Ремонт и обслуживание действующих электроустановок высокого и сверхвысокого напряжения без их отключения широко применяются во многих странах мира. В последние годы проведен ряд международных конференций по проблеме производства работ под напряжением.
Анализ международного опыта показал, что на практике сложились такие основные принципы технологических схем выполнения производства работ под напряжением:
- при производстве работ под напряжением в электроустановках низкого напряжения работающий, стоя на заземленной площадке, выполняет операции с использованием диэлектрических перчаток и обуви, диэлектрических нарукавников и изолирующих инструментов;
- в электроустановках свыше 1000 В до 110 кВ в основном производство работ под напряжением выполняется так называемым методом «на расстоянии», с использованием изолирующих штанг. Работающий расположен на заземленных конструкциях и с помощью изолирующих штанг, находясь на безопасном расстоянии от токоведущих частей, выполняет необходимые работы;
- в электроустановках напряжением 110 кВ и выше работы производятся методом «на потенциале». Работающий изолирован от заземленных частей электроустановки, токопроводящей одеждой защищен от воздействия электрического поля.
Однако такое деление методов работ по классам напряжения чисто условно. В последнее время французские специалисты широко внедрили комбинированный метод работ в электроустановках среднего напряжения (до 35 кВ), когда отдельные операции выполняются первым методом, отдельные вторым методом, а некоторые третьим. При этом производительность труда увеличивается на 20—30%.
Японские специалисты для обслуживания сетей напряжением 6—22 кВ внедряют систему обслуживания без перерыва электроснабжения, что обусловлено широким внедрением в промышленности и быту компьютерной техники и автоматизированных производств.
Разработана система механизмов, включающая: двурукий робот, смонтированный на автоподъемнике с изолирующей стрелой; передвижную временную опору, смонтированную на автомобиле, имеющую изолированные траверсы, гидропривод изменения высоты опор и конфигурации крепления проводов; передвижную трансформаторную подстанцию с комплектом кабелей; передвижной мотор-генератор.
С помощью такой системы механизмов можно выполнять работы не только по замене отдельных опор, но и по шунтированию отдельных участков сети и даже временное энергоснабжение целых районов. В электроустановках высокого и сверхвысокого напряжения для доставки электромонтеров и приспособлений к месту выполнения работ широко используются как изоляционные канаты (Венгрия, Канада, Китай, Украина), так и изоляционные лестницы (Польша, Венгрия, США). В последние годы большое распространение получают автоподъемники с изолирующей вставкой. Так, американская компания Reach All изготавливает гамму механизмов в серии АР с максимальной высотой подъема от 12,5 до 51,8 м (18 типов) и изолирующей вставкой на класс напряжения от 6 до 765 кВ. Корзина подъемника снабжается выносной подъемной стрелой с гидравлической лебедкой, управление движением корзины осуществляется одним рычагом, имеется автоматическая стабилизация горизонтальности пола корзины.
Однако применение автоподъемников ограничивается трудностью подъезда ко многим опорам, временем года, возможностью потрав сельскохозяйственных угодий. Так, по мнению французских специалистов только 30% опор ВЛ могут быть доступны обслуживанию тяжелым 20- тонным подъемником . Кстати, японские специалисты считают большим достижением возможность установки дистанционно управляемой роботизированной системы на 3,5-тонном подъемнике вместо 4,0-тонного. Поэтому проблема маневренности и проходимости автоподъемников с изолирующими вставками остается одной из самых актуальных.
Широкое распространение при обслуживании линий электропередачи получили вертолеты. Так, во Франции они используются уже в течение 35 лет. С помощью вертолетов выполняются работы по осмотру линий, транспортировке людей и грузов, раскатке проводов, обмывке изоляции, ремонтные работы как на отключенных линиях электропередачи, так и под напряжением.
По заявлению французских специалистов 80% работ с вертолетами могут производиться без снятия напряжения с ВЛ. Время работ при этом снижается в 5—12 раз по сравнению со временем выполнения работ традиционными методами. При производстве работ под напряжением вертолеты используются не только для доставки электромонтеров на потенциал токоведущих частей, но и для поддержания на весу рабочей площадки во время выполнения работ. При этом применяются тяжелые двухмоторные машины.
Выполнение производства работ под напряжением на ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения сопряжено с применением тяжелого ручного труда, опасностью травмирования персонала в связи с большой высотой и непосредственной близостью токоведущих частей, находящихся под напряжением, в зонах высокой напряженности электромагнитного поля.
Разработанная в США дистанционно управляемая роботизированная система для выполнения работ на неотключенных электроустановках высокого напряжения смонтирована на автоподъемнике с изолирующей вставкой класса напряжения 345 кВ. Она управляется из кабины на шасси автомобиля. Простейшие операции установка выполняет по заранее введенным программам, а оператор выполняет сложные виды работ и корректирует действия автоматики, наблюдая за рабочим пространством с помощью монитора.
Отдельной проблемой является выполнение работ в распределительных устройствах. Хотя производство работ под напряжением на ВЛ применяются уже много десятков лет, методы производства работ под напряжением на подстанциях начались разрабатываться в 80-х годах и только в последние годы интенсивно внедряются.
На подстанциях напряжением до 110 кВ работы, как правило, ведутся штанговым методом, а на подстанциях более высокого напряжения методом «на потенциале».
Используются четыре разновидности работ на подстанциях: ограждение изоляционными экранами частей, находящихся под напряжением (обслуживание секционных разъединителей, установка непроводящей сетки). Позволяет выполнять работы под токоведущими частями, находящимися под напряжением;
осмотр, измерения, небольшие работы с использованием изолирующих штанг (осмотр с помощью зеркал, подтяжка болтов, измерение габаритов и т.п.);
временное подключение оборудования (кабели, выключатели и даже целые секции), позволяющее на время ремонтных работ не прерывать энергоснабжения;
обслуживание оборудования высокого и сверхвысокого напряжения, производимое путем замены как частей, так и всего комплекта оборудования.
Аппаратура (выключатель или разъединитель) шунтируются, проверяется эффективность шунтирования, после чего заменяются основные части или вся фаза оборудования. Для выполнения этих работ применяются изолирующие штанги со всевозможными рабочими органами, смонтированные на гусеничном ходу подъемники с изолирующими опорными колонками для доставки человека к месту работ и даже целые комплексы приспособлений, например для передвижения по временным путям перекатки фазы выключателя 400 кВ.
Эффективность использования методов производства работ под напряжением является основным показателем их практической ценности. Как уже отмечалось, в Японии внедрена система обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей энергии. В одной из крупнейших энергокомпаний Куишу в 1992 г. использовалось 87 комплектов механизмов для обслуживания распределительных сетей без отключения. Комплект включает в себя манипулятор и временную передвижную опору, а зачастую дополняется передвижной трансформаторной подстанцией или генератором. Благодаря применению такого метода обслуживания в Куишу отключаемость потребителей снизилась с 1,5 отключений потребителя в год за 1981— 1984 гг. до 0,01 за 1990—1992 гг., травматизм персонала уменьшился с 14 случаев в год до 2—3 в те же периоды, причем, в последние годы не было случаев падения человека с высоты и в 2—3 раза уменьшилось число поражений электрическим током. Аналогичная тенденция имеет место во всех энергосистемах Японии.
Во Франции 40% персонала, обслуживающего подстанции, обучены методам производства работ под напряжением в распределительных устройствах. Каждая вторая бригада ремонтников способна выполнять работы на токоведущих частях под напряжением. В 1991 г. работы на подстанциях выполнялись в течение 56900 час, что позволило избежать 1100 дней отключений. В Электрисите де Франсе считают, что производство работ под напряжением неотвратимо должно внедряться в практику обслуживания электроустановок и превращаться в основной вид такого обслуживания. Ведутся интенсивные работы по совершенствованию методов удаления загрязнений с поверхности изоляции как с помощью традиционных методов обмывки, так и с помощью частиц сухого льда.
Во многих странах мира ведутся исследования по определению воздействия на живой организм слабых магнитных полей (на уровне фона магнитного поля Земли) в течение длительного времени. Так, в высоковольтном исследовательском центре (г. Ленокс, США) сооружена испытательная установка в виде жилого дома, конфигурация сети и бытовая нагрузка которой может изменяться в широких пределах, следовательно, внутри помещений может изменяться напряженность магнитного поля. Разработаны программы расчета, методики и аппаратура для измерения параметров магнитных полей. До настоящего времени медики и биологи не дают однозначного ответа на вопрос об опасности воздействия магнитных полей промышленной части. Публикации же в изданиях, особенно массовых, часто не имеют строгого научного обоснования.
Нормы Американского национального кодекса электрической безопасности пересмотрены в части величины допустимых расстояний приближения человека к токоведущим частям, имеющим потенциал, отличный от потенциала человека. Если расстояния промежутков «фаза — земля» отличаются на 5% от приводимых в ПУЭ, то для промежутков «фаза — фаза» высших классов напряжения они увеличены на 1 м. При выборе допустимых расстояний возможность непроизвольных движений человека учтена увеличением воздушных промежутков для электроустановок напряжением 1,0—72,5 кВ на 2 фута (610 мм), а для более высоких напряжений на 1 фут (305 мм). Обращает на себя внимание принятая в США зависимость допустимых расстояний приближения от кратности ограничения перенапряжений. Например, для электроустановок 550 кВ при снижении расчетных кратностей перенапряжений с 2,4 до 1,5 допустимые расстояния с 3,42 м снижаются до 1,82 м. Таким образом обеспечивается производство работ под напряжением на установках с ослабленной изоляцией.
Результаты исследований подтверждают возможность работы при наличии в гирляндах изоляторов до 20—25% дефектных или зашунтированных изоляторов. Электрическая прочность изоляционных приспособлений для производства работ под напряжением близка к электрической прочности воздуха, и присутствие их в зоне поля не вызывает значительного снижения электрической прочности электроустановок. Электрическая прочность комбинированного воздушного промежутка «провод — токопроводящий объект — земля» ниже электрической прочности чисто воздушного промежутка при одинаковой длине незашунтированных частей промежутков.
