Организационные мероприятия, которые должны способствовать глубокому пониманию и знанию персоналом испытательной станции опасностей при работе с высоким напряжением, не могут считаться достаточными для обеспечения безопасности. При работе всегда могут быть неожиданности, случайности и просто ошибки, которые могут привести к поражению электрическим током.
Для полного обеспечения безопасных условий работы, помимо организационных мер, должны быть предусмотрены технические мероприятия, которые, не снижая производительности труда и качества испытаний, исключили бы возможность поражения персонала электрическим током.
Следующие технические мероприятия могут с значительной степени обеспечить безопасность работ на испытательной станции:
а) ограждения; б) сигнализация; в) блокировка;
г) заземление; д) защитные средства.
а) Ограждения. Все трансформаторы, подлежащие испытанию, должны устанавливаться на огражденном испытательном поле. Высота постоянных ограждений поля должна быть не менее 1,7 м с входными дверями, которые не могут закрываться изнутри поля. На дверях должна быть пружина, позволяющая закрыть дверь только снаружи при некотором усилии. Это требование вызвано тем, чтобы работник, войдя внутрь поля, не мог закрыть за собой дверь и остаться внутри огражденного поля, куда может быть подано напряжение.
В ряде случаев целесообразно, чтобы оборудование, которое используется для испытаний, в частности испытательные и промежуточные трансформаторы, устанавливалось внутри этих ограждений, чтобы избежать дополнительных ограждений этого оборудования.
Если возникает необходимость в проведении испытаний вне испытательного поля, необходимо устанавливать временные ограждения. В этих случаях должны предусматриваться дополнительные меры, обеспечивающие безопасность работы персонала испытательной станции и для других лиц, которые могут оказаться вблизи.
Испытуемые трансформаторы и другое оборудование в зависимости от величины напряжения при испытании должны устанавливаться на безопасные от ограждения расстояния.
На ограждениях, отделяющих испытательную станцию от других цехов, должны быть вывешены плакаты, предупреждающие, что за ограждением высокое напряжение. Ограждения должны быть тщательно заземлены.
б) Сигнализация. У дверей ограждения поля, на которое подается напряжение, одновременно с включением напряжения должна загораться сигнальная красная лампа или табло, указывающие на наличие напряжения внутри поля.
При загорании красной сигнальной лампы или табло вход внутрь ограждения должен быть запрещен, за исключением случаев, когда это особо оговаривается местными инструкциями и безопасность обеспечивается принятием необходимых дополнительных мер безопасности. При снятии напряжения должна загораться зеленая сигнальная лампа.
Пользоваться этой предупредительной сигнализацией в качестве сигнала, дающего право (при загорании зеленой лампы) входа внутрь ограждения для каких-либо пересоединений на испытуемом трансформаторе нельзя. Вход внутрь ограждения и производство нересоединений на трансформаторе допускаются только после устного указания лица, работающего у пульта, работнику, производящему подключение. Точно так же работающий на пульте может подавать напряжение только после устного сообщения лица, производящего пересоединение.
в) Блокировка. Электрическая блокировка при правильной ее организации является наиболее надежным средством защиты от случайного прикосновения к испытуемому объекту и испытательному оборудованию, находящимся под напряжением.
Виды блокировки в зависимости от условий работы могут применяться различные (дверные, ножные, ручные и т. д.).
Помимо блокирующего устройства на дверях ограждения поля, необходимо также снабдить блокирующими контактами все дверки и крышки пультов с тем, чтобы нельзя было открыть пульт и коснуться приборов и другой аппаратуры при включенном напряжении.
Основная цель блокировки заключается в том, чтобы при разомкнутом блок-контакте, т. е. когда дверь открыта (дверная) или когда нога снята с площадки (ножная), или палец снят с одной из двух кнопок (ручная), подача напряжения была бы невозможна. Если же при включенном напряжении открыть дверь, снять ногу с площадки или палец с одной из кнопок, то напряжение должно отключиться.
Блокировки бывают различных сложностей. Наиболее простой является блокировка при работе одного пульта на одно направление (поле) (рис. 11-1). В этом случае один пульт сблокирован с одним полем. Внешний вид такой испытательной станции представлен на рис. 11-2.
