Все о шаговом напряжении

Вступление

Поражение человека электрическим током опасно для здоровья и жизни любого живого существа. Для защиты от поражений электрическим током в схемы электропроводки включают специальные устройства защиты. Это дифференциальные автоматы защиты, устройства защитного отключения, электрические расцепители и т.п. Каждый из них разработан для защиты человека от определенных прикосновений к токоведущим частям электропроводки.

В электротехнике касание человеком проводов и конструкций, находящихся под напряжением разделяют на прямое и косвенное прикосновение.

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).

Пример косвенного 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.

Электротравмы

Говорят, птицы сидят на оголённых проводах и не падают от разряда, сопротивление кожи их ног велико, ток идёт преимущественно по проводу. Если человек попробует взяться за линию ЛЭП на аналогичном расстоянии двумя руками, исход окажется плачевным.

Электротравма – повреждение, вызванное контактом человека с электрическим током.

Электротравмы принято делить на местные и общие. На первый тип приходится пятая часть от общего числа несчастных случаев в промышленности, на вторую – более половины. Прочие воздействия сводятся к обычным ударам (возбуждение тканей организма, непроизвольное сокращение мышц), как правило, обходятся без последствий. Местные электротравмы сопровождаются ожогами, металлизацией кожи от расплава металла, повреждениями глаз и электрическими знаками (сравнительно безвредные отметины на коже разнообразного характера). Сильный электрический удар способен остановить сердце и лёгкие.

Самыми распространёнными явлениями среди местных травм считаются ожоги. На них приходится две трети всей симптоматики. Наибольшему риску подвержены электромонтеры, занимающиеся эксплуатацией действующих установок. Электрические удары принято делить на 5 групп:

  1. Неприятная резкая потеря ориентации, мгновенная судорога.
  2. Рефлексы тела, сопровождающиеся резкой болью.
  3. Потеря сознания от удара током без иных видимых последствий.
  4. Нарушение сердечной активности с одновременной потерей сознания. Сбои в дыхании.
  5. Клиническая смерть.

Как легко догадаться, даже кратковременное прикосновение к оголённым частям электрооборудования приводят к неприятным последствиям. На электрические удары приходится пять шестых от общих случаев смертельных исходов, зарегистрированных на предприятиях.

Как посчитать напряжение прикосновения

Учебник Белявина по электробезопасности даёт неплохое представление, как правильно оценить напряжение прикосновения, когда одной точкой прохождения тока становится нога, а человек стоит на земле. Рассматривается случай возникновения потенциала от утечки тока короткого замыкания. Очевидно, что потенциал грунта убывает по экспоненте с увеличением расстояния до заземлителя. На расстоянии 20 метров от точки погружения в почву становится равным нулю.

Белявин предлагает рассматривать вопрос об опасности так, будто человек рукой взялся за точку заземлителя. Тогда наименьшая опасность (как ни странно) когда он и стоит рядом. Хотя шаговое напряжение при этом максимальное, нельзя далеко расставлять ноги, чтобы не получить смертельный удар. Действительно, потенциал проводника мало отличается от грунта, участок закорочен контуром заземления. В этом случае нужно немедленно отпустить конструкцию, находящуюся под током, «гусиным шагом» аккуратно покинуть место аварии.

Шаговое напряжение

Шаговое напряжение

Гораздо хуже ситуация смотрится, если человек стоит в полуметре или метре от точки погружения защитного или рабочего (нейтрали) нулевого проводника в грунт. Это опаснее, чем сделать шаг на аналогичное расстояние. Потому что сопротивление между рукой и металлом мало, а контуры ног соединены параллельно, что увеличивает опасность пробоя (не спасает и резиновая обувь). Но ещё хуже смотрится случай, когда кусок заземлителя проложен в воздухе параллельно земле, но не соприкасается с ней ни в одной точке, кроме той, где нулевой проводник входит в грунт. В последнем случае разница потенциалов высочайшая. Описание ситуации:

  1. Человек стоит на земле в 20 метрах от входа заземлителя в грунт. Здесь потенциал, создаваемый растекающимся током, уже равен нулю.
  2. По случайности или недосмотру конструкция, идущая параллельно земле на диэлектрических опорах (трубопровод, изгородь) с малым электрическим сопротивлением (металл), оказалась соединённой с точкой входа нулевого проводника в грунт и находится за 20 метров от неё.
  3. Человек стоит на земле, взялся рукой за железо по п. 2. Немедленно оказывается под фазным напряжением сети. 220 В не смогут пробить подошву обуви, если стоять босиком, либо случайно опереться второй рукой на грунт, напряжение прикосновения окажется максимальным из возможных вариантов и чрезвычайно опасным (характеристика по траектории тока в зависимости от урона приведена в заключение обзора Шаговое напряжение).

Итак, урон наименьший, если человек стоит в точке заземлителя. При этом шаговое напряжение максимальное, удаляться от источника нужно осторожно. В точке на расстоянии 20 метров допустимо ходить свободно, но если случайно взяться за проводник, по п. 2, последствия предвидятся тяжелейшие.

Скептики скажут, что в вышеописанной ситуации не учтён факт деления напряжения между сопротивления нулевого проводника, лежащего выше и ниже грунта. В действительности все учтено. Сопротивление железа (тем более, меди) намного ниже сопротивления заземлителя (работа выхода электронов с поверхности контура в почву). Последний параметр прямо пропорцинонален сопротивлению грунта, и обратно – геометрическим размерам контура.

Как измерить напряжение прикосновения

Измерение НП проводят при помощи вольтметра и амперметра. Если нет возможности заземления одной точки с вторичной обмоткой, то устанавливают разделительный трансформатор и заземляют этот контакт повторно, то есть создают условия максимальной «опасности».

Расчеты проводят квалифицированные специалисты электролаборатории по тестированию установок. Перед измерениями проводники проверяются на постоянство тока, сопротивления и непрерывность проводки.

ИНП проводят при температуре не ниже +5 градусов. Электроустановка должна быть полностью смонтирована и подключена к действующей сети. Величина испытательного тока составляет 50% от номинального. При подключении современного измерительного прибора MI 3102H CL к необходимым частям электроустановки, производятся измерения.

Устройство для измерения

Важно! При превышении максимальной величины напряжения, проверяют сопротивление заземления.

После всех проведенных процедур, результаты измерений оформляют в виде протокола.

Пути снижения опасности

ГОСТ 12.1.038-82 (2001) от 01.03 2018 г. является основным нормативным документом, на который ориентируются при принятии необходимых мер. Этот ГОСТ рассматривает нормы максимально возможных значений напряжения прикосновения.

Чтобы обеспечить электрическую безопасность для людей, применяют следующие шаги:

  • монтаж защитных заземляющих устройств;
  • зануление рабочего оборудования;
  • монтаж систем уравнивания потенциалов (ОСУП);
  • ограждение и установка защитных щитов на оборудование, находящееся под напряжением;
  • применение в работе пониженного напряжения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных;
  • обеспечение персонала предметами коллективной и индивидуальной защиты: изолированным электроинструментом и диэлектрическими средствами;
  • использование устройств защитного отключения (УЗО) и сигнализации.

Заземляющие устройства предназначены для защиты от короткого замыкания фазы на корпус. Они монтируются для уменьшения напряжения между землёй и токоведущими частями электроустановок.

Важно! Обязательному заземлению подлежат все металлические части установок, двигателей, щиты, пульты, металлические корпуса электроинструмента и иные доступные прикосновению элементы, способные проводить ток.

Для защиты от постороннего напряжения в местах, где подключение к контуру заземления невозможно, применяется зануление. С помощью отдельного проводника корпус устройства соединяется с заземлённым нулём. При попадании на него фазы через этот проводник срабатывает устройство защиты от КЗ.

В производственных и бытовых помещениях для снижения опасности поражения людей электрическим током оборудуются системы уравнивания потенциалов (СУП). Они бывают основные (ОСУП) и дополнительные (ДОСУП). Основная система является самостоятельной и обеспечивает уравнивание потенциалов на доступных металлических поверхностях оборудования. ДОСУП осуществляет дополнительные меры по снижению уровня разности потенциалов в частных случаях.

Выполнение защитных ограждений и установка щитов защищают человека от случайного контакта с токоведущими частями. В виде дополнительных мер на ограждения вывешиваются предупреждающие плакаты.

В местах с повышенной опасностью и особо опасных работы могут производиться только с электроинструментом, напряжение питания которого не выше 42 В. Для этого используют понижающие трансформаторы.

Информация. К помещениям с повышенной опасностью относятся такие, где присутствуют: химически агрессивная среда, повышенная влажность (более 70%), повышенная температура (выше 500С), доступность контакта с металлическими частями или бетонные полы.

К средствам коллективной и индивидуальной защиты (СИЗ) относятся: диэлектрические коврики и подставки, боты, галоши, перчатки и инструмент с изолирующими рукоятками. Применение подобных защитных комплектов уменьшает опасность напряжения прикосновения.

УЗО – устройства защитного отключения, смонтированные в квартире, позволяют контролировать возникновение утечек тока и опасного вольтажа в местах с повышенной опасностью (кухня, ванная комната). При появлении опасных величин устройство отключает подачу электроэнергии до устранения причины их возникновения.

Способ снижения угрозы поражения электричеством

Способ снижения угрозы поражения электричеством

Как правильно рассчитать напряжение

В руководстве К. Е. Белявина, подробно описывается, что это за понятие и как его рассчитывать, к примеру, когда ток проходит через проводник, а именно через ногу человека, которая находится на земле. Утечка происходит от короткого замыкания на расстоянии 20 метров. Если источник погружен в грунт, то опасность маловероятна.

Там же рассмотрены вопросы, когда человек берет в руки провод под напряжением, или просто стоит рядом с ним. Именно во втором случае опасность наименьшая.

Как оборванный провод может повлиять на человека, на расстоянии

Важно! При напряжении соприкосновения нельзя далеко расставлять ноги, иначе можно получить смертельный удар. В случае трагедии, следует покинуть место аварии вприсядку.

Определяя напряжение прикосновения, рассматривают 2 схемы расчета сетей с нейтралью:

  • глухозаземленной;
  • изолированной.

Сила тока, находящаяся в аккумуляторе, сдерживается сопротивлением цепи, способным влиять на человека, вычисляется по формуле: Iч = Uф/(Rч + Rоб + Rп + R0) ≈ Uф / Rч, где:

  • R0 – сопротивление трансформатора.
  • R0 ≤ 10 Ом.
  • Uф – напряжение по фазам.
  • Rч – человеческое сопротивление.

Важно! Рабочее место – это площадка, где специалисты (электротехники) проводят измерения и ремонт. Нерабочее – это безопасное место для нахождения людей, которые не связанных с электроустановками.

Схема сети с изолированной нейтралью

Выход из зоны шагового напряжения

Чтобы повысить свои шансы на спасение, при попадании в зону действия шагового напряжения действуйте по следующей схеме:

  • Если находитесь недалеко от ЛЭП, действующих трансформаторных подстанций, другого электрооборудования, при возникновении ощущения пощипывания в ногах, появлении судорог остановитесь.
  • Не предпринимайте попытки панического бегства, это основная ошибка, которую можно допустить.
  • Осмотритесь по сторонам, определите возможное место падения провода и КЗ на землю. Даже если видимых ориентиров нет, выбирайте направление движение на удаление от любых электрических линий или оборудования.
  • Выходите «гусиным шагом», минимальное пройденное расстояние должно быть не менее 20 м, лучше перестраховаться.

После выхода из опасной зоны немедленно сообщите в службу спасения, так как телефона энергоснабжающей организации у вас под рукой, скорее всего, не будет. Не предпринимайте никаких действий для самостоятельной ликвидации аварии, тем более, не имея доступа к устройствам, позволяющим отключить питание отдельных участков сети или обесточить электрооборудование.

Одиночное заземление

Это простейший вид заземления оборудования, при котором не нужно сооружать специальный контур. Тем не менее, очень эффективный защитный компонент, позволяющий обеспечить срабатывание защитного отключения и «зашунтировать» попавшего под напряжение человека.

