Тех условия подключения электричества: Технические условия на подключение к электрическим сетям

Обращение в соответствующие организации

Для начала разберемся, где и как подать заявку на подключение. Первое, что необходимо сделать, это обратиться в организацию, которая проводит электричество. Выполнить данный пункт необходимо даже в том случае, если вы не собираетесь подключаться к электросети.

На территории РФ существуют две организации, благодаря которым у нас в доме есть электричество. Первая – вырабатывает электроэнергию, затем передает второй, которая непосредственно поставляет электричество к вашему земельному участку. Коротко говоря – сбывает электроэнергию.

Чтобы найти организацию, которая поставляет электроэнергию, необходимо зайти на сайт организации, обратите внимание, он должен быть официальным. Также можно позвонить по региональному номеру компании. Более простой вариант, поинтересоваться у соседей, уже подключившихся к ближайшей электросети.

Как правильно провести электричество к земельному участку

Давайте поговорим о порядке подключения электричества, то есть о всех необходимых этапах.

Сначала вы должны написать заявление на то, что хотите подключить электроэнергию к вашему участку. Далее вам скажут обо всех необходимых техусловиях на подключение электричества.

Выполняем все условия, которые вам предоставили. Затем участок присоединят к электросети, а также начнут работы пуско-наладочного типа.

После вам выдадут несколько свидетельств: свидетельство о том, что ваш участок присоединили к какой-либо электросети, свидетельство о разграничении балансовой принадлежности и документ об ответственности обеих сторон при эксплуатации.

Ваш участок подключат к электросети, которая в свою очередь подключена к энергопринимающим устройствам. Также компания установит и запломбирует специально установленный прибор учета используемой электроэнергии, по другому – счётчик электроэнергии.

Последним пунктом, владелец земельного участка заключает договор с организацией, поставляющей электроэнергию.

Необходимые документы для подачи заявки о подключении

Вы уже знаете, что необходимо для подключения электричества, а именно порядок выполнения действий. Теперь давайте поговорим о том, что нужно для заявки на подключение к какой-либо электросети. Итак, вот список необходимых документов:

• Свидетельство, которое подтверждает, что вы собственник указанного земельного участка. Также, если на принадлежащей вам земле имеется дом, необходимо предоставить на него документы.
• В случае, если заявку на подключение оформляет не владелец, а доверенное лицо, нужно предоставить доверенность.
• Также ещё во время подачи заявки необходимо предоставить план электроснабжения участка.

Не всегда организации, подключающей электричество к вашему земельному участку, нужен план, поэтому лучше заранее узнать о необходимости плана электроснабжения в офисе компании. Отмечу, что компания не имеет право на законных основаниях требовать другие документы, так как данного списка вполне достаточно.

Техусловия для подключения электроэнергии к земельному участку

После подачи всех необходимых документов, включая заявку на подключение к какому-либо участку, срок ее рассмотрения составит 30 дней. По прошествии данного срока, заявителю либо выдадут план договора на техническое подключение, либо он получит официальное письмо от организации, где будет указана причина отказа.

Также вам выдадут список необходимых техусловий. На их выполнение, как правило, дают 2 года. В противном случае, владельцу или доверенному лицу, придется подавать заявку на подключение электроэнергии к земельному участку еще раз.

Обратите внимание! Если в техусловиях необходимо выполнить какие-либо работы за пределами участка, то их проделывает организация!

Каковы сроки подключения?

Законные сроки по подключению участка к электроэнергии – от полугода до 1 года. Если ваш земельный участок находится в городе, подключение к электричеству не должно занимать более 6 месяцев, при условии, что электросети находятся на расстоянии не более, чем 300 метров от объекта.

В случае, если ваш земельный участок находится в сельской местности, то подключение занимает, то же время, при условии что электросети находятся на расстоянии не более, чем 500 метров. Срок увеличивается до года, если объект находится дальше установленного расстояния.

Важно! Помните что за незаконное подключение – полагаются санкции, так как это нарушение закона.

Итак, сегодня вы узнали о том, как подключить ваш земельный участок к электросети, необходимых для этого документах, в какую организацию нужно обращаться, техусловиях и сроках проведения.

Фото процесса подключения электричества

Технические условия для подключения к электрическим сетям

Порядок получения технических условий и подключения всех объектов к сетям электроснабжения определяется «Правилами технологического присоединения», которые были приняты правительством России в декабре 2004 года. Документ регламентирует порядок возможность подключения к электросетям потребителей (юридических и физических лиц), а также субъектов, производящих и распределяющих энергию. Для потребителя не только важно знать порядок действий для получения технических условий на подключение к электрическим сетям, но и подготовить перечень необходимых для этого документов.

Порядок получения технических условий

Согласно правилам, действующим сегодня на территории России, техусловия являются неотъемлемой частью договора на подключение к электрической сети. Это важный момент, на который следует обратить внимание, так как получить ТУ без договора нельзя. Для решения поставленной задачи необходимо выполнить следующие действия:

• Предоставить заявку на заключение договора и получение ТУ в сетевое предприятие.
• Подписать соглашение, определяющий все технические и юридические особенности технологического подключения.
• Выполнить пункты договора и ТУ для получения возможности подключения к электросети.
• Получить разрешение на подсоединение к линиям электроснабжения в органах Госэнергонадзора.
• Подключить объект в соответствии с техусловиями (выполняется сетевым предприятием).
• Составить акт в установленной форме для подтверждения факта подсоединения в соответствии со всеми нормами технических условий.

Эти действия должны быть выполнены в следующих ситуациях:

• При необходимости подсоединения нового объекта к сети электроснабжения.
• На действующем объекте увеличиваются максимальные мощности.
• В схему электроснабжения вносятся корректировки, например, изменяется точка подключения.

Заявку необходимо подать в ту сетевую организацию, чьи объекты передачи энергии располагаются максимально близко к участку Заявителя. Образец заявления, необходимого к заполнению, можно найти в приложениях к Правилам. Сетевая организация, в которую было направлена заявка на получение техусловий на подключение электричества и заключение договора, на протяжении 15 дней с момента предоставления заявления обязана направить на адрес Заявителя все необходимые подписанные документы в бумажном виде.

Следует обратить внимание на тот факт, что последнее условие является обязательным даже в ситуации, когда заявление было передано посредством интернета. Стоимость работ по подключению к электросетям утверждается государственной организацией, регулирующей тарифы на электричество. Если заявление подается на получение ТУ для временного подключения, сетевая компания обязана отправить все необходимые документы на адрес заявителя в течение 3 дней с момента подачи заявки.

В ситуации, когда ТУ должны согласовываться с системным оператором, время подготовки пакета документов может быть увеличено на срок ожидания ответа от него, а сетевая организация должна уведомить об этом вторую сторону. После получения ТУ и проекта договора, утвержденных сетевой компанией, Заявитель должен отправить в ее адрес один экземпляр подписанных им документов. Если он не согласен с условиями соглашения, следует выслать мотивированный отказ и протокол разногласий с указанием всех необходимых, по его мнению, изменений. На выполнение этих действий отводится 30 дней.

Необходимые документы для получения ТУ

Правила регламентируют список документов, которые должны быть приложены к заявлению. Для физических и юридических лиц они несколько отличаются, а общими являются следующие:

• Причина получения техусловий.
• Наименование и адрес объекта, который планируется подключить к электросети.
• Документ об оплате услуги.

Юридические лица и предприниматели

Кроме рассмотренных выше документов необходимо предоставить еще несколько:

• Схема расположения электрических установок, которые нуждаются в получении разрешения на подключение.
• Однолинейная электросхема сети заявителя. Документ необходим только для сетей мощностью от 35 кВ.
• Планировка помещений с указанием места размещения агрегатов.
• Копия документов, подтверждающих права на владение подключаемым объектом.
• При отсутствии самого Заявителя необходима доверенность на ведение дел другой личностью.
• Список всего электрооборудования с указанием мощности каждой установки, если они должны быть подключены к автоматической противоаварийной системе.

Физические лица

Физическим лицам нужно предоставить документы:

• Удостоверение личности заявителя.
• Документ, подтверждающий адрес проживания.
• Расчет номинальной нагрузки на подключаемом объекте.

Такие требования предъявляются при подключении к сетям мощностью не более 15 кВ для обеспечения личных нужд, не связанных с ведением бизнеса.

Электрическое состояние — обзор

1.1 Общая проблема линии электропередачи

Использование электричества в связи или энергоснабжении требует, чтобы как можно больше электроэнергии, генерируемой в источнике, передавалось на нагрузку. Внешний вид систем для осуществления этой передачи сильно различается в зависимости от характера предприятия; На первый взгляд мало общего между высоковольтными линиями основной энергосистемы и коаксиальным кабелем между антенной и телевизором. Но определенные принципы лежат в основе работы обеих систем, и в дальнейшем эти принципы должны быть установлены.

Подключение источника к нагрузке образует замкнутую цепь. Эта схема обеспечивает желаемую передачу энергии, но также может рассеивать заметное количество энергии в виде тепла и накапливать энергию в магнитных и электрических полях. В этом случае цепь следует рассматривать как имеющую сопротивление, индуктивность и емкость. Может случиться так, что большая часть рассеиваемой или накопленной энергии локализована, и в этом случае соответствующий параметр можно рассматривать как концентрированный, и следует известная концепция сети «сосредоточенных» параметров.Предполагаются элементарные принципы, на которых основан анализ таких сетей; нас будут интересовать проблемы, которые возникают, когда конечного числа сосредоточенных элементов больше не достаточно для описания процесса передачи электрической энергии, и теперь рассмотрим, как такая ситуация может возникнуть.

Предположим, что источник и нагрузка соединены проводящими проводами между соответствующими клеммами. Какой бы степень точности ни требовалась при анализе, всегда можно найти такое расстояние между источником и нагрузкой, чтобы для этого и более коротких расстояний влиянием соединительных проводов на ток можно было пренебречь.Точное расстояние будет зависеть от требуемой степени точности, характера ЭДС источника. постоянные или переменные — физическая природа и расположение проводников, а также качество изоляции. Теперь предположим, что расстояние между источником и нагрузкой превышает эту длину. Во многих практических случаях первые заметные эффекты связаны с вставкой между источником и нагрузкой сопротивления соединительных проводов и увеличением индуктивности цепи за счет увеличения магнитного потока внутри контура, образованного источником, соединительными проводами и нагрузкой.Что касается расчета электрических условий в источнике и нагрузке, можно предположить, что повышенное сопротивление и индуктивность сосредоточены в одной точке соединительных проводов, и желаемая точность восстановлена. Но с дальнейшим увеличением расстояния между источником и нагрузкой возникает более сложная ситуация. Токи источника и нагрузки будут отличаться из-за протекания тока через проводимость и емкость между проводниками. Опять же, длина, на которой этот эффект становится важным, будет зависеть от природы проводов и их расположения, изоляции и скорости, с которой источник p.d. меняется со временем. Ясно, что на каком-то этапе мы будем вынуждены рассмотреть систему, в которой и потенциал, и ток в любой момент заметно изменяются в зависимости от расстояния вдоль соединений между источником и нагрузкой. Именно на этом этапе соединения образуют линию передачи в том смысле, в котором мы будем использовать этот термин.

Обобщенная теория передачи должна привести к построению выражений, описывающих распределение потенциала и тока по линии передачи и ее терминалам, причем эти выражения применимы независимо от характеристик линии и характера ее возбуждения.Однако такие выражения из-за своей общности были бы настолько сложными, что расстроили бы любое желание получить понимание, которое вдохновило их создание. Поставив общую задачу, мы сначала максимально упростим ее, а позже рассмотрим дальнейшие сложности, важные на практике.

Во-первых, мы на протяжении всего исследования будем ограничивать рассмотрение однородными линиями, то есть линиями, для которых любой участок идентичен любому другому участку такой же длины. Если бы между проводниками такой линии передачи, разомкнутыми на обоих концах, применялось равномерное распределение разности потенциалов, измеряемая емкость имела бы тенденцию к увеличению непосредственно с увеличением длины линии.Это связано с тем, что по мере того, как линия становится длиннее, электростатическое поле стремится к осевой однородности, влияние концов линии становится все менее важным. Линия может рассматриваться как имеющая определенную емкость на единицу длины и, в соответствии с тем же аргументом, определенную индуктивность на единицу длины. Для нашего первого обсуждения мы также предположим, что линия не имеет потерь мощности, то есть имеет нулевое сопротивление вдоль проводников и нулевую проводимость между ними.

До сих пор мы упростили задачу, идеализировав линию.Теперь упростим систему в целом. Очевидно, что электрические условия на линии зависят как от характеристик линии, так и от ограничений, налагаемых источником и нагрузкой. Теперь, если принять, что передача энергии не может быть мгновенной, из этого следует, что изменения импеданса нагрузки, например, не могут повлиять на ток источника или p.d. пока не истечет конечное время. Фактически, если предположить, что нагрузка бесконечно удалена, ее характеристики вообще не нужно учитывать при любом анализе электрических условий в конечные моменты времени с момента включения источника.

Далее естественно рассмотреть, какие упрощения можно сделать в характеристиках источника. Чтобы свести к минимуму предположения, мы будем характеризовать источник только п.о. который применяется между линейными проводниками, то есть считается источником нулевого импеданса.

Итак, чтобы прояснить дискуссию, мы вообразим источник p.d. чтобы быть примененным на одном конце бесконечной линии без потерь, и наша цель — выяснить, какой отклик линия имеет на применение этого pd, какие потенциальные и текущие распределения существуют вдоль линии и какие отношения могут быть между раздачами.

Системы возобновляемых источников энергии, подключенные к сети | Министерство энергетики

Поставщики электроэнергии хотят быть уверены, что ваша система включает компоненты безопасности и качества электроэнергии. Эти компоненты включают переключатели для отключения вашей системы от сети в случае скачка напряжения или сбоя в подаче электроэнергии (чтобы ремонтники не были поражены электрическим током) и оборудование для кондиционирования энергии, чтобы гарантировать, что ваша мощность точно соответствует напряжению и частоте электричества, протекающего через сеть. .

Пытаясь решить проблемы безопасности и качества электроэнергии, несколько организаций разрабатывают национальные руководства по производству, эксплуатации и установке оборудования (ваш поставщик / установщик, местная организация по возобновляемым источникам энергии или ваш поставщик электроэнергии будут знать, какие из стандартов применяются в вашей ситуации и как их реализовать):

• Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) написал стандарт, который касается всей распределенной генерации, подключенной к сети, включая системы возобновляемых источников энергии.IEEE 1547-2003 предоставляет технические требования и тесты для работы в сети. Дополнительную информацию см. В Координационном комитете по стандартам IEEE по топливным элементам, фотоэлектрическим элементам, распределенной генерации и хранению энергии.
• Underwriters Laboratories (UL) разработала UL 1741 для сертификации инверторов, преобразователей, контроллеров заряда и выходных контроллеров для автономных и подключенных к сети систем возобновляемой энергии. UL 1741 подтверждает, что инверторы соответствуют IEEE 1547 для приложений, подключенных к сети.
• Национальный электротехнический кодекс (NEC), продукт Национальной ассоциации противопожарной защиты, касается безопасности электрического оборудования и проводки.

Хотя штаты и поставщики электроэнергии не уполномочены на федеральном уровне принимать эти кодексы и стандарты, ряд коммунальных комиссий и законодательных органов теперь требует, чтобы правила для систем распределенной генерации основывались на стандартах IEEE, UL и NEC.

Кроме того, в некоторых штатах сейчас проводится «предварительная сертификация» конкретных моделей оборудования на предмет безопасности для подключения к государственной электросети.

Как электричество подается в ваш дом

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько удобно щелкнуть выключателем или нажать кнопку и получить мгновенные удобства?
Это кажется таким простым; вам становится немного холодно или жарко, вы толкаете термостат вверх или вниз; ваша семья проголодалась, вы берете еду из холодильника и разогреваете ее в микроволновой печи или готовите еду на плоской плите; напряженный рабочий день, вы прыгаете в горячую ванну с водой; Чтобы узнать, что происходит в мире, вы берете пульт и включаете телевизор.Но как электричество попадает в ваш дом? Это сложный процесс, состоящий из множества шагов, посмотрите видео «Путь электричества» или вы можете подробнее узнать о каждом шаге ниже.

Распределительная система Вернуться к началу

Подстанция

CAEC покупает энергию у нашего кооператива по производству и передаче PowerSouth, который производит или покупает электроэнергию и передает ее на большие расстояния по линиям электропередачи распределительным компаниям, таким как CAEC.Наши подстанции — это точка, в которой электросетевая инфраструктура становится распределительной. Распределительные подстанции понижают напряжение, поступающее от линий электропередачи, чтобы начать процесс подачи энергии в ваш дом. Много работы уходит на планирование новых подстанций или даже модернизацию подстанций. CAEC использует долгосрочное прогнозирование для планирования новых подстанций, что напрямую влияет на надежность. Когда вы подписываетесь на услугу, независимо от ваших намерений в отношении этого счетчика, мы должны учитывать ваши текущие и будущие потребности в электроэнергии в этих прогнозах.Размещение и строительство подстанции — непростой процесс; Фактически, от этапа планирования до реализации требуется от двух до трех лет, чтобы завершить только один проект стоимостью примерно 1,5 миллиона долларов.

Силовой трансформатор

Напряжение, поступающее на подстанцию, 115 000 или 46 000 вольт, слишком велико для непосредственного попадания в ваши районы. Силовые трансформаторы используются для понижения напряжения до приемлемого уровня, чтобы подать его в ваши окрестности.

Распределительный трансформатор

Мы еще не готовы подключить ваш дом к электросети; напряжение, поступающее от силового трансформатора, 25 000 или 13 200 вольт, все еще слишком велико, чтобы подавать его прямо в ваш дом.Оттуда мощность распределяется по милям (в зависимости от того, как далеко ваш дом находится от подстанции) линий электропередачи, чтобы достичь распределительного трансформатора, который снова понижает мощность до уровня напряжения, необходимого для вашего дома, который составляет 120/240 вольт. . За последние пять лет стоимость трансформаторов выросла на 50 процентов, отчасти из-за роста материальных затрат, а также из-за федеральных нормативных требований, требующих повышения эффективности.

Сервисный сброс и счетчик

От распределительного трансформатора к вашему дому подключается служебный провод, который называется служебным отводом.Если у вас накладные расходы, CAEC подключает служебный провод к вашей погодной головке, которая является точкой соединения между объектами CAEC и домовладельцем. Если ваш служебный провод находится под землей, CAEC подключает служебный провод к вашей подземной измерительной коробке. Стяжка, сделанная на стороне источника счетчика, является точкой соединения между CAEC и элементом. Коробка счетчика в обоих случаях позволяет CAEC измерять количество потребляемой энергии.

Электроснабжение вашего дома

От коробки счетчика провод обычно подключается к домашней коробке выключателя, которая функционирует как механизм безопасности для вашего дома.На этом этапе в дело вступает ваша домашняя проводка, которая позволяет отправлять энергию в розетки и выключатели одним нажатием кнопки или щелчком переключателя.

Это относится только к нескольким основным элементам оборудования, которые мы используем, чтобы ваше питание оставалось включенным более 99,9% времени. Некоторое другое жизненно важное оборудование, которое мы используем, включает выключатели верхнего и нижнего уровня, регуляторы напряжения и молниеотводы. Этот процесс также не распространяется на техническое обслуживание, которое мы должны выполнить, и персонал, необходимый для обеспечения того, чтобы созданная нами инфраструктура оставалась в отличном состоянии.Это включает в себя нашу программу управления растительностью, проверки линий и подстанций и другие важные программы.

Вернуться к началу

Как мы узнали выше, детально изучив систему распределения, для того, чтобы система передачи стала возможной, требуется совместная работа многих частей. Именно эта сеть, принадлежащая и обслуживаемая поставщиком электроэнергии и передачи CAEC, PowerSouth, а также линии электропередачи, принадлежащие Southern Company, делают возможной доставку электроэнергии нашим членам.А начинается все на заводе генерации:

Поколение

Производство электроэнергии начинается на электростанции, где источники топлива, такие как уголь, природный газ или гидроэнергетика, используются для преобразования воды в пар в процессе нагрева. Например, на большинстве угольных электростанций куски угля измельчаются в мелкий порошок и загружаются в установку для сжигания, где они сжигаются. Тепло от горящего угля используется для производства пара, который разводится по всей установке.

Турбины / Генераторы

Поскольку пар представляет собой воду под высоким давлением, он направляется в турбину, где давление заставляет лопасти турбины вращаться с высокой скоростью. Вал соединен между турбиной и генератором. Внутри генератора находится магнитное поле, которое производит напряжение или электричество примерно 15 000 вольт (В). Для удовлетворения потребностей в электроэнергии членов CAEC и потребителей других распределительных кооперативов PowerSouth требуется около 10-12 лет и от 700 до 3 миллиардов долларов, чтобы построить только одну электростанцию.

Передающая подстанция

Мощность высокого напряжения, вырабатываемая генератором, поступает на передающую подстанцию ​​электростанции. Внутри подстанции большие трансформаторы преобразуют напряжение генератора до чрезвычайно высокого напряжения (диапазон 115 000–500 000 В), чтобы он более эффективно передавался по линиям электропередачи на подстанции электропередачи и понижающие подстанции электропередачи.

Линии передачи и полюса

После повышения до соответствующего напряжения мощность затем передается в систему передачи, которая состоит из линий и полюсов, полностью или совместно принадлежащих PowerSouth.PowerSouth обслуживает более 2200 миль линий электропередачи и более 300 подстанций в Алабаме и Флориде. Планирование и установка нового передающего оборудования может быть долгим и утомительным процессом. Это часто связано с рядом сложных и критических экологических, экономических, социальных и технических вопросов, касающихся окружающей среды, надежности, которые необходимо изучить до принятия решений и выдачи необходимых разрешений (например, воздействия на окружающую среду, права проезда). Изучение и исследование каждой из этих ключевых областей, а также действия по планированию и прогнозированию потребности и размещения передающего оборудования могут занимать 10-20 лет, а на фактическое выполнение может потребоваться еще два-пять лет.

Коммутационная станция

Когда мощность достигает точки подачи, она проходит процесс понижения (или снижения напряжения) на коммутационных станциях. Здесь 115 000–500 000 В снижается до примерно 115 000–46 000 В перед отправкой в ​​первый компонент распределительной системы — подстанцию ​​- и, в конечном итоге, в ваш дом.

Планирование такой большой системы может занять годы или десятилетия и может стоить миллионы долларов. Например, одна миля линии 115 000 В в сети электропередачи может стоить приблизительно 400 000 долларов — от планирования и разработки до реализации.Когда вы думаете о времени и усилиях, которые требуются, а также об инвестициях, чтобы построить и поддерживать тысячи миль линий для подачи электроэнергии в наши дома, ценность электричества становится гораздо более очевидной.

Производство электроэнергии: уголь Вернуться к началу

Знаете ли вы, сколько угля используется в вашем доме каждый день? Ежегодно средняя семья из четырех человек использует 3375 фунтов угля для водонагревателя; 560 фунтов — плита / плита; 256 фунтов — телевизор; и 37 фунтов — пылесос. Почти половина электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах, вырабатывается из угля, а с учетом огромных ресурсов США.У S. этот тип топлива — известно, что его запаса хватит почти на 300 лет — даже используется с той же скоростью, что и сегодня.

Затраты, связанные с использованием угля, включают добычу, транспортировку, производство электроэнергии и контроль выбросов, однако электроэнергия, работающая на угле, остается одним из самых дешевых источников энергии для потребителей. Так как уголь питает ваш дом? Начнем с шахт.

Добыча угля

Существует два основных способа добычи угля: открытая и подземная добыча.Шахтеры добывают уголь из залежей на уровне земли или вблизи нее, используя метод открытой добычи. Наземные бригады удаляют землю, покрывающую уголь, и постепенно извлекают это ископаемое топливо. Затем по закону горняки должны вернуть землю в ее первоначальное или улучшенное состояние, известное как рекультивация. В районах, где залежи угля находятся глубоко под землей, шахтеры роют туннели в земле и используют один из трех методов: обычную, непрерывную или длинную разработку.

При обычном методе горняк использует длинную электрическую цепную пилу, чтобы разрезать полосу под угольными месторождениями, и это место подвергается взрыву.После того, как взрыв разрыхляет уголь, шахтеры используют погрузочную машину и конвейерную ленту для переноса угля на поверхность земли для дальнейшей обработки. Напротив, при непрерывной разработке и разработке длинных забоев не используются буровые или взрывные работы. С помощью этих процессов уголь соответственно дробится или режется, а затем отправляется на обогатительную фабрику. На обогатительной фабрике рабочие работают с оборудованием для удаления камней и мусора перед промывкой, сортировкой и смешиванием угля перед отправкой.

Шахтеры обладают высокой квалификацией и хорошо обучены использованию сложного современного оборудования.В среднем угольщики работают 40 часов в неделю в холодных, шумных, сырых и темных условиях, а их средняя почасовая оплата составляет 21,57 доллара. В угольной промышленности занято более 300 000 человек.

Транспортировка угля

в основном транспортируется в США по железной дороге и баржами. Альтернативные способы доставки включают грузовик, конвейер и судно. На железнодорожный транспорт приходится 70 процентов поставок угля на электростанции, что может привести к злоупотреблению рыночной властью (т.е. рост тарифов, низкое качество и ненадежный сервис), вызванные отсутствием конкуренции. С 2004 года ряд кооперативов по производству и передаче электроэнергии сообщили, что их железнодорожные перевозчики требуют 100-процентного повышения ставок по истечении срока их существующих контрактов.

PowerSouth (наш поставщик электроэнергии), расположенная недалеко от Лероя, штат Алабама, принимает уголь размером с мяч для гольфа на баржах на реке Томбигби и по железной дороге. По мере того, как уголь выгружается на конвейер, уголь перемещается в большую складскую штабель, достаточно большую, чтобы обеспечить двухмесячный спрос.

Завод Lowman может хранить до 250 000 тонн угля. Учитывая высокий спрос, установка может сжигать до 5000 тонн в день, когда потребители потребляют много электроэнергии. Следующим шагом в этом процессе является преобразование угля в электричество.

Преобразование угля в электроэнергию

Производство электроэнергии на угле — это процесс производства электроэнергии из энергии (углерода), хранящейся в угле. Процесс преобразования угля в электричество состоит из нескольких этапов:

1.Машина, называемая пульверизатором (показанная ниже), измельчает уголь в мелкий порошок.

2. Угольный порошок смешивается с горячим воздухом, что помогает ему гореть более эффективно. Вентиляторы первичного воздуха продувают смесь по угольным трубам в топку.

3. Горящий уголь нагревает воду в котле, образуя пар.

4. Пар из котла вращает лопасти турбины, преобразуя тепловую энергию горящего угля в механическую энергию, которая вращает турбину.

5.Вращающаяся турбина используется для питания генератора, машины, которая превращает механическую энергию в электрическую. Это происходит, когда магниты вращаются внутри медной катушки в генераторе.

6. Конденсатор охлаждает пар после его выхода из турбины. Когда пар конденсируется, он снова превращается в воду.

7. Вода перекачивается обратно в бойлер, и цикл начинается снова.

Произведенная электроэнергия затем начинает свой путь к вашему дому через систему передачи, как описано выше.Хотя основной процесс преобразования угля в электричество не изменился за 60 лет, достижения в технологии удаления выбросов привели к созданию более чистого угля.

Технология «Чистый уголь»

Чистые угольные технологии делятся на четыре основные категории: промывка угля, борьба с загрязнением для существующих электростанций, эффективные технологии сжигания и экспериментальное улавливание и хранение углерода. Исследования и разработки за последние два десятилетия привели к созданию более 20 новых, более дешевых и экологически чистых угольных технологий.Фактически, PowerSouth инвестировала около 400 миллионов долларов в модернизацию оборудования на заводе Lowman для снижения выбросов диоксида серы, оксида азота и ртути. Три угольных энергоблока Лоумена могут производить 556 мегаватт (этого достаточно для питания 300 000 домов и предприятий) за счет сжигания примерно 1,5 миллиона тонн угля в год. Благодаря интеграции усовершенствованных скрубберов выбросы диоксида серы были сокращены примерно на 92,5 процента (всего 200 000 тонн), а выбросы оксида азота сократились примерно на 80 процентов (18 000 тонн), при этом был достигнут побочный эффект снижения содержания ртути при использовании в сочетании со скрубберами. .

Хотя другие страны не контролируют свои выбросы от угля, более чистые угольные технологии помогают снизить выбросы загрязняющих веществ здесь, в США.

Производство электроэнергии: природный газ Вернуться к началу

Когда вы думаете об электричестве, вы можете не думать о природном газе, но этот ресурс играет жизненно важную роль в производстве вашей энергии. Природный газ — это топливо, которое требует минимальной обработки, чтобы его можно было использовать в промышленных целях. Он имеет высокую теплотворную способность или содержание Btu и содержит мало примесей по сравнению с некоторыми другими ископаемыми видами топлива.В электроэнергетике исторически природный газ использовался для электростанций промежуточного и пикового режима, или для станций, которые подключались к работе в периоды пиковой нагрузки, например, холодным зимним утром или жарким летним днем, когда большая часть населения потребляет больше электроэнергии. . В последние годы природный газ все больше и больше используется для выработки электроэнергии при базовой нагрузке.

От разведки и открытия до производства электроэнергии, прежде чем природный газ можно будет преобразовать в электричество, необходимо пройти несколько этапов — от определения местоположения ресурса до его полного использования, вы поймете роль природного газа в обеспечении электроэнергией вашего дома.

Разведка

Природный газ находится под землей в месторождениях. Чтобы сделать обоснованные предположения о местонахождении этих месторождений, нужны геологи и геофизики, а также использование технологий. Этот процесс может занять от двух до 10 лет. Геологи обычно начинают с геологических изысканий на поверхности земли, ища характеристики, указывающие на залежи природного газа.

После определения вероятных областей геологи используют такое оборудование, как сейсмографы (аналогичные тем, которые используются для регистрации колебаний землетрясений), магнитометры (для регистрации магнитных свойств) и гравиметры (для измерения гравитационных полей), чтобы исследовать состав земли ниже и определять если окружающая среда благоприятна для залежей природного газа.Если эти тесты положительны, затем выкапываются разведочные скважины, что позволяет геологам воочию увидеть характеристики подземных вод и подтвердить наличие отложений.

Добыча

После подтверждения высокой вероятности залежей газа в этом районе бурильщики начинают трехнедельный 24-часовой процесс раскопок (в некоторых случаях на глубине более 20 000 футов ниже поверхности земли) этих участков — где все еще нет 100-процентной уверенности в том, что месторождения природного газа существуют.

Бурильщики используют два метода: ударное бурение, которое заключается в поднятии и опускании тяжелого металлического долота в землю с образованием ямы; или роторное бурение, при котором для копания используется острое вращающееся долото (очень похожее на ручную дрель). Роторный метод — это, по большей части, наиболее распространенная форма бурения на сегодняшний день. Если находится природный газ, строится скважина; если природный газ не обнаружен, участок или «сухая скважина» очищается, и процесс поиска природного газа начинается снова.Например, с 1995 по 2005 год 60 процентов скважин, пробуренных на природный газ, считались сухими.

При обнаружении отложений открывается канал на поверхность, и, поскольку природный газ легче воздуха, сжатый газ поднимается на поверхность практически без помех. В некоторых случаях электрический заряд посылается в колодец, разрушая скалу вокруг него. После того, как заряды установлены, жидкость для гидроразрыва под высоким давлением, состоящая на 99,51% из воды и песка, направляется в скважину, которая дополнительно разрушает породы, выделяя природный газ.Поскольку газ легче раствора, он поднимается к верху скважины для улавливания. После извлечения из скважины газ проходит по сети трубопроводов для обработки и обработки.

Обработка

Природный газ, используемый в домах, сильно отличается от необработанного природного газа, который поступает из земли. Газ направляется на перерабатывающие предприятия, где извлекаются избыточная вода, жидкости, сера, диоксид углерода и углеводороды, в результате чего получается чистый природный газ.

Прибытие на электростанцию ​​

Обработанный газ поступает на электростанцию ​​по магистральному газопроводу. Эта труба соединяется с газовым двором электростанции, где фильтры дополнительно удаляют примеси, а вся избыточная влага (например, вода или жидкие углеводороды) собирается и удаляется. Газовые станции также кондиционируют газ для оборудования, используемого в производстве электроэнергии, путем регулирования давления в соответствии с проектными требованиями турбины внутреннего сгорания (см. Параграф ниже). Природный газ должен оставаться в «газообразном состоянии», а не конденсироваться в капли жидкости.Если природный газ конденсируется в виде углеводородов в более концентрированной форме, это может вызвать повреждение внутреннего оборудования. Один из методов, используемых для поддержания требуемого газообразного состояния, — это газовые нагреватели, которые помогают поддерживать уровень природного газа выше точки росы.

Турбины внутреннего сгорания / Генератор

Достигнув необходимого давления и температуры, газ попадает в турбину внутреннего сгорания, которая очень похожа на реактивный двигатель. В сочетании со сжатым воздухом, генерируемым в передней части двигателя (также известной как камера сгорания), сжигание природного газа вызывает вращение лопаток турбины.Турбина соединена с генератором через вал. Этот вал заставляет генератор вращаться и преобразует механическую энергию в электрическую, используя магниты и медную проволоку для создания электрического заряда. Затем эта мощность передается на повышающий трансформатор и распределительную станцию ​​электростанции перед подачей в систему передачи.

Система комбинированного цикла природного газа

После того, как турбина сжигает природный газ, можно производить больше энергии за счет использования системы комбинированного цикла.Эта система забирает тепло выхлопных газов турбины (от 900 до 1150 ° F) и отправляет его в парогенератор-утилизатор (HRSG).
HRSG забирает отработанные горячие газы и использует их для преобразования воды в пар. Затем этот пар направляется в паровую турбину, которая, как и турбина внутреннего сгорания, подключена к генератору для выработки электроэнергии. Пар направляется в конденсатор, который охлаждает пар, превращая его обратно в воду, где он повторно используется в HRSG, и процесс вода / пар повторяется.

Производство электроэнергии: гидроэнергетика Вернуться к началу

В раннем возрасте нас учили, что вода и электричество несовместимы. Как бы это ни было верно, знаете ли вы, что вода используется для выработки электроэнергии? Звучит странно, но одним из старейших источников, используемых для производства энергии, который существует уже сотни лет, является гидроэнергетика — вода используется для питания машин или производства электроэнергии.

Соединенные Штаты являются четвертым по величине производителем гидроэлектроэнергии в мире после Китая, Канады и Бразилии.Гидроэнергетика — крупнейший возобновляемый источник энергии для производства электроэнергии в Соединенных Штатах. В 2013 году на гидроэнергетику приходилось примерно шесть процентов от общего объема производства электроэнергии в США и 52 процента от всех возобновляемых источников энергии. Общая мощность гидроэлектроэнергии в США составляет около 100000 мегаватт (МВт), обеспечивая электроэнергией более 28 миллионов американских домов. Кроме того, в США гидроэнергия производится в среднем по 7 центов за киловатт-час (кВтч) по сравнению с другими средними показателями возобновляемой энергии, такими как ветер — 18 центов за кВтч, солнечная энергия — 13 центов за кВтч и биомасса — 10 центов за кВтч. .

Гидроэнергетика стала широко использоваться в начале 1880-х годов, когда была разработана технология передачи электроэнергии на большие расстояния.

• Плотина — Большинство гидроэлектростанций опираются на плотину, которая задерживает воду, создавая большой резервуар.
• Впускное отверстие — Затворы на плотине открываются, и сила тяжести тянет воду через напорный трубопровод, трубопровод, который ведет к турбине. Вода создает давление, когда течет по этой трубе.
• Турбина — Вода ударяется и вращает большие лопасти турбины, которая прикреплена к генератору над ней посредством вала.Современные гидротурбины могут преобразовывать до 90 процентов доступной энергии в электричество.
• Генераторы — Когда лопасти турбины вращаются, то же самое происходит с рядом электромагнитов на вращающейся части генератора. Гигантские магниты вращаются мимо медных катушек, создавая электричество. После того, как генераторы вырабатывают электричество, оно передается на электрическую подстанцию, а затем передается в ваш дом.
• Отток — Отработанная вода сбрасывается из турбины и иногда проходит по трубопроводам (отводам) и снова попадает в реку вниз по течению.

Вода в резервуаре считается запасенной энергией. Уровень резервуара над турбиной называется «напором» и определяет величину давления и объема, доступного для выработки электроэнергии. Чем больше напор, тем больше доступной энергии для производства электроэнергии. Когда ворота открыты, вода, протекающая через затвор, становится кинетической энергией, потому что находится в движении. Вращающаяся турбина, в свою очередь, приводит в движение генератор.

Производство электроэнергии: атомная энергия Вернуться к началу

По мере того, как Америка ищет решения в области экологически чистой энергии, существует одна форма эффективного производства чистой энергии, которую наша страна не исследовала последние 57 лет — ядерная.По сравнению с другими странами, которые с большей готовностью используют ядерную энергию, в США в настоящее время имеется только 62 действующих в коммерческих целях атомных электростанций со 100 ядерными реакторами в 31 государстве. На каждой атомной электростанции обычно работает от 400 до 700 человек.

Несмотря на то, что ядерная энергия эффективна, требуется много шагов, чтобы превратить ее в полезную форму энергии для вашего дома. Ниже мы рассмотрим, что нужно для использования топлива, такого как уран, и его преобразования в энергию для вашего дома.

Горное дело

Производство атомной энергии начинается в шахтах, где горняки ищут урановую руду, которая служит топливом для производства ядерной энергии.Для получения этого химического элемента уранодобывающие компании используют несколько методов: открытая (открытый), подземная добыча и добыча методом подземного выщелачивания. Подземная добыча урана требует тех же основных шагов, что и для любого другого типа добычи, например угля.

Фрезерный

После того, как урановая руда удалена из грунта d, она должна быть обработана методом «измельчения», который включает в себя последовательность этапов физической и химической обработки. Конечный продукт помола образует желтый кек (названный из-за его порошкообразной текстуры и желтоватого цвета).

Преобразование и обогащение

Бочки с желтым кеком должны пройти еще один процесс, чтобы превратиться в топливо, которое можно использовать на электростанциях. Природный уран состоит из двух типов: U-235 и U-238. Только U-235 может использоваться для производства энергии, но он составляет менее 1 процента природного урана. Таким образом, для использования урана в качестве топлива на атомной электростанции диапазон U-235 должен быть доведен до газообразного состояния или «обогащен».

Чтобы понять, как работает обогащение, представьте молекулы газа в виде частиц песка, взвешенных в воздухе. Все молекулы одна за другой проходят через тысячи фильтров или сит. Поскольку более легкие частицы U-235 движутся быстрее, чем более тяжелые частицы U-238, большее их количество проникает через каждое сито. По мере прохождения большего количества сит концентрация U-235 увеличивается. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация U-235 не будет повышена или обогащена до 3-5 процентов.

Производство топлива

Однако, прежде чем его можно будет превратить в ядерное топливо, обогащенный фторид урана в газе превращается в твердый диоксид урана.Затем его прессуют в керамические шарики размером с кончик мизинца человека. Топливные таблетки вставляются и складываются встык в тонкие термостойкие металлические трубки или топливные стержни, размер которых может варьироваться от 12 до 17 футов в высоту. Топливные стержни объединяются в пучки твэлов, и в среднем в каждую активную зону реактора загружается 157 пучков твэлов (каждый весом примерно 1450 фунтов). По мере того, как U-235 истощается, процесс деления или расщепления атомов замедляется, что требует замены топливных пучков каждые 18-24 месяца.

Производство электроэнергии

Когда пучки твэлов помещаются в реактор, происходит процесс расщепления атомов урана, когда они бомбардируются свободными нейтронами, также известный как деление, который создает энергию, которая выделяется в виде тепла. Однако управляющие стержни, изготовленные из химического элемента бора, помещаются в пучки твэлов, чтобы замедлить или полностью остановить деление атомов урана, давая электростанции возможность точно контролировать количество выделяемого тепла.

Тепло, выделяемое при делении, направляется в реактор с водой под давлением (PWR), где он нагревает воду до 500 ° F, но не дает ей закипеть, как в скороварке. Затем парогенераторы забирают речную воду и направляют ее в трубы, содержащие воду, нагретую PWR, для преобразования речной воды в пар. Затем пар направляется в турбины, чтобы начать процесс производства электроэнергии. Затем пар выпускается через градирни.

Утилизация

В год типичная атомная электростанция производит 20 метрических тонн отработанного ядерного топлива.Атомная промышленность производит в общей сложности около 2000 метрических тонн отработанного топлива в год. За последние четыре десятилетия вся отрасль произвела около 60 000 метрических тонн отработанного ядерного топлива. Если бы использованные тепловыделяющие сборки были уложены встык и бок о бок, это покрыло бы футбольное поле глубиной около семи ярдов. Большинство атомных станций США хранят отходы либо в сухих хранилищах, либо в бассейнах для отработанного топлива. Поскольку вода является естественным радиационным барьером, отработавшее топливо загружается в герметичные стальные или железобетонные контейнеры, известные как контейнеры, а затем осторожно доставляется в облицованный сталью бетонный бассейн с водой для хранения.

Сухое хранение на месте осуществляется аналогичным образом: отработанное топливо помещается в бетонные и стальные контейнеры, которые устанавливаются на специальной площадке. Каждая бочка может весить 300 000 фунтов и достаточно прочна, чтобы выдержать удар быстро движущегося грузовика или даже поезда без каких-либо повреждений.

Другие страны, такие как Япония, Россия и страны Европы, перерабатывают отработавшее ядерное топливо путем отделения урана и плутония от отходов топливных стержней, а затем повторно обогащают восстановленный уран для повторного использования в качестве топлива.

Безопасность прежде всего

АЭС США хорошо спроектированы, обслуживаются обученным персоналом, защищены от нападения и подготовлены в случае возникновения чрезвычайной ситуации. В дополнение к резервным системам, которые контролируют и регулируют то, что происходит внутри реактора, атомные электростанции США также используют ряд физических барьеров для предотвращения утечки радиоактивного материала. Все, от топливных таблеток до топливных стержней, заключено в материалы, ограничивающие радиационное воздействие. Все эти предметы содержатся в массивной железобетонной конструкции, называемой защитной оболочкой, со стенами толщиной четыре фута.Отсутствие защитной конструкции — вот что привело к выходу из строя Чернобыльской АЭС в России, чего не может произойти в Соединенных Штатах, поскольку все станции должны иметь защитные конструкции и другие средства безопасности.

Для выработки электроэнергии, произведенной с помощью ядерной энергии, требуется много шагов. Однако ядерная энергетика позволяет нам иметь чистый альтернативный источник энергии. Если принять во внимание процесс планирования, который включает в себя метеорологические, сейсмические исследования и исследования населения, то на строительство атомной станции, от планирования до эксплуатации, может уйти до 10-15 лет.Но при этом эффективный источник энергии может доставить электроэнергию в ваш дом.

Производство электроэнергии: возобновляемые источники энергии Вернуться к началу

Благодаря современным технологиям каждый день используются новые источники энергии. Возобновляемая энергия также называется «чистой» или «зеленой» энергией, потому что она практически не имеет выбросов и может быть восполнена за короткий период времени. Чаще всего используются четыре возобновляемых источника: ветер, солнечная фотоэлектрическая энергия, геотермальная энергия и биомасса. Гидроэнергетика также является возобновляемым ресурсом, о чем говорилось выше.

Развитие возобновляемых источников энергии для коммерческого использования в зоне обслуживания CAEC, в том числе ветровой, солнечной, геотермальной энергии и биомассы, считается экономически нецелесообразным по сравнению с более традиционными вариантами. Тем не менее, давайте посмотрим на процесс генерации этих природных топливных ресурсов.

Ветер

Ветряные машины (также называемые ветряными турбинами) используют лопасти для сбора кинетической энергии ветра. Когда дует ветер, он обтекает лопасти, создавая подъемную силу, как крылья самолета, заставляя их вращаться.Лопасти соединены с приводным валом, который вращает электрогенератор.

Стоимость коммерческих ветряных турбин варьируется от 1 до 2 миллионов долларов за мегаватт (МВт) установленной мощности. На разработку проектов может уйти более семи лет, из которых 2,5 года находятся на стадии планирования. Одна турбина мощностью 1 МВт, работающая с производительностью 45 процентов, будет вырабатывать около 3,9 миллиона киловатт (кВт) электроэнергии в год, удовлетворяя потребности примерно 500 домашних хозяйств в год. Однако средний оборот ветряной турбины составляет примерно 25 процентов.В США в ветроэнергетике занято около 85 000 человек.

Основная проблема использования ветра в качестве источника энергии заключается в том, что ветер непостоянен и не всегда дует, когда требуется электричество. Энергия ветра не может быть сохранена, и не все ветры можно использовать для удовлетворения потребностей в электроэнергии. Жизнеспособность ветряного проекта в нашем районе еще больше затрудняется из-за более высоких затрат на строительство морских установок и риска разрушения ветровой электростанции из-за ураганных ветров, которые иногда встречаются на наших южных побережьях.

Многие потенциальные ветряные электростанции, на которых ветровая энергия может производиться в больших масштабах, должны располагаться в местах, удаленных от населенных пунктов, где необходима энергия. Это ставит ветроэнергетику в невыгодное положение с точки зрения затрат на новые подстанции и линии электропередачи.

Солнечная

Солнечная энергия преобразуется в электричество с помощью фотоэлектрических (PV) устройств или «солнечных батарей». Солнечная энергия (тепло) кипятит воду; пар приводит в движение турбину; турбина вращает обычный генератор, который затем вырабатывает электроэнергию.Строительство солнечной электростанции мощностью 10 гигаватт (ГВт) обойдется примерно в 100 миллиардов долларов, а для электростанции мощностью 500 мегаватт (МВт), которая может обеспечить электроэнергией 100000 домашних хозяйств, потребуется 4000 акров, тогда как для электростанции, работающей на природном газе мощностью 500 МВт, потребуется 40 акров и угольная фабрика 300 соток. В нашем районе солнечная энергия будет обеспечивать около 15 процентов необходимой энергии за 24 часа, а в оставшееся время потребуется еще один источник топлива.

Геотермальная

Электростанции производят геотермальную энергию, используя сухой пар земли или горячую воду, получаемую при рытье колодцев.Либо сухой пар, либо горячая вода выводится на поверхность по трубам и перерабатывается в электроэнергию на электростанции. Поскольку геотермальные электростанции используют меньшие площади земли, стоимость земли обычно ниже, чем у других электростанций.

Geothermal — это ресурс базовой нагрузки, доступный 24 часа в сутки, каждый день в году. Он не зависит от погодных условий и не требует затрат на топливо. Однако бурение геотермальных резервуаров и их поиск может быть дорогостоящей задачей. Первоначальная стоимость месторождения и электростанции составляет около 2500 долларов за установленный кВт в США.S., и даже от 3000 до 5000 долларов за небольшую электростанцию ​​мощностью менее 1 МВт. Бурение каждой наблюдательной скважины может сильно различаться в зависимости от геологических и других условий. Геотермальная энергия очень специфична для конкретной местности, и наряду с теплом, исходящим от земли, в процессе также могут рассеиваться токсичные химические вещества.

Соединенные Штаты вырабатывают в среднем 15 миллиардов киловатт-часов (кВтч) геотермальной энергии в год, а электростанции сосредоточены в основном в западной части страны.

Биомасса

Энергия биомассы включает свалочный метан, древесные отходы, побочные продукты сельского хозяйства и этанол. Сегодня большая часть электроэнергии из биомассы вырабатывается с использованием парового цикла. В этом процессе биомасса сжигается в котле для получения пара. Затем пар вращает турбину, которая подключена к генератору, вырабатывающему электричество.

Из этих ресурсов свалочный метановый газ имеет наибольший потенциал для производства электроэнергии из возобновляемых источников на юго-востоке.Для высвобождения метана из разлагающихся отходов собирают газ с помощью ряда скважин, стратегически расположенных по всей территории полигона. Скважины соединены серией труб, ведущих к трубам большего размера, по которым газ доставляется на завод, вырабатывающий электричество из возобновляемых видов топлива. Вся система трубопроводов находится под вакуумом, создаваемым воздуходувками на объекте, в результате чего свалочный газ выходит из скважин. Как только нагнетатели подают газ на завод, двигатели внутреннего сгорания используют газ в качестве топлива и вращают генераторы для производства электроэнергии.

Преобразование свалочного газа (LFG) в электричество снижает выбросы метана, парникового газа в 23 раза более сильного, чем углекислый газ. По состоянию на июль этого года в США действовало около 636 энергетических проектов по производству свалочного газа (80 из которых связаны с электрическими кооперативами), в результате чего в 2013 году было произведено почти 16 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. В Алабаме есть пять действующих проектов: Болдуин, Джексон, Монтгомери, Морган и Сент-Клер.

CAEC в настоящее время предлагает своим членам возможность использовать эту возобновляемую альтернативу с программой Green Power Choice, партнерством между PowerSouth (наш кооператив по производству и передаче электроэнергии) и Waste Management.В рамках этого проекта электричество вырабатывается из метана, производимого на региональной полигоне Спрингхилл в Кэмпбеллтоне, штат Флорида. Покупка двух блоков зеленой энергии в месяц в течение года приравнивается к переработке 480 фунтов алюминия (15 322 банки) или переработке 1766 фунтов алюминия. газета. Блоки состоят из 100 киловатт-часов (кВтч) электроэнергии и могут быть включены в счет за электроэнергию по цене 2 доллара за блок.

Новое энергетическое будущее будет опираться на несколько источников энергии. И хотя возобновляемые источники энергии будут играть ключевую роль в нашем энергетическом будущем, они не могут удовлетворить растущий спрос на электроэнергию в одиночку.Безопасное и надежное энергетическое будущее должно включать сочетание передовых экологически чистых источников угля, ядерной энергии, природного газа и возобновляемых источников энергии.

Передовой опыт в области электроэнергетики — ведение бизнеса

Передовой опыт

— Оптимизация процессов утверждения и подачи заявок
— Получение коммунальным предприятием разрешения на выемку грунта или полосы отвода от имени клиента
— Регулирование в сфере электротехники
— Повышение прозрачности затрат на подключение и процессов
— Уменьшение бремени залога
— Измерение SAIDI и SAIDI для всех отключений электроэнергии в сети
— Внедрение автоматизированных систем для мониторинга отключений и восстановления обслуживания
— Повышение прозрачности и доступности существующих и новых тарифов
— Установление финансовых сдерживающих факторов для ограничения отключений
— Уведомление клиентов заблаговременно плановые отключения

В последние годы многие страны переняли передовой опыт в области получения электроэнергии.Эти методы способствуют более эффективному процессу электрического подключения и включают упрощение процедур с государственными учреждениями или внутри коммунального предприятия, регулирование электротехнической деятельности для обеспечения качества внутренней проводки, повышение прозрачности затрат на подключение и снижение бремени гарантийных депозитов коммунальных предприятий. Также был принят ряд инициатив для повышения надежности электроснабжения, включая введение финансовых сдерживающих факторов для ограничения отключений, а также мониторинг отключений электроэнергии и восстановление электроснабжения с помощью автоматизированных систем.Улучшенный доступ к информации также способствует развитию услуг в сфере электроснабжения, и, следовательно, во многих странах тарифы на электроэнергию и изменения тарифов становятся общедоступными (через веб-сайты, газеты и т. Д.) И заранее уведомляют потребителей в случае запланированных отключений и изменений тарифов. Например, Малайзия среди других стран продемонстрировала эффективные процессы подключения к электросети и продемонстрировала самые высокие показатели по индексу надежности поставок и прозрачности тарифов. (Подробнее)

Оптимизация процесса утверждения и подачи заявок

Количество процедур для получения нового подключения к электросети сильно различается.Например, в Объединенных Арабских Эмиратах требуется всего две процедуры, а в Таджикистане — девять. Основное отличие состоит в том, что в Таджикистане заказчик должен напрямую получить несколько разрешений и лицензий от нескольких агентств. Фактически, клиенты должны получить два отдельных разрешения от Управления государственного энергетического надзора, разрешение на проведение земляных работ от местного правительства и проверку счетчика от Агентства по стандартам. Обработка документов и долгое время ожидания усугубляют задержки.В результате подключение к сети в Таджикистане занимает более чем в десять раз больше времени, чем в Объединенных Арабских Эмиратах.

Самый простой способ упростить процесс подключения к электросети — сократить количество взаимодействий с агентствами. В некоторых странах это удалось сделать успешно, поскольку клиенты взаимодействуют только с одним агентством –, обычно с распределительной компанией –, и удостоверились, что первоначальное приложение для подключения включает все необходимые документы.Затем информация передается всем другим агентствам, участвующим в процессе подключения, без дальнейшего взаимодействия с клиентом. В 2017 году британская коммунальная компания UK Power выпустила новое программное обеспечение, которое облегчило прямой контакт с ее субподрядчиками. В результате счетчик может быть установлен после работы внешнего подключения без участия заказчика.

В глобальном масштабе Объединенные Арабские Эмираты относятся к числу стран, устанавливающих передовую практику по количеству процедур.Это достижение было достигнуто за счет упрощения работ по внешнему подключению и установке счетчика, а также за счет требования от клиентов подачи первоначального заявления, включающего всю необходимую документацию, чтобы после подачи утилита могла беспрепятственно выполнять все процедуры. Кроме того, проверка внутренней проводки запланирована на начальном этапе применения, что позволяет утилите выполнить проверку при установке счетчика. Уменьшая количество взаимодействий, коммунальное предприятие снижает нагрузку на клиентов и может предложить упрощенный и легкий процесс подключения.

Наличие у коммунального предприятия разрешения на выемку грунта или полосы отвода от имени клиента

Среди процедур, наиболее часто предпринимаемых клиентами, является обращение в муниципалитет – или в департамент дорог или транспорта – за разрешением на земляные работы или полосой отвода для прокладки кабелей для подключения. Клиенты, которым требуется подключение, проходят такую ​​процедуру примерно в 30 странах. Время ожидания колеблется от двух дней в Дании до трех месяцев в Венесуэле.Лучшая практика заключается в том, чтобы клиент не обращался за разрешением на раскопки или полосой отвода в первую очередь; вместо этого коммунальное предприятие должно нести ответственность за получение всех необходимых документов. Такой подход не только уменьшает количество взаимодействий между клиентами и государственными органами, но и сокращает время на установление нового соединения. Как правило, коммунальные предприятия имеют привилегированный доступ к соответствующим государственным учреждениям и могут легко предоставить всю необходимую документацию. Процесс подключения не откладывается на время получения разрешения, поскольку коммунальное предприятие может приступить к планированию работ по подключению.

Нигерия сократила как количество процедур, так и время для оформления нового подключения к электросети в 2017–2018 годах, предоставив коммунальное предприятие – вместо потребителя –, получившего преимущественное право проезда. Новая практика, введенная Комиссией по регулированию электроэнергетики Нигерии, сократила время на подключение к электросети на 14 дней.

Регулирование профессии электрика

Безопасность внутренней электропроводки важна не только для тех, кто находится в здании, но и для коммунальных служб.Неисправная внутренняя проводка одного клиента может привести к отключению электроэнергии, что затронет других потребителей, подключенных к той же сети. Поэтому в большинстве стран от клиентов требуется соблюдение определенных процедур, направленных на обеспечение безопасности и качества. Однако для решения проблем безопасности применяются разные подходы.

В некоторых странах безопасность решается путем регулирования профессии электрика и установления четких механизмов ответственности для подрядчиков по электрике. Например, в Латвии и Парагвае за качество внутренней проводки отвечает подрядчик, выполняющий установку.Коммунальное предприятие просто запрашивает у электрического подрядчика подтверждение того, что внутренняя проводка была выполнена в соответствии с преобладающими стандартами, обычно устанавливаемыми соответствующими профессиональными ассоциациями. В Сингапуре и Объединенных Арабских Эмиратах электрик, отвечающий за внутреннюю электропроводку, должен быть одобрен и зарегистрирован в соответствующем агентстве, которое отвечает за безопасность внутренней электрической установки. В обеих странах коммунальные предприятия могут отклонить заявки на новые подключения, если в них участвует незарегистрированный электрик.

В странах, где подрядчики несут ответственность за большую часть работ по внешнему подключению, хорошей практикой является наличие официальной базы данных сертифицированных электриков, имеющих квалификацию для выполнения электрических подключений. Этот ресурс помогает потенциальным клиентам находить подрядчиков с нужными знаниями и опытом. В 2016 году энергетическая комиссия Ганы запустила приложение Certified Electricians, которое позволяет предпринимателям находить компетентных электриков и получать доступ к их контактной информации.

Другие страны –, включая Францию, Бельгию, Ирландию и Португалию – регулируют процесс подключения, требуя от клиентов получения дополнительных проверок и сертификатов от коммунального предприятия или внешних агентств до предоставления нового подключения. Такой подход ложится большим бременем на клиентов и может привести к увеличению среднего времени подключения по сравнению с регулированием в сфере электротехники.

В качестве первого шага к созданию поддерживающей институциональной основы для обеспечения электробезопасности экономика регулирует профессию электрика.Однако регулирования профессии может оказаться недостаточно, если профессиональные стандарты слабые, а квалифицированных специалистов-электриков не хватает.

Такие риски еще выше в странах, где отсутствуют проверки безопасности, как, например, в некоторых странах Ближнего Востока, Северной Африки и Африки к югу от Сахары. Другая крайность — это правительства, которые требуют многократных проверок, что ложится чрезмерным бременем на потребителей, ищущих подключение к электросети. В некоторых странах Европы и Центральной Азии необходимо провести две отдельные проверки внутренней проводки.Внутренние условия будут определять, какая практика подходит для какой экономики. Сертификаты от коммунального предприятия или сторонних агентств могут потребоваться до тех пор, пока стандарты для профессионалов в области электротехники не будут введены в действие и отрегулированы таким образом, чтобы обеспечить безопасность электрических установок.

Повышение прозрачности затрат на подключение и процессов

Предпринимателям часто бывает сложно найти информацию, касающуюся процесса подключения к сети, связанных с этим затрат и списка поставщиков электроэнергии, из которых они могут выбрать (если применимо).В таком случае становится трудно принимать обоснованные решения, особенно в некоторых странах, где тип работ по подключению различается в зависимости от пропускной способности сети. ¹ Если мощность ограничена, может потребоваться более сложное подключение для расширения распределительной сети, а новым клиентам может потребоваться покрыть необходимые капитальные вложения (например, установка распределительного трансформатора). Это обязательство, более распространенное в странах с низкими доходами, существенно увеличивает общие затраты на подключение.

Затраты на подключение должны быть максимально прозрачными, чтобы клиенты могли их оспаривать. Поскольку коммунальные предприятия распределяют затраты на новые подключения между существующими и потенциальными потребителями, они также должны сбалансировать различные соображения экономической эффективности и справедливости. Капитальные работы, необходимые для подключения конкретных клиентов, отличаются от тех, которые необходимы для обеспечения прогнозируемого роста или повышения безопасности или надежности распределительной сети. Тем не менее, поскольку часто бывает трудно провести различие между различными типами капитальных работ, новых клиентов часто заставляют оплачивать инвестиции в сеть.

Стоимость подключения не является полностью прозрачной во многих странах. Коммунальные предприятия предоставляют клиентам индивидуальные расценки, а не четко регулируемые сборы, направленные на распределение постоянных затрат на расширение распределительной сети. Затраты обычно можно разделить на две категории: (i) регулируемая плата за подключение, основанная на формуле или установленная как фиксированная цена; и (ii) переменные затраты на подключение с учетом фактических затрат труда и материалов.

Гватемала и Малайзия — две страны с четким регулированием платы за подключение.Для подключения 140 киловольт-ампер (кВА), предполагаемого в тематическом исследовании Doing Business , затраты являются фиксированными и основаны на официальном графике оплаты, доступном для всех клиентов. Информация о сборах также имеет тенденцию быть более доступной в странах с высоким уровнем дохода – в соответствии с законодательством, на веб-сайтах, через брошюру или доску объявлений в офисе обслуживания клиентов. Что касается тарифов на электроэнергию, некоторые коммунальные предприятия также предоставляют больше, чем просто цену за киловатт-час. Утилита в Брунее-Даруссаламе, например, использует интерактивный инструмент для поощрения энергосберегающего поведения.Заказчик может создать модель потребления энергии в зависимости от количества используемых приборов. Помимо содействия пониманию счетов за электроэнергию, эти инструменты помогают анализировать потребление электроэнергии.

Низкая пропускная способность сети не обязательно означает более высокие затраты для клиентов. ² Коммунальные предприятия могут регулировать расходы, если новое подключение требует более сложной установки, включающей установку распределительного трансформатора. В Папуа-Новой Гвинее клиент оплачивает авансовые расходы, связанные с расширением сети для нового подключения, но позже коммунальное предприятие возмещает клиенту расходы за счет вычетов из счетов за электроэнергию.

Помимо расходов, коммунальные предприятия должны размещать всю необходимую информацию о процедурах и оформлении документов для новых подключений на своих веб-сайтах, в своих офисах или других государственных учреждениях. Кроме того, они должны опубликовать свои стандарты производительности (например, время выполнения работ). Во Франции, например, распределительная компания публикует документ с описанием различных схем подключения и формул, используемых для расчета стоимости подключения.

Снижение бремени гарантийных депозитов

Около половины из 190 стран, опрошенных в 2019/2020 гг., Взимают с клиентов гарантийные депозиты в качестве гарантии против неуплаты будущих счетов за электроэнергию.Залоговые депозиты особенно распространены в странах Африки к югу от Сахары, Латинской Америке и Карибском бассейне. На глобальном уровне средняя сумма залога составляет от одного до трех ежемесячных счетов за электроэнергию. ³

Поскольку большинство коммунальных предприятий удерживают депозит до конца контракта и выплачивают его без процентов, это требование представляет собой существенное финансовое бремя для малых и средних предприятий, особенно тех, которые сталкиваются с кредитными ограничениями. В Центральноафриканской Республике компания среднего размера фактически предоставляет коммунальному предприятию беспроцентный кредит, примерно в десять раз превышающий доход на душу населения; фирма теряет возможность использовать эти деньги более продуктивно.Учитывая, что гарантийные депозиты должны защищать коммунальные предприятия от риска неплатежей, неудивительно, что депозиты с большей вероятностью будут взиматься в странах, где коммунальные предприятия не могут рассчитывать на эффективные судебные системы. ⁴ Тем не менее, коммунальные предприятия могут также взимать гарантийные депозиты для улучшения своего денежного потока. В 2010 году анализ 24 коммунальных предприятий в странах Африки к югу от Сахары показал, что те, у кого более низкий коэффициент возмещения затрат, с большей вероятностью взимают гарантийный депозит (диаграмма 1). ⁵

Если соображения денежного потока не являются мотивацией для взимания гарантийного депозита –, но коммунальные предприятия определяют, что они должны использовать их для предотвращения неплатежей –, им следует как минимум рассмотреть возможность уменьшения суммы гарантийного депозита.Кроме того, коммунальные предприятия могут вернуть залог через несколько лет, а не по окончании контракта на подключение. В качестве альтернативы по вкладам могут начисляться проценты. Примерно в 20 странах коммунальные предприятия позволяют клиентам вносить гарантийный депозит с помощью банковской гарантии или залога вместо того, чтобы вносить полную сумму наличными в коммунальное предприятие. Стоимость обслуживания таких банковских гарантий обычно меньше, чем процент, который клиенты потеряли бы по депозиту. Что еще более важно, банковские гарантии позволяют клиентам сохранять контроль над своими финансовыми активами и улучшать денежный поток.

Измерение SAIDI и SAIFI для всех отключений электроэнергии в сети

Фирмы нуждаются в бесперебойных поставках электроэнергии, чтобы быть конкурентоспособными. Электроснабжение экономики является одним из основных факторов, определяющих производительность фирмы. ⁶ Поэтому для коммунальных предприятий важно оценить надежность сети путем количественной оценки отключений электроэнергии с точки зрения потребителей. Коммунальные предприятия делают это путем расчета двух широко используемых ключевых показателей эффективности: индекса средней продолжительности прерывания системы (SAIDI) и индекса средней частоты прерывания системы (SAIFI).

SAIDI и SAIFI предоставляют данные с точки зрения среднего потребителя за календарный год и сосредотачиваются, соответственно, на общей продолжительности отключения (в часах) и частоте. Измерение данных SAIDI и SAIFI определено Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) как передовая практика и позволяет распределительным компаниям сравнивать надежность своих сетей на международном уровне (более трех четвертей стран мира используют эти показатели). В результате необходимы общие стандарты для измерения SAIDI и SAIFI.Большинство утилит, которые сегодня рассчитывают SAIDI и SAIFI, фиксируют все отключения электроэнергии (включая сброс нагрузки) продолжительностью пять минут и более.

Чтобы устранить предвзятость самооценки, с которой сталкиваются коммунальные предприятия, и гарантировать, что индексы SAIDI и SAIFI отражают опыт клиентов, SAIDI и SAIFI должны быть аутентифицированы государственными регулирующими органами и опубликованы в Интернете. Чили — хороший пример экономики с полной прозрачностью SAIDI и SAIFI. Электрораспределительная компания Чили Enel Distribución Chile S.A., должен предоставить индексы SAIDI и SAIFI регулирующему органу, Superintendencia de Electricidad y Combustibles. Затем это государственное агентство подтверждает, что индексы отражают опыт клиентов, и публикует данные в годовом отчете, доступном в Интернете.

Число стран, измеряющих SAIDI и SAIFI, продолжает расти. В последние годы многие страны Африки к югу от Сахары начали сбор этих данных для своего основного делового города. В 2017 году коммунальное предприятие в Руанде (ERG) начало вычислять SAIDI и SAIFI для Кигали, мобилизовав персонал для регистрации всех отключений в централизованной базе данных и сопоставления количества клиентов на каждую фидерную станцию.Кроме того, в 2017 году южноафриканская энергокомпания City Power реализовала «План расследования отключений» для отслеживания всех отключений в Йоханнесбурге с использованием индексов SAIDI и SAIFI, включая запланированные отключения и отключение нагрузки.

Внедрение автоматизированных систем мониторинга простоев и восстановления сервиса

Положительные изменения в качестве электроснабжения лучше всего достигаются с помощью значительных инвестиций и долгосрочного подхода, нацеленного на потери при передаче и недостаточную генерирующую мощность.Некоторые из этих проблем находятся вне контроля коммунального предприятия. Тем не менее, коммунальные предприятия имеют в своем распоряжении практические инструменты для устранения источника сбоев питания и восстановления услуг в случае сбоев.

Независимо от того, запланированы или внеплановые отключения электроэнергии, скорость и эффективность восстановления электроэнергии в основном зависят от типа систем управления и инструментов, доступных распределительному предприятию. Традиционный подход к восстановлению мощности, который используется многими коммунальными предприятиями, заключается в отправке бригад технического обслуживания к месту неисправности после звонков клиентов.Восстановление питания может занять несколько часов, в зависимости от того, как быстро клиенты сообщают об отключении электроэнергии, а обслуживающая бригада обнаруживает и решает проблему. В свою очередь, часы без электроэнергии создают финансовые риски для предприятий в виде повреждений и порчи оборудования и инвентаря. Вместо того, чтобы полагаться на центры обработки вызовов для отслеживания отключений электроэнергии, коммунальные предприятия могут значительно сократить время восстановления питания и повреждения оборудования с помощью таких электронных систем, как SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных) и IMS (система управления инцидентами).Современная система SCADA — одно из самых экономичных решений; он может помочь коммунальным предприятиям повысить надежность за счет автоматизации и снизить затраты, а также позволить обнаруживать проблемные области и решать их автоматически и удаленно.

Коммунальные предприятия в более чем 140 странах, по данным исследования Doing Business , получают выгоду от этих автоматизированных систем для мониторинга перебоев в подаче электроэнергии и восстановления обслуживания, что позволяет им предоставлять более надежные услуги своим клиентам. Все большая доля экономик также использует технологию интеллектуальных сетей для улучшения управления спросом на электроэнергию и потребностями.В Мексике, например, интеллектуальные счетчики были установлены в Мехико и Монтеррее, чтобы улучшить доставку электроэнергии потребителям.

Повышение прозрачности и доступности существующих и новых тарифов

Эффективное ценообразование имеет решающее значение для хорошо функционирующего сектора энергетики. Коммунальные предприятия должны возмещать свои затраты и получать прибыль, устанавливая разумные тарифы для своих клиентов. В то же время частный сектор учитывает стоимость электроэнергии при принятии инвестиционных решений, тем самым поощряя реализацию мер по повышению энергоэффективности, направленных на сокращение затрат на энергию.Тарифы, а также любые изменения комиссий должны быть прозрачно доведены до сведения конечных пользователей. Они могут быть доведены до потребителей в Интернете, через печатные СМИ, брошюры в офисе коммунального предприятия, на общественных слушаниях и т. Д. Эта информация важна для потребителей, чтобы они могли планировать свои расходы, лучше понимать систему выставления счетов за коммунальные услуги, а также иметь возможность оспаривать платежи. Компании хотят заранее знать о любых изменениях в расходах, чтобы соответствующим образом перераспределить финансовые ресурсы.В некоторых странах закон требует, чтобы коммунальные предприятия сообщали об изменениях за несколько циклов выставления счетов заранее. В других случаях регулирующий орган гарантирует, что изменения тарифов доведены до сведения общественности и предоставлены адекватная информация и подробности, чтобы потребители могли пересчитать цены.

Установление финансовых сдерживающих факторов для ограничения отключений

Многие страны создали прочную независимую нормативно-правовую базу с надлежащим надзором и стимулами для повышения надежности поставок.Регулирующие органы в некоторых странах применяют стратегию сокращения отключений, устанавливая предел частоты и продолжительности отключений, а затем требуя от коммунальных предприятий уплаты штрафа или компенсации потребителям, если они превышают этот предел. В Испании коммунальные предприятия обязаны выплачивать компенсацию своим клиентам, если незапланированные отключения электроэнергии длятся более трех минут, в соответствии с постановлением RD1955 / 2000. В качестве альтернативы регулирующие органы могут наложить штраф на коммунальные предприятия. В Грузии регулирующий орган налагает штраф на коммунальное предприятие, если частота и продолжительность отключений в текущем году хуже, чем в предыдущем, и / или если коммунальное предприятие не предупреждает потребителей о предстоящих плановых отключениях менее чем за два дня. .

Размер таких компенсаций или штрафов варьируется в зависимости от экономики, но их наличие коррелирует с более надежным электроснабжением. По всему миру в городах, обслуживаемых распределительными предприятиями, которые столкнулись с такими компенсациями или штрафами, в 2017 году в среднем отключалось электричество на 20 часов; у тех, у кого не было финансовых средств сдерживания, чтобы ограничить простои, перебои длились на 50% дольше.

Заблаговременное уведомление клиентов о плановых отключениях

Все коммунальные предприятия должны планировать отключения для планового обслуживания.Тем не менее, компаниям по распределению электроэнергии настоятельно рекомендуется сообщать клиентам о предстоящих запланированных отключениях. Таким образом, клиенты могут спланировать перебои в подаче электроэнергии и даже сократить свои потери. В зависимости от продолжительности отключений рекомендуется также уведомлять клиентов по крайней мере за неделю и отправлять второе уведомление за несколько часов до запланированного отключения. В некоторых странах это даже юридическое обязательство. В Нидерландах, например, регулирующий орган обязывает все компании по распределению электроэнергии подавать первое уведомление клиента за 10 дней до планового отключения, а второе — за три дня до запланированного отключения.Многие коммунальные предприятия уведомляют своих клиентов о времени и продолжительности планового отключения электроэнергии. Действительно, об отключениях обычно объявляют по телевидению, в газетах или в социальных сетях. Некоторые коммунальные предприятия уведомляют клиентов с помощью уведомлений по почте, как в Швейцарии, или даже по телефону, если клиенты имеют большую абонентскую емкость, как в Саудовской Аравии.

———————

¹ Doing Business различает два случая: подключение к сети низкого напряжения и подключение к сети среднего напряжения.Первый вариант предполагает прокладку низковольтных подземных кабелей или монтаж низковольтных воздушных проводов от точки учета до ближайшей точки подключения к сети. Второй случай обычно возникает, когда мощность низковольтной сети коммунального предприятия не может удовлетворить потребность потребителя в электроэнергии. В этом случае необходимо установить распределительный трансформатор и подключить его между установкой заказчика и сетью среднего напряжения коммунального предприятия. Согласно стандартизированному примеру, заказчик запрашивает нетривиальное, но все же относительно скромное соединение на 140 киловольт-ампер (кВА).Для сравнения, потребность в жилом подключении составляет около 20 кВА.
² Стоимость подключения — это не просто функция общей инфраструктуры экономики. Они значительно различаются между странами в пределах групп дохода, что дает возможность снизить затраты независимо от существующей инфраструктуры.
³ В число стран, в которых коммунальные предприятия взимают гарантийные депозиты, не входят страны, в которых гарантийные депозиты переводятся в счета за потребление в течение первых трех месяцев (например, Тунис и США).
⁴ Всемирный банк. 2010. «Ведение бизнеса — 2011: как изменить мир к лучшему» . Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк.
⁵ Коэффициент окупаемости основан на среднем эффективном тарифе и затратах на производство электроэнергии (операционных и капитальных затратах). Поскольку получить данные о капитальных затратах сложнее, был использован подход стоимости замещения, в котором учитывались физические активы на земле, а удельные затраты на замену этих активов использовались для оценки их общей стоимости.Затем эти оценки были усреднены по потребляемой мощности.
⁶ Эскрибано А., Дж. Л. Гуаш и Дж. Пена. 2009. Оценка воздействия инфраструктурных ограничений на производительность фирм в Африке. Рабочий документ 9, Диагностика сектора инфраструктуры Африки, Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия,

Безопасность и гигиена труда в электротехнике (Пособие для учащихся)

Когда вы работаете с электроинструментом или с электрическими цепями, риск поражения электрическим током, особенно поражения электрическим током.Любой может подвергаться этим опасностям дома или на работе. Рабочие подвергаются больше опасностей, потому что рабочие места могут быть загромождены инструментами и материалами, стремительный и открытый для погоды. Риск также выше на работе, потому что многие работы связаны с электроинструментами.

Электромонтажники должны обращать особое внимание на опасность поражения электрическим током. потому что они работают в электрических цепях. При контакте с электрическим напряжение может вызвать протекание тока через тело, что приведет к электрическому шок и ожоги.Могут наступить серьезные травмы или даже смерть . В качестве источника энергии электричество используется без особых размышлений. опасности, которые это может вызвать. Потому что электричество — привычная часть нашего живет, часто к нему не относятся с достаточной осторожностью. В результате средний одного работника на рабочем месте каждый день каждый год убивают электрическим током! Удар электрическим током является третьей по значимости причиной смертей на производстве среди 16-17-летних, после гибели автотранспортных средств и убийств на рабочем месте.Удар электрическим током — это является причиной 12% смертей молодых рабочих на рабочем месте. ¹

Электромонтажные работы могут быть смертельными, если их не выполнять безопасно.

Это мануал представит множество тем. Существует четыре основных типа электрических травмы: поражение электрическим током (смерть от поражения электрическим током), поражение электрическим током шок, ожоги и падения. Опасности электричества, электрического шока, и мы обсудим полученные травмы. Различные электрические Опасности будут описаны. Вы узнаете о модели безопасности, важный инструмент для распознавания, оценки и контроля опасностей. Важные определения и примечания показаны на полях. Практики которые помогут обезопасить вас и избежать травм. Дать вы имеете представление об опасностях, вызванных электричеством, тематические исследования о будут описаны случаи смерти в реальной жизни.

При прохождении электрического тока происходит поражение электрическим током. тело. Ток будет проходить через тело в самых разных ситуациях. Когда два провода находятся под разным напряжением, ток будет проходить между их, если они связаны. Ваше тело может соединить провода, если вы коснетесь оба одновременно. Ток пройдет через ваше тело.

дюйм большая часть бытовой электропроводки, черные и красные провода на 120 вольт.Белые провода на 0 вольт, потому что они подключены к земля. Подключение к земле часто осуществляется через проводящее заземление. стержень вбит в землю. Подключение также можно выполнить через закопанная металлическая водопроводная труба. При контакте с находящимся под напряжением черный провод — и вы также контактируете с нейтральным белым проводом — ток пройдет через ваше тело. Вы получите удар электрическим током.

Если вы контактируете с токоведущим проводом или любым токоведущим компонентом находящегося под напряжением электрическое устройство — а также при контакте с любым заземленным объектом — вы будете получить шок. Сантехника часто бывает заземленной.Металлические электрические коробки и кабелепровод заземлены.

Ваш риск получить удар током выше, если вы стоите в луже с водой. Но чтобы подвергаться риску, вам даже не нужно стоять в воде. Мокрая одежда, высокая влажность и потоотделение также увеличивают ваши шансы поражен током. Конечно, всегда есть шанс получить удар электрическим током, даже в засушливых условиях.

Вы может даже получить электрический ток, если вы не прикасаетесь к электрическому земля.Контакт с обоими токоведущими проводами 240-вольтового кабеля обеспечит шок. (Этот тип электрического шока может произойти из-за того, что один провод под напряжением может быть при +120 вольт, а другой — при -120 вольт во время переменного текущий цикл — разница 240 вольт). Вы также можете получить поражение электрическими компонентами, которые не заземлены должным образом. Даже контакт с другим человеком, получившим поражение электрическим током, может Вы будете шокированы.

Вы получите удар электрическим током, если какая-то часть вашего тела завершит работу.
электрическая цепь

• касанием живого провод и электрическое заземление, или
• прикосновение к живому провод и другой провод с другим напряжением.

Диагностика проблем с питанием на розетке

Путем измерения напряжения горячей нейтрали, напряжения нейтрали и земли и напряжения горячей земли вы сможете ответить на следующие вопросы:

• Неправильно ли подключена розетка?
• Ответвленная цепь слишком нагружена?
• Имеют ли чувствительные электронные нагрузки необходимое напряжение?

Эти три измерения, выполненные быстро в одной розетке, дадут вам четкое представление об электроснабжении здания.

Проверка трехслотовой розетки на полярность заземления

Неправильно подключенные розетки не редкость. Розетка с тремя гнездами имеет горячий гнездо (короткое), нейтральное гнездо (длинное) и гнездо заземления (U-образное). Перепутаны ли полярность горячего (черного) и нейтрального (белого) проводов? Нейтральный и заземляющий (зеленый) провода перепутаны местами или закорочены?

Эти состояния могут долгое время оставаться незамеченными. Многие нагрузки не чувствительны к полярности — им все равно, поменяли ли местами горячую и нейтральную полярность.С другой стороны, чувствительные электронные нагрузки, такие как компьютерное оборудование и приборы, действительно заботятся о чистом заземлении (заземлении без напряжения и без токов холостого хода). Одна перевернутая нейтраль и земля могут поставить под угрозу всю систему заземления.

Итак, что вы нашли?

Горячая нейтраль — это напряжение нагрузки. Напряжение должно быть около 120 В (обычно от 115 до 125 В). Вы измеряете точно 118,5 В.

• Нейтральное заземление — это падение напряжения (также называемое ИК-падением), вызванное током нагрузки, протекающим через полное сопротивление белого провода.Допустим, вы измеряете 1,5 В.
• Горячую землю можно рассматривать как источник напряжения на розетке. Вы читаете 120,0 В. Вы заметили, что горячая земля выше, чем горячая нейтраль. Фактически, горячее заземление равно сумме напряжений между горячей нейтралью и нейтралью-землей.

Нормальные ли эти показания? Правильно ли подключена розетка?

Как определить неправильное подключение розеток

Чаще всего неправильное подключение происходит, если переключаются горячая и нейтральная проводка, или если нейтраль и земля переключаются или закорочены.Как вы определяете эти условия?

1. Измерение горячей нейтрали само по себе не говорит вам, были ли они переключены. Вы должны измерить нейтральную или горячую землю. Если напряжение между нейтралью и землей составляет около 120 В, а напряжение горячего заземления составляет несколько вольт или меньше, то переключение между фазой и нейтралью поменялось местами.
2. В условиях нагрузки должно быть некоторое напряжение нейтраль-земля — ​​обычно 2 В или чуть меньше. Если напряжение нейтраль-земля равно 0 В — опять же при условии наличия нагрузки в цепи — проверьте, есть ли случайное или преднамеренное соединение нейтраль-земля в розетке.
3. Чтобы проверить, переключены ли нейтраль и земля, измерьте горячую нейтраль и горячую землю под нагрузкой. Горячая земля должна быть больше, чем горячая нейтраль. Чем больше нагрузка, тем больше разница. Если напряжение горячей нейтрали, измеренное с нагрузкой в ​​цепи, больше, чем напряжение горячей земли, то нейтраль и земля переключаются. Это потенциальная угроза безопасности, и состояние следует немедленно устранить.

Показание горячего заземления должно быть наивысшим из трех показаний. Цепь заземления в нормальных, нормальных условиях не должна иметь тока и, следовательно, не должна падать на нее ИК.Вы можете думать о заземлении как о проводе, идущем обратно к источнику (главной панели или трансформатору), где он подключен к нейтрали. На конце цепи заземления, где производится измерение, заземление не подключено к какому-либо источнику напряжения (опять же, при условии, что неисправности нет). Таким образом, заземляющий провод похож на длинный тестовый провод, ведущий к источнику напряжения. Когда нагрузка подключена, напряжение источника розетки с горячей землей должно быть суммой напряжения горячей нейтрали (напряжения на нагрузке) и напряжения нейтрали-земли (падение напряжения на нейтрали на всем пути обратно к ее значению). подключение к цепи заземления).

Связанные ресурсы

Проведение электрического тока через человеческое тело: обзор

Эпластика. 2009; 9: e44.

Опубликовано в Интернете 12 октября 2009 г. Иллинойс, Урбана-Шампейн,

Лесли А. Геддес

^b Школа биомедицинской инженерии Велдона, Университет Пердью, Вирджиния Лафайет, Инди

^b Школа биомедицинской инженерии Велдона, Университет Пердью, W Lafayette, Ind

Это статья открытого доступа, в которой авторы сохраняют авторские права на работу.Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Abstract

Цель: Цель данной статьи — объяснить, каким образом электрический ток проходит через тело человека и как это влияет на характер травм. Методы: Эта междисциплинарная тема объясняется путем первого обзора электрических и патофизиологических принципов.Есть дискуссии о том, как электрический ток проходит через тело через воздух, воду, землю и искусственные проводящие материалы. Также обсуждаются сопротивление кожи (импеданс), внутреннее сопротивление тела, путь тока через тело, феномен отпускания, разрушение кожи, электрическая стимуляция скелетных мышц и нервов, сердечная аритмия и остановка, а также утопление при поражении электрическим током. После обзора основных принципов обсуждается ряд клинически значимых примеров механизмов аварий и их медицинских последствий.Темы, связанные с ожогами высоким напряжением, включают замыкания на землю, градиент потенциала земли, ступенчатый и контактный потенциалы, дуги и молнии. Результат: Практикующий врач будет лучше понимать электрические механизмы повреждения и их ожидаемые клинические эффекты. Выводы: Существует множество типов электрических контактов, каждый из которых имеет важные характеристики. Понимание того, как электрический ток достигает и проходит через тело, может помочь врачу понять, как и почему происходят конкретные несчастные случаи и какие медицинские и хирургические проблемы могут возникнуть.

В этой статье объясняется, каким образом электрический ток проходит через человеческое тело и как это влияет на характер травм. Эта междисциплинарная тема объясняется в части A путем сначала обзора электрических и патофизиологических принципов, а затем в части B путем рассмотрения конкретных типов несчастных случаев. Есть дискуссии о том, как электрический ток проходит через тело через воздух, воду, землю и искусственные проводящие материалы. Обсуждаются сопротивление кожи (импеданс), внутреннее сопротивление тела, путь тока через тело, феномен расслабления, разрушение кожи, электрическая стимуляция скелетных мышц и нервов, сердечная аритмия и остановка, а также утопление при поражении электрическим током.После обзора основных принципов в части B обсуждается ряд клинически значимых примеров механизмов аварий и их медицинских последствий. К темам, связанным с высоковольтными ожогами, относятся замыкания на землю, градиент потенциала земли, ступенчатые потенциалы и потенциалы прикосновения, дуги и молнии. . Понимание того, как электрический ток достигает и проходит через тело, может помочь понять, как и почему происходят определенные несчастные случаи и какие медицинские и хирургические проблемы могут возникнуть.

ЧАСТЬ A: ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И КАК ЭТО ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ С ТЕЛОМ ЧЕЛОВЕКА

Поражение электрическим током определяется как внезапная резкая реакция на электрический ток, протекающий через любую часть тела человека. Удар электрическим током — смерть от поражения электрическим током. Первичное поражение электрическим током — это повреждение тканей, вызванное прямым воздействием электрического тока или напряжения. Вторичные травмы, такие как падения, являются обычным явлением. Если не указано иное, эта статья относится к токам и напряжениям 60 (или 50) Гц переменного тока (среднеквадратичное значение). Кроме того, под сопротивлением мы на самом деле подразумеваем величину импеданса. Высокое напряжение относится к среднеквадратичному значению переменного тока 600 В или более.

Очень небольшое количество электрического тока приводит к серьезным физиологическим эффектам

Ток относится к количеству электричества (электронов или ионов), протекающего в секунду.Ток измеряется в амперах или миллиамперах (1 мА = 1/1000 ампера). Количество электрического тока, протекающего через тело, определяет различные эффекты поражения электрическим током. Как указано в таблице, различные величины тока вызывают определенные эффекты. Большинство эффектов, связанных с током, возникает в результате нагревания тканей и стимуляции мышц и нервов. Стимуляция нервов и мышц может привести к проблемам, начиная от падения из-за отдачи от боли до остановки дыхания или сердца. Чтобы вызвать физиологические эффекты, требуется относительно небольшой ток.Как показано в таблице, для отключения автоматического выключателя на 20 А требуется в тысячу раз больше тока, чем для остановки дыхания.

Таблица 1

Расчетное влияние переменного тока 60 Гц ^*

Сопротивление кожи защищает тело от электричества

Тело имеет сопротивление току.Более 99% сопротивления тела прохождению электрического тока приходится на кожу. Сопротивление измеряется в Ом. Мозолистая, сухая рука может иметь сопротивление более 100000 Ом из-за толстого внешнего слоя мертвых клеток в роговом слое. Внутреннее сопротивление тела составляет около 300 Ом по отношению к влажным, относительно соленым тканям под кожей. Сопротивление кожи можно эффективно обойти, если есть повреждение кожи от высокого напряжения, порез, глубокое истирание или погружение в воду (таблица). Кожа действует как электрическое устройство, такое как конденсатор, в том смысле, что пропускает больше тока, если напряжение быстро меняется.Быстро меняющееся напряжение будет приложено к ладони и пальцам руки, если он держит металлический инструмент, который внезапно касается источника напряжения. Этот тип контакта даст намного большую амплитуду тока в теле, чем это могло бы произойти в противном случае. ²

Таблица 2

Способы значительного снижения защитного сопротивления кожи

Напряжение

Напряжение можно рассматривать как силу, проталкивающую электрический ток через тело .В зависимости от сопротивления будет течь определенный ток при любом заданном напряжении. Именно ток определяет физиологические эффекты . Тем не менее, напряжение действительно влияет на результат поражения электрическим током несколькими способами, как описано ниже.

Разрыв кожи

При напряжении 500 В или более высокое сопротивление внешнего слоя кожи выходит из строя. ³ Это значительно снижает сопротивление тела току. В результате увеличивается сила тока, протекающего при любом заданном напряжении.Области разрыва кожи иногда представляют собой раны размером с булавочную головку, которые можно легко не заметить. Они часто являются признаком того, что в тело может проникнуть большой ток. Можно ожидать, что этот ток приведет к повреждению глубоких тканей мышц, нервов и других структур. Это одна из причин, по которой при высоковольтных повреждениях часто возникают серьезные повреждения глубоких тканей, а не ожоги кожи.

Электропорация

Электропорация (повреждение клеточной мембраны) происходит из-за приложения большого напряжения к длине ткани.Это могло произойти при 20 000 В из рук в руки. Электропорация также может происходить при напряжении 120 В, когда конец шнура питания находится во рту ребенка. В этой ситуации напряжение невелико, но вольт на дюйм ткани такое же, как и в случае, когда высокое напряжение прикладывается от руки к руке или с головы до ног. В результате электропорации даже кратковременный контакт может привести к серьезным травмам мышц и других тканей. Электропорация — еще одна причина возникновения глубоких повреждений тканей.

Нагрев

При прочих равных, тепловая энергия, передаваемая тканям, пропорциональна квадрату напряжения (увеличение напряжения в 10 раз увеличивает тепловую энергию в 100 раз).

Переменный и постоянный ток

Мембраны возбудимых тканей (например, нервных и мышечных клеток) будут передавать ток в клетки наиболее эффективно при изменении приложенного напряжения. Кожа чем-то похожа тем, что пропускает больше тока при изменении напряжения. Следовательно, при переменном токе происходит непрерывное изменение напряжения с 60 циклами изменения напряжения в секунду. При использовании переменного тока, если уровень тока достаточно высок, будет ощущение поражения электрическим током, пока сохраняется контакт.Если есть достаточный ток, клетки скелетных мышц будут стимулироваться настолько быстро, насколько они могут реагировать. Эта скорость меньше 60 раз в секунду. Это вызовет тетаническое сокращение мышц, что приведет к потере произвольного контроля над мышечными движениями. Клетки сердечной мышцы будут получать 60 стимуляций в секунду. Если амплитуда тока достаточная, произойдет фибрилляция желудочков. Сердце наиболее чувствительно к такой стимуляции в «уязвимый период» сердечного цикла, который происходит во время большей части зубца T.

Напротив, при постоянном токе ощущение шока возникает только тогда, когда цепь замкнута или разорвана, если только напряжение не относительно высокое. ⁴ Даже если амплитуда тока велика, это может не произойти в уязвимый период сердечного цикла. При переменном токе длительность разряда более 1 сердечного цикла определенно даст стимуляцию в уязвимый период.

Как связаны ток, напряжение и сопротивление

Закон Ома выглядит следующим образом:

На рисунке показаны источник напряжения и резистор.Например, сопротивление 1000 Ом, подключенное к источнику электроэнергии на 120 В, будет иметь значение

. Напряжение вызывает прохождение тока ( I ) через данное сопротивление. Несколько круговой путь тока называется цепью.

Токовый путь (-а)

Электроэнергия течет из (как минимум) одной точки в другую. Часто это происходит от одной клеммы к другой клемме источника напряжения. Соединение между выводами источника напряжения часто называют «нагрузкой».«Нагрузкой может быть что угодно, проводящее электричество, например лампочка, резистор или человек. Это показано на рисунке.

Чтобы проиллюстрировать некоторые важные моменты, эту схемную модель можно применить к автомобилю. Например, отрицательная клемма автомобильного аккумулятора подключена («заземлена») к металлическому шасси автомобиля. Положительный вывод подключается к красному кабелю, состоящему из отдельных проводов, идущих к стартеру, фарам, кондиционеру и другим устройствам. Электрический ток течет по множеству параллельных путей: радио, стартер, свет и многие другие пути тока.Ток в каждом пути зависит от сопротивления каждого устройства. Отсоединение положительного или отрицательного полюса батареи остановит прохождение тока, хотя другое соединение не повреждено.

Применение модели к человеческому телу

На примере автомобиля легче понять, как протекает ток в человеческом теле. Человек, получивший удар электрическим током, будет иметь (как минимум) 2 точки контакта с источником напряжения, одна из которых может быть заземлением. Если соединение или отключено, ток не будет протекать.Аналогия также объясняет, как ток может проходить по множеству параллельных путей, например, через нервы, мышцы и кости предплечья. Сила тока в каждом автомобильном приборе или типе ткани зависит от сопротивления каждого компонента.

Рисунок развивает модель еще дальше. Он показывает аккумулятор и фары на велосипеде. Ржавые контакты на положительной и отрицательной клеммах аккумуляторной батареи. Общее сопротивление, через которое напряжение должно протекать током, равно сопротивлению двух ржавых контактов в дополнение к сопротивлению фар. Чем больше сопротивление, тем меньше ток . Ржавое соединение аналогично сопротивлению кожи, а фара аналогична внутреннему сопротивлению кузова. Общее сопротивление тела равно внутреннему сопротивлению тела плюс 2 сопротивления кожи .

Ржавые контакты добавляют сопротивление току. Фары аналогичны внутреннему сопротивлению кузова, а ржавые соединения аналогичны сопротивлению кожи. Общее сопротивление тела равно внутреннему сопротивлению тела плюс 2 сопротивления кожи.

На рисунке изображен человек, подключенный к источнику напряжения. Есть соединения с левой рукой и левой ногой. «Общее сопротивление тела» человека складывается из очень низкого (приблизительно 300 Ом) внутреннего сопротивления тела плюс 2 сопротивления при контакте с кожей. Сопротивление контакта с кожей обычно составляет от 1000 до 100000 Ом, в зависимости от площади контакта, влажности, состояния кожи и других факторов. Таким образом, кожа обеспечивает большую часть защиты тела от электрического тока.

Схема человека, подключенного к источнику напряжения.

Высоковольтный контакт

Высоковольтные (≥600 В) контакты иногда кажутся парадоксальными. Птица удобно сидит на высоковольтной линии электропередачи. Но человек в рабочих ботинках, стоящий рядом с грузовиком, погибает при прикосновении к стороне грузовика, потому что приподнятое навесное оборудование грузовика касалось линии электропередачи. Высокое напряжение разрушает электрические изоляторы, включая краску, кожу и большую часть обуви и перчаток. Специальная обувь, перчатки и инструменты считаются защитными при определенных уровнях напряжения.Эти элементы необходимо периодически проверять на наличие (иногда точного размера) разрывов изоляции. Изоляция может оказаться неэффективной, если на поверхности предмета есть влага или загрязнения.

Как отмечалось выше, для протекания тока требуются 2 или более контактных точек, находящихся под разным напряжением. Многие электрические системы подключены («заземлены») к земле. Опорные конструкции часто бывают металлическими, а также физически находятся в земле.

Рабочий был электрически подключен к линии электропередачи через металлические части своего грузовика.Высокое напряжение (7200 В) было достаточно высоким, чтобы пройти через краску на грузовике и его обуви. Птица не находилась достаточно близко к земле или чему-либо еще, чтобы замкнуть цепь на землю. Есть птицы с большим размахом крыльев, которые действительно получают удар током, когда перекрывают разрыв между проводами и конструкциями, находящимися под разным напряжением.

ЧАСТЬ B: ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА

Шаговый и контактный потенциалы

Земля (земля) под нашими ногами обычно находится под напряжением 0 В.Линии электропередач и радиоантенны заземляют путем соединения их с металлическими стержнями, вбитыми в землю. Если человек идет босиком по земле с расставленными ногами, между двумя ступнями должно быть напряжение 0 В. Это нормальное состояние нарушается, если проводник высоковольтной линии электропередачи достигает земли или если молния ударяет по земле.

Напряжение от воздушных линий электропередачи может достигать земли несколькими способами. Линия может порваться или отсоединиться от своих изолированных опор и вступить в контакт с самой землей или с конструкциями, которые сами связаны с землей.Опорные провода (растяжки) могут отсоединяться от своих соединений у земли и становиться под напряжением, когда они соприкасаются с линией электропередачи. В этом случае растяжка под напряжением находится под высоким напряжением. Если растяжка контактирует с землей, напряжение на земле в точке контакта и вокруг нее больше не равно 0 В.

Когда провод под напряжением контактирует с землей напрямую или через проводник, это называется замыканием на землю. Уменьшение напряжения на расстоянии от точки контакта с землей объекта, находящегося под напряжением, называется градиентом потенциала земли .Падения напряжения, связанные с этим рассеянием напряжения, называются потенциалами земли.

На рисунке показана типичная кривая распределения градиента напряжения. Этот график показывает, что напряжение уменьшается с увеличением расстояния от заземляющего объекта. Слева от заземленного объекта, находящегося под напряжением, есть разница напряжений между двумя ногами человека, называемая ступенчатым потенциалом. Справа есть разница напряжений между рукой человека и двумя ногами, называемая потенциалом прикосновения.Также существует ступенчатый потенциал между двумя ногами человека справа. (Рисунок и этот раздел являются модификациями части правил OSHA [Standards-29 CFR].)

Ступенчатые и сенсорные потенциалы. Фактические цифры могут варьироваться в зависимости от типа почвы и влажности, а также других факторов.

Мгновенное горение, нагрев электрическим током или и то и другое.

Дуги высокого напряжения связаны с прохождением электричества по воздуху. В некоторых случаях дуга не касается человека. В этой ситуации от тепла дуги могут возникнуть серьезные ожоги (мгновенный ожог).Также возможны ожоги от горящей одежды и других веществ. Ожоги также могут быть вызваны прикосновением к предметам, которые термически горячие, но не находятся под напряжением.

Дуги высокой энергии могут вызывать взрывные ударные волны. ⁵ Тупая сила травмы, которая возникает в результате, может бросить человека, разорвать барабанные перепонки и ушибить внутренние органы.

Если дуга или проводник под напряжением контактирует с человеком и через него проходит электричество, может возникнуть травма из-за электрического тока, протекающего через тело, в дополнение к механизмам повреждения, упомянутым выше.

Клинически важно определить, повлекло ли высоковольтное повреждение электрический ток, протекающий через тело. Ток, протекающий через тело из-за высокого напряжения, может привести к возникновению условий, за которыми необходимо следить с течением времени. Эти состояния включают миоглобинурию, коагулопатию и компартмент-синдромы. Несколько клинических и связанных с электрическим контактом проблем могут помочь определить, протекал ли ток через тело. Во-первых, для протекания электрического тока через тело требуется как минимум 2 точки контакта.При высоком напряжении это обычно ожоги на всю толщину. Они могут быть размером с булавочную головку, а иногда их может быть несколько из-за искрения. Если проводник, например кусок проволоки, соприкоснулся с кожей, это может привести к ожогу из-за формы соприкасающегося предмета.

Напротив, вспышка при отсутствии тока через тело имеет тенденцию быть диффузным и относительно однородным. Мгновенные ожоги на , иногда на меньше полной толщины, тогда как ожоги от высоковольтных контактов будут на всю толщину.

Так называемые входные и выходные раны

Часто бывает всего 2 контактных ожога, которые обычно называют входными и выходными ранами.Эти термины относятся к тому факту, что электрический ток исходит от источника напряжения, входит в тело в одной точке, проходит через тело в другую точку контакта, где он выходит из тела и возвращается к источнику напряжения (или земле). Эта терминология несколько сбивает с толку, если учесть, что переменный ток меняет направление много раз в секунду. Терминология также может вводить в заблуждение, потому что она напоминает пулевые ранения, которые иногда имеют небольшие входные и более крупные выходные ранения. При поражении электрическим током размер раны будет зависеть от таких факторов, как размер и форма проводника, геометрия пораженной части тела и влажность.Аналогия с огнестрельными ранениями также вводит в заблуждение, поскольку не всегда имеется выходное ранение от пули, потому что пуля остается застрявшей в человеке. Таким образом, 2 отдельных ожога третьей степени предполагают протекание тока через тело. Диффузный ожог неполной толщины не предполагает протекания тока через тело.

Помимо особенностей, связанных с контактом, существуют клинические признаки, которые могут помочь определить, был ли ток через глубокие ткани. Например, можно ожидать, что высоковольтный контакт с рукой, связанный с током, протекающим в руку, будет вызывать твердость и нежность предплечья.При пассивных и активных движениях пальцев может возникнуть боль, а в руке может быть сенсорная недостаточность.

Молния

Молния обычно сверкает над поверхностью тела, что приводит к удивительно небольшим повреждениям у некоторых людей. Влажная кожа и очень короткие электрические импульсы побуждают электрический ток проходить по поверхности тела. Тем не менее, молния иногда травмирует людей из-за протекания тока в теле, тупой механической силы, эффекта взрыва, который может разорвать барабанные перепонки и ушибить внутренние органы, а также интенсивный свет, который может привести к катаракте.

Контакт с проводниками

Низкое напряжение (

Влияние ударов низкого напряжения указано в таблице. Приведенные текущие уровни зависят от конкретного пути тока, продолжительности контакта, веса, роста и телосложения человека (особенно мускулатуры и костных структур) и других факторов. Эффекты, которые возникают в каждом конкретном случае, сильно зависят от нескольких факторов, связанных с тем, как осуществляется контакт с источником электричества. Эти факторы включают в себя путь тока, влажность, отсутствие возможности отпустить и размер областей контакта.

Путь тока

Если путь тока проходит через грудную клетку, непрерывные тетанические сокращения мышц грудной стенки могут привести к остановке дыхания. Dalziel, ⁶ , который проводил измерения на людях, сообщает, что токи, превышающие 18 мА, стимулируют грудные мышцы, так что дыхание останавливается во время шока.

Другой эффект, возникающий при трансторакальном пути тока, — это фибрилляция желудочков. Трансторакальные пути тока включают руку в руку, руку к ноге и от передней части груди до задней части груди.Эксперименты на животных показали, что порог фибрилляции желудочков обратно пропорционален квадратному корню из продолжительности тока.

Феномен отпускания при низком (

Фактором, который существенно влияет на травмы, полученные при низком напряжении, является неспособность отпустить. Сила тока в руке, которая заставляет руку непроизвольно сжимать ее, называется отпускающим током. ⁷ Например, если пальцы человека обернуты вокруг большого кабеля или ручки пылесоса, находящейся под напряжением, большинство взрослых сможет отпустить их с током менее 6 мА.При 22 мА более 99% взрослых не смогут отпустить. Боль, связанная с отпусканием тока, настолько сильна, что молодые мотивированные добровольцы могли терпеть ее всего несколько секунд. ⁷ При прохождении тока в предплечье стимулируются мышцы сгибания и разгибания. Однако сгибательные мышцы сильнее, и человек не может добровольно отпустить. Практически во всех случаях неспособности отпускать руки используется переменный ток. Переменный ток многократно стимулирует нервы и мышцы, что приводит к тетаническому (устойчивому) сокращению, которое длится до тех пор, пока продолжается контакт.Если это приводит к тому, что субъект ужесточает хватку за проводник, результатом является продолжение электрического тока через человека и снижение контактного сопротивления. ⁸

При переменном токе возникает ощущение поражения электрическим током, пока сохраняется контакт. Напротив, с постоянным током возникает только ощущение шока, когда цепь замкнута или разорвана. Пока контакт поддерживается, ощущения шока не возникает. Ниже 300 мА постоянного тока (среднеквадратичное значение) явление отпускания отсутствует, потому что рука не зажата непроизвольно.Когда ток проходит через руку, возникает ощущение тепла. Замыкание или разрыв цепи приводит к болезненным неприятным ударам. При токе более 300 мА отпускание может быть невозможно. ⁴ Порог фибрилляции желудочков для разряда постоянного тока длительностью более 2 секунд составляет 150 мА по сравнению с 50 мА для разряда 60 Гц; для разрядов короче 0,2 секунды порог такой же, как и для разрядов 60 Гц, то есть примерно 500 мА. ⁴

Мощность обогрева также увеличивается, когда человек не может отпустить.Это связано с тем, что плотный захват увеличивает площадь кожи, эффективно контактирующую с проводниками. Кроме того, со временем между кожей и проводниками накапливается высокопроводящий пот. Оба эти фактора снижают контактное сопротивление, что увеличивает протекающий ток. Кроме того, нагревание сильнее, потому что продолжительность контакта часто составляет несколько минут по сравнению с долей секунды, необходимой для того, чтобы отстраниться от болезненного раздражителя.

Неспособность отпустить приводит к увеличению тока в течение более длительного периода времени.Это увеличит повреждение из-за нагрева мышц и нервов. Также будет усиление боли и частота остановки дыхания и сердца. Также может быть вывих плеча с травмой связок и сухожилий, а также переломы костей в области плеч.

Явление отпускания при высоком (> 600 В) контакте

Несколько разных результатов могут произойти, когда человек схватится за провод, подающий из рук в руки напряжение 10 кВ переменного тока. Такой контакт занимает более 0,5 секунды, прежде чем большая часть клеток дистального отдела предплечья подвергнется тепловому повреждению.Однако в течение 10–100 миллисекунд мышцы на пути тока сильно сократятся. Человека можно стимулировать, чтобы он сильнее сжимал провод, создавая более сильный механический контакт. Или человека может оттолкнуть от контакта. Какое из этих событий произойдет, зависит от положения руки относительно проводника. Большинство очевидцев сообщают, что жертвы отталкиваются от проводника, возможно, из-за общих мышечных сокращений. В таких случаях время контакта оценивается примерно в 100 миллисекунд или меньше. ^{9 (стр. 57)}

Контакт с погружением: утопление электрическим током

Клинические проблемы

Утопление или близкое к утоплению может быть результатом попадания электричества в воду. Состояния, требующие лечения почти утопления, вызванного электричеством, в основном такие же, как и условия, связанные с неэлектрическим утоплением. Эти состояния включают повышение миоглобина, которое может привести к почечной недостаточности (обнаруживаемой по повышению креатинкиназы [КФК] и исследованию мочи), респираторному дистресс-синдрому у взрослых, гипотермии, гипоксии, электролитным нарушениям и аритмиям, которые включают желудочковую тахикардию и фибрилляцию желудочков.Считается, что уровни креатинкиназы и миоглобина в случаях неэлектрического утопления связаны с жестокой борьбой, а также иногда с длительной гипоксией и электролитным дисбалансом. Электричество в воде может стимулировать мышцы достаточно сильно, чтобы вызвать у человека сильную мышечную боль во время и после того, как он или она почти утонул. Это еще больше увеличит уровни КФК и миоглобина по сравнению с теми, которые могут возникнуть в результате неэлектрического воздействия на стол, близкий к утоплению. Уровень креатинкиназы иногда повышается в течение дня или более под влиянием проводимого лечения, продолжающейся гипоксии или гипотонии и других состояний, которые могут повлиять на продолжающийся некроз тканей.

Таблица 3

Почему погружение в воду может быть фатальным при очень низких напряжениях

Действие электрического тока

Многие определения воздействия электрического тока на людей были сделаны Далзилом. ¹⁰ Для любого конкретного эффекта, такого как столбнячные сокращения мышц, существует ряд текущих уровней, которые вызывают эффект в зависимости от индивидуальных особенностей субъектов. Например, ток, необходимый для вызова тетанических сокращений мышц предплечья («отпускающий» ток), может составлять от 6 до 24 мА (среднеквадратичное значение переменного тока 60 Гц) в зависимости от пациента.Следовательно, текущие уровни, перечисленные в публикациях, могут быть максимальными, средними или минимальными уровнями, в зависимости от обсуждаемых вопросов. С точки зрения безопасности часто подходят значения, близкие к минимальным.

Как указано в таблице, Dalziel ⁷ обнаружил, что ток 10 мА может вызывать тетанические сокращения мышц и, следовательно, потерю мышечного контроля. Кроме того, Smoot and Bentel ¹² обнаружили, что 10 мА тока было достаточно, чтобы вызвать потерю мышечного контроля в воде. Они проводили измерения в соленой воде и не сообщали о приложенных напряжениях.

Таблица 4

Механизмы смерти при утоплении электрическим током

Общее сопротивление тела в воде

Общее с учетом мер безопасности сопротивление тела от руки к ноге в воде считается равным 300 Ом. ^{13 — 15} Smoot ^{11 , 16} измерили общее сопротивление тела 400 Ом с погружением.Во многом это связано с внутренним сопротивлением тела. Таким образом, погружение устраняет большую часть сопротивления кожи.

Соленая вода обладает высокой проводимостью по сравнению с человеческим телом, поэтому поражение электрическим током в соленой воде является относительно редким явлением. Это связано с тем, что большая часть электрического тока проходит по внешней стороне тела.

Если есть разница напряжений, например, между одной рукой и другой, то через тело будет протекать электрический ток. Сила тока равна напряжению, деленному на общее сопротивление тела.

Какое напряжение в воде может быть смертельным?

В таблице указаны величины тока, необходимые для того, чтобы вызвать фибрилляцию желудочков и другие фатальные состояния. Общее сопротивление тела в воде составляет 300 Ом. Таким образом, известны необходимый ток и сопротивление, которое он должен испытывать. Таким образом, можно рассчитать необходимое напряжение. Для фибрилляции желудочков расчет выглядит следующим образом:

Требуемое напряжение = Ток × Сопротивление

Для возникновения фибрилляции желудочков необходимое напряжение составляет:

Напряжение = 100 мА × 300 Ом = 30 В

Рисунки для других механизмов смерти указаны в табл.

Электрический контакт, связанный с водой, часто происходит двумя способами. Эти механизмы могут происходить в ваннах, бассейнах и озерах. Первый механизм контакта заключается в том, что человек в воде выходит из воды и контактирует с токопроводящим объектом, находящимся под напряжением. Например, человек чувствует себя хорошо, сидя в ванне. Сопротивление контакта его рукой с объектом под напряжением за пределами ванны может быть достаточно высоким, чтобы защитить его или ее, особенно если его или ее рука не мокрая и площадь контакта небольшая.

Второй механизм контакта включает человека в воде, находящегося в электрическом поле из-за проводника под напряжением, который находится в воде. Например, в воду падает электрический нагреватель, подключенный к тёплому проводу розетки 120 В переменного тока. Заземленный слив находится близко к плечам человека, а обогреватель — у его или ее ног. Это дает разницу напряжений 120 В переменного тока от плеч до ступней. При общем сопротивлении тела 300 Ом протекает 360 мА, что более чем в 3 раза превышает величину, необходимую для фибрилляции желудочков.

В озерах, прудах и других водоемах источник электроэнергии может генерировать ток в воде. Местоположение напряжений в воде можно измерить. В воде могут присутствовать напряжения из-за того, что корпус лодки, подключенной к береговому источнику питания, находится под напряжением. В воде также могут присутствовать напряжения из-за находящихся под напряжением проводников в воде, которые пропускают электрический ток в воду.

Может существовать электрический градиент (или поле), аналогичный описанной выше ситуации для ступенчатого и касательного потенциалов.Ситуацию сложнее проанализировать в воде, потому что человек в воде принимает разные позы и ориентации в трех измерениях (вверх, вниз и в стороны — север, юг, восток и запад). Трансторакальное напряжение и напряжение на конечностях будут меняться по мере движения человека в зависимости от ориентации (направления) электрического поля.

Измерения потери мышечного контроля в воде

Измерения, аналогичные измерениям Smoot и Bentel ¹² , были выполнены с одобрения институционального наблюдательного совета Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн.Металлические пластины помещали внутрь резиновых контейнеров. Металлические пластины были плоскими на дне контейнеров. Сверху на каждую металлическую пластину помещали резиновый коврик с отверстиями. (Изолированный) провод заземления источника питания был подключен к одной пластине, а напряжение переменного тока 60 Гц от источника питания было подключено к другой пластине. Испытуемый стоял, опираясь на каждый резиновый коврик по одной ноге, как показано на рисунке. Таким образом, субъект контактировал с электрическим током в основном через воду, контактирующую с ногами через отверстия, а также через воду, контактирующую с ногами выше.Эта траектория потока между ногами имитировала ситуации рукопашного боя и рукопожатия, которые могут возникнуть у пловцов в воде. Эта установка сводила к минимуму ток через грудную клетку. В исследовании участвовал всего 1 субъект.

Установка для измерения напряжения и тока в воде.

Свежая (не соленая) вода с проводимостью 320 мкм / см наполняла каждое ведро до уровня около бедра. Было обнаружено, что электрически индуцированные сокращения мышц сильно меняются положением ног в воде.

Первоначальные испытания показали, что при 3,05 В (среднеквадратичное значение переменного тока 60 Гц) между пластинами протекал ток 8,65 мА, что приводило к непроизвольному сгибанию колена на 90 °. Это сгибание нельзя было преодолеть произвольным усилием. Колено можно было произвольно сгибать дальше, но оно не выпрямлялось больше, чем на 90 °. Непроизвольное резкое сгибание произошло, когда нога была поднята (сгибанием бедра) так, чтобы бедро было горизонтальным, а колено находилось на уровне воды. Это похоже на ситуацию во время плавания.Контроль над мышцами постепенно восстанавливается, когда ступня опускается на дно ведра (путем разгибания бедра в нейтральное положение) и нога становится вертикальной. Общее сопротивление корпуса рассчитывается следующим образом:

При 4,05 В протекает ток 12,6 мА. Колено было согнуто на 135 °, то есть пятка находилась рядом с ягодицами. Это нельзя было преодолеть добровольными усилиями. Опять же, это произошло, когда нога была поднята так, чтобы колено было на уровне воды, аналогично ситуации, когда кто-то плывет.Меньшее нарушение мышечного контроля было отмечено в других положениях ног. Контроль над мышцами постепенно восстанавливается, когда ступня опускается на дно ведра и нога становится вертикальной. Сопротивление составит 4,05 В / 12,6 мА = 332 Ом.

Текущие уровни, измеренные в этих экспериментах, согласуются с уровнями, о которых сообщают Dalziel, ⁷ Smoot, ¹¹ и NIOSH, ¹ , как указано в таблицах и. Общее сопротивление системы (вода плюс предмет) близко к 300 Ом, что часто упоминается в литературе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Существует множество типов электрических контактов, каждый из которых имеет важные характеристики. Понимание того, как электрический ток достигает и проходит через тело, может помочь врачу понять, как и почему произошли определенные несчастные случаи и какие медицинские и хирургические проблемы могут возникнуть.

Благодарности

Авторы благодарят Энди Фиша за иллюстрации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