Более сложной бывает схема, когда пульт работает на несколько полей. На рис. 11-3 дается схема блокировки при работе одного пульта на три направления.
Один пульт может быть включен на любое из трех полей, на которых стоят испытуемые трансформаторы
(рис. 11-3,α). Силовая схема предусматривается возможность подачи напряжения на три поля (рис. М-3,б).
Рис. 11-Ι. Блокировка одного пульта с одним испытательным полем.
а — ориентировочная планировка; б — схема блокировки и сигнализации.
КГ— катушка контактора; БД—блок-контакт дверей; БП — блок-контакт пульта; Б1КТ- н. о. контакты контактора КТ; Б2 КТ— н. з. контакт контактора КТ; К — красная сигнальная лампа; З — зеленая сигнальная лампа.
Рис. 11-2. Испытательная станция с одним универсальным пультом и одним испытательным полем. 1 — пульт; 2 — дверь входа на поле; 3 — ограждение поля.
На каждое поле напряжение подается обоим контактором ΚΤ1, КТ2, КТ3, кроме того, общий автомат АТ дает питание также на цепь управления и сигнализации.
В цепи управления контакторами (рис. 11-3,в) есть переключатель типа КФ, которым выбирается одно из трех направлений. Включение одного из трех контакторов возможно лишь в том случае, если при направлении, выбранном с помощью переключателя типа КФ, закрыта дверь этого поля, замкнут соответствующий дверной блок- контакт БД и замкнуты блок-контакты дверки (крышки) пульта БП.
Как видно на схеме, одновременное включение двух или трех контакторов невозможно.
Рис. 11-3. Блокировка одного пульта с тремя полями.
а — ориентировочная планировка поля; б — силовая схема; в — схема управления и сигнализации; КТ1, КТ2-3 — контакторы полей 1. 2 и 3; КФ — переключатель выбора поля; БП — блок-контакт пульта; БД1, БД2. БД3 — блок-контакты дверей полей 1, 2, 3; К1-3 — красные лампы, З1-3 — зеленые лампы; Б1КТ1, Б2КТ2, Б3КТ3 — н. о. контакты
контакторов, АТС — контакты автомата АТ, включающие цепь управления и сигнализации; г — мнемоническая схема.
Не может быть также включен пульт и подано напряжение на поле, если закрыта дверь не того направления, которое выбрано переключателем КФ, или разомкнут блок-контакт пульта.
При включенном контакторе на ограждении соответствующего поля загорается красная лампа Κ1, К2, К3, а на ограждении полей, контакторы которых не включены, горят зеленые лампы З1, З2, З3.
Параллельно с лампами Κ1, К2, К3, установленными на ограждении кабины, загораются лампы мнемонической схемы пульта, указывающие испытателю, на какое поле включен пульт, и другие лампы, отражающие схему.
На рис. 11-3,г показана мнемоническая схема пульта, отражающая:
а) выдачу генератора на пульт (при подаче генератора загорается табло Г);
б) включение автомата (при включении автомата зажигается табло АТ);
Рис. 11-4. Блокировка с двумя последовательными контакторами. а — силовая цепь; б — цепь управления и сигнализации.
в) включение напряжения на испытуемый трансформатор непосредственно от генератора или через промежуточный трансформатор, повышающий напряжение генератора (при работе непосредственно от генератора загорается табло Прямо, при работе через промежуточный трансформатор — табло «Пром. тр-р»);
г) табло 1, 2, или 3 загораются при включении соответствующего поля;
д) табло ТΤ1 и ТТ2 указывают, какая группа трансформаторов тока включена.
Бывают случаи, когда силовая цепь контактора, даже после снятия напряжения с включающей катушки, остается замкнутой. Такие явления называются «залипанием» контактора. Подобная неисправность может быть легко установлена неправильной работой сигнализации, т. е. красная лампа остается включенной или она гаснет, но зеленая лампа не загорится.
Для того чтобы исключить опасность, возникающую при залипании контактора, целесообразно устанавливать два контактора по схеме рис. 11-4. В этой схеме силовая цепь (11-4,а) включается через два контактора, включенных последовательно.
Катушки включения обоих контакторов включаются параллельно от одной кнопки управления КУ, а сигнальная красная лампа включается черев два соединенных параллельно блок-контакта контакTоров.
Преимущество такой схемы заключается в том, что в случае «залипания» одного из контакторов цепь питания разорвется другим контактором, а продолжающая гореть красная лампа укажет на ненормальную работу установки.
Рис. 11-5, Блокировка в схеме с масляным выключателем.
а —с промежуточным реле; б — без промежуточного реле. БП — блок-контакт пульта; БД — блок-контакт двери; БР — блок-контакт разъединителя; РП— промежуточное реле; БРП—блок-контакт промежуточного реле; КО — катушка отключения масляного выключателя.
При работе от генераторов с напряжением более 1000 в или мощностью выше 300 кВА включение их на испытательные пульты иногда производится масляным выключателем с дистанционным управлением на постоянном токе. При этом схема блокировки может быть выполнена в зависимости от величины потребляемого тока катушкой отключения масляного выключателя либо через промежуточное реле, либо непосредственно в цепи постоянного тока.
На рис. 11-5,а показана комбинированная схема на переменном и постоянном токе с промежуточным реле. Это реле включено в цепь переменного тока через параллельно включенные, нормально закрытые контакты цепи блокировки (дверь, пульт и др). Последовательно включен нормальный контакт, который механически связан с приводом разъединителя на пульте. Если при этой схеме ошибочно будет включен разъединитель при открытой двери поля или открытой двери пульта, т. е. замкнется контакт БР при замкнутых контактах БП и БД, то промежуточное реле РП включится и замкнет свой блокирующий контакт БРП, включенный в цепь постоянного тока. Катушка отключения КО масляного выключателя окажется под током и отключит масляный выключатель.
Блокировка непосредственно в цепи постоянного тока показана на рис. 11-5,6. Принцип ее работы тот же, что и в предыдущей схеме, но все блокирующие контакты включены в цепь катушки отключения масляного выключателя непосредственно, а не через промежуточные реле.
В этих схемах очень важно, чтобы блокирующий контакт БР замыкался до того, как замкнутся контакты (ножи) разъединителя.
Рис. 11-6. Раздвижное ограждение с блокирующей площадкой.
1 — раздвижная часть ограждения; 2 — передвижная стойка; 3 — щеколда с блокирующим контактом; 4 — площадка с блокирующим контактом.
Выше указывалось, что, помимо дверной блокировки, в зависимости от условий работы может применяться также и ручная или ножная блокировка.
В тех случаях, когда на испытательных станциях площади не позволяют установить постоянные Металлические ограждения полей, можно устанавливать деревянные раздвижные ограждения (рис. 11-6). Раздвижная часть ограждения 1 крепится с одной стороны к передвижной стойке 2, а с другой закрепляется неподвижно. Если длина ограждаемого поля превышает 6—7 м, то ограждение выполняется из двух частей, раздвигающихся в разные стороны. На время испытания обе части ограждения сдвигаются так, чтобы обе подвижные стойки 2 были примкнуты одна к другой и закрыты щеколдой 3, которая замыкает блокирующий контакт.
При необходимости производить частые переключения на испытуемых трансформаторах не всегда удобно каждый раз выходить с поля (в особенности при серийных испытаниях), так как это требует затраты лишнего времени на вход и выход с поля и, кроме того, повышает утомляемость работников.
Рис. 11-7. Ограждение сердечника для испытания обмоток.
1 — пульт; 2 — ограждение магнитопровода.
В этом случае на одной из передвижных стоек ограждения можно закрепить площадку 4, в которую вмонтирован блокирующий контакт, соединенный последовательно с блокирующим контактом в щеколде 3. Во время испытания работник, производящий пересоединения на трансформаторе, должен стоять на площадке, замыкая своей тяжестью вмонтированный в нее блокирующий контакт. Если он не стоит на площадке, то включить напряжение невозможно, если же во время испытания он случайно сойдет с площадки, то напряжение отключится. Площадка должна находиться на расстоянии не менее 1,5 м от испытуемого трансформатора. Ограждение можно выполнить также индивидуальным.
На рис. 11-7 показана установка для испытания обмоток с ограждением испытательного магнитопровода. Ограждение снабжено блокирующим устройством и при открытом ограждении (рис. 2-5) включить напряжение невозможно.
На рис. 11-8 показана ручная блокировка на пульте для испытания обмоток. Испытательный магнитопровод не защищен ограждением, но установлен так, что во время испытания к нему может подойти только испытатель.
Рис. 11-8. Ручная блокировка на пульте.
1 — испытательный магнитопровод; 2 — контакты ручной блокировки.
Напряжение на магнитопровод может быть подано только тогда, когда испытатель двумя руками нажимает кнопки блокирующих контактов. Если одну из рук убрать с кнопки, то напряжение отключится.
На рис. 11-9 показана ручная переносная блокировка. С такой блокировкой испытатель может находиться внутри испытательного поля на расстоянии 1,5 м от испытуемого трансформатора. При снятии пальца с одного из контактов напряжение отключится. Такая система блокировки применяется при наличии общего ограждения испытательного поля с блокирующими контактами на дверях, для того чтобы не надо было выходить с испытательного поля при частых переключениях на испытуемом трансформаторе.
Во всех случаях ручная блокировка не должна приводить к излишнему утомлению работников, поэтому выполнять ее следует так, чтобы не требовалось больших усилий для нажатия на кнопки. Кроме того, в этих случаях напряжение, подводимое к блокирующим контактам, не должно превышать 36 в.
На рис. 11-10 дается схема, в которой БКР являются ручными блокирующими контактами.
Рис. 11-9. Ручная переносная блокировка.
При испытании изоляции приложенным напряжением в качестве дополнительной меры, обеспечивающей безопасность, следует на время сборки и разборки схемы на испытуемых трансформаторах, при подготовке их к испытанию и после испытания заземлять также и второй ввод ВН испытательного трансформатора.
На испытательных станциях с большим количеством пультов и испытательных установок должна быть предусмотрена возможность быстрого и полного снятия напряжения со всех объектов станции. Необходимость такого устройства вызывается тем, что при большом числе установок не всегда можно сразу определить, от какой именно установки человек попал под напряжение. В этом случае для снятия напряжения надо пользоваться кнопками аварийного отключения, установленными в разных местах испытательной станции.
Общая принципиальная схема испытательной станции и аварийного отключения показана на рис. 11-11. С отключением главного включающего устройства (контактор или автомат) отключаются все двигатели генераторов и трансформатор собственных нужд, от которого питаются все цепи управления и сигнализации испытательной станции. Поэтому, несмотря на то, что генераторы продолжают некоторое время вращаться, контакторы и автоматы всех пультов отключаются и напряжение будет полностью снято на всей испытательной станции.
Рис. 11-10. Схема включения ручной переносной блокировки.
Т1 — трансформатор 220/36 в; Т2 — трансформатор 36/220 в; БКР — контакты ручной блокировки; КТ — катушка контактора; БД —дверной блокирующий контакт; БП- блокирующий контакт пульта; Б,КТ — н. о. контакт контактора КТ: Б,КТ — н. з. контакт контактора КТ: К — красная лампа; З — зеленая лампа.
Нами дано лишь несколько схем блокировки. В каждом отдельном случае в зависимости от местных условий и организации работ должны быть разработаны системы и схемы блокировки и сигнализации. Схемы эти должны обеспечить полную безопасность работы и в то же время быть простыми и удобными для пользования.
г) Заземление. Заземляющее устройство или заземление представляет собой совокупность заземлителя и заземляющих проводов.
Заземлитель представляет собой металлический проводник (обычно стальные трубы с толщиной стенок не менее 3,5 мм и длиной 2—3 м), вертикально забитые непосредственно в почву. В качестве заземлителей могут быть также использованы металлические конструкции зданий и производственного назначения. Для повышения надежности системы заземления число заземлителей должно быть не менее двух. Заземлители создаются стальной шиной и располагаются на расстоянии не менее 2,5—3 м друг от друга.
Заземляющие провода, подсоединяющиеся к испытуемым трансформаторам и оборудованию, должны быть надежно подключены к шинам, соединяющим заземлители.
На испытательной станции особое внимание должно быть обращено на надежность и качество заземлений вообще и, в частности, на все необходимые заземления в установках, связанных с испытанием электрической прочности изоляции приложенным напряжением.
Применяемый при этом испытании однофазный испытательный трансформатор (рис. 3-16) имеет один ввод, находящийся под полным напряжением, а другой надежно заземленный.
Рис. 11-11. Общая схема аварийного отключения на испытательной станции. а — силовая цепь; б — схема управления АТ. 1,2 3 и 4 — мотор-генераторы; Т — трансформатор собственных нужд;
КТ — главный контактор; ККТ —катушка главного контактора: Ав — кнопки аварийного отключения Б,КТ — н. о. контакт контактов КТ; Б,КТ — н. з. контакт контактора; К — красная лампа, З— зеленая лампа.
Также необходимо очень тщательно заземлять бак испытуемого трансформатора; при пробое изоляции трансформатора этот бак оказывается под напряжением по отношению к земле и прикосновение к нему при отсутствии или плохом заземлении бака может привести к поражению электрическим током.
При прикосновении к заземленному баку трансформатора человек оказывается ( рис. 11-12) включенным параллельно с сопротивлением заземления и в момент пробоя с выемной части на бак он оказывается под полным напряжением по отношению к земле. Ток, который при этом протекает по телу человека, будет тем меньшим, чем меньше сопротивление заземляющего контура. Таким образом, хорошее заземление снижает величину тока, проходящего через тело человека, до безопасного для жизни.
Рис. 11-12. Прикосновение к баку трансформатора в момент пробоя.
Т1 — испытательный трансформатор; Т2 — испытуемый трансформатор; З — заземлители; Ш — шина, соединяющая заземлители.
При обрыве контура заземления при прикосновении к баку в момент пробоя тело человека оказывается под полным напряжением, образовавшимся между баком и землей.
Величина сопротивления контура заземления на испытательных станциях должна соответствовать нормам.
Следует иметь в виду, что даже при надежном заземлении нельзя во время испытания касаться бака трансформатора и всех металлических частей, соединенных с ним. Это требование вызывается тем, что при пробое трансформатора и протекании тока через заземлитель ток растекается и между отдельными точками земли появляется разность потенциалов. При этом потенциал земли по мере удаления от заземления постепенно уменьшается и на расстоянии (в радиусе) около 20 м от заземления снижается до нуля.
Таким образом, в случае прикосновения к баку заземленного трансформатора, у которого произошел пробой, через тело человека потечет ток, величина которого определится разностью потенциалов между точкой установки заземлителя U3 и точкой земли, где стоит человек, коснувшийся бака Uh, которая и является напряжением прикосновения:
(11-1)
Чем дальше находится трансформатор от заземлителя, тем больше напряжение прикосновения, так как бак трансформатора, металлически соединенный с заземлителем, имеет потенциал заземлителя, а человек, стоящий на земле, имеет в данной точке потенциал земли, который зависит от степени удаленности от заземлителя, сопротивления грунта и растекания тока в земле в данных условиях.
Металлические конструкции на испытательной станции (ограждения, двери, привода разъединителей, баки испытательных трансформаторов и пр.) должны быть надежно заземлены. При этом каждая секция ограждения, каждая дверь должны заземляться отдельно.
Расчет заземляющего устройства (заземлителей, заземляющих шин и проводов) должен производиться в соответствии с действующими общими правилами и нормами по устройству заземлений.
Проверка состояния контура заземления должна производиться не реже 1 раза в год. Один год — летом при наибольшем просыхании, а другой год — зимой при наибольшем промерзании почвы.
д) Защитные средства. В отдельных случаях, которые оговариваются местными инструкциями, применяются резиновые перчатки, галоши и резиновые коврики.
При пользовании такими защитными средствами надо учитывать, что сами они не могут обеспечить безопасность работы и являются лишь дополнительными средствами защиты, могущими в некоторых случаях предохранить работника от поражения его при прикосновении к частям оборудования, находящимся под напряжением.
Недостаточная надежность этих средств объясняется тем, что при напряжениях, которые применяются на испытательных станциях, достигающих десятков и сотен киловольт, их электрическая прочность является явно недостаточной. Кроме того, резина может быть легко проколота, а под воздействием масла механическая прочность и изолирующие свойства ее резко снижаются.
Испытания и контроль защитных средств производятся в сроки и в объеме, установленные «Правилами пользования и испытания защитных средств, применяемых в электротехнических установках».
