English Русский На главную Свяжитесь с нами Карта сайта Документы Патенты
На главную страницу НАДЕЖНОСТЬ АРМИРОВАННАЯ КАЧЕСТВОМ
Каталог продукции Разрешительные документы Партнеры Контакт
  Каталог продукции
  Новости
  Разрешительные документы
  Контакт
  Партнеры
  Для партнеров
  Карта сайта
  Публикации
Технические публикации сотрудников ТГ "Экипаж"
Разработка стандартов
Заземления переносные
Указатели напряжения
Доклад Генерального директора ТГ "Экипаж" Орешкина Д.А. на школе-семинаре по охране труда на ЖД транспорте в Казани
   
 
 
 

Указатели напряжения

Обсудить эту публикацию >>>
Указатели напряжения
Орешкин Д. А.
Генеральный директор ООО «Технологическая группа «Экипаж»
Указатели напряжения – электронные устройства-, относящееся к основным электрозащитным средствам, применение которых обеспечивает безопасные условия труда на рабочем месте. Указатели напряжения предназначены для проверки наличия или отсутствия фазного или наведенного напряжения на обслуживаемых или проверяемых токопроводящих частях электроустановки перед началом наладочных или ремонтных работ. Использование указателей напряжения в странах СНГ регламентируется «Правилами применения и испытания средств защиты…» [5], требования к конструкции и набору технических характеристик сформулированы в публикациях МЭК [9-17], а также межгосударственной стандарте стран СНГ [4] (кроме Украины), на территории Украины действует устаревший стандарт СССР [1].

Указатели напряжения подразделяются, на собственно указатели напряжения и сигнализаторы напряжения. Указатели напряжения отличаются от сигнализаторов напряжения тем, что определение наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях электроустановки с помощью указателя напряжения производится с помощью каких либо активных действий работающего, т.е. путем прикосновения контакта-наконечника указателя к проверяемым элементам электроустановки и т.д. с обязательной проверкой работоспособности указателя перед началом работы. Сигнализаторы напряжения, как правило, функционируют в следящем режиме и не требуют вмешательства работающего.

Основная классификация указателей напряжения производится по классу рабочего напряжения. Указатели напряжения (в дальнейшем «указатели») до 1 кВ и свыше 1 кВ имеют принципиально различающуюся конструкцию, применяются в соответствии с различными регламентами и тестируются по собственным программам испытаний.

 

Указатели напряжения до 1 кВ 1
1. В данной статье рассматриваются указатели напряжения не классифицирующиеся как приборы с соответствующим классом точности (например, вольтметры до 1 кВ).

Указатели напряжения до 1 кВ подразделяются на однополюсные и двухполюсные.

Однополюсные указатели до 1 кВ также называются индикаторами напряжения. Конструктивно они выполнены в виде отвертки или имеют аналогичный конструктив с оптическим индикатором на торце в виде газоразрядной лампы. Назначение индикатора – проверка наличия или отсутствия фазного напряжения на проводниках сети переменного тока до 380 В. Электронная схема индикаторов напряжения работает от емкостного тока, протекающего через тело человека, величина которого ограничена 0,6 мА и не представляет опасности поражения электротоком. В последнее время, появились однополюсные индикаторы-указатели напряжения до 1кВ со ступенчатой индикацией уровня напряжения. Протестированные образцы, содержащие встроенный литиевый элемент электропитания, продемонстрировали показатели в пределах требований стандартов, кроме того, некоторые образцы были снабжены звуковой сигнализацией.

Однополюсные указатели, функционирующие за счет протекания емкостного тока давали показания, зависящие от покрытия пола, влажности кожи человека и т. д., иными словами, показали непригодность для применения в электроустановках.

Двухполюсные указатели напряжения до 1 кВ выполняются в виде двух корпусов, изготовленных из полимерных материалов с устойчивыми диэлектрическими свойствами, соединенных гибким проводом, снабженным эластичными амортизаторами в местах ввода провода в корпуса указателя. Для удобства и повышения безопасности работы на воздушных линях некоторые типы указателей комплектуются щупами-удлинителями, которые крепятся на контакты-наконечники. Конструкция таких щупов удлинителей исключает межфазное перекрытие ВЛ. Для работы на воздушных линиях 0,4 кВ в распредустройствах указатели напряжения могут комплектоваться изолирующими разъемами типа «крокодил» или специализированными контактами-переходниками.

Электронная схема двухполюсных низковольтных указателей работает за счет разности потенциалов между участками электросети с которыми соприкасаются контакты-наконечники, поэтому, система сигнализации в таких указателях работает по принципу «нет напряжения – нет сигнала».

Для исключения влияния указателя на проверяемый участок электросети и в целях электробезопасности, максимальное значение тока, протекающего через двухполюсный указатель при максимальном рабочем напряжении указателя, не должно превышать 10 мА. Для обеспечения безопасности проведения работ, низковольтные указатели, кроме функциональных испытаний, в соответствии с [1], подвергаются испытаниям на работоспособность электронной схемы при повышенном напряжении, составляющем 110% от максимального рабочего напряжения указателя и испытанию на электрическую прочность изоляции корпуса повышенным напряжением, составляющим 2 кВ.

Сигнализация указателей может быть световой или светозвуковой, т.е. комбинированной. Как правило, простейшие двухполюсные указатели имеют одно-двухступенчатую световую индикацию и звуковую сигнализацию наличия напряжения.

Более функциональные указатели (но и более дорогие) могут иметь ряд полезных дополнительных функций: широкий диапазон ступеней индикации уровня напряжения, определение фазного провода, определение рода тока и его полярности, наличие режима проверки целостности сети (режим «прозвонки»). Некоторые модели указателей до 1 кВ снабжены режимом определения порядка следования фаз. Различные режимы работы таких указателей сопровождаются звуковой индикацией изменяющегося характера, что повышает удобство и безопасность проведения работ.
Указатели напряжения свыше 1 кВ

Указатели высокого напряжения это, как правило, однополюсные электронные приспособления, состоящие из рабочей части, изолирующей части и рукоятки. Рабочая часть содержит контакт-наконечник и электронный блок, рабочая часть также может содержать щуп для переноса потенциала. Изолирующая часть и рукоятка, разделенные ограничительным кольцом могут быть выполнены с рабочей частью заодно или иметь стандартизированное разъемное соединение [17].

Указатели напряжения выше 1 кВ применяются перед началом работ на токоведущих частях электроустановок. Высокие классы рабочего напряжения предъявляют жесткие требования к надежности конструкции в целом.

При проектировании, изготовлении и эксплуатации высоковольтных указателей, особое внимание уделяется изолирующим свойствам элементов конструкции. Для различных классов напряжения требованиями стандарта [1] установлены минимальные размеры изолирующих частей и рукояток высоковольтных указателей напряжения (см таблицу 1). Изолирующие части высоковольтных указателей испытывают повышенным напряжением (см. таблицу 2) в течении 1 минуты.

Таблица 1

Номинальное напряжение электроустановки, кВ Длина, мм, не менее
изолирующей части рукоятки
До 1 включ. Не нормируют Не нормируют
Св.  1  до  10 включ. 230 110
Св. 10  до  20 включ. 320 110
35 510 120
110 1400 600
Св. 110  до 220 включ. 2500 800
Примечание - Размеры нормируют по изоляции. Ограничительное кольцо входит в длину изолирующей части.

Основной функциональной характеристикой указателей напряжения свыше 1 кВ является способность предупреждать работающего световой и звуковой сигнализацией наличие высокого потенциала на токоведущих элементах конструкции электроустановки. Указатели напряжения контактного типа подвергают испытаниям на напряжение срабатывания индикации, которое должно составлять 25% от номинального напряжения электроустановки, для которой указатель предназначен, при этом сигнализация должна сработать через временной интервал не более 2-х секунд после соприкосновения кантакта-наконечника указателя с элементом электроустановки, находящейся под напряжением. Частота следования импульсов – не менее 1 Гц.

