Nagyfeszültségű villamos hálózatok földzárlatvédelme, és az ebből adódó biztonsági kockázatok

Nagyfeszültségű villamos hálózatokon a bekövetkező zárlatok általában ívelő jellegűek, pl. egy madár a vezetékoszlopnál rászáll a csupasz vezetékre és szárnyával hozzáér a földpotenciálon lévő tartószerkezethez, ekkor villamos ív (ívelő földzárlat) keletkezik, amely mindaddig fennmaradhat, amíg a kérdéses hálózat részt ki nem kapcsolják. Visszakapcsolás esetén az ív nagy valószínűséggel nem gyullad újra mivel az ívet (zárlatot) okozó tárgy - esetünkben a madár szárnya - már szétégett, vagy leesett. Ugyanez a folyamat játszódik le, ha valamilyen ág vagy nedvesedés okoz átmenetileg zárlatot. A villamos energiaszolgáltatás folyamatosságához komoly gazdasági érdekek fűződnek, ezért a visszakapcsolást minél előbb el kell végezni. Ha a lekapcsolás és a visszakapcsolás között eltelt idő néhány tized és kb. 1 másodperc közötti idő, azt a villamos fogyasztók általában alig észlelik „egy rövidet pislog a lámpa”, de a nagy villamos motorok nem állnak le, az üzemekben a termelés folyamatos marad.

Ennek a lekapcsolási és visszakapcsolási folyamatnak a megvalósítására használatosak az úgynevezett visszakapcsoló automatikák. A visszakapcsoló automatikával ellátott hálózati védelem a zárlat hatására lekapcsol, majd 0,3-1,2 s. múlva visszakapcsol. (ezt nevezik gyorsvisszakapcsolásnak – „GVA”-nak, eredetileg a gyorsvisszakapcsoló automatika rövidítése a „GVA”.) Ha a visszakapcsolásig a zárlat már megszűnt (a villamos ív nem gyújt vissza), a hálózat bekapcsolva marad, a berendezés normál üzemmód szerint működik tovább. Ha a zárlat még továbbra is fennáll, akkor a gyors visszakapcsolás sikertelen, és a megszakító újra kikapcsolja a berendezést. Ekkor lép működésbe a 2. fokozat a lassú visszakapcsoló automatika (lassú visszakapcsolás – „LVA”). A lassú visszakapcsoló fokozat bizonyos idő - 15-120 s. - után újra visszakapcsolja a megszakítót. Ha addigra a zárlat elmúlt, a megszakító bekapcsolva marad, ha nem, akkor a megszakító „végleg” kikapcsol, és csak a villamosmű kezelőszemélyzete „kézi” beavatkozással kapcsolhatja azt vissza. A zárlat fennállását minden esetben hibajelzés tudatja a kezelő személyzettel. A védelem többfokozatú „LVA”-val is fel lehet szerelve, ekkor a fent ismertetett folyamatot többször ismételve kísérli meg az automatika a visszakapcsolást, és csak a hosszú időn keresztül fennálló zárlat esetében következik be a végleges lekapcsolás.

Az előzőektől eltérően amennyiben engedélyezett a tartós földzárlat melletti üzem, akkor az eredménytelen visszakapcsolási ciklus(ok) után az automatika nem kapcsolja ki a megszakítót, az energiaellátás hibajelzés mellett földzárlatos állapotban, megváltozott üzemi jellemzők mellett tovább folytatódik.

Egy nagyfeszültségű villamos hálózaton bekövetkezett villamos áramütéses balesetkor (ez egy ívelő földzárlat) is az előzőeknek megfelelő folyamat játszódik le, tehát minden esetben számolni kell a feszültség visszatérés lehetőségével! Ekkor is érvényes az az alapszabály miszerint egy villamos berendezést az első bekapcsolás után mindaddig feszültség alatt lévőnek kell tekinteni, amíg rajta a feszültségmentesítést maradéktalanul el nem végezték. Ebből következően a biztonsági távolságokat és a feszültség közelében végzendő munka szabályait szigorúan be kell tartani. Fontos ezt szem előtt tartani a nagyfeszültségű szabadvezetéken bekövetkezett áramütés sérültjének mentésekor, a mentő személynek nem szabad abban bíznia, hogy a hiba hatására „véglegesen” kikapcsolták a hálózatrészt!

 

Az alábbi ábra egy egyfokozatú „GVA” védelem működési ciklust mutat be (a holtidő - a visszakapcsolás ideje általában 0,3-1,2s között állítható):

a.)    sikeres visszakapcsolás

b.)    sikertelen visszakapcsolás

 

Magyarázat az ábrához:

Normál üzemállapotban: a feszültség U_ü, az áram I_ü,

 

Fellép a zárlat: az áram megnő I_z zárlati áramértékre, a feszültség leesik U_z zárlati értékre, a védelem ezt érzékeli, és lekapcsol.

A védelmi automatika a beállított holtidőnek megfelelő ideig vár (a tapasztalat szerint ennyi idő alatt a zárlatot okozó hiba megszűnik – pl. a zárlatot okozó madár leesik). A védelmi automatika visszakapcsol, és

            a.) ha azt érzékeli, hogy a feszültség és áramértékek visszaálltak az üzemi szintre - jelezve, hogy a zárlat elmúlt - akkor a visszakapcsolást sikeresnek „minősíti” és bekapcsolva marad a hálózat. (A közben eltelt kis kikapcsolt időszakot a fogyasztók a „tehetetlenségük” miatt alig érzékelik. Az izzólámpák egyet villannak, a motorok tovább forognak.)

            b.) ha azt érzékeli, hogy a feszültség és áramértékek nem álltak vissza az üzemi szintre - mert a zárlat továbbra is fennáll - akkor a visszakapcsolást sikertelennek „minősíti” és újra lekapcsol.

A gyakorlatban általában többlépcsős visszakapcsoló automatikákat használnak. Ez azt jelenti, hogy a gyors visszakapcsolási ciklust egy, vagy több lassú visszakapcsolási ciklus követi, ezek holtideje a 120 másodpercet is elérheti. Magyarországon vannak olyan hálózatok, ahol fennmaradó hiba esetén sem kapcsol le „véglegesen” a védelem, hanem a fentebb említett módon úgynevezett „sánta üzemben” működik tovább a hálózat. Ez azzal jár, hogy a szigetelt hálózat egyik fázisa (amelyben bekövetkezett a zárlat) tartósan földpotenciálon lesz. Így a másik két fázis a földhöz képest vonali feszültségen működik tovább (a hiba elhárításáig/elhárulásáig).

 

Munkavédelmi szempontból súlyos kockázatot jelent, hogy az egyszer már feszültségnélküli nagyfeszültségű hálózaton automatikusan újra megjelenhet, és ezt követően akár tartósan fennmaradhat a feszültség!

Előfordulhat, hogy a hálózatot éppen egy áramütéses baleset miatt kapcsolta le a védelem. A fentiekben tárgyaltak miatt a feszültség azonban automatikusan visszatérhet. Ez a sérültek mentésében résztvevők életét és testi épségét is súlyosan veszélyeztetheti.

Mentésnél minden esetben szigorúan be kell tartani az MSZ 1585:2012 szabvány C 100 melléklet C.100.2.2 pontjában leírtakat (idézem):

 

Az áramütött személy kiszabadítása



 

Amennyiben munkabiztonság témában tanácsra van szüksége, kérem írjon a munkavedelem@vallalkozo.info címre, vagy hagyjon üzenetet a +36 1 486 18 00 callcenter-en keresztül.

Előző cikkünket „Meghívó a„Biztonság-egészség-védelem” című munkavédelmi fórumra és kiállításra”címmel ajánlom olvasóim figyelmébe.

Munkavédelem A-Z