Indukované napětí: definice, měření, ochrana

Co je indukované napětí, výpočetní vzorec, příčiny vzniku v bytě, v elektroinstalacích, na elektrickém vedení, jaké je nebezpečí, jak se chránit, bezpečnostní opatření.

Indukované napětí je neviditelným nepřítelem, který v elektrických sítích s vysokým U může vést k těžkým popáleninám, narušení vnitřních orgánů a dokonce ke smrti.

V domácí síti taková rizika neexistují kvůli nízkému potenciálu, ale přesto byste nebezpečí neměli ignorovat.

Níže se podíváme na to, co je to indukované napětí a jak se před ním chránit. Uveďme důvody výskytu takového faktoru na venkovním vedení (vysokonapěťové vedení), v elektroinstalaci, bytě a elektroinstalaci.

Znalost těchto vlastností vám umožní chránit se před negativními vlivy a lépe porozumět podstatě elektrického proudu obecně.

Co je to?

Pod pojmem “indukované napětí” se skrývá potenciál, který se vyskytuje v zóně elektromagnetického vlivu stávajících elektroinstalací nebo vodičů elektrického proudu.

K takovému vyzvednutí může dojít v oblasti vedení vysokého napětí, elektrických instalací s vysokým U a dokonce i domácích sítí. Fenomén indukovaného napětí se skládá ze 2 složek, kterým se budeme věnovat podrobněji.

Elektrostatika

Vznik potenciálu se vysvětluje šířením elektrického pole ze zdroje elektřiny umístěného v bezprostřední blízkosti.

Největší dopad je typický pro dva dráty, které jsou umístěny vedle sebe a jsou navzájem rovnoběžné. V tomto případě je jeden pod U a druhý ne.

Velikost indukovaného napětí závisí na následujících aspektech:

1. Velikost potenciálního rozdílu.
2. Vzdálenost od napájecího zdroje s napětím k jinému prvku.

Pro lepší pochopení lze systém přirovnat k jednomu nebo více kondenzátorům. Formálně je snímač vytvořen po celé délce vodiče.

Aby se zabránilo hromadění náboje, je nutné odpojený vodič uzemnit. V tomto případě půjde indukované napětí k zemi a práce bude pro člověka bezpečná.

Chcete-li vypočítat statické napětí, musíte vynásobit dva prvky:

1. Koeficient kapacitního vlivu. Jeho velikost lze získat z referenční knihy a samotný parametr závisí na vzdálenosti ke zdroji U a typu vodiče.
2. Pracovní napětí.

Čím větší je U a čím blíže je vodič, tím vyšší je indukovaný parametr.

Pro výpočet maximálního indukovaného napětí se používá vzorec:

Elektromagnetická součástka

Existuje další typ snímače – EM indukované napětí. Jeho podstata spočívá v šíření magnetického pole v určité oblasti všemi směry od vodiče.

Čím silnější je EM pole, tím vyšší je indukované U v odpojeném vodiči.

Indukované EMF v odpojeném vedení pro přenos energie se bude rovnat:

Když je vodič uzemněn v místě spojení se zemí, potenciál bude nulový, ale jak se bude vzdalovat od tohoto místa, bude se zvyšovat. To znamená, že parametr maximálního rozdílu potenciálu bude na nejvzdálenějších koncích vedení (VL nebo CL).

Napětí v bodě x vzhledem k zemi bude:

Jaké nebezpečí?

Indukované napětí není o nic méně nebezpečné než normální potenciál. Pokud při zkratu vodiče zafunguje reléová ochrana a odpojí nouzový úsek, v případě indukovaného U je vše složitější. Zde ochranná zařízení nebudou fungovat, takže osoba může být dlouhodobě vystavena negativním faktorům.

V případě zkratu na pracovním vedení, které se nachází v blízkosti odpojeného úseku, na venkovním vedení bez napětí se indukované napětí několikanásobně zvýší. V důsledku toho je personál údržby vystaven indukovanému U, což může vést k popáleninám a dokonce k zástavě srdce. Hodnota parametru může dosáhnout 10-20 tisíc voltů.

PUE uvádí, že U nad 25 V je již nebezpečné pro lidské zdraví. Proto je důležité k této okolnosti opatrně přistupovat a přijmout opatření, která poskytují dodatečnou ochranu. Jak se chránit před elektroinstalací, bude probráno dále v článku.

Příčiny vzhledu

Při zvažování problému rušení je důležité pochopit důvody jeho výskytu. Pro lepší pochopení zvažte několik situací – pro byt, elektrické rozvody, elektroinstalace a venkovní vedení.

V bytě

Sběr v klasické síti 220 V se objeví při přerušení 0. vodiče na venkovním vedení nebo před vstupem do bytu (domu). Pokud zkontrolujete napětí pomocí indikátoru, světlo se rozsvítí v kterémkoli z otvorů.

Ve skutečnosti je U pouze na jednom z vodičů (fáze) a druhý přijímá indukovaný potenciál. Na výstupu je něco jako dvě fáze.

Po obnovení řádku nebo vrácení nuly se situace vrátí do normálu.

Při provádění oprav v bytě je nutné vypnout vstupní stroj nebo odstranit pojistky, aby se vyloučilo napětí.

V elektrických rozvodech

Jedním z příznaků indukovaného napětí je záře hospodyně při zhasnutém světle. V tomto případě může napětí dosáhnout 40-60 V.

Tato situace nastává při paralelním pokládání linek napájejících zásuvky a osvětlovací zařízení v bytě.

Chcete-li problém vyřešit, musíte zkontrolovat trasy kabeláže a ujistit se, že je uzemnění nebo uzemnění správné.

Ale je tu ještě jeden důvod. Při vytváření kabeláže se používají 2 nebo 3-vodičové dráty. Kabelové výrobky jsou zpravidla umístěny v krabicích, odkud jsou vodiče odesílány jejich spotřebitelům.

Pokud spínač oddělí nulový vodič spíše než fázový vodič, objeví se indukované U. Má malou hodnotu, jak je uvedeno výše, ale stačí k zapálení diodového osvětlení.

K vyřešení problému je nutné místy změnit fázi a nulu. Není to vždy možné, protože jeden z vodičů z krabice jde přímo ke zdroji světla a neprochází spínačem.

V elektroinstalacích

K elektrickému vedení jsou nevyhnutelně připojeny vypínače, výkonové transformátory, transformátory proudu a napětí a další elektrické instalace. Proto často spadají pod indukované napětí a nejčastěji k tomu dochází při přerušení 0. vodiče.

Mnoho elektrických instalací používá izolované kabely, které obsahují těsně zabalené vodiče.

I přes krátkou délku úseků může dojít k silnému vyzvednutí s velkým rizikem pro personál. Proto je při provádění takových prací důležité přijímat ochranná opatření, používat OOPP a řídit se požadavky EMP.

Na elektrickém vedení

Výše jsme poznamenali, že elektrostatická složka snímače má po celé délce vodiče stejný potenciál. Pro výpočet požadované hodnoty se kapacitní vazební faktor vynásobí provozním ovlivňujícím napětím.

K zajištění ochrany pracovníků stačí jedno uzemnění v libovolném místě.

Všimněte si, že statické U se může vyskytovat nejen v přítomnosti blízkých EM polí, ale také jiných faktorů – blesku nebo polární záře.

Co je zásuvka, zařízení, typy, instalace svépomocí, instalační výška, označení a stupně ochrany

V případě elektromagnetické složky je situace jiná. Tento parametr závisí na vzdálenosti k nadzemnímu vedení pod napětím, velikosti provozního proudu, délce vedení a zemním odporu.

Chcete-li vypočítat indukované U, musíte vynásobit tři prvky:

• koeficient indukční vazby;
• délka úseku rovnoběžného s čárou;
• proudová síla venkovního vedení pod napětím.

Na rozdíl od elektrostatické součásti nestačí uzemnění v jednom bodě. To je způsobeno skutečností, že potenciál v uzemněném bodě bude nulový, ale jak se budete vzdalovat od této oblasti, zvyšuje se. Čím dále je drát od země, tím vyšší je snímač.

Proto při práci na různých místech současně může být personál vystaven nebezpečnému U. Aby se předešlo problémům, je nutné instalovat uzemnění přímo na pracovišti.

Jak se chránit, bezpečnostní opatření

Z výše uvedeného je patrné, že indukované napětí s sebou nese velká rizika, což vyžaduje odpovědnost za provádění opatření na ochranu osob před pádem do nebezpečné zóny.

Organizační bezpečnostní opatření:

1. Pracovníci provádějící práce v oblasti svozu musí mít 3. skupinu elektrické bezpečnosti a vedoucí práce – 4.
2. Zkušenosti s opravami a údržbou elektrického vedení, ale i prvků ochrany před bleskem.
3. Organizace bezpečnostního parametru v blízkosti pracoviště, provádění činností uvedených v žádosti a povolení k práci.
4. Nulový vodič v měřené skupině je považován za vodič pod U.
5. Zahájení a ukončení prací je písemně doloženo. Přijímací deník se zpravidla vyplňuje s podpisem zaměstnanců, vyplňuje se povolení k zaměstnání.

Měření a práce nesmí být prováděny v podmínkách husté mlhy nebo větru, srážek nebo špatné viditelnosti. Pokud během procesu měření zaměstnanec zjistí poškozený prvek nadzemního vedení nebo kabelu, práce se zastaví, dokud nebude problém vyřešen.

Při práci na linkách s vyzvednutím je třeba vzít v úvahu následující nuance:

1. Uzemnění musí být na dohled z pracoviště.
2. Za přítomnosti pouze statického napětí stačí jedno uzemnění, ale pro spolehlivost je lepší instalovat zemnící elektrodu na dvě místa. Pokud jedno ze zařízení selže, druhé pojistí.
3. V případě elektromagnetického vedení jsou přijata závažnější bezpečnostní opatření. V tomto případě je uzemnění instalováno přímo na pracovišti. V tomto případě bude indukovaný potenciál v místě výkonu práce nulový.

Uzemnění je spolehlivý způsob, jak se chránit před indukovaným napětím. Ale i v tomto případě bude odpojené vedení negativně ovlivněno.

Chcete-li pracovat, můžete si vybrat jednu z možností:

1. Vyřazení elektrických instalací, které jsou paralelní s obslužnou linkou. V tomto případě musí být opravy provedeny co nejrychleji, aby se zabránilo prostojům spotřebitelů bez elektřiny nebo dlouhodobému poklesu spolehlivosti sítě.
2. Rozdělení opravovaného vedení na několik úseků, které nemají elektrické přípojky. Platí zde výše zmíněná zásada. Jde o to, že množství vyzvednutí přímo závisí na délce úseku.
3. Práce pod napětím nebo s jeho odpojením, ale s použitím speciálních osobních ochranných prostředků. V tomto případě je činnost pracovníka poněkud omezená, ale je možné se vyhnout odpojení nebo snížit spolehlivost sítě.

Pro zajištění osobní bezpečnosti se používají následující produkty:

1. Napěťová signalizační zařízení – ukazují přítomnost U nebo snímače.
2. Používání ochranných oděvů a rohoží na dielektrické bázi, aby se zabránilo průchodu proudu lidským tělem.
3. Použití indikátorů napětí a elektrických izolačních tyčí pro kontrolu úrovně indukovaného U.
4. Pracujte v holínkách a izolačních rukavicích.

Při používání měřících přístrojů a OOPP je nutné se zaměřit na třídu U, pro kterou jsou poskytovány.

Výsledky

Nebezpečí indukovaného napětí nelze podceňovat. Při absenci potřebné ochrany a přítomnosti odpojeného vedení v zóně vlivu vodiče pod napětím může být vyzvednutí životu nebezpečné.

Uvědomění si možných rizik, instalace uzemnění, dodržování pravidel Elektrických předpisů a používání OOPP umožňuje snížit nebezpečí na minimum.

Tato pravidla jsou závazná pro implementaci v elektrických instalacích, na kabelových vedeních a venkovních vedeních a je třeba je vzít v úvahu také při práci v domácí síti 220 V.

Opravárenské čety se poměrně často potýkají s problémem napětí v přerušeném obvodu. Tento jev se vyskytuje na venkovních vedeních, často v domácí elektrické síti. Jedná se o tzv. indukované napětí, které se objevuje na odpojených vodičích vlivem elektromagnetického pole z blízkého elektrického vedení.

Pro lepší pochopení účinnosti ochranných opatření při opravách nadzemního elektrického vedení (VL) se podívejme podrobněji na fyzikální podstatu vyzvednutí. To pomůže lépe porozumět mechanismům ochrany před úrazem elektrickým proudem vytvořeným na odpojených vodičích.

Stanovení indukovaného napětí

Oficiální terminologie indukované napětí označuje život ohrožující potenciál vyplývající z elektromagnetických účinků paralelního venkovního vedení nebo elektřiny cirkulující v kontaktních sítích. Tento potenciál je parazitní, vzniká vlivem fungujícího paralelního vedení elektrické sítě a přímo nesouvisí s dopravovaným proudem. Odtud název – indukované napětí.

Jaké je nebezpečí jevu?

Přítomnost potenciálu v drátech indukovaného střídavým proudem nebo statickou elektřinou je často nemožné předvídat. Zde tkví hlavní nebezpečí. Běžná ochranná zařízení nereagují na indukované napětí. Elektromechanik, který upadl působením snímače, bude ovlivněn proudem, dokud sám nebo s pomocí partnera neuvolní ruku nebo jinou část těla, která přišla do kontaktu s holým drátem.

Pokud v důsledku zkratu na venkovním vedení ochrana vypne a vypne provozní napětí, mohou být vodiče pod indukovaným proudem. Nebezpečí také vzniká, když se objeví výboje blesku, včetně těch mezioblakových.

Vezměte prosím na vědomí: standardní ochrana nereaguje na spouštěcí napětí vyplývající ze snímání. Proto, když je nadzemní vedení vypnuto, měla by být použita speciální schémata uzemnění k vytvoření bodů s nulovým potenciálem v určité oblasti při údržbě vedení.

Nebezpečí je způsobeno chováním indukovaného proudu. Zdrojem proudu je totiž rušení ze sousedních venkovních vedení, které se nešíří po celé délce drátu stejně. Proto se chování takových proudů liší od pro nás obvyklé pracovní elektřiny.

Přítomnost standardního lineárního uzemnění nezaručuje bezpečnost, ale naopak doprovází výskyt elektrického proudu v odpojených vodičích. Jak je vidět na obrázku 1, maximální proud je v uzemňovacích bodech, tedy v uzemněných lopatkách.

Rýže. 1. Hodnota napětí mezi zemnícími noži

V některých případech je vhodné vypnout uzemnění venkovního vedení a pro ochranu použít přenosné uzemnění, které je instalováno na každé straně místa poškození, co nejblíže k místu práce.

Příčiny

Nejprve se podívejme na fyzický obraz výskytu rušení a poté zjistěte příčiny jevu v různých situacích:

• na letecké lince;
• elektrické instalace;
• v bytě;
• elektrické vedení.

Pokud jsou dva dlouhé vodiče umístěny paralelně a jedním z nich prochází střídavý proud, pak se na druhém objeví napětí. Navíc se projeví elektromagnetický vliv a působení elektrostatické složky. Velikost elektrických potenciálů na nezapojeném vodiči závisí na délce, vzdálenosti mezi vodiči a také na zatěžovacím proudu. Podobné jevy se vyskytují u skutečných napájecích vedení.

Na trolejovém vedení (VL)

Proud, který vytváří elektrostatická součástka, má stejný potenciál v celém vodiči: U_э = k×U_в, kde U_э – indukované elektrostatické napětí, k je kapacitní vazební koeficient a U_в – provozní vliv napětí. Je zřejmé, že indukované napětí závisí na rozdílu potenciálů na paralelně umístěných vodičích ovlivňujícího vedení.

Všimněte si, že elektrostatické napětí není pouze výsledkem působení blízkých elektromagnetických polí fázových vodičů. Jakákoli statická elektřina způsobuje stejný efekt. Například v severních zeměpisných šířkách může být statické vyzvednutí způsobeno polární září a také výboji blesku zmíněnými výše (zobrazeno na obrázku níže).

Rýže. 2 Statické Statické z Aurory

Pro eliminaci elektrostatického potenciálu stačí vodič kdekoli uzemnit.

Napěťová složka elektromagnetické složky je velmi odlišná od statické. Potenciál vzniká působením elektromagnetických polí tvořených proudy fázových vodičů. Obrázek 3 ukazuje schéma vzniku indukovaného napětí.

Elektromagnetická složka indukovaného napětí

Důležité vlastnosti elektromagnetické součásti:

• jeho hodnota je úměrná provoznímu proudu venkovního vedení;
• závisí na vzdálenosti k ovlivňujícímu venkovnímu vedení;
• indukovaný potenciál je ovlivněn délkou interagujících vodičů;
• výrazná závislost na přenosném schématu uzemnění venkovního vedení a na odporu uzemnění.

Indukované emf se v tomto případě vypočítá podle vzorce:

Zde M je koeficient indukční vazby, L – délka paralelního úseku, I je aktuální síla ovlivňující linie.

Jak je vidět ze vzorce, velikost napětí fázového vodiče neovlivňuje EMF.

V konkrétním bodě x indukované napětí lze vypočítat podle vzorce:

U = – (E*x)/L+E/2 , kde E – EMF, L je délka paralelního běhu, x – vzdálenost od bodu výpočtu napětí k začátku vedení.

Je zřejmé, že napětí v bodě přerušení (kde x = 0) má hodnotu: U = + E/2 , uprostřed řádku (x rovná se konvenční jednotce) U = 0a na konci U = – E/2. Je zřejmé, že napětí již není konstantní v celém úseku vodičů vedení. Mezi zeměmi se mění lineárně a v určitém bodě tvoří nulový potenciál. Pokud je pouze jedno uzemnění, pak poloha nulového bodu je na vstupním bodě uzemňovacího nože.

Níže uvedená schémata (obrázek 4) ukazují, jak je indukované napětí distribuováno. Věnujte pozornost tomu, jak se bod nulového potenciálu pohybuje a jak závisí na zvoleném způsobu uzemnění.

Rýže. 4. Schémata rozložení indukovaného napětí v závislosti na umístění zemnících bodů

Ze schematických obrázků je vidět, jak nebezpečná může být práce personálu údržby na několika místech odpojeného venkovního vedení současně. Díky asymetrii proudů lze indukované napětí rozložit tak, že nulové potenciály jsou posunuty mimo pracovní prostor lidí. V důsledku toho mohou být opraváři vystaveni nebezpečným účinkům indukovaného napětí.

V elektroinstalacích

Vzhledem k tomu, že stacionární elektroinstalace jsou neoddělitelně spjaty s venkovním vedením, existuje možnost, že indukované napětí zasáhne části zařízení, které vedou proud. Nejčastěji se to stane, když se zlomí nula.

