Indukované napětí: Definice, měření, ochrana

Nadzemní elektrické vedení je indukováno napětím z vedení provozovaných v blízkosti, toto napětí přímo nesouvisí s napětím samotného vedení, a proto se nazývá indukované.

V návaznosti na tuto skutečnost určují bezpečnostní předpisy pro provoz elektroinstalace ochranná opatření, která je nutno učinit k zajištění bezpečnosti při práci na venkovním vedení. Bezpečnostní opatření jsou také uvedena v samostatném odstavci v podmínkách, kdy uzemnění nepomůže snížit hodnotu indukovaného potenciálu na odpojených vodičích pod 25 voltů.

Mezitím pracovníci údržby občas zažijí úraz elektrickým proudem v důsledku indukovaného napětí. To se děje kvůli nedostatečnému pochopení skutečné povahy indukovaného napětí, jak vzniká a jaký je mechanismus. Nebezpečí zůstává tak či onak, protože i dotyk řádně uzemněného vodiče, který je vystaven indukci napětí ze sousedního vedení, může vést k úrazu elektrickým proudem.

Pointa je, že každé nadzemní vedení, které vede paralelně s jinými venkovními vedeními, neustále zažívá indukční působení sousedních vedení, což na něm vytváří potenciál.

Elektromagnetická pole vedení se vzájemně ovlivňují a hodnota indukovaného napětí je spojena jak s provozním napětím, tak se zatěžovacím proudem a se vzdáleností mezi fázovými vodiči vedení navíc s délkou úseku; kde tyto vodiče vedou paralelně, je významné. Na každém vedení je indukován potenciál, který se skládá ze dvou složek: elektrostatické a elektromagnetické interakce.

První složka je elektrostatická. Napětí indukované touto složkou je spojeno s interakcí elektrického pole ovlivňujícího vedení s uvažovaným odpojeným. Hodnota indukovaného napětí i při dodržení PUE, ale při paralelním průchodu těchto vedení, závisí na napětí na ovlivňujícím vedení. Napětí indukované na odpojeném venkovním vedení je stejné po celé jeho délce a rovná se:

Schéma rozložení indukovaného napětí:

Elektrostatickou složku indukovaného napětí lze po celé délce vedení snížit na bezpečnou hodnotu jeho uzemněním alespoň v jednom místě. Tzn., že pokud takové vzdušné vedení na jeho koncích uzemníte, vliv elektrostatické složky bude zcela eliminován. Odpojené venkovní vedení, uzemněné na koncích, by mělo být při údržbě v souladu s bezpečnostními předpisy uzemněno na pracovišti.

Elektromagnetická složka se svým mechanismem působení liší od elektrostatické. Indukované napětí z elektromagnetické složky je způsobeno působením magnetických polí proudů fázových vodičů patřících k ovlivňujícímu vedení. EMF indukované na odpojeném venkovním vedení se tedy bude rovnat:

Důležitý je zde koeficient indukční vazby, který je pro koridory uvažovaných tratí neměnný, ale hodnota EMF je určena délkou úseku, po kterém vedou paralelně. Zatěžovací proud v ovlivňujícím vedení také záleží, ale ne na napětí ve vedení. Napětí vůči zemi v bodě x se bude rovnat:

Ze vzorce je zřejmé, že na začátku vedení bude napětí indukované elektromagnetickou složkou rovno +E/2, uprostřed vedení 0 a na konci -E/2. Elektromagnetická složka indukovaného napětí je neměnná díky izolaci vodiče od země nebo jeho uzemnění v jednom nebo více bodech.

S rostoucím počtem uzemňovacích bodů nadzemního vedení se posouvá pouze poloha bodu nulového potenciálu na vedení. V souladu s touto vlastností elektromagnetické složky indukovaného napětí jsou stanovena bezpečnostní pravidla.

Z diagramů je patrné, že rozložení elektromagnetické složky napětí indukovaného na odpojeném venkovním vedení závisí na bodu polohy uzemnění. Pokud existuje pouze jedno uzemnění, pak se nulový bod indukovaného potenciálu bude shodovat s bodem jediného uzemnění.

Tato schémata odůvodňují potenciální nebezpečí pro obsluhující personál, pokud se práce provádí na dvou nebo více místech na venkovním vedení současně, protože nadzemní vedení uzemněné v jednom bodě je pod efektivní hodnotou indukované elektromagnetické složky EMF. Pokud tedy jeden z týmů pracuje v uzemněném bodě C, pak je tam napětí nulové.

Druhé pracoviště D může být také vybaveno ochranným uzemněním, ale pak se bod nulového potenciálu posune ve směru mezi body D a C a napětí v bodech D a C samotná mohou překročit bezpečné hodnoty a lidé již budou v ohrožení.

Podobný efekt nastává při práci na lineárním odpojovači, který je pod vlivem indukovaného napětí z venkovního vedení. Odpojovač musí být uzemněn na straně vedení, pracovníci budou v bezpečí, pokud je toto uzemnění jediné pro obsluhované vedení.

V opačném případě, pokud dojde k jinému uzemnění, například v rozvodně umístěné na druhém konci servisního vedení, pak se indukované napětí v místě práce zvýší na maximum a lidé budou v nebezpečí. Obrázek ukazuje vysvětlující schéma.

Faktor indukovaného napětí nutí pracovníky, aby se uchýlili k práci pouze s jedním týmem na vedení, pokud je dané venkovní vedení pod vlivem indukovaného napětí. Další možností je rozdělit vedení na více samostatných, nepropojených úseků a ty pak jeden po druhém obnovovat, a přestože je toto řešení spojeno se zbytečnými náklady, přistupuje se k němu pro zajištění bezpečnosti osob. Alternativou je práce pod napětím, na jedné lince pak může pracovat více týmů najednou.

V procesu přípravy pracoviště pro tým je zvláštní pozornost věnována spolehlivosti kontaktních spojení fázových vodičů s ochrannými zemnicími vodiči.

Pokud dojde náhodně ke ztrátě kontaktu, bod nulového potenciálu se okamžitě přesune na jiné místo a pracoviště bude pod indukovaným napětím, což ohrožuje lidi. Z tohoto důvodu je nejlepší vytvořit dva ochranné důvody pro spolehlivost. Obrázek poskytuje vysvětlení této nuance.

Maximum indukované elektromagnetické složky napětí se vyskytuje na hranicích oblasti vzájemného působení vedení, zejména u odpojených odpojovačů vedení. V těchto bodech na sestupu zemnící sběrnice lineárního odpojovače nebo na první podpěře, počítáno od rozvodny, se provádí měření se zapnutým uzemněním na obou koncích vedení. Podle toho se volí voltmetry, jejichž třída musí spadat do očekávaných limitů do 500 – 1000 voltů.

Když je znám maximální proud ovlivňujícího vedení, po provedení měření v aktuálním režimu je možné vypočítat maximální indukované napětí, které se vypočítá pomocí vzorce:

Při měření je důležité pamatovat na základní bezpečnost. Připojovací vodiče, rám odpojovače a samotný voltmetr mohou být pod napětím a pro bezpečný provoz byste měli nejprve sestavit měřicí obvod a teprve poté jej připojit k fázovým vodičům.

Připojovací vodiče musí mít izolaci dimenzovanou na minimální napětí 1000 voltů. Pracovníci musí nosit dielektrické boty a rukavice. Pokud je v průběhu měření nutné změnit meze měření stupnice voltmetru, je nutné nejprve odpojit celý měřicí obvod od vedení.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: