Praca pod napięciem – rozwój techniki, planowanie, bezpieczeństwo

Energia jest potrzebna każdemu z nas, jednak energia elektryczna potrzebna jest tam, gdzie swoją energię życiową splatamy z potrzebami budownictwa. Od pomysłu lokalizacji budowli, jej sąsiedztwa, planowania i realizacji projektu, użytkowania i bieżącego utrzymania, koniecznych remontów i modernizacji, aż po likwidację obiektu budowlanego, dostawa energii i korzystanie z niej 24/24h jak nigdy są możliwe przez cały okres żywotności budowli. Umożliwia to z pozoru niszowa technika prac pod napięciem (PPN), kształtując przez blisko 60 lat silne podstawy dla energetyki i energii dostępnej zawsze. W Polsce coraz szerzej stosujemy ją od 45 lat, a dość intensywnie od 15 lat.

Fot. stock.adobe / BillionPhotos.com

Rozwój techniki prac pod napięciem

Adresując ten artykuł do wszystkich osób związanych z budownictwem, warto dodać, że zagadnienie dotyczy nie tylko elektryków (dotyczyłoby wówczas raptem 15% członków PIIB), ale wszystkich, którym energia elektryczna jest potrzebna, w tym tych osób, dla których urządzenia do dostarczania energii bywają przeszkodą podczas realizacji obiektów z zakresu budownictwa ogólnego, drogowego czy sanitarnego, drogowego itd. W każdym z tych przypadków dzięki technice PPN można odkryć nowe możliwości planowania i realizacji obiektów technicznych dowolnego przeznaczenia. Osiągnięcia tej techniki można w zaawansowanej formule wykorzystywać w procesach BIM, które trafnie zdefiniowali autorzy artykułu „Technologia BIM” [1]. Te same narzędzia wykorzystuje energetyka, a możliwości w tej dziedzinie dopiero się otwierają [2]. Historycznie technika PPN towarzyszy ludziom od początku rozwoju jej sieciowego kształtu, tzn. od blisko 110 lat, w Polsce od 85 lat [3], [8]. Rozwój PPN poprawił w zdecydowany sposób bezpieczeństwo elektryków (wręcz znikoma wypadkowość na świecie) i zmienił lub – jak w przypadku naszego kraju – zmienia (bez wypadków śmiertelnych od początku jej zastosowania) sytuację w zakresie dostępności do energii elektrycznej. W szczególnych przypadkach nieuniknione sąsiedztwo urządzeń przesyłowych i dystrybucyjnych nie utrudnia realizacji planowanych inwestycji budownictwa ogólnego, a towarzyszące obostrzenia wynikające z bliskości tych urządzeń nie są jakoś szczególnie inne niż sformułowane dla urządzeń infrastruktury zaspokajającej ludzkie potrzeby.

Zobacz: Jak łatwiej naprawiać i eksploatować napowietrzne linie elektroenergetyczne

Odważne stwierdzenie o dostępności energii jest podyktowane doświadczeniem, jakim dysponuje energetyka światowa, a i krajowa wkomponowuje się w te możliwości coraz bardziej. Oczywiście wiąże się to z kosztami, jedne rozwiązania są tańsze, inne droższe, a autonomiczne źródła energii najdroższe. A zatem gama korzyści związana z dostępnością energii jest ogromna, wliczając to elektroprosumeryzm [4]. Jednak podstawową drogą do uwzględniania możliwości techniki PPN jest jej bezpieczeństwo. Intuicyjnie jest to praca bardziej niebezpieczna, co wmawiano elektrykom przez dziesięciolecia. W momencie wchodzenia w życie nowych przepisów powoli utrwala się przekonanie, że podstawową możliwością kontaktu z urządzeniami elektrycznymi i elektroenergetycznymi, i to najbezpieczniejszą, jest technika PPN. Dowodzi tego § 23 ust. 1 nowego rozporządzenia w sprawie BHP [5], [6], który technikę PPN umieszcza nieprzypadkowo na pierwszym miejscu.

Praca pod napięciem – bezpieczeństwo

Koncentracja na bezpieczeństwie pracy jest tylko jednym z aspektów techniki PPN – ważnym zwłaszcza w kontekście wykonywania prac eksploatacyjnych. Jednak warto wskazać inne zalety tej techniki, które pozwoliły jej zająć miejsce niebezpiecznej techniki polegającej na wyłączaniu (zawodnych technicznie urządzeń) – diagnostycznemu sprawdzaniu obecności napięcia i prewencyjnemu uziemianiu, uziemianiu i zwieraniu, ekwipotencjalizacji. Świadczą o tym dramatyczne statystyki i zatrważająca liczba poszkodowanych o różnym stopniu niepełnosprawności (przeważnie wynikających z poparzenia, amputacji kończyn).

Rozwój techniki PPN znacząco obniżył wypadkowość, a w kilku krajach pozwolił wyeliminować wypadki śmiertelne. Być może teraz jest dobry moment przywołać francuską maksymę odnoszącą się do wieloletniej praktyki obsługi urządzeń „Lepiej pracować pod napięciem, wiedząc o tym, niż się łudzić, że zostało ono wyłączone”. To analiza zachowań (behawioryzm) pozwoliła na skuteczne opanowanie: błędów, lekceważenia pracy, nadmiernej pewności siebie, odpowiedzialności za innych itd. Przesłanki rozwoju techniki PPN przedstawiono na przykładzie wykorzystania w budownictwie. Do najważniejszych atutów związanych z bezpieczeństwem tej techniki wrócimy na zakończenie artykułu.

Praca pod napięciem. Lokalizacja budowli i jej sąsiedztwa

Podstawowe problemy są dwa: konieczność wykorzystania energii elektrycznej praktycznie w każdej budowli oraz teoretycznie niechciane sąsiedztwo linii, a bywa, że i stacji elektroenergetycznej. W pierwszym przypadku komfort sąsiedztwa urządzeń elektrycznych jest niewątpliwy, jeśli warunki ich właściciela dodania zasilania nowego obiektu nie ustalają konieczności zwiększenia mocy rozbudowy sieci. Technika PPN oferuje w tej materii podłączanie tymczasowe placów budów i podłączanie nowego obiektu bez przerywania dostaw innym użytkownikom. Ta sama sytuacja dotyczy także innych obszarów, np. podłączania punktów omłotowych w czasie żniw, zasilania awaryjnego.

Drugi przypadek jest bardziej skomplikowany i dotyczy pasów technologicznych wzdłuż linii napowietrznych 110-400 kV, w których nie jest możliwa lokalizacja domów mieszkalnych, ale zabudowania gospodarcze, obiekty przemysłowe mogą powstawać na warunkach uzgodnionych z właścicielem linii. W Polsce pasy technologiczne połączone są z wymaganiami środowiskowymi, aby poza pasem nie były przekroczone wartości czynników określonych przepisami państwowymi, np. pola elektrycznego, pola magnetycznego, hałasu. Przy budowie często stosowany jest sprzęt zmechanizowany, którego także inne przepisy określają dopuszczalne odległości od urządzeń elektroenergetycznych [7]. Sąsiedztwo już istniejących linii nie utrudnia prowadzenia gospodarki pod nimi, ale zmiana metod użytkowania (inna niż uzgadniana w czasie projektowania) wymaga przynajmniej konsultacji. Każda wymagana korekta budowy linii (np. podwyższenia słupów, zwiększenia odstępu od ziemi, ograniczenia pasa technologicznego) może zostać dokonana podczas pracy obiektu.

Praca pod napięciem. Planowanie i realizacja projektu

W wyniku rozwoju techniki PPN sąsiedztwo w czasie prowadzenia różnorodnych prac nie musi być uciążliwe, gdyż dzięki niej można dopuścić realizację blisko obok lub pod liniami, zakładając techniczne możliwości inwestorów. W skrajnych przypadkach energetyka może czasowo przenieść zasilanie, wykorzystując pobliską sieć lub linie tymczasowe, stacje przewoźne, przenośne linie kablowe i uwalniając teren na czas niezbędnych prac inwestora. W planowaniu najtrudniejsze uzgodnienia dotyczą wyłączeń obiektów, do których się nadmiernie zbliżamy lub krzyżujemy. Technika PPN co najwyżej wymaga profilaktycznej blokady automatyki samoczynnego powtórnego załączenia, które (co prawda teoretycznie) może zmniejszać dyspozycyjność linii. Stan taki jednak wymaga uzgodnień czasowych z dyspozycją mocy, ale gdy energetyka nie planuje innych swoich prac w analizowanym obszarze sieciowym, zgoda nie powinna stwarzać problemów.

Oczywiście realizacja projektu jest narażona na pewne ryzyka, z których najważniejsze to komunikacja społeczna. Dotyczy to projektów, które w środowisku lokalnym albo budzą kontrowersje, albo są niechciane, albo narzucane dostosowanie do wymagań określonych przez organy państwowe jest kontestowane itd. Problemy są znane środowisku, gdyż realizacja inwestycji energetycznych na co dzień napotyka tego rodzaju przeszkody [9]. Realizacja inwestycji energetycznych jest odrębnym problemem i literatura dotycząca zastosowań technik PPN jest ogromna [3]. Podczas uzgodnienia inwestycji energetycznych z innymi podmiotami konieczność ich wyłączeń (np. trakcji kolejowej, linii innych właścicieli niż energetyka) przy stosowaniu PPN jest znikoma. Można się spotkać z wygodnictwem i zmuszaniem do korzystania z wyłączeń z każdej strony, co potwierdza ciągle istniejącą hegemonię techniki opartej na wyłączeniach – na szczęście będzie ona eliminowana. Co prawda, nie da się uniknąć analizy kosztów, ale wymaga to opowiedzenia się, po której stronie rozwoju techniki chcemy stać.

Użytkowanie i bieżące utrzymanie urządzeń energetycznych

Nie wkraczamy w problemy administracyjne przekazania urządzeń energetycznych do eksploatacji, w zależności od modelu realizacji inwestycji mogą być one różne. Od rozpoczęcia funkcjonowania urządzeń na potrzeby użytkowników w zdecydowanej większości przypadków do obsługi tych urządzeń potrzebne są zarówno instrukcje eksploatacji, jak i instrukcje BHP [5], [6]. Jedynie instrukcje PPN spełniają jednocześnie wymagania bezpiecznej eksploatacji. W myśl obowiązujących przepisów muszą jednak być opracowane przez pracodawcę, a osoby skierowane do tych prac rygorystycznie się zapoznają z technologią, wymaganymi narzędziami i środkami ochronnymi (§ 23 ust. 7 [5]).

Przy wykonywaniu PPN korzysta się z minimum trzech metod: w kontakcie (niskie i średnie napięcia), z odległości (wszystkie poziomy napięć) i na potencjale (z reguły najwyższe napięcia). Nazwy metod podano za PN-EN 60743. Podczas użytkowania i bieżącego utrzymania technika PPN pozwala na niewyłączanie urządzeń w czasie takich prac, jak wszelkiego typu podłączenia i odłączenia, montaże i demontaże, naprawy (jeżeli urządzenie nie jest z powodu awarii wyłączone), konserwacje oraz prace kontrolno-pomiarowe (z wyjątkiem oczywiście tych prac, którym podlegają urządzenia niefunkcjonujące).

Konieczne remonty i modernizacje

Cykl życia urządzenia i zespołu urządzeń uwzględniany w modelu BIM, brany pod uwagę także w dotychczasowej praktyce, wskazuje zasady, dzięki którym możemy planować remonty i modernizacje (w większości przypadków realizowane z budżetu przedsiębiorstwa). Zaplanowane tak prace dzięki technice PPN mogą nie narażać przedsiębiorców na straty z tytułu koniecznych wyłączeń. Jest to problem do szerszego omówienia w kontekście wymiany unikalnych maszyn czy wrażliwych procesów produkcji. Warto to wiedzieć i wykorzystywać w takim planowaniu produkcji, aby remonty i modernizacje były wykonalne bez wyłączeń. W przypadku energetyki prace takie są możliwe do prowadzenia w całej rozciągłości (zarówno dla linii, jak i stacji) [3]. Najbardziej spektakularne zastosowania PPN na świecie polegają na wybudowaniu kilkusetkilometrowej linii NN po trasie istniejącej linii (oczywiście bez wyłączeń); firmy realizujące te prace w USA otrzymały spektakularną nagrodę Edisona). W momencie gdy nie są potrzebne wyłączenia, podczas planowania prac, można uwzględniać dłuższe okresy przebudowy bez pośpiechu i niebezpiecznych prowizorek.

Interesującym rozwiązaniem może być swoiste balansowanie na granicy użyteczności i funkcjonalności urządzenia bez modernizacji dla wymiany kompleksowej (nowej inwestycji). Zagadnienie to wymaga znajomości historii pracy (szczegółowe prowadzenie dokumentacji techniczno-ruchowej) urządzeń i uprzedzenia fali awaryjności wynikającej np. z ich wieku, wzrostu zagrożenia pożarowego.

Likwidacja obiektu budowlanego

Należy sądzić, że wskazane zalety techniki PPN mogą mieć duże znaczenie w czasie likwidacji dowolnego obiektu technicznego, budowlanego, dopóki energia elektryczna potrzebna jest w jego utrzymaniu. Technika PPN zdobyta popularność na świecie dzięki rozwojowi sztucznej inteligencji, zastosowania robotyki, korzystania z rozwiązań tymczasowych ułatwiających dotychczas niemożliwe do wykonania prace. Energetyka korzysta z zaawansowanych technik lotniczych, a ostatnio także z zastosowania dronów i ogólnie bezzałogowych urządzeń latających. Stosujemy materiały o najwyższych parametrach mechanicznych i elektrycznych (nieustępujących materiałom używanym w technice lotniczej, kosmicznej, w energetyce jądrowej i budowie odnawialnych źródeł energii lub w konstrukcji bolidów do Formuły 1).

Najważniejsze jest bezpieczeństwo podczas prac pod napięciem

Wspomniano już o podstawowych trzech metodach wykonywania PPN. Tych metod specjalistycznych jest więcej. Metody te są realizacją trzech koncepcji dbałości o bezpieczeństwo personelu przez odizolowanie pracownika:

• od urządzenia dzięki wstawianiu między niego a urządzenie elastycznej lub sztywnej izolacji, np. rękawice i rękawy, osłony, obuwie, narzędzia. Jednak ta izolacja pozwala praktycznie na kontakt z urządzeniem, gdyż jego parametry elektryczne sięgają wytrzymałości 36 kV AC i są odporne na kontakt mechaniczny z elementami metalowymi;
• zarówno od urządzenia, jak i potencjału ziemi, głównie przez zastosowanie różnego rodzaju drążków izolacyjnych i zbudowanych na ich bazie układów, zestawów (np. kładki, drabiny, podesty);
• od potencjału ziemi przez zastosowanie układów izolacyjnych, np. podnośniki z ramieniem izolacyjnym, rusztowania z jednoczesną ochroną od skutków przebywania w polu elektromagnetycznym.

We wszystkich tych przypadkach stosujemy ochronę przed upadkiem z wysokości, która tylko w nielicznych przypadkach nie jest potrzebna (np. prace w rozdzielnicach, przy kablach). Większość wyposażenia, sprzętu i narzędzi jest objęta normami, które w naszym kraju w krajowej normalizacji przygotowuje Komitet Techniczny nr 72 ds. Elektroenergetycznego Sprzętu Ochronnego i do Prac Pod Napięciem PKN. Prace normalizacyjne są odzwierciedleniem opracowań międzynarodowych IEC Komitetu nr 78 i CENELEC.

Technikę PPN stosuje wysoko kwalifikowany personel energetyki posiadający uprawnienia i upoważnienia do swojej działalności. Szkolenia personelu odbywają się w kilku ośrodkach szkoleniowych, w tym ośrodku certyfikowanym² w Bielsku-Białej.

Literatura

1. J. Magiera, A. Szarata, Technologia BIM, I i II, „Inżynier Budownictwa” nr 6 i 7/2020.
2. J. Adamczyk, W. Lubicki, O modelowaniu obiektów sieci przesyłowej w standardzie openBIM,„Energetyka” nr 9/2019.
3. B. Dudek, Akademia energetyki,„Energetyka” od nr 3/2016 do nr 4/2019 (20 wykładów).
4. J. Popczyk, Trzy fale elektroprosumeryzmu, „Energetyka” nr 7/2020.
5. Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 25 września 2019 r. w sprawie bezpieczeństwai higieny pracy przy urządzeniach energetycznych (Dz.U. z 2019 r. poz. 1830) wprowadzone w życie dnia 26 września 2020 r. na podstawie rozporządzenia Ministra Klimatu z dnia 25 marca 2020 r. (Dz.U. z 2020 r. poz. 529).

6. Dudek, Dobre praktyki eksploatacyjne u podstaw instrukcji eksploatacji, „Energetyka” nr 6/2020 oraz „INPE” nr 251/2020.

7. Dudek, Konieczność weryfikacji odległości sprzętu zmechanizowanego od elektroenergetycznych linii napowietrznych,„INPE” nr 236/2019.
8. Dudek, Prace pod napięciem w elektroenergetyce – bezwyłączeniowe techniki utrzymania sieci dystrybucyjnej,podręcznik „INPE” nr 32, październik 2010.
9. B. Dudek, Podstawowe dylematy komunikacji społecznej w procesie lokalizacji inwestycji sieciowych, „Energetyka” nr 2/2020.

²Certyfikacja przez Centralny Instytut Ochrony Pracy – PIB, 2020.

Bogumił Dudek

Polski Komitet Bezpieczeństwa w Elektryce SEP

Autor jest wieloletnim przewodniczącym KT nr 72 PKN.

Polecamy: Produkty budowlane