Zvláštností elektrických instalací je to, že používají izolované kabely, ve kterých jsou dráty těsně položeny. Přestože délka takového vedení je obvykle zanedbatelná, potenciál pro přeslechy v kabelu může být značný (kvůli těsnému umístění vodičů). Při práci s elektroinstalací je proto nutné zajistit ochranná opatření k odstranění nebezpečného indukovaného napětí, používat osobní ochranné prostředky, které splňují napěťovou třídu. Je nutné dodržovat EMP, zřídit oplocení pro zachování bezpečných vzdáleností od živých částí elektrospotřebičů.

V bytě

Indukce v běžné domácí síti je pozorována, když se nulový vodič přeruší na vstupu nebo v části nadzemního vedení. Pokud hledáte fázi v zásuvce s indikátorem, zobrazí se napětí na každém z výstupů. Ve skutečnosti existuje provozní napětí na fázovém vodiči a na nule je pozorován snímací proud. Když je problém vyřešen, vše zapadne na své místo.

Vzhledem k tomu, že odstraňování závad v bytě se provádí s vypnutými pojistkami, je tím zajištěna nezbytná ochrana.

V elektrických rozvodech

Elektrické vedení v domě je namontováno pomocí dvou- a někdy třívodičových vodičů. Obvykle jsou kabely uloženy v krabicích, odkud vycházejí odbočky. Pokud spínač odpojí nulový vodič, pak se při takovém položení v něm nevyhnutelně objeví vyzvednutí. Vznikne napětí bezpečné hodnoty, které však stačí k zapálení diodového osvětlení (vypnuté diodové lampy slabě svítí). Problém je vyřešen jednoduše – je nutné prohodit fázový a nulový vodič na spínači.

Existují případy, kdy byl k uzemnění zásuvky použit třížilový kabel. Na tomto vodiči je vždy poměrně patrné indukované napětí. Pro uzemnění proto použijte samostatný silný jednožilový kabel a veďte jej co nejdále od vedení se jmenovitým napětím.

Ochranná opatření

Vzhledem k tomu, že indukované proudy mohou dosáhnout extrémně nebezpečných hodnot, zejména v úsecích venkovních vedení nebo v elektrických instalacích, měla by být při jejich údržbě aplikována ochranná opatření [2]:

• používat napěťové alarmy;
• zajistit bezpečnou úroveň napětí v oblastech, kde se má pracovat;
• používat ochranný oděv, dielektrické rohože atd.;
• použijte indikátory napětí, univerzální elektrické izolační tyče k posouzení hodnot snímacích proudů.
• používat zařízení na zmírnění stresu.

Před prováděním prací na sběrných vedeních nainstalujte v krátké vzdálenosti na obě strany poškozené části venkovního vedení přenosná uzemňovací zařízení. Uzemněte vodiče ze země pomocí izolačních tyčí. Dodržujte vypínací vzdálenosti zemní ochrany.

Obrázek 5 ukazuje, jak vzdálenost od země ovlivňuje snížení indukovaného napětí.

Rýže. 5. Snížení indukovaného napětí

Provádějte měření napětí v izolačních rukavicích a botách a umístěte měřicí přístroje na koberečky nebo stojany. Používejte pouze měřicí přístroje, které jsou určeny pro stanovené účely a jsou navrženy tak, aby měřily v příslušných mezích. Pamatujte, že běžná ochranná zařízení pro indukovaný proud nejsou určena. Není možné provádět měření v podmínkách mlhy, srážek ani při silném větru.

Vždy zkontrolujte fázový proud na všech vodičích. Pokud jste pomocí zařízení UPSF-10 určili lineární provozní napětí, pak je zakázáno používat přenosné uzemnění.

Z bezpečnostních důvodů vždy zacházejte s neutrálním kabelem jako pod napětím.