22. Экологическое влияние воздушных линий и распределительных устройств
Электрическое поле ЛЭП и подстанции может оказывать на человека физиологическое влияние, воздействуя на функциональное состояние центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и внутренних органов. При прикосновении к незаземленным металлическим предметам, сельскохозяйственным машинам и транспортным средствам человек может подвергаться воздействию кратковременных электрических разрядов, особенно опасных во время возникновения на линии перенапряжений.
У нас в стране для персонала, обслуживающего подстанции и линии сверхвысокого напряжения, установлены предельно допустимые продолжительности пребывания в электрическом поле. При выполнении условий, указанных в таблице 2, в течение суток происходит самовосстановление физиологического состояния организма без каких-либо остаточных явлений:
Таблица 22.1
|
Напряженность электрическогополя, кВ/м |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
Допустимые продолжительности пребывания человека в электрическом поле в течение суток, мин |
Без ограничения |
180 |
90 |
10 |
5 |
Эти нормы обязательны для персонала, обслуживающего электроустановки 50 Гц сверхвысокого напряжения — 330 кВ и выше.
В электрическом поле воздушной линии помимо электротехнического персонала могут находиться местные жители, а также животные. В связи с этим напряженность электрического поля под линией не должна превышать 15 кВ/м в населенной и 20 кВ/м в ненаселенной местностях.
На подстанциях по результатам измерений составляются карты распределения напряженностей электрического поля по территории открытого распределительного устройства, которыми пользуются при проведении работ. Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или продолжительность работы превышает допустимое время пребывания в электрическом поле, то работы должны производиться с применением средств защиты от воздействия поля — экранируемых костюмов или экранирующих устройств.
а) Защитный принцип
Защитные свойства костюма основаны на принципе электростатического экранирования. Как известно, в проводящем теле, внесенном в электрическое поле, происходит перегруппировка электронов, в результате чего на поверхности тела, а точнее, в очень тонком молекулярном слое этой поверхности, возникают заряды на стороне тела, обращенной к внешнему заряду, создавшему поле, заряд имеет знак, противоположный знаку внешнего заряда, а на другой стороне − знак внешнего заряда. В результате этого напряженность результирующего поля внутри тела оказывается равной нулю, т. е. поле внутри проводящего тела независимого от того, сплошное оно или полое, отсутствует (рис.22.1). Таким образом, чтобы оградить какое-либо тело от воздействия на него электрического поля, достаточно поместить его в тонкую металлическую оболочку (экран).
Рис. 22.1. Электростатический экран
Опытом установлено, что экран может быть не только сплошным, но и сетчатым: если плетение сетки не особенно редко, то силовые линии (линии напряженности) электрического поля будут замыкаться на ее проволочках и во внутреннее (огражденное сеткой) пространство не проникнут. Для надежности экранирования и устранения возникшего на экране потенциала экран заземляется.
б) Конструкция костюма
Экранирующий костюм (рис. 22.2) изготовляется из специальной токопроводящей ткани, в которой, например, наряду с обычными нитями содержится изолированный микропровод, расположенный в виде сетки.
Рис. 22.2. Экранирующий костюм: 1 − капюшон из токопроводящей ткани, выполненный как одно целое с курткой: 2 − куртка из токопроводящей ткани; 3 − проводники, обеспечивающие электрическую связь между отдельными элементами костюма; 4 − брюки из токопроводяшей ткани: 5 − сапоги из токопроводяшего материала; 6 − перчатки из токопроводяшей ткани
Применяется и так называемая металлизированная ткань − обычная хлопчатобумажная ткань, на поверхности которой путем шоопирования нанесен тонкий слой металла.
Экранирующий костюм изготовляется в виде комбинезона или куртки с брюками, а также в виде плаща с капюшоном. В комплект костюма входят также экранирующий головной убор, специальная обувь и рукавицы или перчатки, покрытые электропроводящей тканью.
Сопротивление подошвы обуви не должно превышать 50 кОм, благодаря чему обеспечивается хороший контакт костюма с основанием, на котором стоит человек.
Все предметы экранирующего костюма — головной убор, куртка, рукавицы (перчатки), брюки и обувь, а точнее, их токопроводящие элементы, должны иметь между собой надежную электрическую связь, осуществляемую специальными проводниками связи (поз. 3 на рис. 22.2).
а) Защитный принцип экранирующих устройств
Защитные свойства экранирующих устройств основаны на эффекте ослабления напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи заземленного металлического предмета. Если в электрическое поле внести заземленный металлический предмет, произойдет разделение индуцированных на нем зарядов и стекание в землю заряда одного знака (соответствующего знаку заряда проводника, создавшего поле). Оставшийся на предмете заряд распределится по всей его поверхности, но крайне неравномерно. В результате вблизи внесенного предмета произойдет резкое искажение электрического поля (рис. 22.3).
Рис. 22.3. Искажение электрического поля при внесении в него заземленного металлического предмета
При этом на стороне предмета, обращенной к индуцирующему проводнику, напряженность поля значительно возрастет, а на противоположной стороне, как и в пространстве, которое как бы отгораживается или экранируется внесенным предметом, резко ослабится.
б) Конструкция и размещение
Стационарные экранирующие устройства (экраны) являются неотъемлемой частью конструкции электроустановки и предназначены для защиты персонала при эксплуатационных работах (осмотрах оборудования, оперативных переключениях, выполнении обязанностей наблюдающего за производством работ и т. п.), а также при текущих и капитальных ремонтах выключателей и некоторых других работах. Их изготовляют из металла в виде плоских щитов — козырьков, навесов и перегородок.
Козырьки (рис. 22.4) изготовляют из металлической сетки с ячейками не крупнее 50 х 50 мм, укрепляемой на раме из угловой стали. Устанавливают их над рабочими местами, с которых производятся работы по управлению и обслуживанию аппаратов и устройств. Ширина козырька должна быть не меньше ширины шкафа, а длина его выступающей части — не менее 1 м.
Рис. 22.4. Экранирующий козырек над шкафом управления выключателя
Литература
1. Правила устройства электроустановок. Разд. 4. 7-е изд.− М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.−104 с.
2. Руководство по защите электрических сетей 6−1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений.− СПб., 1999.−353 с.
3. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35−750 кВ.− М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.− 80 c.
4. Правила устройства электроустановок. Разд. 1. 7-е изд.− М.: Изд-во. НЦ ЭНАС, 2002.−102 с.
5. Техника высоких напряжений / Под ред. М.В. Костенко. – М.: Высш. шк., 1973. – 528 с.
6. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах / Под общ. ред. В.П. Ларионова.− М.: Энергоатомиздат, 1986.−464 с.
7. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения / Под ред. В.В. Афанасьева.− Л.: Энергоатомиздат, 1987.−544 с.
8. Электротехнический справочник: В 4т. Т.3 Производство, передача и распределение электрической энергии /Под общ. ред. В.Г.Герасимова и др. – 8-е изд. − М: Изд-во МЭИ, 2002.−964 с.
9. Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов / СЦНТИ. – М.,1974. – 19 с.
10. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.− М.: Из-во НЦ ЭНАС, 2004. – 46 с.
11. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.12г. – 87 / Минэнерго СССР. –М.: Энергоатомиздат, 1989. –
56 с.
12. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.
13. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.− М: Энергоатомиздат , 1984.−448 с.
14. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов/ И.М.Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова, Г.М. Иманов и др.; Под ред. Г.С. Кучинского. – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт- Петер. отд-ние, 2003. – 608 с.