный компенсатор может быть временно оставлен в работе. При появлении второго замыкания ( двойное замыкание) часть витков обмотки возбуждения замыкается через сравнительно небольшие переходные сопротивления первого и второго повреждений. Такое двойное замыкание на корпус представляет большую опасность для машины, так как при этом иногда возникают сильные вибрации ротора. Кроме того, ток, протекающий в точках замыкания обмотки возбуждения на корпус ротора, может вызвать выплавление меди обмотки, повредить сталь ротора и пр.

При металлическом замыкании на землю ток в емкости поврежденной фазы С л отсутствует, так как напряжение поврежденной ф азы по отношению к земле, в том числе и в точке присоединения сосредоточенной емкости, равно нулю.

При металлическом замыкании на землю ток в емкости поврежденной фазы СА отсутствует, так как напряжение поврежденной фазы относительно земли равно нулю.

При металлическом замыкании на землю смещение нейтрали оказывается наибольшим, чему соответствует наибольшая чувствительность устройства сигнализации.

Распределение токов ( а и напряженности магнитного поля ( б при однофазном замыкании на землю.

При металлическом замыкании фазы В линии / на землю распределение емкостных токов показано на рис. 8.21, а. В поврежденной фазе В всех линий емкостного тока нет, так как напряжение этой фазы относительно земли равно нулю.

Трехфазная сеть с незаземленной нейтралью.

В случае металлического замыкания на землю в одной точке напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают в / 3 раз и становятся равными междуфазному напряжению.

В случае полного металлического замыкания место пробоя определяется измерением омических сопротивлений от концов обмотки на корпус.

В режиме однофазного металлического замыкания на землю напряжение Uo изменяется практически синусоидально с номинальной частотой сети. При этом падение напряжения на резисторах Ш и R2 недостаточно для создания необходимого тока управления и открытия транзисторов. При наличии в напряжении Uo высших гармонических ток в цепи Ш — LR — R2 мал вследствие большого сопротивления реактора и падение напряжения на резисторах также недостаточно для создания необходимого тока управления.

Проверка на отсутствие металлических замыканий витков выполняется двумя способами в зависимости от габаритов обмотки.

Допустимые перегрузки генераторов по току ротора.

Одним из них является устойчивое металлическое замыкание на землю ( корпус) в обмотке ротора, которое может возникнуть на контактных кольцах, в токоподводе к обмотке ротора, лобовых и пазовых частях обмотки.

Схема автоматического контроля замыкания на землю в одной точке обмотки ротора турбогенератора.| Определение места замыкания на землю обмотки ротора турбогенератора.

Одним из них является устойчивое металлическое замыкание на землю ( корпус) в обмотке ротора, которое может возникнуть на контактных кольцах, в токоподводе к обмотке ротора, лобовых к пазовых частях обмотки. Здесь особенно трудно определить место повреждения.

Установка опор краном и трактором

Установка опор с помощью крана и трактора имеет два варианта:

  • Установка стационарным краном и трактором;
  • Установка трактором и краном на колесной базе.

Установка стационарным краном и трактором

  • Опора укладывается по оси ВЛ. Тяговые тросы крепятся к низу и верху опоры;
  • Нижний трос крепится к лебедке трактора. Кран стоит у котлована и им опора поднимается над землей. При этом лебедкой трактора удерживается низ опоры. В таком «подвешенном виде» опору опускают в котлован;
  • Нижний трос открепляется от лебедки трактора. Теперь к лебедке крепится верхний трос, который начинает натягиваться;
  • Когда ослабнет трос крана, его открепляют, а опору удерживает трактор и две боковые лебедки временными расчалками.

Установка трактором и краном на колесной базе

При такой установке все происходит немного по-другому. Трактор ставят поперек трассы, в метре от котлована. Опора укладывается вдоль трассы на расстоянии 1500-2000 мм от края котлована. Краном опора подминается, а трактором удерживается. Поднимая опору, её край устанавливается в котлован. Трактор усиливает натяжение опоры, при этом ослабевает трос крана. Когда вся нагрузка перейдет на трактор, кран отсоединяют и отводят на безопасное расстояние. Окончательный подъем опоры производится трактором.

Компенсационные меры защиты

Из-за распределённой по воздушным и кабельным линиям электропередач ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения протекает ёмкостный ток. В наиболее тяжелых случаях, возможно возникновение электрической дуги, горение которой может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Вследствие этого потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю. Для предотвращения возникновения дуги и уменьшения емкостных токов применяют компенсацию емкостных токов. Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация согласно ПУЭ и ПТЭ, приведены табл. 1.

