Что такое напряжение прикосновения

Электрический ток совершает много полезной работы и жизнь современного человека без него невозможна, однако кроме пользы он может принести и вред.

Удар током может привести к болевым ощущениям, ожогам и даже к летальному ихсоду. Электробезопасность – очень обширная тема, которая рассматривается далеко не одной публикацией.

В этой статье мы расскажем, о том что такое напряжение прикосновения и что под ним понимается.

Определение понятия

Когда человек или животное касается своим телом оголенных токоведущих частей, корпуса прибора, который почему-то оказался под потенциалом, кабеля с поврежденной изоляцией и т.п, а сам, при этом стоит на земле – то разность потенциалов между точкой касания и землей называется напряжением прикосновения.

  • Что такое напряжение прикосновения
  • Иначе говоря, это то напряжение, под которым находятся две оголенные проводящие части не соединенные между собой.
  • Условия возникновения таковы — корпуса электроприборов обычно заземлены, но повреждения изоляции электрооборудования внутри этих корпусов вызывает появление напряжения прикосновения, когда вы возьметесь рукой за металлическую часть корпуса и связанных с ним металлических частей.

Безопасно ли напряжение прикосновения

Начнем с того, что именно опасно? Напряжение само по себе не представляет особой опасности. Разрушающие и опасные воздействия оказывает электрический ток. Однако от величины напряжения зависит вероятность получить удар током.

Безопасным считается напряжение переменного тока 42 Вольта, ранее считали 36 В. Оно применяется для обустройства переносных светильников и для питания электроинструмента, при работе в труднодоступных местах, в гаражах, подвалах, влажных помещениях, а также в местах временных работ.

Но напряжение прикосновение и безопасное напряжение для человека это немного разные вещи.

Действие электрического тока на человека губительно, он может вызвать фибриляционное сокращение сердца и смерть, поэтому величины допустимых напряжений и токов прописаны в нормативных документах. Согласно нормам, описанным в ГОСТ 12.1.038-82 напряжение прикосновения в нормальных условиях (без аварий) не должно быть больше:

  • при переменном токе с частотой 50 Гц – 2 В (ток – 0,3 мА);
  • при переменном токе с частотой 400 Гц – 3 В (ток – 0,4 мА);
  • при постоянном токе – 8 В (ток – 1 мА);

Это предельно допустимые значения при воздействии до 10 минут в сутки. Стоит отметить, что для людей, которые работают при температурах больше чем 25°С и относительной влажности более 75% эти значения уменьшают в 3 раза.

Так как напряжение прикосновения измеряется между местом положения человека на земле (его контакта с проводящей поверхностью) и местом касания электрооборудования – из этого следует, что оно зависит от места расположения в помещении, точнее относительно точки заземления. Чем дальше вы стоите в момент, когда коснулись опасного прибора, на чьем корпусе оказался потенциал (от точки заземления), тем больше величина напряжения прикосновения.

Что такое напряжение прикосновения

Стоит отметить еще несколько определений:

  1. Зона растекания. Такая площадь на земле, за пределами которой потенциал, возникший, при протекании тока замыкания на землю, равен нулю. За пределами зоны растекания напряжение прикосновения численно равняется величине потенциала на поверхности, которой касаетесь.
  2. Шаговое напряжение. Это напряжение между двумя точками на земле (грунте) вокруг места замыкания токоведущей части на землю. Смысл состоит в том, что если возле вас упал высоковольтный кабель, двигаться от него нужно мелкими приставными шагами, не отрывая ноги друг от друга и от земли, таким образом уменьшая расстояния между шагами. Потенциал от точки замыкания на землю убывает по экспоненте. Это значит, что в месте замыкания на землю – он равен потенциалу замыкаемого проводника, а за пределами зоны растекания нулю. Тогда напряжение между этими двумя точками равняется напряжению замкнутого кабеля.

Что такое напряжение прикосновения

Вы должны были заметить, что напряжение прикосновения, зона растекания и шаговое напряжение связаны между собой.

Пути снижения опасности

Давайте разберемся, как защитится от напряжения прикосновения. Чтобы снизить опасность возникновения потенциала на корпусах электроприборов нужно, во-первых, обеспечить надежное заземление. Причем сопротивление переходного контакта заземлителя (металлосвязь) не должно превышать 0,01 Ома. Место соединения должно быть надежно закреплено болтом или сваркой, его нужно регулярно проверять.

Что такое напряжение прикосновения

Во-вторых – прежде чем включать приборы после долгого простоя и вообще старые (более 10 лет) нужно проверить качество изоляции проводов и кабелей, для этого используют мегаомметр. Ориентировочно – сопротивление изоляции должно быть на уровне 1 МОм (мегаом) на 1 кВ. Для электросети 220-380 Вольт достаточно и 0,5 МОм.

Для снижения возможности поражения электрическим током необходимо устанавливать УЗО или дифавтомат. Их назначение – защита людей от поражения током.

Но здесь нужна система заземления TN-C-S или TN-S, то есть в сети должны присутствовать отдельные провода PE и N, но никак не совмещенный нулевой провод.

Необходимо выполнять требования защиты, иначе УЗО не будет корректно выполнять свои задачи.

Расчет напряжения прикосновения

В сетях с изолированной нейтралью напряжение прикосновения рассчитывается по формуле:

Uприк=Фземли-Фкорпуса

Потенциал земли уменьшается с удалением от точки заземления, это проиллюстрировано на картинке выше. В случае, когда заземлитель один – самое опасное касание будет корпуса того прибора, который расположен от заземлителя дальше всех. Поэтому заземляющих контур должен объединять всю площадь помещения и обеспечивать равномерное уравнивание потенциалов.