Таблица 2

40кВ для указателей на напряжение до 10 кВ включ.;
60 кВ св. 10 до 20 кВ включ.;
105 кВ св. 20 до 35 кВ включ.;
190 кВ 110 кВ;
380 кВ св. 110 до 220 кВ включ.

Если размер рабочей части может привести к межфазному перекрытию или замыканию на землю, рабочую часть подвергают испытаниям на электрическую прочность (см. таблицу 3).

Таблица 3

14 кВ для указателей на напряжение до 10 кВ включ.;
27 кВ св. 10 до 20 кВ включ.;
45 кВ св. 20 до 35 кВ включ.

Кроме того, указатели напряжения проверяют на отсутствие срабатывания сигнализации от наведенного напряжения (влияния соседних фаз).

Стандарт СНГ [4] регламентирует уровень звукового давления, генерируемого акустической индикацией, публикация МЭК [9] регламентирует метод испытаний на распознаваемость оптической индикации указателя.

По принципу работы, указатели делятся на контактные и бесконтактные.

Контактные указатели имеют конструкцию, предусматривающую обязательное соприкосновение контактом-наконечником с тестируемым токоведущим элементом электроустановки для проверки наличия или отсутствия на нем высокого напряжения. Электронная схема контактных указателей работает на принципе протекания емкостного тока через указатель и тело работающего. Контактные указатели должны полностью функционировать без заземления рабочей части при работе с деревянных опор или изолированных подъемников.

Современные контактные указатели могут иметь встроенный источник электропитания для генерации оптического и акустического сигнала достаточной мощности, которого хватало бы для надежного распознавания режима «напряжение присутствует» в любых условиях освещенности и зашумленности рабочего места. ТГ «Экипаж» производит высоковольтные указатели под маркой «Экивольта» с использованием запатентованной технологии комбинированной сигнализации без встроенного источника электропитания [8]. В устройствах сигнализации высоковольтных указателей, благодаря низкому энергопотреблению и высокой световой и звуковой отдаче, для оптической индикации применяются ультраяркие светодиоды, а для акустического канала сигнализации применяются пьезокерамические излучатели.

Работа сигнализации отечественных указателей основана на принципе «есть потенциал – есть сигнализация», сигнализация зарубежных указателей напряжения, в соответствии с требованиями публикаций МЭК [9,12], функционирует по следующему алгоритму: перед проверкой на наличие напряжения, работающий нажимает на кнопку самопроверки указателя, после чего указатель напряжения переходит в режим самопроверки и по его окончанию выдает сигнал исправности и готовности к проведению измерения. Сигнал «готов к измерению» работает в течении непродолжительного времени, достаточного для соприкосновения с проверяемым элементом конструкции электроустановки. Если работающий не успел провести измерение, цикл повторяется. Такая схема работы сигнализации исключает возможность отказа указателя между моментами времени проверки его работоспособности и соприкосновения с токоведущими элементами электроустановки.
По действующим отечественным правилам, в условиях атмосферных осадков проведение работ в электроустановках запрещено. Однако, за рубежом существует целый класс контактных указателей напряжения, предназначенных для работ в пограничных условиях – в условиях сильного тумана, редкого дождя или снега. Рабочая и изолирующие части таких указателей снабжены изолирующими юбками по аналогии с полимерными изоляторами для создания сухих зон и уменьшения проводимости за счет оребрения поверхности.

Для проверки работоспособности контактных указателей до недавнего времени использовалась действующая электроустановка, заведомо находящаяся под напряжением, в полевых условиях – система зажигания автомобиля. В настоящее время, производителями освоены устройства проверки исправности высоковольтных указателей. Конструктивно такие устройства представляют собой генератор переменного напряжения работающий от встроенного аккумулятора. В Российской Федерации выпускаются проверочные устройства для указателей напряжения на основе генерации высокого потенциала пьезокристаллами при их сжатии. В Белоруссии производится проверочное устройство на основе фонарика с ручным клавишным приводом.

Контактные указатели просты, надежны, универсальны и долговечны. Подавляющая часть указателей высокого напряжения, эксплуатирующихся на предприятиях энергетики и служб электроснабжения – контактные указатели.
Бесконтактные указатели состоят из рабочей, изолирующей части и рукоятки. Изолирующая часть бесконтактного указателя должна отвечать тем же требованиям, что и изолирующая часть контактных указателей. Электронный блок, входящий в состав рабочей части бесконтактного указателя функционирует на принципе срабатывания оптической и акустической сигнализации по превышению порога наведенного напряжения на чувствительном элементе-антене. При приближении к токоведущим частям электроустановки, находящейся под напряжением, возрастает напряженность Е-составляющей электромагнитного поля, что приводит к наведению потенциала на чувствительном элементе указателя. Как правило, бесконтактные указатели предназначены для определения отсутствия или наличия напряжения на воздушных линиях с земли.

Встроенный источник электропитания обеспечивает функционирование электронной схемы и необходимый уровень мощности комбинированной сигнализации.

После приведения указателя в рабочее состояние, требованиями стандартов запрещается производить переключение пределов измерения, производить коммутацию или иные действия, способные привести к принятию ошибочного решения по наличию или отсутствию напряжения в электроустановке в результате неправильных действий работающего. Российские «Правила применения…» [5] вообще запрещают наличие органов переключения и коммутации в указателях напряжения.

Режим работы сигнализации современных бесконтактных указателей напряжения, как правило, строится по пороговой схеме. При включении указателя напряжения, сигнализация после прогона теста самопроверки переходит в следящий режим, при этом акустическая сигнализация генерирует короткие звуковые импульсы метрономного типа, подтверждающие работоспособность указателя, при возрастании напряженности электромагнитного поля до опасного предела, срабатывает световая сигнализация, звуковой тракт меняет характер генерируемого сигнала со следящего на предупреждающий. Существуют более функциональные модели, в которых следящий режим индикации является более информативным: в следящем режиме, характер звуковых импульсов, генерируемых указателем (частота следования или тональность) пропорционален изменению напряженности электромагнитного поля, что позволяет работающему непрерывно контролировать свое положение относительно частей электроустановки, находящихся под напряжением. Кроме того, такой режим позволяет отслеживать наведенное напряжение, которое тоже может представлять опасность.
Однако, бесконтактные указатели напряжения не применяются в распредустройствах, т.к. близкорасположенные электроустановки различных классов напряжения создают нерегулярную напряженность электромагнитного поля, что приводит к случайным срабатываниям сигнализации или, что опаснее, сигнализация бесконтактного указателя может не сработать в локальной тени напряженности электроустановки. Кроме того, существует серьезная проблема применения бесконтактных указателей на воздушных линиях с изолированной нейтралью (ВЛ 6-10 кВ).

При замыкании на землю фазы, расположенной на нижнем проводе, напряженность электромагнитного поля в проекции на землю резко снижается, что приведет к отсутствию срабатывания сигнализации указателя на уровне земли при наличии напряжения на проводах ВЛ. Существуют бесконтактные указатели напряжения, имеющие низкую чувствительность и устанавливающиеся на длинную изолирующую штангу так, что рабочая часть подносится прямо к проводам ВЛ, однако такой указатель по функциональности сопоставим с контактными указателями для работы с земли при более высокой стоимости.

Специализированные указатели напряжения для работы на воздушных линиях
Для работ на воздушных линях применяются как контактные, так и бесконтактные указатели напряжения общего назначения.
В последнее время получили широкое распространение комплекты заземления ВЛ 6-10 кВ с поверхности земли. В состав таких комплектов входит указатель напряжения с земли. Как правило, такой указатель состоит из крюка-наконечника для завешивания указателя на провода ВЛ, рабочей части в виде электронного блока и штанги – изолирующей части с рукояткой большой длины (до 8 м). Указатель завешивается на фазу перед ее заземлением. Электронная схема указателя напряжения для работы с земли должна обеспечивать высокую яркость оптического сигнала и значительную выходную мощность акустической сигнализации, т. к. в условиях удаления электронного блока от работающего на значительное расстояние, в условиях яркого солнечного освещения, указатель должен обеспечивать надежное распознавание режима сигнализации «напряжение присутствует».
Такие параметры может обеспечить только электронные схемы генерации с встроенным источником электропитания. Это приводит к заметному увеличению веса рабочей части, консольно вывешенной на значительном расстоянии от точки опоры (рук работающего). Обеспечение жесткости конструкции штанги делает такие указатели тяжелыми и малопригодными для активного применения. Существуют конструкции контактных указателей напряжения для работы с земли в которых электронный блок перенесен с вершины штанги на более низкий уровень. При этом снижаются требования к выходной мощности оптической и акустической сигнализации т.к. излучатели располагаются существенно ближе к работающему, кроме того, при сохранении необходимой жесткости, штанга указателя имеет меньший вес. Указатель на 6-10 кВ для работ на ВЛ с поверхности земли «Экивольта 6-10 КУД» выполнен по описанной выше схеме, в электронном блоке применено фирменное техническое решение, позволяющее получить оптическую и акустическую сигнализацию с высоким уровнем отдачи без встроенного источника электропитания.
Особенностью этого указателя является наличие штанги для переноса потенциала, которая входит в состав рабочей части наряду с электронным блоком. Для обеспечения переноса потенциала от фазного провода к электронному блоку, внутри штанги для переноса потенциала установлен высоковольтный провод, исключающий межфазное перекрытие при соприкосновении с проводами других фаз за счет высокой поперечной электрической прочности оболочки кабеля. Для переноса потенциала между секциями указатель «Экивольта 6-10 КУД» снабжен двумя изолирующими резьбовыми скрутами с центральным разъемным электродом. Общая электрическая прочность штанги для переноса потенциала в составляет 12 кВ. Указатель состоит из четырех секций и весит 3,5 кг вместе с чехлом.
Указатели напряжения для работы в распредустройствах

В распределительных устройствах применяются контактные указатели, как общего назначения, так и специализированные указатели для работ в закрытых ячейках. Особенностью таких указателей является наличие штанги для переноса потенциала в составе рабочей части. Такая конструкция обеспечивает возможность проверки наличия или отсутствия напряжения на шинах или вводах закрытой ячейки в ограниченном пространстве и ограниченным обзором с минимальным риском межфазного перекрытия или замыкания на землю.

Кроме того, подобные указатели позволяют производить проверку наличия или отсутствия напряжения внутри ячейки через заземленное ограждение. Штанга для переноса потенциала содержит высоковольтный кабель с высокой поперечной электрической прочностью. Место сочленения щупа для переноса потенциала и корпуса электронного блока защищается от перекрытия защитной оболочкой, выполненной из изоляционного материала.

Также существуют высоковольтные двухполюсные указатели напряжения, как правило, это специализированные измерительные приборы для работы в распредустройствах, в которых предусмотрен режим определения наличия напряжения.

Указатели напряжения для проверки совпадения фаз

Указатели для проверки совпадения фаз (фазирующие указатели) предназначены для определения наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях электроустановки, а также для определения линейного напряжения между парами согласуемых между собой по фазе участков различных электроустановок. Иными словами, указатель для проверки совпадения фаз должен обеспечивать индикацию двух режимов:
- согласное включение - при соприкосновении обоими полюсами к одному и тому же токопроводящему элементу электроустановки, находящемуся под напряжением или однофазным элементам различных согласуемых между собой участков электросети, при этом, фазирующий указатель должен вести себя как однополюсный указатель соответствующего класса напряжения, т.е. должен сигнализировать о наличии или отсутствии напряжения;
- встречное включение - при соприкосновении к разнофазным парам токопроводящих частей двух различных согласуемых между собой по фазе участков сети, при этом, сигнализация указателя для проверки совпадения фаз должна показать наличие линейного напряжения между полюсами указателя.

Традиционная конструкция указателей для проверки совпадения фаз представляют собой две штанги, соединенных между собой высоковольтным проводом с усиленной изоляцией. Одна из штанг содержит электронный блок с элементами сигнализации. Обе штанги имеют изолирующие части с рукоятками, разделенные ограничительными кольцами. Соединительный высоковольтный провод может иметь значительную длину, в этом случае на одной из штанг фазирующего указателя устанавливается катушка для намотки высоковольтного соединительного провода.

За рубежом существуют однополюсные указатели напряжения для проверки совпадения фаз, принцип действия которых основан на первоначальном запоминании во времени фазы напряжения первого проверяемого проводника и последующего сравнения с фазой напряжения, присутствующей на втором согласуемом проводнике. Благодаря наличию сдвига фаз в 120 o в трехфазной сети, такие указатели обеспечивают надежное и безопасное согласование по фазе различных участков сети электроснабжения.

Производимые в настоящее время в СНГ указатели напряжения для проверки совпадения фаз, по мнению автора, не отвечают требованиям электробезопасности по ряду конструктивных особенностей. Основным источником опасности для работающего в таких указателях являются места заделки высоковольтного соединительного провода в штанги или корпуса фазирующего указателя. Действующей нормативной документацией [3] оговаривается испытание высоковольтного провода повышенным напряжением в сосуде с водой, однако, места ввода соединительного провода в штанги (корпуса) фазирующего указателя, представляющие собой неизолированные соединения, испытаниям не подвергаются. В процессе работы с такими указателями возможно короткое замыкание в результате случайного прикосновения указанными неизолированными элементами указателя с заземленными элементами конструкции электроустановки или токоведущими частями, находящимися под напряжением другой фазы.

Сигнализаторы опасного напряжения предназначены для предупреждения работающих в электроустановках об опасности поражения электротоком при приближении к токоведущим частям электроустановки без участия человека. Сигнализаторы напряжения делятся на бесконтактные и контактные стационарные.

Самыми распространенными бесконтактными сигнализаторами напряжения являются касочные сигнализаторы, которые выпускается многими производителями. Основными функциональными характеристиками таких сигнализаторов является наличие режима самопроверки, ждущего рабочего режима и режима сигнализации приближения на опасное расстояние к токоведущим частям электроустановки, находящимися под напряжением. Алгоритм работы касочных и других бесконтактных сигнализаторов напряжения аналогичен режимам работы сигнализации бесконтактных указателей напряжения.

Стационарные сигнализаторы напряжения устанавливаются на токоведущих частях распредустройств и являются постоянно функционирующими. Как правило, это простейшие устройства с большим ресурсом, работающие на емкостном токе и использующие газоразрядные лампы в качестве элементов оптической индикации.

Заключение

Основной задачей ближайшего времени в области повышения безопасности проведения работ в электроустановках в Украине будет ликвидация отставания по нормативной базе в области стандартов электробезопасности в целом и нормативной документации по электрозащитным средствам и приспособлениям в частности. Это потребует разработки ряда государственных стандартов и норм, а также создание или модернизации испытательных центров под новые требования. Украинские производители изготавливают электрозащитные средства, успешно конкурирующие на рынках ближнего и дальнего зарубежья, однако, устаревшая нормативная база внутри Украины, консервируя низкий технический уровень электрозащитного инструмента, не позволяет произвести комплектацию отечественных энергокомпаний и служб электроснабжения современными электрозащитными средствами, обеспечивающими должный уровень безопасности при снижении трудоемкости обслуживания электроустановок.

Обсудить эту публикацию >>>
ekipage@ukrpost.ua
www.ekipage.com
схема проезда 61001 г. Харьков, ГСП, ул. Енакиевская, 4
Телефон: +380 57 778-01-61
Факс: +380 572 933-147
 
разработка sdesign.com.ua