Цепи двухшаговые
Цепи двухшаговые: конструкция, назначение и применение в электротехнических установках
Двухшаговые цепи представляют собой специализированный тип заземляющих устройств, предназначенный для обеспечения безопасного проведения работ на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) и электроустановках под напряжением методом потенциала. Их основная функция – создание двух зон с различным электрическим потенциалом: рабочей зоны, где находится персонал, и зоны, контактирующей с заземленными частями или землей. Это достигается за счет включения в цепь двух последовательно соединенных резисторов (шагов) с нормированным сопротивлением, что позволяет контролируемо снизить напряжение прикосновения до безопасного уровня.
Конструкция и принцип действия
Конструктивно двухшаговая цепь состоит из следующих ключевых элементов:
- Токоведущая штанга (рабочий элемент): Изготавливается из легкого и прочного диэлектрического материала (стеклопластик, эпоксидные композиции). Предназначена для непосредственного контакта с проводом под напряжением.
- Два резистивных элемента (шага): Являются сердцем устройства. Выполняются из материалов со стабильной вольт-амперной характеристикой, обычно на основе высокоомных сплавов или композиционных материалов. Каждый «шаг» имеет строго определенное сопротивление, обычно в диапазоне от 1 до 10 МОм.
- Переключающее устройство (байпас): Представляет собой контактную группу, позволяющую шунтировать резисторы. В рабочем положении цепь проходит через оба резистора, в положении «заземление» – резисторы шунтируются, и цепь напрямую соединяется с заземляющим устройством.
- Заземляющая штанга или кабель: Обеспечивает соединение цепи с контуром защитного заземления опоры или электроустановки.
- Защитный экран и корпус: Обеспечивают механическую защиту резисторов от влаги, пыли и механических повреждений.
- Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (ПОТЭЭ).
- Инструкции по применению и испытаниям средств защиты, используемых в электроустановках.
- ГОСТы и технические условия на конкретные изделия (например, ГОСТ Р МЭК 60984-2012 на изолирующие штанги).
- Проверка целостности, чистоты и сухости цепи, а также запись в журнале о прохождении очередных испытаний.
- Надежное заземление заземляющей штанги цепи на контур опоры или специальный заземлитель.
- Подключение рабочей штанги к проводу под напряжением при положении переключателя «через резисторы». Оператор должен быть в диэлектрических перчатках, ботах или на изолирующем основании.
- После надежного контакта и отсутствия признаков пробоя (искрения, треска) переключатель переводится в положение «прямое заземление». Только после этого участок линии считается надежно заземленным для проведения основных работ.
- По окончании работ процедура выполняется в обратном порядке: перевод переключателя в положение «через резисторы», отсоединение от провода, затем снятие заземления с опоры.
- Эксплуатационные (периодические) испытания проводятся не реже 1 раза в 6 месяцев. Включают в себя:
- Визуальный осмотр на отсутствие механических повреждений, трещин, загрязнений.
- Измерение сопротивления каждого резистивного элемента. Отклонение от паспортного значения не должно превышать ±10%.
- Проверка работы переключающего устройства на легкость хода и четкость фиксации.
- Испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты в течение 5 минут.
- Типовые испытания проводятся при вводе в эксплуатацию или после капитального ремонта. Помимо перечисленного, включают испытания на механическую прочность, термическую стойкость, устойчивость к климатическим воздействиям.
Принцип действия основан на последовательном падении напряжения на каждом резисторе. При подключении рабочей штанги к проводу под напряжением, ток утечки, протекающий через тело оператора, ограничивается высоким общим сопротивлением цепи (суммой сопротивлений двух шагов). Это снижает ток до безопасных величин, не превышающих порог неотпускающего тока (обычно 10-15 мА). Переключение цепи в положение прямого заземления производится только после надежного механического соединения с проводом, что исключает возникновение электрической дуги.
Область применения и нормативная база
Двухшаговые цепи применяются исключительно для работ под напряжением на ВЛ и в распределительных устройствах (РУ) высокого напряжения (6-1150 кВ) в составе комплекта средств защиты для метода потенциала. Они являются обязательным элементом при выполнении таких операций, как: замена изоляторов, разъединителей, ремонт проводов, подключение отпаек, изоляция участков ВЛ.
Их использование регламентируется строгими нормативными документами:
Технические характеристики и требования
К двухшаговым цепям предъявляются жесткие технические требования, гарантирующие безопасность персонала.
| Параметр | Типовое значение / Требование | Комментарий |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение линии | 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ | Цепь должна быть рассчитана на максимальное рабочее напряжение установки. |
| Сопротивление одного шага | От 1 до 10 МОм (точное значение указано в паспорте) | Сопротивление должно быть стабильным при изменении температуры, влажности и приложенного напряжения. |
| Испытательное напряжение изоляции | Не менее 3-кратного линейного напряжения для соответствующего класса | Испытания проводятся в аккредитованной лаборатории. |
| Длина изолирующей части штанги | Определяется напряжением установки (от 0,6 м для до 1 кВ до 8,0 м для 750 кВ) | Регламентируется нормами безопасности (ПОТЭЭ). |
| Ток утечки через цепь при номинальном напряжении | Не более 1-3 мА | Обеспечивает безопасный уровень при случайном касании оператором. |
| Механическая прочность | Не менее 3-кратной нагрузки от веса монтера с инструментом | Проверяется статическими испытаниями. |
Порядок применения и меры безопасности
Работа с двухшаговой цепью относится к работам повышенной опасности и выполняется по наряду-допуску бригадой не менее чем из двух человек, прошедших специальное обучение. Последовательность операций строго регламентирована:
Категорически запрещено: использовать цепи с истекшим сроком периодических испытаний; применять цепи, не соответствующие классу напряжения; выполнять переключения байпаса до надежного контакта с проводом или при его отсутствии; работать без дополнительных средств индивидуальной защиты (СИЗ).
Испытания и техническое обслуживание
Двухшаговые цепи подлежат регулярным эксплуатационным и типовым испытаниям.
Результаты всех испытаний заносятся в журнал с указанием даты следующей проверки и штампом электролаборатории.
Отличия от одношаговых цепей и других средств заземления
Главное отличие двухшаговой цепи от одношаговой – наличие двух последовательных резистивных элементов. Это обеспечивает повышенную надежность: в случае пробоя или деградации одного резистора, второй продолжает выполнять защитную функцию, ограничивая ток. Одношаговая цепь такой резервации не имеет. По сравнению с переносными заземлениями (ПЗ), которые представляют собой голые медные проводники, двухшаговые цепи являются устройством, а не средством защиты. ПЗ предназначены для жесткого, постоянного заземления отключенных участков, в то время как двухшаговая цепь – инструмент для безопасного наложения и снятия этого заземления на оборудовании, остающемся под рабочим напряжением.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Почему нельзя использовать для работ под напряжением обычное переносное заземление вместо двухшаговой цепи?
Присоединение голого проводника (ПЗ) к проводу, находящемуся под напряжением, приведет к междуфазному короткому замыканию или замыканию на землю с мощным дуговым разрядом, термическим и динамическим воздействием, опасным для жизни персонала и оборудования. Двухшаговая цепь, благодаря высокому сопротивлению, ограничивает ток в момент касания до безопасных миллиампер, исключая возникновение дуги.
Вопрос 2: Как часто нужно испытывать двухшаговые цепи и кто имеет на это право?
Периодичность испытаний – не реже 1 раза в 6 месяцев. Право на проведение таких испытаний имеют только аккредитованные электротехнические лаборатории, персонал которых аттестован в установленном порядке. Результаты оформляются протоколом и на изделие ставится бирка или штамп с датой следующего испытания.
Вопрос 3: Что произойдет, если во время работы выйдет из строя один из резисторов цепи?
Конструкция предусматривает, что при обрыве или значительном изменении сопротивления одного из резисторов, общее сопротивление цепи возрастет, а ток, протекающий через оператора, наоборот, уменьшится. Это является безопасным сценарием. Однако, при коротком замыкании резистора, цепь превратится в одношаговую. Поэтому визуальный контроль и измерение сопротивления перед каждым применением – обязательная процедура.
Вопрос 4: Можно ли использовать двухшаговую цепь на напряжение 35 кВ на линии 110 кВ?
Категорически запрещено. Изолирующая часть штанги и промежутки между резисторами не рассчитаны на более высокое напряжение, что может привести к поверхностному перекрытию или пробою изоляции во время работы, поражению оператора электрическим током.
Вопрос 5: Как правильно хранить и транспортировать двухшаговые цепи?
Хранение должно осуществляться в сухом, отапливаемом помещении, вдали от источников тепла и агрессивных химических веществ. Транспортировка – в чехлах или футлярах, предотвращающих изгибы, удары и попадание влаги. Запрещается складировать на цепи другие тяжелые предметы.
Заключение
Двухшаговые цепи являются критически важным и высокотехнологичным элементом системы безопасности при проведении работ под напряжением на объектах электроэнергетики. Их корректное применение, основанное на глубоком понимании принципа действия и неукоснительном соблюдении инструкций по охране труда, позволяет выполнять сложные ремонтные и эксплуатационные задачи без отключения потребителей, обеспечивая при этом абсолютную защиту жизни и здоровья персонала. Регулярный контроль технического состояния, своевременные испытания и профессиональная подготовка кадров – обязательные условия для эффективного и безопасного использования данного специализированного средства защиты.