  1. Полностью формула, учитывающая все сопротивления (касания, зоны растекания), выглядит следующим образом:
  2. U=Фзa1a2,
  3. Где a1 – коэффициент U прикосновения, на него влияет форма кривой падения потенциала, a2 – коэффициент касания, учитывает сопротивление растекания по площади, на которой стоит человек, обуви, изоляции фазы от земли.
  4. В сетях с глухозаземленной нейтралью, когда человек оказывается под действием напряжения ниже чем линейное (при линейном 380В, фазное равно 220В) ток, протекающий через тело человека, ограничивается сопротивлением обуви, пола (земли) и тела.
  5. Что такое напряжение прикосновения

Способы измерения

При введении и плановых проверках состояния электроустановок проводят измерение напряжения прикосновения, давайте узнаем о порядке измерения. Сначала отключают нулевой провод от электрощита. Затем измеряют сопротивление милиомметром или измерителем заземляющих контуров, типа MRU-101.

Затем собирают схему, где на расстоянии не менее 25 м от заземлителя (на рисунке цифра 2) устанавливают штырь на глубину 25-30 см и электрод, аналогичный ступне человека (на рисунке обозначен цифрой 3). Между заземлителем и штырем подают напряжение V1. Вольтметр V2 – напряжение прикосновения.

Параллельно ему установлен резистор на 1000 Ом (имитация сопротивления тела человека) и разъединитель (когда он замкнут выполняется измерение).

  • Что такое напряжение прикосновения
  • Так выглядит электрод, который имитирует ступню человека:
  • Что такое напряжение прикосновения
  • Где 1 – прокладка из сукна (влажная), 2 – проводящая пластина из меди, 3 – диэлектрик, 4 – рукоятка, 5 – подключаемый к измерителю провод.
  • Другой способ называют «метод вольтметра-амперметра». На рисунке R2 – сопротивление тела:
  • Что такое напряжение прикосновения
  • Вольтметр измеряет напряжение прикосновения, амперметр – ток через заземлитель. В качестве источника напряжения можно использовать трансформатор с характеристиками:
  • Uвых = 500 В;
  • Pном = 100 кВа;

Альтернативы: автономный генератор, трансформатор собственных нужд. Ноль вторичной обмотки – заземлить.

На видео ниже наглядно демонстрируется специальный прибор для измерения напряжения прикосновения:

Чем опасно напряжение прикосновения? Вас может ударить током, ведь на поверхности прибора находится потенциал электропитающей сети.

Бытовые приборы с питанием 220, например электроплита, опасны, а промышленные сети 380 вольт и тяжелые условия работы только усугубляют влияние напряжения прикосновения на человека.

Для того, чтобы избежать поражения, кроме профилактических мер в электросети нужно иметь минимальный набор средств индивидуальной защиты, например диэлектрические перчатки и ботинки при работе в электроустановках и соблюдать все меры защиты, прописанные в нормативных документах и регламентом предприятия.

Будет полезно прочитать:

Что такое напряжение прикосновения, его нормы, расчет и меры защиты

В процессе работы с электроустановками в цепи переменного тока нельзя полностью исключать вероятность ощущения его воздействия. Причиной может быть случайное прикосновение к токоведущим элементам или косвенные факторы.

Об одном из них (шаговом напряжении) мы уже подробно рассказывали на страницах нашего сайта.

В этой статье пойдет речь о другом виде косвенного воздействия электрического тока на человека, получившее название напряжение прикосновения.

Что такое “напряжение прикосновения”?

В электробезопасности под этим термином подразумевается разность потенциалов между двух точек электроцепи, возникающая в момент одновременного прикосновения к ним человека.

Такая ситуация может возникнуть в результате нарушения изоляции токоведущих элементов цепи, их замыкания на электропроводящие поверхности, что приводит к образованию опасных зон растекания тока.

Контакт с такой поверхностью называется косвенным прикосновением к корпусу или электропроводящим элементам (в зависимости от устройства электроустановки).

Что такое напряжение прикосновенияРис. 1. Пример косвенного прикосновения

В таких случаях степень воздействия электрическим током зависит как от сопротивления тела человека (R) и величины (Uпр). Допустим в данном случае R = 800 Ом, Uпр близкое к фазному напряжению (230 В). Применяя закон Ома несложно вычислить величину тока в образовавшейся электрической цепи: Iпр=Uпр/R= 220/800 = 287,5 мА. Это значение в несколько раз превышает допустимые нормы.

В большинстве случаев косвенное прикосновение является однополюсным, то есть в данном случае угрозу несет фазное, а не линейное напряжение, которое в 1,73 раза выше. Но это слабое утешение, поскольку поражение током может все равно стать фатальным.

Опасность косвенного прикосновения заключается в том, что риск его возникновения, в большинстве случаев, не зависит от действий человека, в отличие от прямого касания, которое может возникнуть по неосторожности, в результате ошибки или несоблюдения ТБ.

Расчет

Приведенный выше пример (на рис. 1) сильно упрощен, чтобы ознакомиться с основными особенностями напряжения прикосновения (Uпр) необходимо посмотреть на проблему с точки зрения защитного заземления и зануления. Для этого рассмотрим пример, представленный на рисунке ниже.

Что такое напряжение прикосновенияРисунок 2. Особенность напряжения прикосновения в случае одиночного заземления

На рисунке изображено три двигателя А, В, С (это могут быть и любые другие электроустановки), разно удаленных от единого заземлителя D и соединенных с ним защитным проводниками.

Если вследствие аварии произошло замыкание фазы сети на корпус, то на нем образуется потенциал, уровень которого будет практически таким же, как на заземлителе (ⱷзм).

При этом на основании появится зона растекания тока, потенциал которой (ⱷос) зависит от удаления от заземлителя (график зависимости приведен на рисунке).

В случае касания корпуса двигателя B уровень напряжения прикосновения будет определяться следующей формулой: Uпр=ⱷзм-ⱷос=ⱷзм*(1-ⱷос/ⱷзм).