Одиночное защитное заземление включает в себя:

  • заземляющий электрод длиной 2500 мм – угловую сталь 50*50*0,5 мм или трубу диаметром не менее 4 мм;
  • заземляющий проводник – стальная проволока «катанка» диаметром не менее 0,8 мм на улице и 0,6 внутри помещения или стальная полоса шириной 25 мм и толщиной 0,5 мм;
  • место подключения заземляющего проводника – болт для присоединения на корпусе электроустановки.

В качестве заземляющего проводника внутри помещения допустимо использовать гибкий многожильный медный провод жёлто-зелёной окраски, сечением не менее 2,5 мм. Все соединения выполняются при помощи электросварки. Швы имеют длину не менее 10-15 мм. Места сварки и металлические части заземления (кроме вбитого в землю электрода) окрашиваются чёрной краской для защиты от коррозии.

Важно! Минимальное сопротивление заземления для сети 220 В должно быть не более 8 Ом, для трёхфазной линии на 380 В минимальное значение R ≤ 4 Ом.

Заземлитель забивается или закапывается в грунт так, чтобы его верхняя часть была ниже уровня земли на 0,4-0,5 м.

1.7.16

Искусственный заземлитель — заземлитель, специальновыполняемый для целей заземления.

Выход из зоны шагового напряжения

Когда вы поздно заметили оголенный провод, касающийся земли, то есть оказались в зоне действия, то передвигаться нужно «гусиным шагом», направляясь прямо от места касания провода в противоположную сторону.

Прыгать или передвигаться на одной ноге, как советуют некоторые люди — опасно!

Так как при падении все ваше тело окажется под действием того напряжения, от которого вы хотели уйти. В таком случае поражение будет нанесено всему организму. Будьте внимательны!

выход из зоны шагового напряжения

Групповое заземление

Из одиночных заземлителей формируют заземляющий контур. Их располагают в один ряд или в виде геометрической фигуры для уменьшения общего сопротивления конструкции. Предварительно делаются расчеты, в результате которых выявляют необходимое количество элементов в контуре.

Информация. Расстояние между соседними электродами в контуре выдерживают равным длине электрода. Это обусловлено тем, что максимальная эффективность одиночного заземлителя (90%) достигается зоной его действия. В зону входят все равноудалённые от него точки на расстоянии его длины. Зоны действия ближайших заземлителей не должны пересекаться.

Контур заземления

Контур заземления

1.7.17

Естественный заземлитель — сторонняя проводящаячасть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или черезпромежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.

1.7.18

Заземляющий проводник — проводник, соединяющийзаземляемую часть (точку) с заземлителем.

Профилактика

Своевременно, не реже 2 раз в год, нужно производить измерения защитного заземления и петли «фаза – нуль» на рабочих местах.

Исключить следующие причины возникновения электротравм:

  • несоблюдение техники безопасности;
  • нахождение рядом с оборвавшимся проводом;
  • контакт с оголёнными частями электроустановок, находящихся под питанием;
  • касание частей оборудования, внезапно попавших под напряжение;
  • задевание элементов электроприборов с поврежденной изоляцией.

На рабочих местах необходимо проводить обучающие мероприятия по электробезопасности.

Погодные и внешние условия

Заземления тестируют зимой в период наибольшего промерзания почвы и летом в момент наибольшего пересыхания грунта в местах расположения защитных контуров. От состояния почвы зависит величина сопротивления заземляющего устройства, значит, его эффективность. Если учесть, что разность потенциалов от статического электричества в момент грозы может достигать величины выше тысячи вольт, то система уравнивания потенциалов (ОСУП) должна выдерживать такие нагрузки.

Полного исключения разности потенциалов добиться невозможно. Всегда существует опасность воздействия напряжения прикосновения. Соблюдение мер предосторожности и комплекс защитных мероприятий помогут свести риск поражения электротоком к минимуму.

1.7.20

Зона нулевого потенциала (относительная земля) -часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя,электрический потенциал которой принимается равным нулю.

1.7.28

Заземление — преднамеренное электрическоесоединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования сзаземляющим устройством.

1.7.41

Двойная изоляция — изоляция в электроустановкахнапряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.

1.7.43

Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) — напряжение,не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом