Stanovení indukovaného napětí v elektrotechnice

Indukované napětí je napětí, které vzniká v odpojeném vodiči pod vlivem blízkého vysokonapěťového zařízení nebo vodiče. Tento jev je jedinečný a představuje značné nebezpečí, proto stojí za to se o něm dozvědět více.

Nadzemní elektrické vedení

Abychom pochopili podstatu tohoto jevu, budeme si muset trochu osvěžit paměť z hodin fyziky. Co je tedy indukované napětí a proč je nebezpečné?

Povaha tohoto jevu

Podstata indukovaného napětí spočívá v tom, že v odpojeném vodiči, který se nachází v blízkosti zdroje elektromagnetického pole, vzniká nebezpečný potenciál. Zdrojem záření může být elektrické vedení umístěné v blízkosti odpojeného vodiče nebo jiné zařízení, které takové pole vytváří.

Nejvýraznějším příkladem by bylo uvažování o indukovaném napětí na nadzemním elektrickém vedení. Když je jeden vodič odpojen od zdroje proudu, blízké elektrické vedení má elektromagnetické pole, které následně vytváří potenciál v odpojeném vodiči. Tento potenciál může nabývat hodnot nebezpečných pro zdraví a život, zejména pokud se v blízkosti nachází silný zdroj magnetického pole.

Hodnota potenciálu závisí pouze na provozním napětí, zatěžovacích proudech a obecném umístění vůči sobě navzájem. Potenciál je konvenčně reprezentován součtem elektromagnetické a elektrostatické složky:

1. Elektrostatická složka indukovaného potenciálu je způsobena působením elektrického pole blízkého zdroje na vodič, v našem případě se jedná o vodič, který zůstává v provozu. Jmenovitá hodnota tohoto parametru závisí pouze na elektrickém potenciálu ovlivňujícího nadzemního vedení, tato hodnota je neustále indukována zdrojem pole působícím v blízkosti. Indukovaný potenciál je veden po celé délce vodiče odpojeného od zdroje proudu. Pro jeho snížení na bezpečnou úroveň stačí jej uzemnit v libovolném úseku sítě;
2. Elektromagnetická část vzniká vlivem magnetických polí, která vytvářejí proudy fázových vodičů. Proto je nestabilita, zvláštností projevu této složky je, že její hodnota je konstantní po celé délce síťového úseku a nezávisí na uzemnění nebo izolaci vodiče od země. Indukce v tomto případě nezávisí na připojeném vedení, ale pouze na parametrech magnetického pole a vzdálenosti. Při změně umístění nebo počtu uzemňovacích bodů na nadzemním vedení se mění pouze umístění bodu nulového potenciálu. Samotné indukované napětí zůstává stejné.

Elektromagnetická složka dosahuje své vrcholové hodnoty na koncích vzájemného vlivu vedení, v našem příkladu se jedná o místo odpojených lineárních odpojovačů. Její hodnota se měří v těchto bodech. Stojí za zmínku, že i při určování hodnoty je povinné uzemnění obou konců nadzemního vedení. Třída zařízení používaného k měření hodnot a parametrů proudu se volí na základě vypočítaných parametrů potenciálu; nejčastěji se používají zařízení s měřicím limitem alespoň 0,5-1 kV.

Při měření napětí je nutné dodržovat bezpečnostní předpisy, protože napětí může být mnohem vyšší než vypočítaná hodnota. Porušení bezpečnostních předpisů může vést k úrazu elektrickým proudem nebo popáleninám.

Je zřejmé, že elektrostatickou složku lze snadno eliminovat a tím zajistit bezpečnost údržby nebo oprav odpojeného vodiče. S elektromagnetickou složkou potenciálu se však tak snadno vypořádat není. Jednou z možností, jak se s ní vypořádat, je proces rozdělení vedení na samostatné úseky, které nejsou vzájemně elektricky propojeny, nebo pracují pod vlivem napětí. Podle norem PUE je nominální hodnota do 25 V považována za formálně bezpečnou a umožňuje provádět práce s přísným dodržováním bezpečnostních předpisů.

Dnes však panuje názor, že požadavky Pravidel ochrany práce v elektrických zařízeních jsou poněkud zastaralé. Řada odborníků se domnívá, že uzemnění nadzemního elektrického vedení v jednom bodě a schéma montáže nezajišťují bezpečnost montérů. Z tohoto důvodu jsou nutné jiné metody k zajištění ochrany opravářských čet během práce.

Důležité! Je třeba poznamenat, že navzdory uvedenému příkladu nemusí být zdrojem indukovaného proudu pouze blízké nadzemní elektrické vedení, jedná se jednoduše o nejvýraznější případ výskytu tohoto potenciálu. Indukované proudy se mohou vyskytovat v jakémkoli vodiči, pokud je v blízkosti v provozu zařízení, které vytváří elektromagnetické pole, včetně generátoru nebo transformátoru.

Fenomén v každodenním životě

Navzdory relativně nízkému napětí používanému v domácích elektrických sítích se uvnitř domu nebo bytu mohou vyskytovat indukované proudy. Často se to projevuje u LED lamp nebo pásků, jejichž spínací vodič vede vedle kabelu pod napětím a vytváří na vodiči nebo samotných lampách indukovaný proud. Pod vlivem indukovaného proudu začnou žárovky svítit.

Dalším příkladem je zásuvka s přerušeným neutrálním vodičem. Pomocí indikátoru můžete v zásuvce detekovat dvě fáze, a to i přesto, že je připojena k jednofázové domácí síti. K odstranění druhé fáze stačí odstranit přerušení.

Základy zabezpečení

Fenomén generování napětí ve vodiči vlivem elektromagnetického pole a statické elektřiny je unikátní, ale zároveň poměrně nebezpečný. Konvenční zařízení, která poskytují ochranu, na něj působí selektivně, nebo nepůsobí vůbec. Příkladem je zkrat, když se do něj dostane člověk, v tomto případě automatizace jednoduše vypne zdroj napájení. Ale s indukovaným potenciálem není síť, a proto při vypnutí zařízení nebude existovat žádná bezpečnost. To je důvod, proč je třeba s indukovaným proudem zacházet opatrně a opatrně.

Bezpečnost práce s možností existence indukovaného napětí je zajištěna v první řadě bezpečnostními pravidly. Pokud existuje byť jen malá možnost jeho výskytu, mělo by se změřit napětí odpojeného vodiče. Pokud je přítomno, zajistěte bezpečnost montérů. Bezpečnostní pravidla pro práci na odpojených elektrických vedeních jsou napsána na základě smutných zkušeností předchozích generací a studia práce s proudy různých typů.

Stojí za zvážení! Skutečná hodnota indukovaného napětí může dosáhnout desítek i více kilovoltů. Neopatrné zacházení s takovým potenciálem může vést k úrazu elektrickým proudem s následkem popálenin a dalších zranění.

Hlavní bezpečnostní opatření v tomto případě jsou:

• práce v osobních ochranných prostředcích: gumové rukavice, boty, použití dielektrických podložek a nářadí;
• uzemnění a vyrovnání potenciálů zemnícího vodiče a pracoviště elektrikáře;
• pokud je nutné provádět práce současně na několika místech, je nutné rozdělit elektrickou síť na několik nepropojených částí a poté je uzemnit;
• zdvojení uzemnění, zejména při odpojení hlavního vedení, v tomto případě je uzemnění instalováno na obou stranách místa, kde je drát přeříznut.

Pouze v tomto případě můžete začít pracovat bez obav ze zkratu proudu, který je v tomto případě obtížné vyvolat.

Při provádění kontrolních a měřicích operací je také vhodné dbát na bezpečnost. Všechny sestavy měřicích obvodů se provádějí před připojením, nikoli během něj nebo po něm. Při změně kontrolního a měřicího obvodu se nejprve odpojí od elektrické sítě.

Indukované napětí je unikátní fyzikální jev, v tomto případě je zdrojem proudu blízký emitující objekt. Je docela možné, že Nikola Tesla chtěl tento jev využít ve své práci a vytvořit svou věž pro přenos energie vzduchem. V současné době je však prospěšné využití indukovaných proudů nemožné, ale boj proti nim pokračuje s různým úspěchem. Věda dosud dokázala zajistit bezpečnou práci s ním. Ale kdo ví, co bude dál. Je docela možné, že účinek indukovaného napětí bude následně sloužit lidstvu k přenosu energie na vzdálenosti bez použití vodivých vedení.

Video