Существует еще один способ, обладающий теми же достоинствами и недостатками, что и предыдущий. Он основан на использовании специальной неоновой лампы, внутри которой имеется маленькая капелька ртути. При легком покачивании лампы (т.е. указателя) капелька ртути генерирует электрический заряд, благодаря которому происходит ионизация инертного газа, заключенного в колбе лампы, и его свечение в виде неярких вспышек.

Данный способ применяется в указателях, изготовленных в Германии и США. Ранее на практике часто применялся способ проверки исправного УН путем приближения его щупа к свече зажигания работающего двигателя автомашины или мотоцикла. Однако, сейчас это строго запрещено правилами, Все вышеописанные способы проверки не являются эквивалентными по отношении к реальной воздушной линии (ВЛ), т.к. не обеспечиваю условии проверки, эквивалентных тем, в которых УН используется на практике, т.е. форма напряжения не является синусоидальной, а его значение не составляет 25% от физического напряжения ВЛ и частота не равна 50 Гц.

Анализируя устройства для проверки указателей напряжения свыше 1000 В, как находящиеся в эксплуатации, так и представленные на прошедших за последние годы выставках на ВВЦ (г. Москва), можно также сделать вывод о том, что далеко не все они соответствуют существующим требованиям.

Основным недостатком большинства устройств является отличная от 50 Гц частота испытательного напряжения (15 кГц – УПУН-1 и УПУН-2 – разработчик «Электроприбор», г. Краснодар). Повышение частоты испытательного напряжения влечет за собой снижение емкостного сопротивления указателя, что снижает напряжения зажигания. При этом неисправные указатели, имеющие высокие токи утечки (потребления), повышенное напряжение и т.п., уверенно срабатывают при проверке, но могут неправильно указать отсутствие напряжения на контролируемом с их помощью электрооборудовании в сетях с частотой 50 Гц.  

Для подтверждения факта влияния частоты на параметры указателя были проведены испытания рабочей части УН типа "Оса" (разработчик НПЦ «Электробезопасность" ВятГУ, г. Киров). Для этого человек, держащий рабочую часть УН в руке, контактом-наконечником прикасался к электроду генератора синусоидального напряжения, корпус кото­рого не­изменном значении выходного напряжения, изменялась его частота с фиксацией интервала мигания индикаторного светодиода (рисунок 3). Во втором, при выбранной постоянной частоте мерцания, фиксировалось значение выходного напряжения в зависимости от его частоты (рисунок 9б).

Рисунок  3. Графики зависимости:

а – интервала мерцания светодиода от частоты выходного напряжения;

б – выходного напряжения от его частоты.

Аналогичные зависимости были получены и для других типов УН. Результаты испытаний подтвердили то, что с ростом частоты выходного значения напряжения происходит снижение напряжения срабатывания УН, что обусловлено уменьшением его емкостного сопротивления.

В Южных электрических сетях Кировэнерго на макете реальной ВЛ проведены экспериментальные исследования по определению напряжения срабатывания различных УН. Результаты экспериментов показали, что значение напряжения срабатывания УН составляет порядка 1,5 кВ (25% от фазного напряжения), что соответствует требованиям.

Следует отметить, что широко используемое для проверки УН устройство "Кристалл", согласно паспортным характеристикам, обеспечивает выходное напряжение не ниже 6,5 кВ, что выше фазного напряжения сети 10 кВ и почти в 2 раза выше фазного напряжения сети 6 кВ, испытания должны проводиться напряжением, составляющим 25 % фазного). Выходное напряжение является несинусоидальным (близким к экспоненциальному), что тем более ставит под сомнение эквивалентность проверки указателей подобным устройством.

Так как рассмотренные указатели высокого напряжения имеют большие габаритные размеры и массу, начинают разрабатываться малогабаритные устройства для проверки высокого напряжения, которые находят применение в полевых условиях. По сравнению с УВН, исполь­зующие пьезоэлементы и высокочастотные преобразователи, которые формируют на выходе сигнал, значительно отличающийся от напряжения в линии электропередачи (обычно это серия коротких высоковольтных импульсов), что не позволяет в полной мере проверить исправность указателя напря­жения, так как могут не отреагировать на напряжение промышленной частоты.

Разработанное устройство, в отличие от вышеупомянутых, формирует на контрольном выводе синусоидальное напряжение 1.5 кВ (действующее значение) частотой 50 Гц. Устройство оснащено световой и звуковой сигнализацией наличия испытательного напряжения 1,5 кВ, сис­темой контроля состояния источника питания. Для проверки указателя вы­сокого напряжения с помощью разработанного устройства достаточно прикоснуться щупом указателя к контрольному выводу включенного уст­ройства. Исправный указатель должен показать наличие напряжения. Блок-схема устройства приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Блок-схема устройства.

1- генератор синусоидального (опорного) напряжения;

2- генератор высокочастотных импульсов;

3- компаратор для сравнения выходного напряжения с опорным;

4- выходной каскад;

5- высоковольтный трансформатор;

6- высоковольтный управляемый выпрямитель;

7- фильтр.

Принцип действия прибора основан на получении высоковольтного высокочастотного амплитудно-модулированного напряжения U5 (рисунок 5), которое затем выпрямляется управляемым выпрямителем (рисунок 5).

В ходе разработки устройства проведены исследования зависимости максимального выходного напряжения и потребляемого тока от частоты и скважности импульсов высокочастотного генератора (позиция 2 рисунка 10) при различных значениях напряжения питания. Эти исследования проводились с помощью упоминавшейся в предыдущих статьях установки для проведе­ния исследований по применению ультразвука, которая являлась одно­временно источником (ВЧ генератором) и измеряющим вольтметром.

Проведя исследование принципов работы ППУ других производителей (УПУН-1 и УПУВН-1), можно с уверенностью сказать, что они не обеспечивают эквивалентных испытаний УН по отношению к реальной ВЛ.

Таким образом, на практике следует ограничить применение ППУ, - которые не могут обеспечить условий проверки эквивалентных реальным, поскольку это может привести к трагическим последствиям в связи с ошибочной индикацией об отсутствии напряжения на ВЛ или других электроустановках.

СИГНАЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛЭП.

СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ НАПРЯЖЕНИЯ.

Для предварительного выявления отсутствия или наличия напряжения возможно применение УН бесконтактного типа, а также некоторых видов сигнализаторов напряжения (СН), достоинством которых является то, что они позволяют провести проверку без подъема на опору, с земли.

Получение информации о наличии напряжения на токоведущих частях электроустановок производится с помощью контактных указателей и бес­контактных сигнализаторов (индикаторов) напряжения. Информация о на­личии и уровне напряжения обычно передается оператору с помощью све­товых и (или) звуковых сигналов опасности, которые обладают различной степенью быстроты и надежности восприятия. Постоянный рост требова­ний надежности восприятия требует новых подходов к задаче выбора и размещения средств отображения информации (индикаторов).

Существуют стандарты, устанавливающие критерии по восприятию световых, звуковых и тактильных сигналов опасности для того, чтобы лю­ди могли опознать эти сигналы и реагировать на них. При создании новых приборов необходимо обеспечить согласование их систем сигналов с су­ществующими стандартами для того, чтобы избежать противоречий и воз­никновения риска неправильной интерпретации.

Сигналы опасности, вырабатываемые средствами измерения и сигнали­зации, должны быть эффективными при всех условиях их использования, включая условия возникновения помех процессу распознавания со сторо­ны окружающей среды. В качестве помех можно рассматривать фоновые оптические и звуковые источники, препятствующие восприятию информа­ционного сигнала. Степень влияния помех зависит от разных факторов, та­ких как расстояние от источника сигнала, направленность излучения, фи­зических свойств среды и т.д.

В настоящее время в зависимости от требований, выдвигаемых к инди­кации, применяются оптические, акустические и тактильные индикаторы. В качестве основных видов индикации чаще всего используют первые два типа индикаторов, обладающих своими достоинствами.

Основная особенность акустических индикаторов заключается в том, что они позволяют получать информацию, в то время когда оператор занят выполнением других задач. Это повышает эффективность при необходи­мости двигаться и быстро реагировать на изменения измеряемой величины (например, превышение заданного порога). Учитывая особенности челове­ческого слуха предпочтительнее всего выбирать частоты в диапазоне от 500 до 3000Гц. В зависимости от степени опасности звуковые сигналы мо­гут иметь разную временную и частотную модель, что позволяет четко разграничивать аварийный сигнал от предупреждающего сигнала. На практике рекомендуется использовать не более двух различных длин волн с соотношением не менее 1:3, а также периодически повторяющиеся груп­пы импульсов с продолжительностью периода от 0,25 до 0,125 с.

При необходимости индицировать большое число состояний можно использовать акустические индикаторы с речевой информацией. Данный вариант более гибкий и легко интерпретируемый, но обладает меньшей помехоустойчивостью по сравнению с обычными звуковыми сигналами.

Оптические индикаторы по сравнению с акустическими индикаторами позволяют передавать большие объемы информации и меньше влиять на показания других приборов. Более высокие требования, предъявляемые к расположению оптических индикаторов относительно поля зрения оператора, снижают пространство приема сигнала и приводят к снижению опе­ративности реакции. На рисунке 6 приведены области пригодности сигна­ла относительно оси зрения 8 в случае нормального зрения оператора. Приведенные углы носят рекомендательный характер и могут манятся, на­пример при восприятии красок они сужаются.

Рисунок 6. Обнаружение сигнала в вертикальном поле зрения

Узнаваемость сигнала может дополнительно обеспечиваться комбина­цией таких характеристик, как: яркость, цвет, пространственное располо­жение, эффект мигания.

Улучшение восприятия опасной ситуации и снижение остроты внима­ния оператора можно получить, применяя комбинированную индикацию. Например, синхронная подача звуковых и световых сигналов расширяет возможности использования приборов в различных условиях.

В случаях затруднения восприятия оптической и звуковой информа­ции необходимо передавать или дублировать данные тактильным спосо­бом, например вибрацией, пропорциональной уровню измеряемой величи­ны. Высокой чувствительностью к тактильным индикаторам обладают ру­ки, но следует учитывать случаи, когда необходимо применять перчатки, заметно снижающие надежность восприятия тактильного сигнала.                           

С появлением индивидуальных сигнализаторов напряжения стало возможным контролировать уровень напряжения с земли, что позволило лишний раз не рисковать своей жизнью.

Перед ними не стоит задача определения с заданной точностью значения контролируемой величины. Это обстоятельство позволяет упростить их конструкцию, повысить удобство эксплуатации и надежность.

Необходимость применения при работе на электро­установках устройств контроля наличия напряжения подтверждается материалами расследований несчастных случаев, происшедших в электроэнергетике. Анализ материалов по электротравматизму показывает, что наибольшее число травм связано с тем, что не было проверено наличие напряжения. Распространенной причиной является также нарушение безопасного расстояния. Установлено, в частности, что в электричес­ких сетях РАО "ЕЭС России" в девяти случаях в 2000 г. и в десяти - в 2001 г. можно было предот­вратить смертельные электротравмы при нали­чии у пострадавшего сигнализаторов напряжения (для сравнения, общее количество смертельных электротравм в РАО в 2000 г. - 34, в 2001 - 28). Причинами, по которым не было проверено наличие напряжения, являются: отсутствие необходимых приборов, их неисправность или неприменение. Помимо низкой производственной дисциплины, осознанное неприменение элек­трозащитных средств объясняется тем, что имеющееся оборудование неудобно в эксплуата­ции, громоздко и морально устарело.

Многолетняя статистика производственного травма­тизма в электроэнергетике дает стабильное соотношение между числом смертельных травм и общим травматиз­мом. Так, в случаях механического травмирования человека летальным исходом заканчивается приблизи­тельно один случай из тридцати. Но при попадании человека под напряжение смертью пострадавшего заканчивается каждый второй несчастный случай, что объясняется, помимо физиологической несовместимости электрического тока и биологических процессов в организме человека, отсутствием внешних признаков опасности оголенных токоведущих частей или металли­ческих конструкций, случайно оказавшихся под напря­жением (отсутствуют свечение, звук, дым и другие устрашающие признаки). Генерируемые СН тревожные сигналы предупреждают человека, "озвучивают" для него опасность, исходящую от находящегося под напряжением оборудования, что способствует повыше­нию внимания, ведет к более взвешенным действиям.

Начавшееся в последние годы широкое применение на эксплуатирующих энергопредприятиях новых, более совершенных УН и СН способствовало в существенной степени снижению электротравма­тизма, в том числе и смертельного. Помимо высоких технических характеристик новые УН и СН должны быть надежны, просты и удобны в эксплуатации, иметь малую массу, привлекательный внешний вид. Для достижения этих целей необходимо использовать новую элементную базу, схемные решения, применять самые совершенные технологии изготовле­ния.

Контроль отсутствия напряжения на проводах воздушных линиях электропередачи (ВЛЭП) можно осуществлять с помощью индивидуальных сигнализаторов напряжения (СН), располагаемых на спецодежде. Они подают сигнал в случае внезапного появления напряжения на отключенных участках ВЛЭП. Различ­ные конструкции СН такого типа разработаны для крепления на каске, в нагрудном кармане, на запястье руки и т.д., они должны находиться во включенном состоянии все время работы. В зависимости от применения СН можно разделить на сигнализаторы напряжения ручные (СНР), предназначенные для определения наличия напряжения без подъема на опору, и на сигнализаторы напряжения касочные (СНК), предназначенные для сигнализации о приближении к источнику опасного напряжения (провод ВЛЭП) на расстояние менее допустимого.

Основное назначение СНР - кратковременное тестирование наличия напряжения непосредственно с земли. Высокая чувствительность, большие потребления не позволяют использовать СНР для постоянного контроля, поэтому для этих целей применяются СНК.

Анализ существующих конструкций выявил ряд недостатков, снижающих надежность срабатывания и удобство эксплуатации СН. Так, различные требования к емкости и габаритам источника питания (вызванные различием в условиях эксплуатации СН) приводят к использованию разных элементов. В СНК размеры источника питания играют существенную роль (обычно применяются миниатюрные дорогостоящие химические источники тока), в то время как в СНР нет подобных ограничений. Попытки использовать нехимические источники тока (тем самым продлить срок эксплуатации без обслуживания), такие как солнечная батарея и динамо-машина ("Пион-2001", рисунок 7) снижают удобство и надежность эксплуатации. Применение аккумуляторов и конденсаторов увеличивает риск использования прибора с разряженным источником питания.

Рисунок 7.

а – применение СНИ для тестирования наличия напряжения в ВЛЭП;

б – СНИ «ИВА-Н» производства НПЦ «Электробезопасность»;

в – «ПИОН - 2001» производства ЗАО «Техношанс».

СНИ, предназначенные для использования в руке (рисунок 14а), обладают высокой чувствительностью и позволяют определять наличие напряжения на проводах ВЛЭП с земли без подъема на опору. В момент измере­ния СНИ должен находиться в руке выше головы. Одно из достоинств СНИ, по сравне­нию с СНК, заключается в том, что в них можно использовать более дешевые и доступные гальванические элементы питания ("ИВА-Н", рисунок 14б) или другие источники, например динамо-машину ("Пион-2001").

Прибор «ИВА-Н» предназначен для оценки напряженности электри­ческого поля (ЭП) промышленной частоты и индикации допустимого времени пребывания в таком поле ремонтного и обслуживающего персо­нала, производящего работы в зоне сильных ЭП, а также для лиц ин­женерно-технического состава, осуществляющих регламентацию различ­ных видов работ в зоне ЛЭП сверхвысокого напряжения.

Прибор "ИВА-Н" измеряет напряженность ЭП в диапазоне от 5 до 30 кВ/м, он имеет светодиодную линейку (11 сегментов), шкалу нап­ряженности ЭП и шкалу допустимого времени пребывания персонала в ЭП. Прибор оснащен устройством звуковой сигнализации, срабатывающим при нап­ряженности ЭП более 5 кВ/м.

Питание прибора - автономное, от элемента "Крона" или аккуму­лятора со встроенным выпрямителем для подзарядки от сети 220 В. Прибор имеет систему контроля работоспособности. Габаритные разме­ры прибора 195x52x22 мм. масса - 150 г. Прибор комплектуется изме­рительной штангой для обеспечения необходимого, при определении допустимого времени пребывания персонала в ЭП, расстояния между телом оператора и прибором. В корпусе прибора имеется гнездо для крепления измерительной штанги.

Работа прибора "ИВА-Н" основана на электростатической индукции заряда, пропорционального напряженности внешнего ЭП, в измерительном преобразователе емкостного типа, выполненном в виде металлической пластины, усилении и индикации измеренного значения с помощью светодиодной линейки.

Прибор состоит из пяти основных блоков (рисунок 8): измерительного усилителя (ИУ), выпрямителя (В) амплитудного значения сигнала, преобразовательного устройства (ПУ), компаратора (К) и генератора звуковых импульсов (ГЗИ).

Рисунок 8. Структурная схема прибора «ИВА-Н».

Индуцируемый заряд формируется при помощи преобразователя, выполненного в виде металлической пластины. Блок ИУ имеет переменный коэффициент усиления, регулируемый при настройке прибора. Усиленный сигнал подается на выпрямитель амплитудного значения. Преобразователь уровня (ПУ) зажигает один из 1 светодиодов при поступлении на его вход соответствующего постоянного напряжения с выпрямителя. Сигнал с выпрямителя подается также на компаратор (К), который при определенном уровне включает генератор звуковых импульсов. ГЗИ работает на пьезоизлучающую головку, генерируя прерывистый звуковой сигнал частотой 1 кГц.

Страницы: 1, 2, 3, 4