Спосіб забезпечення електробезпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок надвисоких класів напруги

Реферат: UA 96303 U UA 96303 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до техніки безпеки та охорони праці в енергетиці і може використовуватися для захисту людини від дії електричного поля промислової частоти при проведенні робіт на струмоведучих частинах, які знаходяться під напругою. Відомо спосіб для забезпечення безпеки людини від дії електричного поля промислової частоти під час експлуатації та обслуговування діючих електроустановок надвисоких класів напруги [Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах: ГОСТ 12.1. 002-84 ССБТ. [Введен 198618-12]. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 5 с.], в якому розробляють карту змінення напруженості електричного поля промислової частоти (ЕП ПЧ) в місцях перебування електротехнічного персоналу, використовують засоби захисту, що екранують, від дії електричного поля промислової частоти та обмежують час перебування персоналу в електричному полі промислової частоти електроустановок надвисоких класів напруги з урахуванням вимог електробезпеки. Недоліком даного способу захисту є те, що напруженість ЕП ПЧ, будучи диференціальною характеристикою поля, неоднозначно визначає вибір захисних засобів (екранів і таке інше) не лише в неоднорідних полях, що характерно для відкритих розподільчих установок надвисокої напруги, роботі на потенціалі проводу, поблизу заземлених конструкцій, а навіть і в полях, близьких до однорідних. Крім цього, сама людина, яка знаходиться в ЕП ПЧ, настільки сильно спотворює зовнішнє поле поблизу себе, що поле, яке діє на людину, часто по дії відрізняється від зовнішнього однорідного поля (наприклад, на висоті голови тіла людини). Погодні умови, рельєф місцевості теж суттєво визначають рівні впливу електромагнітного випромінювання електроустановок НВН, причому відмінності максимальних рівнів можуть досягати цілого порядку. При визначення допустимого часу перебування персоналу в ЕП ПЧ за ГОСТ 12.1.00284 не враховуються параметри реальної людини (маса, зріст), яка знаходиться в ЕП ПЧ, та взаємозв'язок з кількістю енергії електричного поля, поглинутої її тілом. За прототип вибрано спосіб забезпечення електробезпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах під напругою [стандарт ГОСТ 12.1.019-79*, група Т58, УДК 621.316,174:658.382.3:006.354, дата введення 1980-01-07, переиздание (апрель 2001 г.) с Изменением № 1, утвержденным в октябре 1985 г.], в якому роботи під напругою в електроустановках НВН здійснюють за наряд-допуском, де зазначають заходи безпеки. Для забезпечення безпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок під напругою виконують роботи складом бригади не менше двох осіб, визначають кліматичні умови для проведення робіт, використовують екрануючий комплект одягу (ЕКО), ретельно перевіряють його цілісність, відсутність дефектів, у відповідності з технологічною картою забезпечують безпечне розташування працюючих та пристосувань. Недоліком даного способу захисту є те, що основним засобом захисту від дії ЕП ПЧ при виконанні робіт під напругою в електроустановках 330-750 кВ є комплект одягу, що екранує (ЕКО). В процесі виконання технологічних операцій електромонтер у комплекті одягу, що екранує, змінює своє положення відносно джерела ЕП ПЧ, тканина, що екранує, з якої виготовлений захисний комплект одягу, може розтягуватися чи стискуватися тим самим безперервно змінюючи опір ЕКО струму розтікання по його поверхні та опір між ЕКО і тілом людини, людина може мати різну масу тіла та зріст. Все це призводить до зміни коефіцієнтів екранування по струму та напруженості ЕП ПЧ. Ненадійним елементом ЕКО є шкарпетки та рукавиці. У процесі їх експлуатації часто обломлюється металева нитка і, відповідно, втрачаються захисні властивості. При цьому напруженість електричного поля на незахищеній дільниці та струми, які проходять через тіло людини, можуть суттєво перевищувати допустимий рівень. Технічний стан захисних властивостей ЕКО, які призначені для робіт в електроустановках 330-750 кВ під напругою, оцінюється при їх виготовленні та експлуатації експериментальним шляхом на спеціально створених полігонах з використанням манекену середнього розміру. При цьому основними величинами, які характеризують захисні властивості ЕКО, є ефективність екранування по напруженості ЕП ПЧ ЭЕ та ефективність екранування по струму Э І . Ефективність екранування ЭЕ показує в скільки разів ЕКО знижує напруженість ЕП ПЧ у даній точці, а Э І - у скільки разів знижується струм зміщення, який проходить через дану поверхню: 55 ЭЕ  Е 0 / Е , (1) ЭІ  І0 / І , (2) 1 UA 96303 U де Е 0 , Е - модуль вектора напруженості поля у даній точці без використання ЕКО та з 5 10 15 використанням ЕКО; І0 , І - діючі значення електричного струму без використання ЕКО та з його використанням. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такого способу забезпечення електробезпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок надвисоких класів напруги, в якому за рахунок введення нових операцій та їх послідовності підвищується рівень електробезпеки роботи під напругою в електроустановках НВН. Поставлена задача вирішується тим, що в зазначеному способі роботи під напругою в електроустановках НВН здійснюють за наряд-допуском, де для забезпечення безпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок під напругою, виконують роботи складом бригади не менше двох осіб, визначають кліматичні умови для проведення робіт, використовують екрануючий комплект одягу (ЕКО), ретельно перевіряють його цілісність, відсутність дефектів, у відповідності з технологічною картою забезпечують безпечне розташування працюючих та пристосувань, крім того, перед початком роботи під напругою в електроустановках НВН розраховують за формулами: допустиме значення енергії електричного поля, поглинутої тілом 2 20 25 30 35 40 45 50 55 2 , людини, та поправковий коефіцієнт k A  ah  719 / mh  1,7 , який враховує фактичні масу та зріст людини, яка буде виконувати роботи на струмоведучих частинах електроустановок, значення якого установлюють на перемикачі пристрою неперервного контролю технічного стану комплекту, що екранує, в ході виконання робіт під напругою в електроустановках НВН вимірюють енергію, яку поглинає тіло електромонтера, одягненого в ЕКО, за допомогою пристрою неперервного контролю технічного стану ЕКО, порівнюють виміряне значення енергії з допустимим значенням, при перевищенні виміряного значення енергії, що поглинається тілом електромонтера, одягненого в ЕКО, над допустимим значенням енергії, відключають електроустановку надвисокої напруги в зоні виконання робіт під напругою або подають сигнал про небезпеку, при якому електромонтер, одягнений в технічно несправний екрануючий комплект одягу, покидає робоче місце на струмоведучій частині електроустановки надвисокої напруги. На кресленні представлена структурна схема, яка пояснює здійснення способу неперервного контролю технічного стану комплекту одягу, що екранує. Пристрій неперервного контролю технічного стану комплекту, що екранує складається з сенсора струму 1; блока контролю енергії, поглинутої тілом людини 3, який знаходиться на поясі людини, вхід якого з'єднаний з виходом сенсора струму, сигнального органу 14, що облаштовується з внутрішньої сторони захисної каски, вхід якого приєднаний до виходу блока 3. Сенсор струму зміщення I h , наведеного на людині в електричному полі, має оригінальну конструкцію у вигляді шкарпеток 2, що мають три шари, внутрішній та зовнішній шари яких виконані з електропровідної тканини, а внутрішній шар - з ізольованої тканини. Блок контролю енергії 3, поглинутої тілом людини, складається з компенсаційного вимірювального трансформатора 4, який дозволяє вимірювати величину струму зміщення I h , що тече по тілу людини, випрямляча 5, дільника напруги 6, квадратора 7, компараторів 8 і 9, аналогового ключа 10, перший вхід якого підключається до виходу квадратора 7, а другий - до компаратора 8 і вихід до перетворювача напруги в частоту 11; лічильник імпульсів 12; логічний елемент АБО 13, другий вхід якого з'єднаний з виходом другого компаратора 9. У випадку підвищення рівня сигналу над еталонним спрацьовує блок 14, який видає команду на відключення електроустановки НВН в зоні виробництва робіт під напругою або сигнал небезпеки, при якому електромонтер, одягнений в технічно несправний екрануючий комплект одягу, покидає робоче місце на струмоведучої частині електроустановки надвисокої напруги. Спосіб здійснюється наступним чином. Роботи під напругою в електроустановках НВН здійснюються за наряд-допуском, в якому зазначають заходи безпеки. Для забезпечення безпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок під напругою виконують роботи складом бригади не менше двох осіб, визначають кліматичні умови для проведення робіт, використовують комплект одягу, що екранує, ретельно перевіряють його цілісність, відсутність дефектів, у відповідності з технологічною картою забезпечують безпечне розташування працюючих та пристосувань. Перед початком роботи під напругою в електроустановках НВН розраховують допустиме значення енергії електричного поля Wh.доп , поглинутої тілом людини, за формулами (3) та (4): Wh.доп.  Рh.доп.  t доп. , (3) 2 UA 96303 U де Р h.доп. - допустиме значення потужності електричного поля, що розсіюється в тілі людини; t доп. - допустимий час перебування в електричному полі при відповідному рівні потужності, що поглинається тілом людини, г. 5 Величину допустимої потужності промислової частоти Р h.доп. у Вт, яка поглинається тілом людини, можна отримати з виразу Рh.доп.  2    a  b2  h  2  0 2  E2 3Na 2 , (4) де Na - коефіцієнт деполяризації еліпсоїду обертання вздовж осі обертання (тобто а), який еквівалентний об'єму тілу людини; a , b - півосі витягнутого еліпсоїда обертання, що відповідає розмірам тіла людини; E - напруженість електричного поля, В/м;  h - питомий опір тіла людини, 10 12 -1 Ом·м;  - кутова частота, с ;  0  8,85  10 , - діелектрична постійна, Ф/м. Значення допустимої потужності Р h.доп. та енергії (для параметрів середнього тіла людини: масою 71,9 кг, а = 1,7 м, b=0,14 м, ρh=200 Ом·м), що пропонуються), наведені у таблиці. Таблиця Допустимі значення часу перебування людини в ЕП ПЧ та енергії електричного поля, поглинутої тілом людини для різних значень E , I h , Р h E , кВ\м 5 10 15 20 25 15 Р h , мкВт I h , мкА 58 115 173 230 288 t доп. , год. 12 50 110 200 300 8 2 0,9 0,5 0,33 Wh.доп. , Дж 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 Перед підйомом на струмоведучі частини електроустановок, що знаходяться під напругою, 2 20 2 , визначають дійсний ріст людини ah та його масу mh і визначають відношення ah  719 / mh  1,7 , значення якого установлюється на перемикачі (вхід А) пристрою неперервного контролю технічного стану комплекту, що екранує. В ході виконання робіт під напругою в електроустановках НВН за допомогою пристрою неперервного контролю технічного стану ЕКО вимірюють енергію, яку поглинає тіло електромонтера, одягненого в ЕКО. Вираз для енергії електричного поля, наведеного на еліпсоїді, який замінює по об'єму тіло людини, одягненої в ЕКО, можна записати як k Wh  j 2 Vh  h t , (5) 25 k де j  Ih / S осн - щільність струму в еліпсоїді, еквівалентному за об'ємом тілу людини; Vh  4 a 2b 2 2 3 - об'єм тіла людини;  h - питомий опір тіла людини, Ом·м; t - проміжок часу, протягом якого людина знаходиться в електричному полі. 2 Припускаючи з деяким допущенням S осн    b 2 , отримаємо k Wh  30 4 a 2 h k 2   Ih  t 3 b 2 2 . (6) З урахуванням того, що b2  2 4 mh 3 a 2  , де mh - маса тіла людини;  - питома щільність тіла людини і зріст людини ah  2a 2 , з виразу (4) маємо: k Wh  R h  Ik 2  t , (7) h 3 UA 96303 U 4 2 Rh   h    ah  mh 9   де - опір тіла людини. 3 Для людини значення питомої щільності можна прийняти ρ = 1050 кг/м , ρh=200 Ом·м тоді 2 Rh  93333,3  ah mh і k Wh  93333,3  5 2 ah k 2  Ih  t mh . (8) При знаходженні людини в електричному полі, крізь тіло людини постійно буде проходити струм, значення якого буде залежати від напруженості ЕП ПЧ. Так як внутрішній та зовнішній шари шкарпеток 2 виконані з електропровідної тканини, а внутрішній шар - з ізольованої тканини, то весь струм I h , який протікає по тілу людини, буде надходити на входи компенсаційного трансформатора 4. При цьому на вхід первинної обмотки буде надходити 10 струм I h1 , а на вхід іншої - I h2 . Величина вихідної напруги компенсаційного трансформатора пропорційна струму, який проходить крізь тіло людини, яка знаходиться в ЕП ПЧ. Далі сигнал надходить на вхід випрямляча 5. Випрямлений сигнал надходить на перший вхід дільника напруги 6, принципова схема якого може бути виконана аналогічно підсилювачу з коефіцієнтом підсилення, що регулюється. На другому вході А дільника напруги 6 k 1  A 15 2 a h  719 , 2 mh  17 . , установлюється коефіцієнт передачі Далі сигнал надходить на вхід квадратора 7, де він підноситься до квадрата і надходить на входи компараторів 8, 9 і аналогового ключа 10. Робота пристрою буде залежати від значення 1 20 25 30 2 потужності, яка розсіюється у тілі людини Rh  k A  Rh  Ih . Якщо значення Ph ≤ 2 мкВт, то компаратори не спрацьовують. Якщо 12 мкВт 300 мкВт спрацьовує компаратор 9 і через логічний елемент 13 запускає блок 14, який дає команду на відключення електроустановки НВН в зоні виконання робіт під напругою або подає сигнал про небезпеку, при якому електромонтер, одягнений в технічно несправний екрануючий комплект одягу, покидає робоче місце на струмоведучої частині електроустановки надвисокої напруги. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб забезпечення електробезпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок надвисоких класів напруги, в якому роботи під напругою в електроустановках надвисокої напруги здійснюють за наряд-допуском, де зазначають заходи безпеки, для забезпечення безпеки при виконанні робіт на струмоведучих частинах електроустановок під напругою виконують роботи складом бригади не менше двох осіб, визначають кліматичні умови для проведення робіт, використовують екрануючий комплект одягу, ретельно перевіряють його цілісність, відсутність дефектів, у відповідності з технологічною картою забезпечують безпечне розташування працюючих та пристосувань, який відрізняється тим, що перед початком роботи під напругою в електроустановках надвисокої напруги розраховують допустиме значення енергії електричного поля Wh.доп , поглинутої тілом людини, за формулами: Wh.доп.  Рh.доп.  t доп. , 2    a  b2  h   2   0  E 2 , 2 3N a 2 45 Рh.доп.  де Рh.доп. - допустиме значення потужності електричного поля, що розсіюється в тілі людини; t доп. - допустимий час перебування в електричному полі при відповідному рівні потужності, що поглинається тілом людини, г. N a l - коефіцієнт деполяризації еліпсоїда обертання вздовж осі обертання (тобто а), який еквівалентний об'єму тілу людини; a , b - півосі витягнутого еліпсоїда 4 UA 96303 U обертання, що відповідає розмірам тіла людини; E - напруженість електричного поля, В/м;  h -1 питомий опір тіла людини, Ом·м;  - кутова частота, с ; 0  8,85  1012 , - діелектрична постійна, Ф/м, визначають фактичні масу mh , та зріст ah людини, яка буде виконувати роботи на струмоведучих частинах електроустановок, за допомогою яких розраховують поправковий 5 10 15 коефіцієнт за формулою k 1  A 2 ah  719 , mh  1,72 , значення якого установлюють на перемикачі пристрою неперервного контролю технічного стану комплекту, що екранує, в ході виконання робіт під напругою в електроустановках надвисокої напруги вимірюють енергію, яку поглинає тіло електромонтера, одягненого в екрануючий комплект одягу, за допомогою пристрою неперервного контролю технічного стану екрануючого комплекту одягу, порівнюють виміряне значення енергії з допустимим значенням, при перевищенні виміряного значення енергії, що поглинається тілом електромонтера, одягненого в екрануючий комплект одягу, над допустимим значенням енергії, відключають електроустановку надвисокої напруги в зоні виконання робіт під напругою або подають сигнал про небезпеку, при якому електромонтер, одягнений в технічно несправний екрануючий комплект одягу, покидає робоче місце на струмоведучій частині електроустановки надвисокої напруги. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5