Сигналы опасности, вырабатываемые средствами измерения и сигнали­зации, должны быть эффективными при всех условиях их использования, включая условия возникновения помех процессу распознавания со сторо­ны окружающей среды. В качестве помех можно рассматривать фоновые оптические и звуковые источники, препятствующие восприятию информа­ционного сигнала. Степень влияния помех зависит от разных факторов, та­ких как расстояние от источника сигнала, направленность излучения, фи­зических свойств среды и т.д.

В настоящее время в зависимости от требований, выдвигаемых к инди­кации, применяются оптические, акустические и тактильные индикаторы. В качестве основных видов индикации чаще всего используют первые два типа индикаторов, обладающих своими достоинствами.

Основная особенность акустических индикаторов заключается в том, что они позволяют получать информацию, в то время когда оператор занят выполнением других задач. Это повышает эффективность при необходи­мости двигаться и быстро реагировать на изменения измеряемой величины (например, превышение заданного порога). Учитывая особенности челове­ческого слуха предпочтительнее всего выбирать частоты в диапазоне от 500 до 3000Гц. В зависимости от степени опасности звуковые сигналы мо­гут иметь разную временную и частотную модель, что позволяет четко разграничивать аварийный сигнал от предупреждающего сигнала. На практике рекомендуется использовать не более двух различных длин волн с соотношением не менее 1:3, а также периодически повторяющиеся груп­пы импульсов с продолжительностью периода от 0,25 до 0,125 с.

При необходимости индицировать большое число состояний можно использовать акустические индикаторы с речевой информацией. Данный вариант более гибкий и легко интерпретируемый, но обладает меньшей помехоустойчивостью по сравнению с обычными звуковыми сигналами.

Оптические индикаторы по сравнению с акустическими индикаторами позволяют передавать большие объемы информации и меньше влиять на показания других приборов. Более высокие требования, предъявляемые к расположению оптических индикаторов относительно поля зрения оператора, снижают пространство приема сигнала и приводят к снижению опе­ративности реакции. На рисунке 6 приведены области пригодности сигна­ла относительно оси зрения 8 в случае нормального зрения оператора. Приведенные углы носят рекомендательный характер и могут манятся, на­пример при восприятии красок они сужаются.

зоº

Рисунок 6. Обнаружение сигнала в вертикальном поле зрения

Узнаваемость сигнала может дополнительно обеспечиваться комбина­цией таких характеристик, как: яркость, цвет, пространственное располо­жение, эффект мигания.

Улучшение восприятия опасной ситуации и снижение остроты внима­ния оператора можно получить, применяя комбинированную индикацию. Например, синхронная подача звуковых и световых сигналов расширяет возможности использования приборов в различных условиях.

В случаях затруднения восприятия оптической и звуковой информа­ции необходимо передавать или дублировать данные тактильным спосо­бом, например вибрацией, пропорциональной уровню измеряемой величи­ны. Высокой чувствительностью к тактильным индикаторам обладают ру­ки, но следует учитывать случаи, когда необходимо применять перчатки, заметно снижающие надежность восприятия тактильного сигнала.                           

С появлением индивидуальных сигнализаторов напряжения стало возможным контролировать уровень напряжения с земли, что позволило лишний раз не рисковать своей жизнью.

Перед ними не стоит задача определения с заданной точностью значения контролируемой величины. Это обстоятельство позволяет упростить их конструкцию, повысить удобство эксплуатации и надежность.

Необходимость применения при работе на электро­установках устройств контроля наличия напряжения подтверждается материалами расследований несчастных случаев, происшедших в электроэнергетике. Анализ материалов по электротравматизму показывает, что наибольшее число травм связано с тем, что не было проверено наличие напряжения. Распространенной причиной является также нарушение безопасного расстояния. Установлено, в частности, что в электричес­ких сетях РАО "ЕЭС России" в девяти случаях в 2000 г. и в десяти - в 2001 г. можно было предот­вратить смертельные электротравмы при нали­чии у пострадавшего сигнализаторов напряжения (для сравнения, общее количество смертельных электротравм в РАО в 2000 г. - 34, в 2001 - 28). Причинами, по которым не было проверено наличие напряжения, являются: отсутствие необходимых приборов, их неисправность или неприменение. Помимо низкой производственной дисциплины, осознанное неприменение элек­трозащитных средств объясняется тем, что имеющееся оборудование неудобно в эксплуата­ции, громоздко и морально устарело.

Многолетняя статистика производственного травма­тизма в электроэнергетике дает стабильное соотношение между числом смертельных травм и общим травматиз­мом. Так, в случаях механического травмирования человека летальным исходом заканчивается приблизи­тельно один случай из тридцати. Но при попадании человека под напряжение смертью пострадавшего заканчивается каждый второй несчастный случай, что объясняется, помимо физиологической несовместимости электрического тока и биологических процессов в организме человека, отсутствием внешних признаков опасности оголенных токоведущих частей или металли­ческих конструкций, случайно оказавшихся под напря­жением (отсутствуют свечение, звук, дым и другие устрашающие признаки). Генерируемые СН тревожные сигналы предупреждают человека, "озвучивают" для него опасность, исходящую от находящегося под напряжением оборудования, что способствует повыше­нию внимания, ведет к более взвешенным действиям.

Начавшееся в последние годы широкое применение на эксплуатирующих энергопредприятиях новых, более совершенных УН и СН способствовало в существенной степени снижению электротравма­тизма, в том числе и смертельного. Помимо высоких технических характеристик новые УН и СН должны быть надежны, просты и удобны в эксплуатации, иметь малую массу, привлекательный внешний вид. Для достижения этих целей необходимо использовать новую элементную базу, схемные решения, применять самые совершенные технологии изготовле­ния.

Контроль отсутствия напряжения на проводах воздушных линиях электропередачи (ВЛЭП) можно осуществлять с помощью индивидуальных сигнализаторов напряжения (СН), располагаемых на спецодежде. Они подают сигнал в случае внезапного появления напряжения на отключенных участках ВЛЭП. Различ­ные конструкции СН такого типа разработаны для крепления на каске, в нагрудном кармане, на запястье руки и т.д., они должны находиться во включенном состоянии все время работы. В зависимости от применения СН можно разделить на сигнализаторы напряжения ручные (СНР), предназначенные для определения наличия напряжения без подъема на опору, и на сигнализаторы напряжения касочные (СНК), предназначенные для сигнализации о приближении к источнику опасного напряжения (провод ВЛЭП) на расстояние менее допустимого.

Основное назначение СНР - кратковременное тестирование наличия напряжения непосредственно с земли. Высокая чувствительность, большие потребления не позволяют использовать СНР для постоянного контроля, поэтому для этих целей применяются СНК.

Анализ существующих конструкций выявил ряд недостатков, снижающих надежность срабатывания и удобство эксплуатации СН. Так, различные требования к емкости и габаритам источника питания (вызванные различием в условиях эксплуатации СН) приводят к использованию разных элементов. В СНК размеры источника питания играют существенную роль (обычно применяются миниатюрные дорогостоящие химические источники тока), в то время как в СНР нет подобных ограничений. Попытки использовать нехимические источники тока (тем самым продлить срок эксплуатации без обслуживания), такие как солнечная батарея и динамо-машина ("Пион-2001", рисунок 7) снижают удобство и надежность эксплуатации. Применение аккумуляторов и конденсаторов увеличивает риск использования прибора с разряженным источником питания.

Рисунок 7.

а – применение СНИ для тестирования наличия напряжения в ВЛЭП;

б – СНИ «ИВА-Н» производства НПЦ «Электробезопасность»;

в – «ПИОН - 2001» производства ЗАО «Техношанс».

СНИ, предназначенные для использования в руке (рисунок 14а), обладают высокой чувствительностью и позволяют определять наличие напряжения на проводах ВЛЭП с земли без подъема на опору. В момент измере­ния СНИ должен находиться в руке выше головы. Одно из достоинств СНИ, по сравне­нию с СНК, заключается в том, что в них можно использовать более дешевые и доступные гальванические элементы питания ("ИВА-Н", рисунок 14б) или другие источники, например динамо-машину ("Пион-2001").

Прибор «ИВА-Н» предназначен для оценки напряженности электри­ческого поля (ЭП) промышленной частоты и индикации допустимого времени пребывания в таком поле ремонтного и обслуживающего персо­нала, производящего работы в зоне сильных ЭП, а также для лиц ин­женерно-технического состава, осуществляющих регламентацию различ­ных видов работ в зоне ЛЭП сверхвысокого напряжения.

Прибор "ИВА-Н" измеряет напряженность ЭП в диапазоне от 5 до 30 кВ/м, он имеет светодиодную линейку (11 сегментов), шкалу нап­ряженности ЭП и шкалу допустимого времени пребывания персонала в ЭП. Прибор оснащен устройством звуковой сигнализации, срабатывающим при нап­ряженности ЭП более 5 кВ/м.

Питание прибора - автономное, от элемента "Крона" или аккуму­лятора со встроенным выпрямителем для подзарядки от сети 220 В. Прибор имеет систему контроля работоспособности. Габаритные разме­ры прибора 195x52x22 мм. масса - 150 г. Прибор комплектуется изме­рительной штангой для обеспечения необходимого, при определении допустимого времени пребывания персонала в ЭП, расстояния между телом оператора и прибором. В корпусе прибора имеется гнездо для крепления измерительной штанги.

Работа прибора "ИВА-Н" основана на электростатической индукции заряда, пропорционального напряженности внешнего ЭП, в измерительном преобразователе емкостного типа, выполненном в виде металлической пластины, усилении и индикации измеренного значения с помощью светодиодной линейки.

Прибор состоит из пяти основных блоков (рисунок 8): измерительного усилителя (ИУ), выпрямителя (В) амплитудного значения сигнала, преобразовательного устройства (ПУ), компаратора (К) и генератора звуковых импульсов (ГЗИ).

Рисунок 8. Структурная схема прибора «ИВА-Н».

Индуцируемый заряд формируется при помощи преобразователя, выполненного в виде металлической пластины. Блок ИУ имеет переменный коэффициент усиления, регулируемый при настройке прибора. Усиленный сигнал подается на выпрямитель амплитудного значения. Преобразователь уровня (ПУ) зажигает один из 1 светодиодов при поступлении на его вход соответствующего постоянного напряжения с выпрямителя. Сигнал с выпрямителя подается также на компаратор (К), который при определенном уровне включает генератор звуковых импульсов. ГЗИ работает на пьезоизлучающую головку, генерируя прерывистый звуковой сигнал частотой 1 кГц.

Модификация прибора имеет два диапазона: помимо вышеописанно­го еще диапазон с высокой чувствительностью, измеряющий напряженность ЭП от 0,5 до 5 кВ/м. Переход в соответствующий измеряемому юлю режим осуществляется автоматически. На лицевой панели два круглых светодиода указывают, в каком диапазоне работает прибор.

Наличие второго диапазона позволяет использовать прибор для определения наличия напряжения на проводах, розетках, распредели­тельных коробках, для поиска трассы скрытой проводки напряжением 127 В и выше в производственных и жилых помещениях, для проверки заземления работающего оборудования.

 Бесконтактный сигнализатор напряжения «ИВА-Н» позволяет измерять напряженность ЗП от 0,5 кВ/м, можно использовать для контроля соблюдения предельно допустимых уровней ЭП промышленной частоты внутри жилых помещений и на терри­тории зоны жилой застройки, установленных действующими санитарными нормами.

Сигнализатор также позволяет оперативно определить исправность защитного заземления электрооборудования. При приближении к незаземленному корпусу включенной установки, он срабатывает на расстоянии больше, чем при приближении к отдельному проводу. Если же заземление исправно, то сигнализатор на расстоянии 10-15 мм от корпуса будет оставаться в дежурном режиме.

Зависимость показаний сигнализатора от положения его по отношению к источнику электрического поля, позволяет по максимальному числу горящих светодиодов определять расположение находящегося под напряжением провода, в том числе и скрытой проводки 220 В.

СИГНАЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ КАСОЧНЫЕ (СНК).

При работе на ВЛЭП наиболее правильным является крепление СН на каске (рисунок 16), так как в большинстве вариантов расположения работающего электрическое поле имеет максимальную напряженность в зоне над головой человека.

Основной недостаток многих касочных сигнализа­торов (СНК) заключается в их сравнительно больших габаритах и массе. Размещение такого прибора на каске работника создает значительные неудобства в работе и вызывает утомление шейного отдела позво­ночника. Большая масса прибора обычно вызвана использованием элементов питания устаревших типов с малой энергоемкостью и конструкцией датчика электрического поля.

а - НИК 6-10 производства "РЭТО";

б - СНИ-3 производства КБ "Луч";

в - СНИ-5 производства Армавирского электротехнического завода.

Расположение СНК снаружи на каске опасно из-за возможности зацепов. При снижении размеров сигнали­затора и при увеличении надежности крепления данный недостаток практически устраняется.

Другой, не менее важный, недостаток заключается в том, что расположение прибора на каске не обеспечивает защиту его от воздействия атмосферных оса солнечной радиации и пыли, что значительно еж надежность работы, особенно контактных элементов ввиду повышения вероятности их окисления. Проблема может быть частично решена созданием герметичных корпусов с повышенной влагозащитной, как это сделано с СНК "Кристалл" производства «ИНВАРЭЛТРАНС».

Сложность обеспечения бесконтактного автоматического включения прибора вынуждает практически всех разработчиков применять ненадежный механический переключатель. Использование герконов час решает проблему повышения надежности включения, но при этом появляются проблемы с размещением магнита. Применение бесконтактного переключателя позволяет повысить надежность включения прибора, хотя в этом случае имеют место дополнительные потери электроэнергии, вызванные падением напряжения на электронном ключе, что приводит к снижению ре работы источника питания.

Попытка создания сигнализаторов с расширенным диапазоном измерений ведет к необходимости использования дополнительных переключателей, что снижает надежность и увеличивает риск, связанный с неправильным выбором рабочего диапазона напряжений.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5