RU2778138C1 - Method for protective grounding of an overhead power line under voltage - Google Patents

Method for protective grounding of an overhead power line under voltage Download PDF

Info

Publication number
RU2778138C1
RU2778138C1 RU2022109725A RU2022109725A RU2778138C1 RU 2778138 C1 RU2778138 C1 RU 2778138C1 RU 2022109725 A RU2022109725 A RU 2022109725A RU 2022109725 A RU2022109725 A RU 2022109725A RU 2778138 C1 RU2778138 C1 RU 2778138C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grounding
overhead line
overhead
ground
voltage
Prior art date
Application number
RU2022109725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Куликов
Акрамжан Одилович Мирзаабдуллаев
Павел Владимирович Илюшин
Александр Александрович Севостьянов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2778138C1 publication Critical patent/RU2778138C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electric power industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electric power industry. According to the method on an overhead line that is energized, only the supports of the overhead line are subject to grounding. The value of the maximum touch voltage on the overhead line supports and the potential equalization zone during the work are determined. Within the potential equalization zone, metal sheets, grids are placed on the ground, portable grounding devices are installed, and they are electrically connected to each other and connected to artificial and natural grounding conductors.
EFFECT: ensuring reliable protection of repair personnel from electric shock when working on overhead power lines (OL) under voltage.
1 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обеспечения мер безопасности во время производства работ на воздушных линиях электропередачи (ВЛ), находящихся под напряжением.The invention relates to the electric power industry and can be used to ensure safety measures during the production of work on overhead power lines (VL), which are under voltage.

Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Зарегистрированы в Минюсте России 30.12.2020 г. №61957 и опубликованы 01.01.2021 г.] определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях электропередачи.Rules for labor protection during the operation of electrical installations [Rules for labor protection during the operation of electrical installations. Registered with the Ministry of Justice of Russia on December 30, 2020, No. 61957 and published on January 1, 2021] defines security measures during work on overhead power lines.

Известен способ компенсации напряжения прикосновения на месте производства работ на выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи [Патент РФ №2752875 МПК H02H 05/10, опубл. 11.08.2021, Бюл. №23], в котором воздушную линию электропередачи заземляют по концам в распределительных устройствах подстанций, на месте работ соединяют основным заземлением фазные провода выведенной в ремонт воздушной линии электропередачи с контуром заземления опоры, устанавливают дополнительное заземление, отстоящее от контура заземления опоры. Согласно способу определяют зону выравнивания потенциала при производстве ремонтных работ, охватывающую рабочие места, на которых необходимо обеспечить защиту ремонтного персонала, а также места сосредоточения техники, в пределах зоны выравнивания потенциала обеспечивают безопасное производство ремонтных работ на воздушной линии электропередачи путем уравнивания потенциала зоны выравнивания потенциалу дополнительного заземления и контура заземления опоры, применяют для этого средства выравнивания потенциала, например, металлические сетки или листы, соединяют средства выравнивания потенциала между собой и подключают к дополнительному заземлению и контуру заземления опоры.A known method of compensating the touch voltage at the place of work on the overhead power line brought out for repair [RF Patent No. 2752875 IPC H02H 05/10, publ. 08/11/2021, Bull. No. 23], in which the overhead power line is grounded at the ends in the switchgears of substations, at the work site the phase wires of the overhead power line brought out for repair are connected to the ground loop of the support with the main ground, additional grounding is installed, separated from the ground loop of the support. According to the method, a potential equalization zone is determined during repair work, covering workplaces where it is necessary to ensure the protection of repair personnel, as well as places where equipment is concentrated, within the potential equalization zone, safe repair work on an overhead power line is ensured by equalizing the potential of the equalization zone to the potential of grounding and ground loop of the support, use potential equalization means for this, for example, metal meshes or sheets, connect the potential equalization means to each other and connect to the additional grounding and ground loop of the support.

Недостатком способа является невозможность его использования при выполнении ремонтных работ на ВЛ, находящейся под напряжением.The disadvantage of this method is the impossibility of its use when performing repair work on an overhead line that is energized.

Наиболее близким техническим решением является способ защитного заземления воздушной линии электропередачи [Патент РФ №2747778 МПК H02G 01/02, опубл. 14.05.2021 Бюл. №14], включающий заземление воздушной линии электропередачи, электрически соединенной переносными заземлениями с собственным заземляющим контуром опоры или искусственным заземлителем, погруженным механическим способом в грунт на глубину не менее одного метра. Согласно способу, воздушную линию электропередачи дополнительно заземляют, электрически соединяя при помощи заземляющих проводов с существующими естественными заземлителями.The closest technical solution is a method of protective grounding of an overhead power line [RF Patent No. 2747778 IPC H02G 01/02, publ. 05/14/2021 Bull. No. 14], including the grounding of an overhead power line electrically connected by portable groundings to its own grounding loop of the support or an artificial grounding conductor mechanically immersed in the ground to a depth of at least one meter. According to the method, the overhead transmission line is additionally grounded by electrically connecting it with the help of grounding wires to existing natural grounding conductors.

Недостатком способа является невозможность его использования при выполнении ремонтных работ на ВЛ, находящейся под напряжением.The disadvantage of this method is the impossibility of its use when performing repair work on an overhead line that is energized.

В процессе эксплуатации на ВЛ предусмотрены работы, которые могут выполняться без снятия напряжения. Например, на металлических опорах ВЛ выполняются следующие виды работ:During operation on the overhead line, work is provided that can be performed without removing the voltage. For example, on metal supports of overhead lines, the following types of work are performed:

проведение верхового осмотра, проверка и восстановление сварных и болтовых соединений;conducting a riding inspection, checking and restoring welded and bolted joints;

выправка деформированных уголков решетчатых опор;straightening deformed corners of lattice supports;

окраска элементов металлических опор;painting elements of metal supports;

проверка и восстановления крепления опоры, покрытие резьбовых соединений антикоррозийной смазкой, измерение переходного сопротивления на месте болтового соединения заземляющего проводника с телом опоры;checking and restoring the fastening of the support, coating the threaded joints with anti-corrosion grease, measuring the transient resistance at the place of the bolted connection of the grounding conductor with the body of the support;

очистка поверхности фундамента от земли и травы;cleaning the surface of the foundation from earth and grass;

откопка фундамента для проведения осмотра фундаментов и заземляющего устройства, оценка механических повреждений фундаментов, трещин, нарушений гидроизоляционного слоя, коррозии и выветривания поверхностного слоя бетона;excavation of the foundation for inspection of foundations and grounding device, assessment of mechanical damage to foundations, cracks, violations of the waterproofing layer, corrosion and weathering of the surface layer of concrete;

ремонт поврежденных фундаментов опор;repair of damaged foundations;

восстановление (усиление) заземляющего устройства опор;restoration (strengthening) of the grounding device of supports;

восстановление обвалки фундаментов опор;restoration of the deboning of the foundations of the supports;

другие виды работ.other types of work.

При проведении указанных работ никаких технических мероприятий не предусматривается, ремонтный персонал может прикасаться к металлической опоре и подвергаться воздействию высокого напряжения прикосновения. Реальность такой опасности связана с возможностью возникновения однофазных (несимметричных) коротких замыканий в сетях 110-220 кВ во время производства ремонтных работ на ВЛ. Однофазные короткие замыкания имеют довольно высокую вероятность возникновения и при наличии эквипотенциальной связи рабочих мест на ВЛ с локальными и протяженными элементами электротехнических комплексов эти элементы могут оказаться под высоким напряжением. По статистическим данным около 70% от общего количества коротких замыканий приходится на однофазные.When carrying out these works, no technical measures are provided, the repair personnel can touch the metal support and be exposed to high touch voltage. The reality of such a danger is associated with the possibility of single-phase (asymmetric) short circuits in 110-220 kV networks during repair work on overhead lines. Single-phase short circuits have a rather high probability of occurrence, and in the presence of an equipotential connection of workplaces on overhead lines with local and extended elements of electrical complexes, these elements may be under high voltage. According to statistics, about 70% of the total number of short circuits are single-phase.

Время существования такой опасности очень мало (определяется длительностью существования короткого замыкания), а место и первопричина короткого замыкания могут оказаться нераспознаваемыми из-за отдаленности от места проведения работ на ВЛ и не проявить никаких признаков существования, кроме как создания незримого, но опасного высокого напряжения прикосновения.The time of existence of such a danger is very short (determined by the duration of the existence of a short circuit), and the place and the root cause of the short circuit may not be recognizable due to the remoteness from the place of work on the overhead line and not show any signs of existence, except for the creation of an invisible, but dangerous high touch voltage .

Несмотря на высокую вероятность указанных событий, приведенные случаи официально не фиксировались и не рассматривались комиссиями по расследованию причин несчастных случаев на ВЛ. Они также не появлялись и в обзорах несчастных случаев, однако они могут фигурировать в них под другим определением, например, как «сердечная недостаточность». Это возможно, так как член бригады, находившийся рядом с получившим электротравму, не может точно установить, подвергся ли тот кратковременному воздействию высокого напряжения прикосновения или нет, поскольку источник высокого напряжения находился далеко от рабочего места на ВЛ.Despite the high probability of these events, the above cases were not officially recorded and were not considered by commissions investigating the causes of accidents on overhead lines. They also did not appear in accident reviews, but they may appear in them under other definitions, for example, as "heart failure". This is possible, since a member of the team who was next to the person who received an electrical injury cannot accurately determine whether he was subjected to short-term exposure to high touch voltage or not, since the high voltage source was far from the workplace on the overhead line.

Когда работник теряет сознание, то первоочередные реанимационные процедуры, предпринимаемые членами бригады, могут оказаться безрезультатными, а приехавший медицинский работник может только констатировать смерть от сердечной недостаточности. Причина этого в том, что кратковременное воздействие высокого напряжения может вызвать фибрилляцию сердца и его остановку, что внешне проявляется так же, как сердечная недостаточность.When a worker loses consciousness, the primary resuscitation procedures undertaken by the team members may be ineffective, and the arriving medical worker can only ascertain death from heart failure. The reason for this is that short-term exposure to high voltage can cause the heart to fibrillate and stop, which outwardly manifests itself in the same way as heart failure.

Следует отметить, что в нормативных документах не рассматривается возможность выноса опасного потенциала на рабочее место на ВЛ при возникновении аварий.It should be noted that the regulatory documents do not consider the possibility of removing a hazardous potential to the workplace on overhead lines in the event of an accident.

По существу, вынесенным потенциалом является изменение потенциала провода или других электропроводящих частей элементов ВЛ, приводящее к недопустимой величине напряжения прикосновения на рабочем месте на ВЛ. При однофазных коротких замыканиях на ВЛ 110 кВ источник вынесенного потенциала обусловлен наличием эквипотенциальной связи между каждой опорой ВЛ по неизолированному грозозащитному тросу. Эта связь способствует распространению потенциала аварийной опоры, где возник ток короткого замыкания и падение напряжения на сопротивлении системы «грозозащитный трос-опора-заземляющее устройство», на все другие опоры.In essence, the remote potential is a change in the potential of the wire or other electrically conductive parts of the elements of the overhead line, leading to an unacceptable value of the contact voltage at the workplace on the overhead line. In case of single-phase short circuits on a 110 kV overhead line, the source of the remote potential is due to the presence of an equipotential connection between each overhead line support along an uninsulated lightning protection cable. This connection contributes to the distribution of the potential of the emergency tower, where the short circuit current and the voltage drop across the resistance of the "lightning wire-support-grounding device" system, to all other towers.

В качестве примера, рассмотрим однофазное короткое замыкание на находящейся под напряжением ВЛ 110 кВ при повреждении или снижении уровня изоляции (наброс) подвесной гирлянды изоляторов (фиг.1). В настоящее время задача по расчету тока однофазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ и выше практически решена в рамках обеспечения функционирования релейной защиты и автоматики.As an example, consider a single-phase short circuit on an energized 110 kV overhead line in case of damage or a decrease in the insulation level (surge) of a suspension string of insulators (figure 1). At present, the task of calculating the current of a single-phase short circuit for overhead lines of 110 kV and above has been practically solved in the framework of ensuring the functioning of relay protection and automation.

Величина тока короткого замыкания зависит, прежде всего, от сосредоточенной мощности в рассматриваемом участке сети, различна для различных точек на одной ВЛ и меняется при перемещении рассматриваемой точки вдоль ВЛ. Например, для двухцепной ВЛ 110 кВ «ТЭЦ ГА3-2 - ПС Заречная» (Нижегородская энергосистема), протяженностью 15,61 км, рассчитанное по программе «ТК3-3000» («ЭСП Новосибирск»), распределение токов однофазного короткого замыкания вдоль ВЛ приведено в таблице 1.The magnitude of the short-circuit current depends primarily on the concentrated power in the considered section of the network, is different for different points on the same overhead line, and changes when the considered point moves along the overhead line. For example, for a double-circuit overhead line 110 kV "CHPP GA3-2 - Substation Zarechnaya" (Nizhny Novgorod energy system), 15.61 km long, calculated using the program "TK3-3000" ("ESP Novosibirsk"), the distribution of single-phase short circuit currents along the overhead line is given in table 1.

Таблица 1. Распределение величины тока однофазного короткого замыкания при перемещении точки вдоль ВЛ при двухстороннем питании.Table 1. Distribution of the current value of a single-phase short circuit when moving a point along an overhead line with two-way power supply.

Figure 00000001
Figure 00000001

Для анализа механизма возникновения и определения величины вынесенного потенциала на ВЛ можно воспользоваться расчетными значениями тока короткого замыкания в произвольно выбранной точке ВЛ и более упрошенной расчетной схемой. Целесообразно сосредоточиться на анализе путей растекания тока короткого замыкания по грозозащитному тросу и заземляющим устройствам опор. Расчетная схема в этом случае будет соответствовать фиг.2.To analyze the mechanism of occurrence and determine the magnitude of the remote potential on the overhead line, you can use the calculated values of the short-circuit current at an arbitrarily chosen point of the overhead line and a more simplified design scheme. It is advisable to focus on the analysis of the short circuit current spreading paths along the lightning protection cable and the grounding devices of the towers. The calculation scheme in this case will correspond to Fig.2.

Эквивалентное сопротивление системы грозозащитного троса и опор (Zэкв) в точке короткого замыкания определяется по следующему соотношению (1).The equivalent resistance of the system of lightning protection cable and supports (Z equiv ) at the point of short circuit is determined by the following relation (1).

Figure 00000002
Figure 00000002

где R0 - сопротивление заземляющего устройства опор (Ом); ZT - модуль полного сопротивления грозозащитного троса в пролете (Ом), который определяется из выражения:where R 0 is the resistance of the grounding device of the supports (Ohm); Z T - impedance modulus of the ground wire in span (Ohm), which is determined from the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

где l - длина пролета (км); ρТ - удельное активное сопротивление грозозащитного троса (Ом/км); Dз - эквивалентная глубина возврата тока нулевой последовательности через землю, ~ 1000 м; r - радиус грозозащитного троса (м); di - расстояние от i-го провода ВЛ до грозозащитного троса (м); Z1, Z2 - входные сопротивления однородной цепочки, состоящей из n звеньев, образованные сопротивлениями заземляющих устройств опор и грозозащитного троса, определяемые по выражению:where l - span length (km); ρ T - specific active resistance of the ground wire (Ohm/km); Dz - equivalent depth of zero sequence current return through the earth, ~ 1000 m; r - radius of the ground wire (m); d i - distance from the i-th wire of the overhead line to the ground wire (m); Z 1 , Z 2 - input resistances of a homogeneous chain, consisting of n links, formed by the resistances of the grounding devices of the supports and the ground wire, determined by the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Z0 - сопротивление, на которое замкнута однородная цепочка (Ом); n - количество пролетов однородного участка ВЛ; th(nk) - гиперболический тангенс; Zc, k - параметры ВЛ, значения которых определяются как:where Z 0 is the resistance to which the homogeneous chain is closed (Ohm); n is the number of spans of a homogeneous section of overhead lines; th(nk) - hyperbolic tangent; Z c , k - parameters of the overhead line, the values of which are determined as:

Figure 00000005
Figure 00000005

Эквивалентное сопротивление такой цепочки зависит от количества образующих ее звеньев и от места короткого замыкания на ВЛ, то есть от координаты «х» рассматриваемой точки на ВЛ.The equivalent resistance of such a chain depends on the number of links forming it and on the location of the short circuit on the overhead line, that is, on the x-coordinate of the considered point on the overhead line.

Изменение значений эквивалентного сопротивления системы грозозащитного троса и опор для упомянутой ранее двухцепной ВЛ при следующих заданных параметрах: грозозащитный трос типа С-50, количество пролетов n=78, длина пролета l=0,2 км, полученное при расчетах по формуле (1), c учетом значений (2) и (3), отражены в таблице 2. и на фиг.3.Change in the values of the equivalent resistance of the lightning protection cable system and supports for the previously mentioned double-circuit overhead line with the following given parameters: C-50 type lightning protection cable, number of spans n=78, span length l=0.2 km, obtained by calculations using formula (1), taking into account the values (2) and (3), are reflected in table 2. and in Fig.3.

Таблица 2. Расчетные значения вынесенного потенциала на опорах ВЛ.Table 2. Calculated values of the remote potential on the supports of overhead lines.

Figure 00000006
Figure 00000006

Как показано на фиг.3, при перемещении по ВЛ 110 кВ от ТЭЦ ГАЗ до ПС Заречная, от опоры №1 к опоре №78, результирующее сопротивление системы «Грозозащитный трос-опора-заземляющее устройство» сначала возрастает до некоторого значения, зависящего от сопротивления заземления каждой опоры и длины пролета (грозозащитного троса), затем стабилизируется на некотором уровне. Например, при сопротивлении заземляющих устройств опор 5-6 Ом (как показали результаты проведенных замеров) и длине каждого пролета по 200 м, результирующее значение сопротивления находится в пределах от 0,42 до 1,5 Ом. При этом величины токов в грозозащитном тросе с двух сторон, при перемещении от ТЭЦ ГАЗ к ПС Заречная, сначала убывают с 22 кА до 15 кА, затем, по мере приближения к ПС Заречная, возрастают до 42 кА. Величина выноса потенциала Uвп при этом меняется, как показано на графике (фиг.3): в районе ТЭЦ ГАЗ возрастает до 30 кВ, затем снижается до 22 кВ, далее, по мере приближения к ПС Заречная, вновь возрастает до 45 кВ. Это и есть источник опасного выноса потенциала, который создает на месте проведения работ на ВЛ недопустимое напряжение прикосновения.As shown in figure 3, when moving along the 110 kV overhead line from the GAZ CHPP to the Zarechnaya substation, from support No. 1 to support No. 78, the resulting resistance of the "Lightning protection cable-support-grounding device" system first increases to a certain value, depending on the resistance grounding of each support and the length of the span (lightning wire), then stabilizes at some level. For example, if the resistance of the grounding devices of the supports is 5-6 ohms (as shown by the results of the measurements) and the length of each span is 200 m, the resulting resistance value is in the range from 0.42 to 1.5 ohms. At the same time, the currents in the lightning protection cable from both sides, when moving from the GAZ CHPP to the Zarechnaya substation, first decrease from 22 kA to 15 kA, then, as they approach the Zarechnaya substation, they increase to 42 kA. The value of the removal of the potential U vp while changing, as shown in the graph (figure 3): in the area of CHP GAS increases to 30 kV, then decreases to 22 kV, then, as you approach the substation Zarechnaya, increases again to 45 kV. This is the source of the dangerous removal of the potential, which creates an unacceptable contact voltage at the work site on the overhead line.

Класс напряжения ВЛ 110 кВ имеет ряд отличий в сравнении с ВЛ более высокого напряжения. Во-первых, уровень изоляции и длина гирлянды изоляторов, а, следовательно, и прямое расстояние от провода до заземленной конструкции опоры по воздуху на ВЛ 110 кВ меньше, чем на ВЛ более высокого напряжения. Во-вторых, охранная зона и ширина просек на ВЛ 110 кВ меньше. В-третьих, ВЛ 110 кВ, как правило, имеют более плотную конфигурацию и располагаются в границах или вблизи населенных пунктов. По этим причинам природные, техногенные и другие посторонние воздействия значительно чаще приводят к отказу ВЛ 110 кВ и изоляционное расстояние чаще перекрывается всевозможными токопроводящими набросами (особенно весной), различными механизмами в период строительства объектов в охранной зоне, а также птицами в период гнездования. Например, наброс длиной около 1 метра может привести к перекрытию гирлянды на ВЛ 110 кВ, а на ВЛ 220 кВ и выше практически не может.The voltage class of 110 kV overhead lines has a number of differences in comparison with higher voltage overhead lines. Firstly, the level of insulation and the length of the string of insulators, and, consequently, the direct distance from the wire to the grounded structure of the support through the air on a 110 kV overhead line is less than on a higher voltage overhead line. Secondly, the security zone and the width of the glades on the 110 kV overhead line are smaller. Thirdly, 110 kV overhead lines, as a rule, have a denser configuration and are located within or near settlements. For these reasons, natural, man-made and other extraneous influences lead to the failure of 110 kV overhead lines much more often and the isolation distance is more often blocked by all kinds of conductive surges (especially in spring), by various mechanisms during the construction of facilities in the protected zone, as well as by birds during the nesting period. For example, a surge about 1 meter long can lead to overlapping of the garland on a 110 kV overhead line, but practically cannot on an overhead line of 220 kV and above.

Таким образом, неизолированное крепление грозозащитного троса на ВЛ напряжением 110 кВ и не предусмотренные величины выноса потенциала оказываются недопустимыми, с точки зрения обеспечения электробезопасности ремонтного персонала при эксплуатации ВЛ, находящихся под напряжением.Thus, the non-insulated fastening of a lightning protection cable on a 110 kV overhead line and the potential carry-over values that are not provided for are unacceptable from the point of view of ensuring the electrical safety of maintenance personnel during the operation of energized overhead lines.

Заземление означает преднамеренное соединение токопроводящих частей электроустановок к заземляющему устройству специальным проводом или устройством. Главной функцией заземления, с точки зрения электробезопасности, является сокращение времени действия возникающего опасного напряжения путем инициирования срабатывания релейной защиты на отключение аварийного участка электроустановки выключателем или иным коммутационным аппаратом.Grounding means the intentional connection of conductive parts of electrical installations to a grounding device with a special wire or device. The main function of grounding, from the point of view of electrical safety, is to reduce the time of action of the emerging dangerous voltage by initiating the operation of relay protection to turn off the emergency section of the electrical installation with a switch or other switching device.

Однако это эффективно лишь тогда, когда опасное напряжение подается через коммутационный аппарат, связанный с быстродействующей релейной защитой. Если же у коммутационного аппарата отсутствует или не срабатывает быстродействующая релейная защита, или опасное напряжение на рабочем месте возникает непосредственно (например, вынесенный потенциал, атмосферное перенапряжение и т.д.), то эта функция заземления оказывается невыполнимой. В этом случае для обеспечения электробезопасности ремонтного персонала заземление должно уменьшить величину напряжения прикосновения до предельно допустимого значения.However, this is only effective when the dangerous voltage is applied through the switching device associated with the high-speed protection relay. If the switching device does not have or does not work with high-speed relay protection, or a dangerous voltage at the workplace arises directly (for example, remote potential, atmospheric overvoltage, etc.), then this grounding function is not feasible. In this case, to ensure the electrical safety of the maintenance personnel, grounding should reduce the value of the contact voltage to the maximum allowable value.

Понятие «заземление» в нормативных документах [например, Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Серия 17. Выпуск 53. - М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. - 192 с; Межотраслевые правила по охране труда (Правила безопасности) при эксплуатации электроустановок, ПОТ РМ -016-2001, РД 153-34.0-03.150-00. - М.: «Издательств НЦ ЭНАС», 2003. - С.98.] приводится не только как универсальное, но и исчерпывающее техническое мероприятие для обеспечения электробезопасности, выполняемое при монтаже оборудования и при подготовке рабочего места в любой действующей электроустановке. В нормативах рассматриваются также порядок и места установки этих заземлений в электроустановках, требования к персоналу, выполняющему их установку, а также пределы рабочего места, на которые распространяется действие данных заземлений. По сути, это мероприятие заключается в присоединении обесточенных токопроводящих частей электроустановки к заземляющим устройствам посредством специальных заземляющих проводников.The concept of "grounding" in regulatory documents [for example, Rules for labor protection during the operation of electrical installations. Series 17. Issue 53. - M .: Closed Joint Stock Company "Scientific and Technical Center for Research on Industrial Safety Problems", 2013. - 192 p.; Intersectoral rules on labor protection (Safety rules) for the operation of electrical installations, POT RM -016-2001, RD 153-34.0-03.150-00. - M.: "Izdatelstvo NTs ENAS", 2003. - P.98.] is given not only as a universal, but also a comprehensive technical measure to ensure electrical safety, performed during the installation of equipment and in the preparation of a workplace in any existing electrical installation. The regulations also consider the procedure and places for installing these groundings in electrical installations, the requirements for the personnel who install them, as well as the limits of the workplace to which these groundings apply. In fact, this event consists in connecting de-energized conductive parts of an electrical installation to grounding devices using special grounding conductors.

На ВЛ имеются заземляющие устройства отдельных опор, у которых зона выравнивания потенциала ограничена площадью, ограниченной контуром заземления конкретной опоры. Возможные границы рабочего места практически всегда выходят за пределы зоны выравнивания потенциалов заземляющего устройства опоры.On the overhead line there are grounding devices of individual supports, in which the potential equalization zone is limited by the area limited by the ground loop of a particular support. The possible boundaries of the workplace almost always go beyond the potential equalization zone of the grounding device of the support.

Поскольку заземляющее устройство опоры в данном случае не может обеспечить одновременного выравнивания и уравнивания потенциалов, то оно не может обеспечить установленную в [ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов (с Изменением N 1). Система стандартов безопасности труда: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 9 с] величину предельно допустимого напряжения прикосновения.Since the grounding device of the support in this case cannot provide simultaneous equalization and equalization of potentials, it cannot provide the system of labor safety standards (SSBT) established in [GOST 12.1.038-82]. Electrical safety. Maximum permissible values of contact voltages and currents (with Change No. 1). The system of labor safety standards: Sat. GOSTs. - M.: IPK Standards Publishing House, 2001. - 9 s] the value of the maximum allowable contact voltage.

Это обусловлено тем, что сопротивление заземляющего устройства опоры ВЛ нормируется по критериям грозозащиты и работы релейной защиты и автоматики. Поэтому в аварийных режимах, когда через заземляющее устройство опоры протекает большой ток короткого замыкания, потенциал этой опоры может значительно превышать величину предельно допустимого напряжения прикосновения.This is due to the fact that the resistance of the grounding device of the overhead line support is normalized according to the criteria of lightning protection and the operation of relay protection and automation. Therefore, in emergency modes, when a large short-circuit current flows through the grounding device of the support, the potential of this support can significantly exceed the value of the maximum allowable contact voltage.

Задачей изобретения является создание способа защитного заземления воздушных линий электропередачи, позволяющего надежно защитить работников от поражения электрическим током при работе на линиях, находящихся под напряжением.The objective of the invention is to create a method of protective grounding of overhead power lines, which allows you to reliably protect workers from electric shock when working on energized lines.

Поставленная задача достигается способом защитного заземления воздушной линии электропередачи (ВЛ), находящейся под напряжением, включающим заземление ВЛ, переносные заземлители электрически соединяют с искусственными заземлителями, погруженными механическим способом в грунт, заземление ВЛ дополнительно электрически соединяют при помощи заземляющих проводов с существующими естественными заземлителями. Согласно способу на ВЛ, находящейся под напряжением, заземлению подлежат только опоры ВЛ, исходя из возможных токов короткого замыкания и параметров ВЛ определяют величину максимального напряжения прикосновения на опорах ВЛ и зону выравнивания потенциала при производстве работ, с учетом максимального напряжения прикосновения в пределах зоны выравнивания потенциала размещают на земле металлические листы, сетки, устанавливают переносные заземления, а также электрически соединяют их между собой и подключают к искусственным и естественным заземлителям.The task is achieved by the method of protective grounding of an overhead power line (VL) under voltage, including grounding of the overhead line, portable ground electrodes are electrically connected to artificial ground electrodes mechanically immersed in the ground, grounding of the overhead line is additionally electrically connected using ground wires to existing natural ground electrodes. According to the method, on an overhead line that is energized, only the overhead line supports are subject to grounding, based on the possible short-circuit currents and parameters of the overhead line, the value of the maximum touch voltage on the overhead line supports and the potential equalization zone during work are determined, taking into account the maximum touch voltage within the potential equalization zone metal sheets, grids are placed on the ground, portable groundings are installed, and they are electrically connected to each other and connected to artificial and natural grounding conductors.

Фиг. 1 иллюстрирует протекание токов однофазного короткого замыкания с выносом потенциала на заземленные конструкции опоры ВЛ.Fig. 1 illustrates the flow of currents of a single-phase short circuit with the removal of the potential on the grounded structures of the overhead line support.

На фиг.2. изображена расчетная схема для определения эквивалентного сопротивления системы: грозозащитный трос и опоры при однофазном коротком замыкании.In Fig.2. the design scheme for determining the equivalent resistance of the system is shown: a lightning protection cable and supports in case of a single-phase short circuit.

На фиг.3. представлены графики распределения вдоль линии значений: 1 - тока короткого замыкания (кА); 2 - результирующего сопротивления системы «грозотрос-опора-заземляющее устройство» (Ом); 3 - уровня потенциала на заземленных элементах опор ВЛ 110 кВ «ТЭЦ ГАЗ - ПС Заречная» при однофазном коротком замыкании в каждой рассматриваемой точке (опоре).In Fig.3. distribution graphs along the line of values are presented: 1 - short-circuit current (kA); 2 - the resulting resistance of the "lightning wire-support-grounding device" system (Ohm); 3 - potential levels on the grounded elements of the supports of the 110 kV overhead line "CHPP GAZ - Substation Zarechnaya" with a single-phase short circuit at each considered point (support).

На фиг.4. изображены опора и элементы заземления ВЛ, предназначенные для обеспечения безопасности производства работ на ВЛ, находящейся под напряжением.In Fig.4. the support and grounding elements of the overhead line are shown, designed to ensure the safety of work on an overhead line that is under voltage.

На фиг.4. введены следующие обозначения: 1 - опора ВЛ, находящейся под напряжением; 2 - соединенные между собой металлические сетки, листы; 3 - переносное заземление; 4 - стационарный заземляющий контур (искусственный заземлитель); 5 - естественный заземлитель; 6 - зона выравнивания потенциала, в которой обеспечивается безопасное производство работ.In Fig.4. the following designations have been introduced: 1 - support of an overhead line under voltage; 2 - interconnected metal meshes, sheets; 3 - portable grounding; 4 - stationary ground loop (artificial ground electrode); 5 - natural ground electrode; 6 - potential equalization zone, in which safe work is ensured.

Способ защитного заземления воздушной линии электропередачи, находящейся под напряжением, реализуется следующим образом.The method of protective grounding of an overhead power line that is energized is implemented as follows.

Предварительно, перед производством работ на ВЛ, находящейся под напряжением, рассчитывают возможные токи короткого замыкания и с учетом параметров ВЛ определяют величину максимального напряжения прикосновения на опорах ВЛ. Исходя из токов короткого замывания, максимального напряжения прикосновения определяются необходимые мероприятия по обеспечению безопасности персонала при производстве работ, а также зона выравнивания потенциала.Previously, before performing work on an overhead line that is under voltage, the possible short-circuit currents are calculated and, taking into account the parameters of the overhead line, the value of the maximum touch voltage on the overhead line supports is determined. Based on the short-circuit currents, the maximum contact voltage, the necessary measures to ensure the safety of personnel during work, as well as the potential equalization zone, are determined.

Перед началом работ на ВЛ ограждают зону 6 выравнивания потенциала вокруг опоры 1 ВЛ сигнальными лентами, а также обеспечивают эквипотенциальность поверхности зоны 6 выравнивания потенциала путем размещения на земле металлических сеток 2, листов 2 и других средств 2 выравнивания потенциала. При необходимости устанавливают дополнительные переносные заземления 3. Соединяют между собой металлические сетки 2, листы 2, переносные заземления 3, стационарные заземляющие контуры (искусственные заземлители) 4, естественные заземлители 5 и контур заземления опоры 1 ВЛ.Before starting work on the overhead line, the potential equalization zone 6 around the overhead line support 1 is fenced with signal tapes, and the equipotentiality of the surface of the potential equalization zone 6 is ensured by placing metal grids 2, sheets 2 and other potential equalization means 2 on the ground. If necessary, install additional portable grounding 3. Metal grids 2, sheets 2, portable grounding 3, stationary grounding loops (artificial grounding conductors) 4, natural grounding conductors 5 and the ground loop of the support 1 VL are interconnected.

Таким образом, в пределах выгороженной зоны 6 выравнивания потенциала обеспечивается безопасность ремонтного персонала при производстве работ на ВЛ, находящейся под напряжением.Thus, within the fenced-off potential equalization zone 6, the safety of maintenance personnel is ensured when performing work on an energized overhead line.

Следует отметить, что способ-прототип предназначен для обеспечения безопасности работ на ВЛ, выведенной в ремонт, и не может обеспечить безопасность работы персона на ВЛ, находящейся под напряжением.It should be noted that the prototype method is designed to ensure the safety of work on an overhead line that is being repaired, and cannot ensure the safety of a person on an overhead line that is energized.

Claims (1)

Способ защитного заземления воздушной линии электропередачи (ВЛ), находящейся под напряжением, включающий заземление ВЛ, переносные заземлители электрически соединяют с искусственными заземлителями, погруженными механическим способом в грунт, заземление ВЛ дополнительно электрически соединяют при помощи заземляющих проводов с существующими естественными заземлителями, отличающийся тем, что на ВЛ, находящейся под напряжением, заземлению подлежат только опоры ВЛ, исходя из возможных токов короткого замыкания и параметров ВЛ определяют величину максимального напряжения прикосновения на опорах ВЛ и зону выравнивания потенциала при производстве работ, с учетом максимального напряжения прикосновения в пределах зоны выравнивания потенциала размещают на земле металлические листы, сетки, устанавливают переносные заземления, а также электрически соединяют их между собой и подключают к искусственным и естественным заземлителям.The method of protective grounding of an overhead power line (VL) under voltage, including grounding of the overhead line, portable ground electrodes are electrically connected to artificial ground electrodes mechanically immersed in the ground, grounding of the overhead line is additionally electrically connected using ground wires to existing natural ground electrodes, characterized in that on an overhead line that is energized, only the overhead line supports are subject to grounding, based on the possible short circuit currents and the parameters of the overhead line, the maximum touch voltage on the overhead line supports and the potential equalization zone during work are determined, taking into account the maximum touch voltage within the potential equalization zone, they are placed on ground, metal sheets, grids, install portable grounding, as well as electrically connect them to each other and connect to artificial and natural grounding conductors.
RU2022109725A 2022-04-12 Method for protective grounding of an overhead power line under voltage RU2778138C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778138C1 true RU2778138C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298487C1 (en) * 2005-11-07 2007-05-10 Игорь Владимирович Устименко Method of reduce induction effect of ac electric traction systems onto wire communication lines
WO2012013165A1 (en) * 2010-07-27 2012-02-02 Západočeská Univerzita V Plzni The apparatus compensating ground currents connected to a transformer neutral point
RU2541508C1 (en) * 2013-10-03 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБУ ВПО "ИрГТУ") Method for on-site compensation of induced voltage at cut off overhead transmission line
RU2747778C1 (en) * 2020-10-05 2021-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" Method of protective earthing of air power line (options)
RU2752875C1 (en) * 2021-03-10 2021-08-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Method for compensating touch voltage at maintenance site on overhead power line taken for repair

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298487C1 (en) * 2005-11-07 2007-05-10 Игорь Владимирович Устименко Method of reduce induction effect of ac electric traction systems onto wire communication lines
WO2012013165A1 (en) * 2010-07-27 2012-02-02 Západočeská Univerzita V Plzni The apparatus compensating ground currents connected to a transformer neutral point
RU2541508C1 (en) * 2013-10-03 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБУ ВПО "ИрГТУ") Method for on-site compensation of induced voltage at cut off overhead transmission line
RU2747778C1 (en) * 2020-10-05 2021-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" Method of protective earthing of air power line (options)
RU2752875C1 (en) * 2021-03-10 2021-08-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Method for compensating touch voltage at maintenance site on overhead power line taken for repair

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120133766A (en) Method for installing overhead earth wire which severs as distribution line by earthing every utility pole
RU2778138C1 (en) Method for protective grounding of an overhead power line under voltage
Palval et al. Ensuring electromagnetic compatibility of grounding systems at substations
Czumbil et al. Stream gas pipeline in proximity of high voltage power lines. Part II—Induced voltage evaluation
Stefanescu et al. Overview of the protection lightning standards suite EN/IEC 62305
Durham et al. Grounding system design for isolated locations and plant systems
Abdullah HVAC interference assessment on a buried gas pipeline
RU2752875C1 (en) Method for compensating touch voltage at maintenance site on overhead power line taken for repair
RU2747778C1 (en) Method of protective earthing of air power line (options)
Braicu et al. Interferences in high voltage AC power line and electric railway common right-of-way
KR100725382B1 (en) Wiring system of electric pole having overhead earth wire combined with neutral line and distributing method using the same
Haluza Lightning, ground potential rise, and electrical damage; protecting wayside equipment on the MTA Long Island Rail Road
Tao et al. Analysis of electromagnetic influence between high-voltage AC transmission lines and buried oil and gas pipelines (May 2018)
Jose Practical Approach on Lightning and Grounding Protection System
Pratt Prevention of electrical accidents with safe personal protective bonding and earthing
Kopay Classification of Devices of Protection of Linear Objects of Power Supply Against Dangerous Electromagnetic Influences on the Basis of Grounding with Distributed Parameters
Caulker et al. Lightning Interaction with 132 kV Transmission Line Protected by Surge Arresters
Oyeleye Evaluation of lightning protection efficacy on Nigerian installations high voltage installations using screen and cone of protection methods
Arora Inadequate Earthing (Grounding) in distribution sector-root Cause for Many Maladies
Buică et al. Aspects of the earthing and short-circuit device’s safety quality
Mehta ROLE OF EARTHING OF THE SWITCHYARD
Di Silvestre et al. On the hazardous situations due to the presence of HV/MV substations in urban areas
Grubbstrom Grounding of a 230 kV transmissionline over a limestone ridge
Buono et al. HVAC Cables Interference with Insulated Metallic Pipes: Analysis in Both Normal Operation and Short-Circuit Condition
Stewart et al. Relative Risk of Alternating Current Power Line Faults Affecting Nearby Pipelines