В данном выражении игнорируется электрическое сопротивление грунта, влияющее на растекание тока основания, в расчет принимается только характер изменения потенциала (потенциальная кривая — E).

Это позволяет рассматривать потенциал основания ⱷoc в виде коэффициента прикосновения α = 1 — (ⱷос/ⱷзм) ≤ 1.

Учитывая тот факт, что на уровень напряжения влияет как потенциал заземлителя, так и коэффициент прикосновения, то очевидно, что характер опасности различен при использовании одиночного или группового заземления. Рассмотрим отдельно каждый из вариантов.

Читайте также:  Как подключить индукционную плиту - полезные советы

Одиночное заземление

Вернемся к рисунку 2. Как уже упоминалось выше, в случае замыкания фазы на корпус электроустановки, на всех ее токопроводящих элементах установиться потенциал ⱷзм.

При этом на поверхности возле заземлителя образуется зона с уровнем потенциала, зависящим от коэффициента прикосновения.

То есть, в случае случайного прикосновения к корпусу B уровень напряжения касания будет зависеть от расстояния Х1 и кривой Е.

Теперь рассмотрим, вариант прикосновения к электроприбору C. В этом случае расстояние Х2 превышает 20,0 метров, что равносильно тому, что Х2 стремится к бесконечности. В результате коэффициент прикосновения α будет увеличиваться, стремясь к единице, соответственно, Uпр станет равным ⱷзм Этот вариант с наибольшим потенциалом самый опасный.

В завершении разберем случай прикосновения к металлическому корпусу устройства A, то есть, практически находится над заземлителем. Здесь α будет стремиться к нулю, следовательно, Uпр будет также равным нулю.

Исходя из этого, можно констатировать, что чем дальше находится установка от одиночного заземлителя, тем выше напряжение прикосновения. На расстоянии от 20 метров и более оно будет практически равно фазному.

Групповое заземление

При применении групповой схемы заземления происходит накладывание зон растекания тока, в результате этого в любой точке между заземлителями потенциал будет выше нуля. Соответственно, коэффициент α будет меньше единицы, а ⱷзм– превышать напряжение прикосновения.

Для наглядности приведем пример, в котором делают два заземлителя в виде полусфер определенного радиуса r, вкопанных на расстоянии h друг от друга.

Что такое напряжение прикосновенияРисунок 3. Напряжение прикосновения при групповом заземлении

В данном случае потенциальная кривая будет описываться следующим уравнением: ⱷос = ⱷгз*(r*(h-r)/(х*(h-х)), где ⱷгз– потенциал группы заземлителей, r – радиус полусферы электрода, h –– расстояние между заземлителями, х – расстояние между точкой касания и ближайшим заземлителем.

Теперь можем рассчитать напряжение прикосновения: Uпр = ⱷгз — ⱷос = ⱷгз*(r*(h-r)/(х*(h-х)),  соответственно, коэффициент прикосновения для группового заземления будет α = (r*(h-r)/(х*(h-х)):

Учитывая приведенные выше выражения, можно утверждать, что наибольший уровень напряжения и значение коэффициента прикосновения будут в том случае, когда точка основания будет располагаться между заземлителями, то есть, при x=h/2.  Соответственно αмакс = 1- 4r * (h-r)/h2, откуда получаем UПРмакс = ⱷгз * αмакс.

Снижение напряжения вплоть до минимального, как и в предыдущем примере, будет при максимальном приближении к заземлению.

Заметим, что при большом числе электродов заземления рассчитать высокий электрический потенциал (максимальное напряжение) практически нереально, поэтому применяется метод прямых измерений.

Измерения

Данный вид измерений предписывается проводить в производственных помещениях, где установлено технологическое оборудование и имеются устройства выравнивающие потенциал.

Последние положено устанавливать на оборудование, для которого характерен высокий ток замыкания на землю.

Выравнивание потенциала также производится на объектах с протяженным токопроводящим оборудованием, где возможно возникновение потенциала вследствие нарушения изоляции фазных проводов.

Перед тем, как приступить к проверке, измеряются сопротивления заземления и нулевых защитных подключений. Далее отключают ввод и подключают схему, наподобие той, что представлена ниже.

Что такое напряжение прикосновенияСхема для измерения напряжения прикосновения

Обозначения:

  • Tr1 – Автотрансформатор.
  • R- Резистор, с сопротивлением, соответствующим телу человека (как правило 1,0 кОм).
  • SW – Выключатель.
  • V1, V2 – Измерительные приборы.
  • А – Заземлитель корпуса оборудования.
  • B – Токопроводящая пластина, имитирующая ступню человека.

Алгоритм измерений следующий:

  1. На собранную схему подается питание от источника тока, используя при этом вольтметр V1 для контроля напряжения.
  2. По показаниям второго прибора определяют Uпр путем измерения напряжения между заземлителем корпуса оборудования (A) и металлическим щупом, погруженным (забуренным) в основание на глубину 30,0 см на удалении 25 и более метров от заземляющего электрода. Данный показатель покажет UПРмакс.
  3. После этого делают измерение величины напряжения на пластине имитаторе ступни (UB).
  4. Включают выключатель SW и измеряют величину напряжения (U1) между имитатором ступни и заземляющим электродом.
  5. Рассчитывают напряжение прикосновения по формуле Uпр = 2/(1/UB+1/U1):

Обратим внимание, что в настоящее выпускаются приборы, позволяющие снять необходимые для электробезопасности показатели и другие важные характеристики.

Меры защиты

Наиболее эффективный способ защиты от пагубного воздействия высокого напряжения прикосновения – установка заземлителей в непосредственной близости от электроустановок. Не менее эффективно действует выравнивание потенциала покрытия, это также снижает величину шагового напряжения. В этом случае применяется схема контурного заземления, ее пример приведен на рисунке.