Таблица 1 – Значения токов требующие компенсации

Напряжение сети, кВ 6 10 20 35
Емкостный ток, А 30 20 15 10

При более низких уровнях токов считается, что дуга не загорается, или гаснет самостоятельно, применение компенсации в этом случае не обязательно.

Компенсационные меры защиты

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (смотрите рисунок 1, б). С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

Практически установлено, что при наличии компенсатора воздушные и кабельные линии могут работать в критическом аварийном режиме довольно продолжительное время и вот почему.

Как только протекающий в реакторе индуктивный ток Ip сравнивается по своей величине с противофазной емкостной составляющей Ic – наблюдается эффект компенсации, при котором Iр + Iс = 0 (явление резонанса токов).

Использование дугогасящего реактора оказывает определённое влияние на распределение потенциалов в линейных проводах и в нейтрали. В последней появляется напряжение смещения Ucм , вызванное асимметрией в цепи и приложенное к выводам реактора.

В резонансном режиме такое рассогласование приводит к искажению нормальной картины распределения потенциалов даже в отсутствии однофазного замыкания (ОЗЗ).

Искусственное предупреждение резонансных явлений может быть достигнуто путём преднамеренного рассогласования соответствующих цепей, в результате чего удаётся снизить Ucм и выровнять показания контрольных приборов.

Дополнительное замечание. Варьировать величину компенсационных токов допускается в пределах, при которых образовавшееся в случае аварии рассогласование не приводило бы к появлению Ucм более чем 0,7 Uф.

Кабельные линии

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7 :

где:

  • Uф = Uл/√3 — фазное напряжение сети, В;
  • ω = 2Пf = 314 – угловая частота напряжения, (рад/с);
  • Сф — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле 6.4 :

где:

  • L – длина кабельной линии, км;
  • m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Пример 1

Определить емкостной ток кабельной линии длиной 500 м, выполненный кабелем АПвЭВнг сечением 3х120 мм2 при напряжении сети 10 кВ.

Решение

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2:

где: Сф = 0,323 мкФ/км — емкость одной фазы сети относительно земли, принимается из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель, в данном случае значение Сф, принято из приложения 7 таблица 40 «Инструкция и рекомендации по прокладке, монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6,10,15,20 и 35 кВ ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод».

Как мы видим результат расчета совпадает со значением таблицы 40.

Если же вы не смогли найти значение Сф, для определения значения удельного емкостного тока можно воспользоваться таблицей из .

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии:

Компенсация — емкостный ток

Сеть с компенсированной нейтралью. а — схема протекания токов в сети при замыкании фазы на землю. в поврежденной фазе / с 0, в неповрежденных фазах / с.

Компенсация емкостного тока при резонансной или близкой к ней настройке дугогасящеи катушки снижает скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе и амплитуду восстанавливающегося напряжения.

Компенсация емкостного тока отключена.

Компенсация емкостных токов необходима в сетях напряжением 3 — 35 кв с малыми токами замыкания на землю. Сети такого напряжения могут длительно работать при замыкании на землю одной фазы. Величина тока замыкания на землю зависит от емкости ( протяженности) сети и сопротивления в контуре замыкания.

Компенсация емкостного тока осуществляется автоматически за счет подачи в цепь ячейки напряжения обратной полярности с вращаемого мотором реохорда. При таком способе компенсации предполагается, что при небольших изменениях напряжения на ячейке сила емкостного тока пропорциональна приложенному к ячейке напряжению.

Компенсация емкостных токов уменьшает ток через тело, является важным средством повышения безопасности в электроустановках.

Компенсация емкостного тока в реле Л / 2 осуществляется путем моделирования емкостного тока обратной последовательности и суммирования сигнала, пропорционального этому току, с сигналом, пропорциональным току обратной последовательности. Моделирование емкостного тока и введение компенсации при этом осуществляются в СФ на выходах ФНОП.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю при помощи индуктивности дросселей тем более эффективна, чем меньше активное сопротивление цепи дросселей, для чего применен конденсатор С емкостью 2 мкф. Кроме того, конденсатор С служит для снижения величины переменного тока, проходящего через реле Р и искажающего тем самым характеристики защиты.

Схема защиты электродвигателя мощностью до 3000 кет при наличии кабельной вставки.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю при помощи дугогасящих аппаратов должна применяться при токах замыкания на землю более: 10 а — в сетях напряжением 35 кв; 15 а — в сетях напряжением 15 — 20 кв; 30 и 20 а — соответственно в сетях напряжением 6 и 10 кв; 5 а — в схемах напряжением 6 — 20 кв блоков генератор — трансформатор.

Тумблер компенсация емкостного тока служит для частичного компенсирования емкостного тока, проходящего через ячейку.

Для компенсации емкостного тока на стороне высокого напряжения могут быть применены дугога-сящие катушки или специально изготовленные дроссели с изоляцией, соответствующей испытательному напряжению.

Для компенсации емкостного тока на стороне высокого напряжения могут быть применены дугогасящие катушки или специально изготовленные дроссели с изоляцией, соответствующей испытательному напряжению. Для компенсации на стороне низкогй напряжения могут быть применены реакторы ( в том числе и — бетонные), а также специально изготовленные дроссели.

Для компенсации емкостного тока на стороне высокого напряжения могут быть применены дугогасящие катушки, а на стороне низкого напряжения — силовые реакторы. Рекомендуется применение резонансных испытательных трансформаторов с большим током намагничивания. Большой ток намагничивания, компенсирующий ток объекта, обеспечивается наличием воздушного зазора в магните проводе. Изменением этого зазора и ( или) изменением числа витков обмотки производится регулировка тока компенсации.

Тумблер компенсация емкостного тока служит для частичного компенсирования емкостного тока, проходящего через ячейку.

Емкостная проводимость — линия

Емкостные проводимости линии в узлах подключения нагрузки учтены в проводимости нагрузки.

Емкостная проводимость линии обусловлена емкостью между проводами и между проводами и землей. Она определяется взаимным расположением фазных проводов, геометрическими размерами, высотой подвеса над землей, наличием заземленных тросов и второй, параллельной линии. При расчетах симметричных рабочих режимов используются средние значения погонной емкостной проводимости -, зависящие от рп и /) Ср, а для линий сверхвысоких напряжений и от высоты подвеса проводов над землей.

При учете емкостных проводимостей линий собственная проводимость узла включает половины емкостных проводимостей всех линий, соединенных с данным узлом.

Приходится также учитывать емкостную проводимость линий , наличие которой может привести к неправильному функционированию защит. Для исключения этого, например для некоторых продольных защит, применяют искусственное выравнивание токов в комплектах противоположных сторон с помощью компенсации емкостного тока участка. Эта компенсация может выполняться с приближенным учетом переходных электромагнитных процессов. Общие условия выполнения защит линий сверхвысоких и ультравысоких напряжений рассмотрены в работе В. М. Ермоленко, В. И. Козлова и В. Н. Красевой , где приведены также материалы других авторов по конкретным защитам.

Ом / км; Ь0 — удельная емкостная проводимость линии , 1 / Ом км.

Приведенные данные показывают, что половина емкостной проводимости линий Л-1 и Л-2 весьма близка по величине к индуктивной проводимости намагничивания соответственно трансформаторов Т-1 и 7 — 2, причем их алгебраическая сумма определяет сопротивление, несравненно большее остальных сопротивлений схемы. Это обстоятельство позволяет в дальнейшем расчете опустить и те и другие проводимости, не вводя заметной погрешности в результат.

Для этого необходимо искусственным путем скомпенсировать емкостную проводимость линии .

Заземленные тросы снижают индуктивные сопротивления и повышают емкостные проводимости линий .

Здесь х0 и Ь0 — удельные индуктивное сопротивление и емкостная проводимость линии ; 4 — длина & — й линии, примыкающей к рассматриваемому узлу; / эЯ / коСр, где x0cp — среднее значение сопротивления сетей энергосистемы.

Из ( 2 — 3) следует, что емкостная проводимость линии мало зависит от расстояний между проводами и диаметра провода. Мощность, генерируемая линией, сильно зависит от напряжения. Для ВЛ напряжением 35 кВ и ниже она весьма мала. Для В Л 110 кВ длиной 100 км Qc 3 Мвар, для ВЛ 220 кВ той же длины Qc — 13 Мвар.

В сетях до 35 кВ включительно угол ф ( мал, так как величина его определяется емкостной проводимостью линии . Отрезком de пренебрегают и принимают вместо действительной потери напряжения ае продольную составляющую падения напряжения а А. Ошибка в расчетах не превышает 0 3 %, что не играет существенной роли.

При помощи управляемого реактора можно производить изменение величины емкостного тока в линии, обусловленного наличием у потребителя конденсаторной батареи или наличием емкостной проводимости линии электропередачи ( последнее существенно для длинных линий 500 кВ и более), не только дискретно, но и плавно — в соответствии с заданным законом регулирования.

Источник

В чем опасность?

Наведенное напряжение имеет не меньшую опасность, чем обычный потенциал. Если при КЗ проводника работает релейная защита и отсекает аварийный участок, в случае с наведенным U все сложнее. Здесь защитные устройства не сработают, поэтому человек может оказаться под длительным воздействием негативных факторов.

При КЗ на рабочей линии, которая находится возле отключенного участка, на обесточенной ВЛ наведенное напряжение увеличивается в несколько раз. В результате ремонтный персонал оказывается под действием наведенного U, что может привести к ожогам и даже остановке сердца. Величина параметра может достигать 10-20 тысяч Вольт.

В ПУЭ прописано, что U выше 25 В уже опасно для здоровья человека

Вот почему важно внимательно подходить к этому обстоятельству и принимать меры, обеспечивающие дополнительную защиту. Как защититься от проводки, будет рассмотрено ниже в статье

В чем разница между заземлением и занулением

Что такое напряжение прикосновения

Пользу электроэнергии трудно переоценить – это источник «жизни» практически всего, что нас окружает, начиная от элементарного освещения и заканчивая работой мощного технологического оборудования. Тем не менее, электричество несет серьезную угрозу человеку, ведь удары электрического тока способны принести:

  • болевые ощущения;
  • ожоги тела;
  • смерть человека.

Вопросами ограничения общения человека с электричеством, точнее с его опасными последствиями занимается электробезопасность, среди ее терминологии можно встретить такое понятие, как напряжение прикосновения – попробуем разобраться, что это такое.

Суть и опасность напряжения прикосновения

По сути, под этим термином принято считать напряжение, характеризующееся разностью потенциалов между двумя точками, доступными при одновременном прикосновении человеком и образующими электрическую цепь. В нашем случае это участок земли под ногами и часть корпуса электрооборудования (электрической установки) с которым происходит соприкосновение. Понятие напряжения прикосновения необходимо рассматривать с учетом:

  • шаговых напряжений;
  • зоны растекания токов.

Эти определения позволяют делать вывод, что наибольшее значение величины напряжения прикосновения (величины тока поражения) будет соответствовать максимальному возможному расстоянию при случайном прикосновении.

Государственным стандартом ГОСТ 12.1.038-82 регламентированы величины допустимого напряжения прикосновения при условии их суммарного суточного воздействия на человека не более 10 минут:

  • 2 В для переменного тока 50 Гц;
  • 3 В для переменного тока 400 Гц;
  • 8 В для постоянного тока.

Более высокие падения напряжения принято считать вредными.

Пути защиты от напряжения прикосновения

Основной защитой от поражений электрическим током является надежная электрическая изоляция проводов. При случайном прикосновении человека к токоведущим частям через его тело протечет наибольший электрический ток, равный частному от деления напряжения на сопротивление тела. При исправной изоляции ее сопротивление составляет не менее 1 мОм (для цепей до 1000 В) и 0.5 мОм (220/380 В).

Учитывая, что величина сопротивления изоляции, включенной последовательно с сопротивлением человека несоизмеримо выше, она ограничивает токи, протекаемые через тело человека безопасными, практически равными нулю величинами. Изоляция токоведущих частей должна регулярно проверяться на соответствие нормам, измерения величины сопротивления производятся мегаомметром.

Эффективным средством является защитное заземление, с сопротивлением переходных контактов не превышающим 0.01 Ом. Контакт присоединения электроустановки переменного тока к заземлению должен обеспечиваться сварным или болтовым соединением.

Для систем заземления TN-C-S или TN-S эффективной мерой защиты является применение устройств защитного отключения или дифференциальных автоматов. Другими способами защиты от напряжения прикосновения можно считать:

  • расположение опасного оборудования на недосягаемой высоте;
  • установка защитных ограждений опасных зон;
  • оснащение предупреждающей сигнализацией;
  • использование плакатов и знаков.

Важным моментом считается обязательное применение средств индивидуальной защиты.

Для чего нужно заземление

Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.

Подробнее…

Для чего применяется УЗО

Защитным отключением в случае появления дифференциальных токов, равных току утечки занимается устройство защитного отключения (УЗО). При этом контролируемый ток утечки зависит от типа прибора и может начинаться от 10 мА. Устанавливать защитный прибор необходимо последовательно с входным автоматом. Подробнее…

Последствия замыкания

Растекание тока в сетях с изолированной нейтралью возможно лишь через провод, находящийся в прямом контакте с грунтом. Самый близкий пример такой ситуации – искусственный заземлитель.

Стекание тока

Аварийное замыкание фазы на грунт приводит к тому же эффекту, в результате которого происходит резкое уменьшение потенциала проводника относительно земли.

В указанной ситуации такой провод формально превращается в одиночный заземлитель.

Напряжение в точке контакта понижается до значения, соответствующего произведению протекающего через неё тока на величину сопротивления почвы его растеканию.

Это явление очень полезно с точки зрения уменьшения опасности при случайном повреждении линии. Одновременно с этим понижение потенциала фазы приводит к ряду нежелательных последствий.

Одно из негативных последствий – эффект распределения потенциала по поверхности земли вблизи от зоны контакта. Вследствие этого в точках, по-разному удалённых от заземляющей конструкции, появляются различные по величине потенциалы, образующие перепады напряжения, опасные для попавших в эту зону людей.

Это обстоятельство послужило причиной введения такого показателя, как «напряжение шага», определяемого разностью потенциалов между его ступнями при передвижении в границах опасной зоны.

В связи с тем, что снижение потенциала по мере удаления от точки контакта происходит по экспоненте – максимальное напряжение шага наблюдается вблизи от неё. Минимум этой величины проявляется на участках, достаточно удаленных от эпицентра аварии.

Характер распределения тока замыкания на землю, величина сопротивления растеканию и распределение потенциалов на опасном участке – все эти показатели зависят от геометрических параметров образовавшегося соединения. Существенное влияние на них оказывает и состояние грунта в момент аварии (повышенная влажность, сухость или другие факторы).

Возникновение дуги

Ещё одним последствием замыкания фазного проводника на землю является образование электрической дуги, в процессе горения которой выделяется большое количество тепла и наблюдается ионизация воздуха. Это создаёт условия, способствующие появлению в линейных межфазных цепях короткого замыкания.

Прерывистый характер дуги, образующейся при замыкании на землю, приводит к появлению значительных перенапряжений величиной до 3,2 Uф.. С целью снижения амплитуды ёмкостных токов, увеличения времени восстановления напряжения на аварийной фазе, а также ограничения перенапряжений при последующих зажиганиях дуги в цепях устанавливается специальный дугогасящий реактор.

4.Защита нулевой последовательности на токах высших гармоник.

Так как основной недостаток защит, использующих токи и напряжения НП промышленной частоты, в том, что они не способны работать в сетях с компенсированной нейтралью из-за отсутствия устойчивого полезного сигнала 50 Гц, то были разработаны защиты от однофазных замыканий на землю, реагирующие на высшие гармоники электрических величин. При возникновении дуговых ОЗЗ содержание высших гармонических составляющих в сети резко увеличивается, особенно в токе повреждённой линии, где их доля значительно больше, чем в токах нулевой последовательности неповреждённых линий. Эти процессы наблюдаются в сетях всех видов заземления нейтрали.

Общие недостатки устройств, выполненных с использованием высших гармоник:

! — вероятность отказа в срабатывании при ОЗЗ через переходные сопротивления;

— нестабильность состава и уровня высших гармоник в токе НП.

Условия селективности несрабатывания при внешних ОЗЗ и устойчивости срабатывания при внутренних повреждениях для устройств абсолютного замера высших гармоник обеспечиваются в основном на крупных подстанциях и электростанциях с большим числом присоединений.

Индуктивное сопротивление

Созданное в ходе передачи энергии переменное магнитное поле становится источником реактивного сопротивления подобного вида. Индуктивный вариант в основном зависит от характеристик проходящего тока, диаметра и расстояния между проводами.

Само сопротивление обычно классифицируют следующим образом:

  • зависящее от параметров тока и материала — внутреннее;
  • обусловленное геометрическими особенностями линии — внешнее. В этом случае данный показатель будет постоянной величиной, не зависящей от каких-либо других факторов.

Заводы по производству кабельной продукции всегда указывают в своих каталогах информацию об индуктивном сопротивлении.

Данный параметр обычно определяется следующим выражением:

в котором индуктивный показатель для 1 км провода – , а L – протяженность.

Х километрового участка рассчитывается по следующей формуле:

Где: Dср – расстояние среднее по центральной оси имеющихся проводов, мм; d – диаметр рабочего токопроводника, мм; μт –относительная магнитная проницаемость.

Компенсационные меры защиты

Из-за распределённой по воздушным и кабельным линиям электропередач ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения протекает ёмкостный ток. В наиболее тяжелых случаях, возможно возникновение электрической дуги, горение которой может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Вследствие этого потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.Для предотвращения возникновения дуги и уменьшения емкостных токов применяют компенсацию емкостных токов. Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация согласно ПУЭ и ПТЭ, приведены табл. 1.

Таблица 1 – Значения токов требующие компенсации

Напряжение сети, кВ 6 10 20 35
Емкостный ток, А 30 20 15 10

При более низких уровнях токов считается, что дуга не загорается, или гаснет самостоятельно, применение компенсации в этом случае не обязательно.

Источник: ledsshop.ru

Стиль жизни - Здоровье!