Сооружения техносферы

ВЛИЯНИЯ НА ПРОТЯЖЕННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ

Опасные влияния на промышленной частоте. Под "опасным" влиянием на протяженные металлические сооружения техносферы будем понимать такое влияние, при котором индуктированные напряжения в цепях линий связи (ЛC), транспортных устройствах или других элементах могут создавать опасность для здоровья и жизни обслуживающего персонала, населения и абонентов ЛС, вызывать повреждения аппаратуры и приборов или ложные срабатывания железнодорожной сигнализации. Со всем этим приходится считаться прежде всего при наиболее неблагоприятных – аварийных или ненормальных – режимах работы сети высокого напряжения.

При несимметричных коротких замыканиях (КЗ) в сети с эффективным заземлением нейтрали возникают большие токи в земле и сильные магнитные поля. Они могут вызвать опасные магнитные поля. Возникает ЭДС взаимоиндукции в находящихся вблизи воздушных и кабельных линиях связи, в цепях железнодорожной сигнализации и блокировки. В таких случаях необходимо применять специальные меры для их защиты.

Правила защиты устанавливают нормативные величины допускаемых значений напряжения на проводах ЛС и продольной ЭДС взаимоиндукции. Эти требования учитывают возможные в эксплуатации ЛС различные конкретные ситуации. Так, например, в особо неблагоприятных условиях оказываются монтеры, выполняющие ремонтные работы на подземном кабеле связи в стесненных условиях, в кабельном колодце и во влажной земле. При этом допустимо наименьшее напряжение на проводах ЛС, так как сопротивление тела человека может быть минимальным (1000 – 5000 Ом).

Повреждение аппаратуры и приборов в цепи ЛС может возникнуть в случае, когда суммарное приложенное напряжение окажется выше пробивного напряжения изоляции жил кабеля или аппаратов по отношению к заземленным экранам или к оболочке кабеля.

Электрическая прочность кабелей связи, вводных устройств и аппаратуры при кратковременном воздействии в течение 1...2 секунды несколько выше, чем испытательное одноминутное напряжение. Однако в условиях эксплуатации, вследствие старения изоляции, ее электрическая прочность снижается. В первом приближении можно считать, что эти два обстоятельства взаимно компенсируют друг друга. Кроме того, на кабельных ЛС часто предусматривают дистанционное питание неуправляемых усилительных пунктов (НУПов). Поэтому правила защиты требуют, чтобы величина кратковременной ЭДС взаимоиндукции с учетом возможного неблагоприятного наложения напряжения дистанционного питания не превышала испытательного напряжения аппаратуры и кабелей связи.

В длительном режиме работы ЭДС взаимоиндукции также с учетом напряжения дистанционного питания НУП при применении соответствующих мер защиты не должна превосходить допустимого рабочего напряжения между жилами кабеля.

При расчетах опасного влияния ВЛ на людей и аппаратуру ЛС необходимо учитывать как нормальный режим работы ВЛ, так и наиболее неблагоприятный аварийный режим КЗ в одной точке. Одновременное наложение КЗ в двух различных удаленных друг от друга точках – маловероятное событие. Оно учитывается в исключительных случаях. Так, например, особо ответственным является влияние ВЛ на цепи железнодорожной полуавтоматической блокировки с блок-механизмами. При неблагоприятном стечении обстоятельств это влияние может привести к авариям на железной дороге. В этих условиях правила защиты требуют учитывать даже такую маловероятную возможность, как наложение КЗ на одной ВЛ в двух точках, удаленных друг от друга. Линии 6 – 35 кВ, работающие в сетях с изолированной нейтралью, при одновременном КЗ двух фаз в разных точках могут создавать повышенные индуктированные напряжения в цепях железнодорожной блокировки.

Для уменьшения влияния ВЛ на ЛС устанавливают разделительные линейные и редукционные трансформаторы. Аппаратура узла связей оказывается отделенной от линии, а участок сближения ограничен двумя соседними разделительными и редукционными трансформаторами. Правила защиты устанавливают допустимые значения (табл. 2.5) продольных ЭДС взаимоиндукции для линий связи и цепей железнодорожной блокировки. В тех случаях, когда допустимая продольная ЭДС превышает установленную норму, дополнительно к указанным выше разделительным и редукционным трансформаторам приходится устанавливать разрядники.

Для снижения опасного влияния на ЛС устанавливают дренажные катушки, можно также вместо железобетонных и стальных опор на ЛС использовать деревянные, для которых допустимые ЭДС и напряжения значительно выше. На участках тесного сближения иногда приходится заменять воздушную ЛС кабельной. В отдельных случаях необходимо перенести ЛС дальше от ВЛ и тем самым существенно уменьшить влияние ВЛ.

Примечания: U _исп – испытательное одноминутное напряжение, В, U _раб – рабочее напряжение между жилами цепей кабеля, В, U _дп - напряжение источника дистанционного питания, В.

Ряд мер, способствующих снижению опасных влияний, можно осуществить и на ВЛ. К их числу относятся:

1) установка на ВЛ хорошо проводящих (сталеалюминевых) заземленных тросов;

2) частичное разземление нейтралей трансформаторов для уменьшения токов однофазного КЗ;

3) автоматический контроль состояния изоляции ВЛ с изолированной нейтралью и быстрое отключение поврежденного участка, чтобы исключить КЗ в 2-х точках;

4) перевод воздушной линии в кабельную в городских условиях, а также в пересечениях с ВЛ.

В отдельных случаях, когда ЛС находится в непосредственной близости от ВЛ 6 – 35 кВ сети с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью, приходится учитывать также возможность опасного электрического влияния ВЛ на ЛС. Такая опасность может возникуть при замыкании на землю одной фазы ВЛ 6 – 35 кВ, так как при этом на остальных двух фазах напряжения повышаются до линейных, а сдвиг фаз между ними может быть порядка 60°, а в случае дугового замыкания на землю имеют место, кроме того, многократные зажигания и погасания электрической дуги, сопровождающиеся бросками тока и напряжения на здоровых и аварийной фазах линии.

Выводы по разделу

Правила защиты устанавливают нормативные величины допускаемых значений напряжения на проводах ЛС и продольной ЭДС взаимоиндукции. В отдельных случаях, когда ЛС находится в непосредственной близости от ВЛ 6 – 35 кВ сети с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью, приходится учитывать также возможность опасного электрического влияния ВЛ на ЛС.

Электрическое поле блуждающих токов в земле инициирует протекание уравнительных токов в подземных металлических устройствах, возникает электрохимическая коррозия.

Наиболее интенсивной электрохимической коррозии подвергаются рабочие заземляющие устройства электропередач постоянного тока высокого напряжения.