Что такое напряжение прикосновенияПример контурного заземления

Как видно из приведенного примера, групповые заземлители расположены сеткой. При этом вертикальные электроды размещены таким образом, чтобы расстояние между ними было меньше длины заземляющего стержня.

В случае замыкания фазного провода на токопроводящую поверхность одного из электроприборов, за счет соединения с другими заземлителями, ток будет растекаться таким образом, что уровень потенциала будет примерно одинаков в любой точке основания.

Таким образом, разность потенциалов между основанием и корпусом электроприбора будет стремиться к нулю, соответственно, таким же будет и напряжение шага и прикосновения.

Обратите внимание, что вне поверхности защищенной контуром наблюдается резкий спад уровня потенциала заземления, увеличивая опасность поражения. Сделать падение напряжения более пологим можно при помощи металлических шин, размещенных за периметром контура.

Профилактика

В число профилактических мер для снижения вероятности поражения от косвенного прикосновения входит:

  • Проверка сопротивления изоляции кабелей, обмоток электромашин и других токоведущих элементов. В случае снижения сопротивления изоляции или ее повреждения, во избежание линейного или однофазного замыкания, проблемная электрическая сеть должна быть отключена.
  • Измерение сопротивления заземления, оно не должно превышать допустимую величину.
  • Проверка надежности заземления нейтрали (нулевого провода).
  • Регулярная поверка устройств защитного отключения на предмет срабатывания от тока замыкания и соответствие другим параметрам.
  • Поскольку человеческое тело обладает малым сопротивлением, то при работе с электроприборами следует использовать, как минимум, резиновые коврики. Учитывая непредсказуемость появления напряжения прикосновения на корпусе оборудования, такая мера предосторожности не будет лишней.
  • Отслеживание режимом электроустановок, чтобы не допустить их нештатной работы и т.д.

Рекомендуем прочитать:

Что такое напряжение прикосновения

Пользу электроэнергии трудно переоценить – это источник «жизни» практически всего, что нас окружает, начиная от элементарного освещения и заканчивая работой мощного технологического оборудования. Тем не менее, электричество несет серьезную угрозу человеку, ведь удары электрического тока способны принести:

  • болевые ощущения;
  • ожоги тела;
  • смерть человека.

Вопросами ограничения общения человека с электричеством, точнее с его опасными последствиями занимается электробезопасность, среди ее терминологии можно встретить такое понятие, как напряжение прикосновения – попробуем разобраться, что это такое.

Суть и опасность напряжения прикосновения

По сути, под этим термином принято считать напряжение, характеризующееся разностью потенциалов между двумя точками, доступными при одновременном прикосновении человеком и образующими электрическую цепь.

В нашем случае это участок земли под ногами и часть корпуса электрооборудования (электрической установки) с которым происходит соприкосновение.

Понятие напряжения прикосновения необходимо рассматривать с учетом:

  • шаговых напряжений;
  • зоны растекания токов.

Эти определения позволяют делать вывод, что наибольшее значение величины напряжения прикосновения (величины тока поражения) будет соответствовать максимальному возможному расстоянию при случайном прикосновении.

Государственным стандартом ГОСТ 12.1.038-82 регламентированы величины допустимого напряжения прикосновения при условии их суммарного суточного воздействия на человека не более 10 минут:

  • 2 В для переменного тока 50 Гц;
  • 3 В для переменного тока 400 Гц;
  • 8 В для постоянного тока.

Что такое напряжение прикосновения

На фото видно показания измерительного прибора, 121 вольт, между заземленной розеткой и корпусом холодильника, который включен в незаземленную розетку.

Более высокие падения напряжения принято считать вредными.

Пути защиты от напряжения прикосновения

Основной защитой от поражений электрическим током является надежная электрическая изоляция проводов. При случайном прикосновении человека к токоведущим частям через его тело протечет наибольший электрический ток, равный частному от деления напряжения на сопротивление тела. При исправной изоляции ее сопротивление составляет не менее 1 мОм (для цепей до 1000 В) и 0.5 мОм (220/380 В).

Учитывая, что величина сопротивления изоляции, включенной последовательно с сопротивлением человека несоизмеримо выше, она ограничивает токи, протекаемые через тело человека безопасными, практически равными нулю величинами. Изоляция токоведущих частей должна регулярно проверяться на соответствие нормам, измерения величины сопротивления производятся мегаомметром.

Эффективным средством является защитное заземление, с сопротивлением переходных контактов не превышающим 0.01 Ом. Контакт присоединения электроустановки переменного тока к заземлению должен обеспечиваться сварным или болтовым соединением.

Для систем заземления TN-C-S или TN-S эффективной мерой защиты является применение устройств защитного отключения или дифференциальных автоматов. Другими способами защиты от напряжения прикосновения можно считать:

  • расположение опасного оборудования на недосягаемой высоте;
  • установка защитных ограждений опасных зон;
  • оснащение предупреждающей сигнализацией;
  • использование плакатов и знаков.

Важным моментом считается обязательное применение средств индивидуальной защиты.

Смотрите также другие статьи :

Для чего нужно заземление

Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.

Подробнее…

Для чего применяется УЗО

Защитным отключением в случае появления дифференциальных токов, равных току утечки занимается устройство защитного отключения (УЗО). При этом контролируемый ток утечки зависит от типа прибора и может начинаться от 10 мА. Устанавливать защитный прибор необходимо последовательно с входным автоматом.

Подробнее…

Напряжение шага и прикосновения

Категория: Оборудование для производства

Поражение током возможно при прикосновении к заземленному корпусу электрооборудования, на которое произошло замыкание. В этом случае, когда человек касается одновременно корпуса, оказавшегося под напряжением, и земли, на которой стоит, он может оказаться под напряжением прикосновения U .

Напряжение прикосновения — разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Потенциалы на поверхности грунта при замыкании тока на корпус любого потребителя распределяются по гиперболической кривой. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов корпуса электрооборудования и точек почвы, на которых находятся ноги человека.

Чем дальше электродвигатель находится от заземлителя, тем под большее напряжение прикосновения человек попадает, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем меньше напряжение прикосновения U .

За пределами зоны растекания тока напряжение прикосновения равно напряжению на корпусе оборудования относительно земли.

Что такое напряжение прикосновения

  • Рис. Схема прикосновения человека к заземленному оборудованию при напряжении прикосновения:
  • I-распределение потенциала на поверхности грунта в момент замыкания фазы на корпус; II — напряжение прикосновения U при изменении расстояния от заземлителя; 1,2,3 — корпуса электродвигателей
  • Напряжение прикосновения и величина тока, протекающего через организм человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановки переменного тока частотой 50 Гц, не должны превышать соответственно 2 В и 0,3 мА.
  • Снизить напряжение прикосновения и силу тока можно за счет малого сопротивления системы защитного заземления или увеличения потенциала поверхности в зоне растекания тока на землю.
  • При наличии токопроводящих полов или грунта человек, находящийся недалеко от корпуса электрооборудования, на которое произошло замыкание тока, может оказаться под напряжением шага U Напряжение шага возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю.
  • Напряжение шага — напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.
  • Характер распределения потенциалов на земной поверхности подчиняется гиперболическому закону.
Читайте также:  Какие аккумуляторы используются в современных электромобилях

На расстоянии 1 м от места стекания тока на землю потенциал снижается на 68%, на расстоянии 10 м снижение достигает 92%, а на расстоянии 20 м потенциал точек земли практически равен нулю.

Такое распределение потенциалов объясняется тем, что вблизи заземлителя площадь проводника-земли малая, поэтому здесь земля оказывает большое сопротивление прохождению тока.

По мере удаления от заземлителя сечение проводника-земли увеличивается, сопротивление его уменьшается, следовательно, и падение напряжения уменьшается. На расстоянии более 20 м от места замыкания тока земля практически не оказывает сопротивления прохождению тока.

Человек, находясь в зоне растекания тока, даже не прикасаясь к поврежденному оборудованию, может попасть под высокое напряжение.

Это происходит потому, что различные точки земли, которых касаются ноги человека, имеют различные потенциалы.

Из равенства следует, что напряжение шага зависит от тока замыкания, ширины шага, расстояния от человека до места замыкания тока на землю, а также от удельного сопротивления грунта. По мере удаления от места замыкания напряжение шага становится меньше.

Максимальное значение будет, когда человек одной ногой стоит на участке земли в точке замыкания тока на землю, а другой — на расстоянии шага от этой точки. Минимальное значение соответствует случаю, когда человек стоит на точках с одинаковыми потенциалами, тесно сомкнув ноги. В этом случае = 0.

Напряжение шага является причиной частой гибели людей и крупных животных (коров, лошадей). При обнаружении соединения с землей какой-либо токоведущей части установки запрещается приближение к месту повреждения на расстояние ближе 4 м в помещениях и ближе 10 м — на открытых площадках.

Следует отметить, что характер зависимости напряжения шага от расстояния между человеком и заземлителем противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.

Без учета дополнительных сопротивлений в электрической цепи человека максимальное напряжение шага меньше напряжения прикосновения.

Однако поражение людей при воздействии напряжения шага объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные органы — легкие и сердце, что приводит к параличу их деятельности.

Оказавшись в зоне напряжения шага, выходить из нее следует небольшими шагами (гусиными скользящими шагами) в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю и, в частности, лежащего на земле провода.

Измерения напряжения прикосновения

  1. Цель проведения измерения:

Измерения напряжения прикосновения проводятся после монтажа, переустройства и капитального ремонта заземляющего устройства, но не реже 1 раза в 6 лет. Измерения производятся на присоединенных естественных заземлителях и тросах ВЛ.

  • 2.Применяемые средства защиты и измерения, приборы, приспособления:
  • Для измерения напряжения прикосновения используются:
  • —  стальная пластина 25х25 см;
  • —  медная сетка 25х25 см;
  • —  мегаомметр MIC-2500.
  1. Подготовка рабочего места и основные меры безопасности при проведении испытаний и измерений:

— ознакомление со схемой и проектной документацией (тех. документация предприятия изготовителя, проект, cогласованный с УГЭН, протоколы предыдущих испытаний и т.п.);

  1. — выполнение организационных и технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работ в электроустановках.
  2.              Примечание:
  3. — Работы ОРУ производятся со снятием напряжения, по наряду — допуску.
  1. Подготовка приборов к работе.
  • Подготовка прибора MIC-2500 к работе:
  • — проверка клейма поверки СИ и отсутствия видимых повреждений корпуса и измерительных проводов;
  • — проверка напряжения источника питания.
  • При измерении напряжения прикосновения на территории ОРУ 110 кВ и выше, питание которого осуществляется от одной или нескольких ВЛ, токовый электрод переносится от края заземлителя не менее чем на 2Д.
  • Если подстанция располагается на территории промышленного предприятия, на застроенной территории, то для уменьшения наводки напряжения на токовую цепь рабочим током ВЛ токовый электрод переносится не менее чем на 200 м от подстанции и примерно на 100 м в сторону от питающих ВЛ.
  • Если измерения выполняются на ОРУ 110 кВ, с шин которого осуществляется питание нагрузки, а питание шин в свою очередь осуществляется от автотрансформатора с высшим напряжением 220-1150 кВ, токовый электрод можно присоединять к нейтрали питающего автотрансформатора.

Проводники токовой и потенциальной цепей должны подключаться к заземленному оборудованию отдельными струбцинами, при этом проводник токовой цепи присоединяется к заземляющему проводнику. Проводник потенциальной цепи может быть подсоединен к этому же заземляющему проводнику или к любой точке металлоконструкции, т.е. к месту возможного прикосновения.

При измерении на нерабочем месте токовый вывод Т2 прибора присоединяется к заземляющей шинке корпуса ближайшего оборудования, по которой может протекать ток КЗ.

Потенциальная цепь от вывода П1 прибора подсоединяется к пластине, имитирующей стопы ног человека, размером 25 см × 25 см, которая располагается примерно в 1 м от оборудования.

Основание под пластиной должно быть выровнено и увлажнено 250 мл воды.

Пластина должна быть выполнена таким образом, чтобы при измерениях на ней мог располагаться человек, создающий необходимое давление, которое должно быть не менее 50 кгс/см2.

Напряжения прикосновения необходимо измерять в контрольных точках, в которых эти значения определены расчетом при проектировании. Кроме того, рекомендуется производить измерения на всех рабочих и нерабочих местах.

При измерениях на подстанциях 110 кВ и выше выводы П1 и П2 измерительного прибора должны быть шунтированы резистором 1 кОм, как это показано на рис. 1. В приборах ПИНП и ЭКО-200 этот резистор встроен.

Для определения сопротивления основания собирается схема, показанная на рис. 2. Определение сопротивления основания рекомендуется производить у каждой точки измерения. Сопротивление Rосн измеряется мегомметром либо с помощью прибора ОНП-1 (в этом случае к заземляющему проводнику присоединяются выводы П1 и Т1, а к основанию П2, Т2).

При измерении значений напряжений прикосновения Uпр изм на частоте, отличной от промышленной (прибор КДЗ-1), необходимо производить пересчет измеренных значений на истинные значения. При этом значение напряжения прикосновения на частоте 50 Гц (Uпр50) определяется по формуле

(9)

где Kп – коэффициент пересчета значений напряжения прикосновения с частоты 400 Гц на частоту 50 Гц.

В табл. 1 приведены значения Kп в зависимости от длины заземляющего оборудование проводника L.

Таблица 1

Коэффициент пересчета Kп Длина проводника L, м
1 0-5
1,05 5-10
1,1 10-15
1,15 15-20
1,2 20-25
1,25 25-30

Полученные значения Unp50 сопоставляются с нормами на напряжение прикосновения.

  1. Оформление результатов измерений.

                Результаты измерений оформляются протоколом в соответствии ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 и РД 34.43.105-89.

7. Оформление заключения о состоянии электроустановки и соответствии или несоответствии ее требованиям НТД.

Заключение о соответствии или не соответствии результатов измерений принимается на основании сравнения величины напряжения прикосновения, предусмотренного проектом, и величины полученной в результате замеров и последующих расчетов.

32) Напряжение прикосновения. Определение. Оценка напряжения прикосновения

Напряжение прикосновения (Uпр) – это
напряжение, прикладываемое к телу
человека между двумя точками касания
(чаще всего напряжение «рука-ноги» или
«рука-рука»). 12 Прямое прикосновение –
электрический контакт людей или животных
с токоведущими частями, находящимися
под напряжением.

Косвенное прикосновение
– электрический контакт людей или
животных с открытыми проводящими
частями, оказавшимися под напряжением
при повреждении изоляции. Различают
напряжение прямого прикосновения и
напряжение косвенного прикосновения.
Это различие необходимо при классификации
и выборе мер защиты от поражения
электротоком.

Рассмотрим напряжение
прикосновения на примерах (рис. 1.3, 1.4).

Из рисунка видно, что Uр-р постоянно и
не зависит от х. В случае нескольких
электроустановок (1,2,3), присоединенных
к одному полусферическому заземлителю
напряжение прикосновения Uпр. непостоянно
и увеличивается по мере удаления от
заземлителя (рис. 1.4). На рисунке приведены
следующие обозначения: 1,2,3 –
электроустановки;

Rз – сопротивление одиночного
полусферического заземлителя; хз –
радиус заземлителя;

Rз.п.

— сопротивление заземляющего
проводника; Iз – ток замыкания на землю;
Uк – напряжение на корпусах электроустановок
относительно земли; Uз – напряжение на
заземлителе; φр – потенциал рук человека;
φн – потенциал ног человека; х –
расстояние от заземлителя.

Напряжение прикосновения в эксплуатационных
условиях определяется по методу
амперметра-вольтметра.

Напряжение
прикосновения по этому метолу измеряется
как разность потенциалов между доступными
прикосновению заземленными металлическими
частями оборудования или конструкций
и потенциальным электродом, представляющим
собой металлическую квадратную пластину
размером 25*25 см2, имитирующую
подошвы человека, стоящего в контрольной
точке на земле или на полу.

Сопротивление тела человека имитируется
эквивалентным сопротивлением параллельно
включенных вольтметра U и резистора R.

В качестве источника питания схемы
обычно используют трансформатор
собственных нужд, включаемый через
электронный короткозамыкатель (ЭКЗ)
(рис. 2, а).

При отсутствии ЭКЗ используют
метод амперметра-вольтметра с длительным
приложением напряжения к испытываемому
заземлителю. Значение напряжения при
этом выбирают доходя из длительно
допускаемого тока, проходящего по
токовой цепи.

В случаях, если вторичная обмотка
трансформатора собственных нужд имеет
изолированную от земли нейтраль или
соединение по схеме треугольник применяют
разделяющий трансформатор со вторичным
напряжением — до 500 В (рис. 2, б).

Рис. 1. Схема измерения напряжения
прикосновения по методу амперметра —
вольтметра: Rз —
заземляющее устройство; ЗО  заземленное
оборудование; R — резистор, имитирующий
сопротивление тела человека; Rп 
-потенциальный электрод (зонд); Rв —
вспомогательный электрод

Рис. 2. Схемы токовых цепей при измерениях
напряжений прикосновения по методу
амперметра-вольтметра: а  с
непосредственным использованием
трансформатора собственных нужд (ТСН);
б  с использованием трансформатора
собственных нужд (ТСН), включенного
через разделяющий трансформатор

Измеренные значения напряжений
прикосновения должны быть приведены к
расчетному току замыкания на землю и к
сезонным условиям, при которых напряжения
прикосновения имеют наибольшее значение.

Uп = (Uизм
х Iз)(1000 + Rп)/Iизм(1000
+Rп2),

где Uизм — измеренное значение напряжения
прикосновения при токе в измерительной
цепи, равном Iизм; 1%
расчетный для заземляющего устройства, Iз
— ток замыкания на землю (стекающий с
испытуемого заземлителя в землю); Rп 
сопротивление потенциального электрода,
измеренное по схеме, приведенной на
рис.

3, и условиях, в которых проводилось
измерение Uп (сухой грунт увлажнялся
под электродом Rп на
глубину 2 — 3 см); Rп2  минимальное
значение сопротивление потенциального
электрода, полученное путем измерения
по той же схеме, но при искусственно
увлажненном грунте на глубину 20 — 30 см
(если во время измерений грунт увлажнен
на глубину 30 — 40 см, то вместо поправочного
коэффициента 1000 + Rп /1000 + Rп2 (применяют
коэффициент, равный 1,5).

Читайте также:  Какой ток опаснее, постоянный или переменный?

Рис. 3. Схема измерения сопротивления
потенциального электрода

При определении напряжения прикосновения
в схемах с использованием трансформатора
собственных нужд ток измерения может
достигать слишком больших значений.

Поэтому измерения в токовой цепи
необходимо выполнять в так называемом
повторно-кратковременном режиме.

Для
этой цели в токовую цепь включают
электронный короткозамыкатель, например
ИТК-1, а в качестве измерителя напряжения
применяют импульсный вольтметр (см.
рис. 2).

Кроме метода амперметра-вольтметра
напряжение при косновення может быть
измерено специальными приборами — т. н.
«измерителями напряжения прикосновения».

ПУЭ, глава 1.7: терминология, часть 3

?

Юрий Харечко (y_kharechko) wrote, 2018-01-12 12:56:00 Юрий Харечко y_kharechko 2018-01-12 12:56:00 Category: Продолжение. Начало см. https://y-kharechko.livejournal.com/62558.html , https://y-kharechko.livejournal.com/62764.html .

ПУЭ: «1.7.22. Замыкание на землю − случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей».

Представленное определение справедливо только для наружных электроустановок, например – воздушных линий электропередачи, в которых возможно прямое замыкание на землю частей, находящихся под напряжением.

В закрытых электроустановках, например – в электроустановках зданий, прямого замыкания на землю частей, находящихся под напряжением не происходит.

При повреждении основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, электрооборудования класса I происходит её замыкание на открытую проводящую часть. Часть, находящаяся под напряжением, может также замкнуться на защитный проводник или стороннюю проводящую часть.

В главе 1.7 следует использовать определение рассматриваемого термина из п. 20.16 ГОСТ 30331.1 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/4077.html , http://y-kharechko.livejournal.com/7044.html ):

«замыкание на землю: Возникновение случайного проводящего пути между частью, находящейся под напряжением, и Землёй или открытой проводящей частью, или сторонней проводящей частью, или защитным проводником».

ПУЭ: «1.7.23. Напряжение на заземляющем устройстве − напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала».

Определение термина в п. 1.7.23 сформулировано некорректно.

Во-первых, в нём указана какая-то точка ввода тока в заземлитель, которая не определена в ПУЭ.

Во-вторых, из рассмотрения изъяты два элемента заземляющего устройства – заземляющий проводник и главная заземляющая шина.

Однако практический интерес представляет напряжение на главной заземляющей шине, когда через заземляющее устройство в локальную землю протекает ток замыкания на землю.В главе 1.

7 рассматриваемый термин необходимо определить следующим образом:

напряжение на заземляющем устройстве: Напряжение между главной заземляющей шиной и эталонной землёй, возникающее при протекании электрического тока из заземлителя в землю.

ПУЭ: «1.7.24. Напряжение прикосновения − напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Ожидаемое напряжение прикосновения − напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается».

В стандарте МЭК 60050-195 определены следующие термины:

(эффективное) напряжение прикосновения: напряжение между проводящими частями, когда их одновременно касается человек или животное.Примечание − На значение эффективного напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление человека или животного в электрическом контакте с этими проводящими частями;ожидаемое напряжение прикосновения: напряжение между одновременно доступными проводящими частями, когда этих проводящих частей не касается человек или животное.Определения рассматриваемых терминов в главе 1.7 следует привести в соответствие с определениями в стандарте МЭК 60050-195. При этом из названия первого термина и примечания к его определению целесообразно исключить слово «эффективное»:

напряжение прикосновения: Напряжение между проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Примечание – На значение напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление тела человека или животного, находящегося в электрическом контакте с этими проводящими частями;ожидаемое напряжение прикосновения: Напряжение между доступными одновременному прикосновению проводящими частями, когда человек или животное к ним не прикасаются.

ПУЭ: «1.7.25. Напряжение шага − напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека».

Это определение соответствует определению термина «шаговое напряжение» в стандарте МЭК 60050-195. Его можно использовать в главе 1.7 без изменений. При этом рассматриваемый термин следует поименовать шаговым напряжением.

ПУЭ: «1.7.26. Сопротивление заземляющего устройства − отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю».

В определении этого термина нет ошибок. Поэтому его можно применять главе 1.7.

ПУЭ: «1.7.27. Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой − удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

Термин удельное сопротивление, используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление».

В названии и определении рассматриваемого термина слово «земля» целесообразно заменить словом «грунт», поскольку в нормативной и справочной документации приводят значения удельного сопротивления для различных видов грунта: песка, глины, известняка и др. Такие значения, например, указаны в п. D.2 «Удельное сопротивление грунта» ГОСТ Р 50571.5.54 (см.

http://y-kharechko.livejournal.com/729.html ).

ПУЭ: «1.7.28. Заземление − преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством».

Процитированное определение имеет недостатки.

Во-первых, в электрических сетях и установках, а также в электрооборудовании заземляют проводящие части, а не какие-то точки.

Во-вторых, это определение не согласовано со следующим определением термина «заземлять» в стандарте МЭК 60050‑195: выполнять электрическое соединение между данной точкой в системе или в установке, или в оборудовании и локальной землёй.

В примечании к определению термина разъяснено: присоединение к локальной земле может быть: преднамеренным или непреднамеренным или случайным и может быть постоянным или временным.В определении стандарта МЭК 60050‑195 вместо точки следует указать проводящую часть.

Это также позволит исключить из определения перечисление объектов без ухудшения его качества.В главе 1.7 следует использовать термин из п. 20.11 ГОСТ 30331.

1, лишённый указанных недостатков:

«заземление: Выполнение электрического присоединения проводящих частей к локальной земле.

Примечание – Присоединение к локальной земле может быть:— преднамеренным;— непреднамеренным или случайным;— постоянным или временным».

ПУЭ: «1.7.29. Защитное заземление − заземление, выполняемое в целях электробезопасности».

Этот термин определён в стандарте МЭК 60050‑195 иначе: заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей безопасности.

Поскольку определение имеет недостатки, указанные выше, его нельзя рекомендовать для применения в ПУЭ.В главе 1.7 целесообразно использовать определение рассматриваемого термина, заимствованное из п. 20.20 ГОСТ 30331.

1:

«защитное заземление: Заземление, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности».

ПУЭ: «1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление − заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности)».

Представленное определение содержит недостатки.

Во-первых, в нём использован устаревший термин «токоведущая часть».

Во-вторых, для обеспечения нормального оперирования электрооборудования не всегда требуется заземление его частей, находящихся под напряжением.

Часто заземляют проводящие части электрооборудования, которые являются экранами, предназначенными для снижения влияния электромагнитных полей на его чувствительные элементы, а также для защиты человека и животных от электромагнитного излучения.

Поэтому в рассматриваемом определении вместо частного термина «токоведущая часть» следовало использовать общий термин «проводящая часть».Во-третьих, заземляют не точки, а проводящие части.

В-четвёртых, только второе название рассматриваемого термина − «функциональное заземление» соответствует наименованию термина в стандарте МЭК 60050‑195, в котором он определён так: заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей иных, чем электрическая безопасность. Однако это определение имеет недостатки, указанные выше. Поэтому его нельзя рекомендовать для применения в ПУЭ.

В главе 1.7 целесообразно использовать определение рассматриваемого термина, заимствованное из п. 20.93 ГОСТ 30331.1:

«функциональное заземление: Заземление, выполняемое по условиям функционирования не в целях электрической безопасности».

ПУЭ: «1.7.31.

Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ − преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности».

В процитированном определении допущены грубые ошибки, поскольку в нём упомянуты однофазный ток и трёхфазный ток, которых не существует.Рассматриваемый термин не применяют в документах МЭК.

В них используют термин «защитное заземление», которым обозначают соединение открытых проводящих частей с защитными проводниками, имеющими в системах TN-C, TN-S, TN-С-S электрический контакт с заземлёнными частями источников питания, находящимися под напряжением.

Термин «защитное зануление» следует исключить из ПУЭ и другой национальной нормативной документации. В главе 1.7 необходимо надлежащим образом определить типы заземления системы TN-C, TN-S, TN-С-S (см. https://y-kharechko.livejournal.com/62252.html ), посредством которых более точно идентифицируют присоединение открытых проводящих частей низковольтной электроустановки к заземлённой части источника питания, находящейся под напряжением.

ПУЭ: «1.7.32. Уравнивание потенциалов − электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.

Защитное уравнивание потенциалов − уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.Термин уравнивание потенциалов, используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов».

В стандарте МЭК 60050‑195 термин «уравнивание потенциалов» определён иначе: обеспечение электрических соединений между проводящими частями, предназначенное достичь эквипотенциальности.В главе 1.7 этот термин целесообразно определить так же, как в п. 3.

16 ГОСТ IEC 61140:

«уравнивание потенциалов: Выполнение электрических соединений между проводящими частями, для обеспечения эквипотенциальности.

Примечание – Эффективность уравнивания потенциалов может зависеть от частоты электрического тока в соединениях».Термин «защитное уравнивание потенциалов» целесообразно определить в главе 1.7 так же, как он определён в п. 20.21 ГОСТ 30331.1:

«защитное уравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности».

В главу 1.7 следует включить исходный термин «эквипотенциальность» из п. 20.95 ГОСТ 30331.1:

«эквипотенциальность: Состояние, при котором проводящие части находятся под практически равными электрическими потенциалами».

ПУЭ: «1.7.33. Выравнивание потенциалов − снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли».

Выравнивание потенциалов является уравниванием потенциалов, выполняемым на поверхности, по которой перемещаться люди и животные. Поэтому рассматриваемый термин целесообразно определить в главе 1.7 кратко:

выравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов, выполняемое на поверхности земли или пола.

Продолжение см. https://y-kharechko.livejournal.com/63382.html , https://y-kharechko.livejournal.com/63605.html .

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector