Напряжение прикосновения при удалении от заземлителя – Что такое напряжение прикосновения, его нормы, расчет и меры защиты

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).

Рис. 1. Пример косвенного прикосновения

В таких случаях степень воздействия электрическим током зависит как от сопротивления тела человека (R) и величины (U_пр). Допустим в данном случае R = 800 Ом, U_пр близкое к фазному напряжению (230 В). Применяя закон Ома несложно вычислить величину тока в образовавшейся электрической цепи: I_пр=U_пр/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 (U_пр) необходимо посмотреть на проблему с точки зрения защитного заземления и зануления. Для этого рассмотрим пример, представленный на рисунке ниже.

Рисунок 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 (ⱷ

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

В случае касания корпуса двигателя B уровень напряжения прикосновения будет определяться следующей формулой: U_пр=ⱷ_зм-ⱷ_ос=ⱷ_зм*(1-ⱷ_ос/ⱷ_зм). 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 ⱷ_oc в виде коэффициента прикосновения α = 1 — (ⱷ_ос/ⱷ_зм) ≤ 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.

Одиночное заземление

Вернемся к рисунку 2. Как уже упоминалось выше, в случае замыкания фазы на корпус электроустановки, на всех ее токопроводящих элементах установиться потенциал ⱷ_зм. 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, U_пр станет равным ⱷ_зм 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, U

пр 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 ⱷ_зм– 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.

Рисунок 3. Напряжение прикосновения при групповом заземлении

В данном случае потенциальная кривая будет описываться следующим уравнением: ⱷ

ос = ⱷ_гз*(r*(h-r)/(х*(h-х)), где ⱷ_гз– потенциал группы заземлителей, r – радиус полусферы электрода, h –– расстояние между заземлителями, х – расстояние между точкой касания и ближайшим заземлителем.

Теперь можем рассчитать напряжение прикосновения: U_пр = ⱷ_гз — ⱷ_ос = ⱷ_гз*(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 α_макс = 1- 4r * (h-r)/h², откуда получаем U_ПРмакс = ⱷ_{гз *} α_макс.

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.

Схема 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 U_пр 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 U_ПРмакс.
3. После этого делают измерение величины напряжения на пластине имитаторе ступни (U _B).
4. Включают выключатель SW и измеряют величину напряжения (U₁) между имитатором ступни и заземляющим электродом.
5. Рассчитывают напряжение прикосновения по формуле U_пр = 2/(1/U_B+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.

Пример 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:

www.asutpp.ru

Напряжения прикосновения и шага

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

1. Цель работы

Познакомить студентов с причинами, вызывающими появление напряже­ния прикосновения и напряжения шага, а также с условиями, влияющими на величину этих напряжений.

2. Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения — это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Одной из этих точек чаще все­го бывает корпус электроустановки, на который может произойти замыкание одного из фазных проводов сети. Второй — земля (токопроводящий пол), на которой стоит человек.

В случае, когда электроустановка питается от сети с глухозаземленной нейтралью, на корпусах зануленных электроустановок может появиться на­пряжение и при замыкании фазы на землю [1].

Величина напряжения прикосновения зависит:

• от наличия связи между корпусом и землей, например, через железобетонный фундамент или заземляющее устройство;

• от места расположения заземлителя относительно корпуса электроустановки;

• от режима нейтрали источника питания;

• от вида заземления.

Снизить величину напряжения прикосновения можно, заземлив корпус электроустановки.

Защитное заземление является основной защитной мерой в электроуста­новках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в электроуста­новках выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Если в трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью про­изошел пробой изоляции фазного провода на корпус заземленного электропо­требителя, то человек, стоящий на грунте и касающийся корпуса окажется под действием напряжения прикосновения, определяемого следующим образом:

UПР=,

или

U_ПР=,

где — потенциал заземлителя, определяющий потенциал корпуса элект­ропотребителя; — потенциал поверхности грунта в том месте, где стоит че­ловек; — коэффициент, называемый коэффициентом напряжения прикосно­вения, учитывающий форму потенциальной кривой:

.

На рис. 1 показаны три электропотребителя, корпуса которых подсоеди­нены к одиночному заземлителю RЗ.

Потенциалы на поверхности грунта при замыкании на корпус любого по­требителя распределяются по кривой 1. Так как корпуса электрически связаны между собой заземляющим проводом, то их потенциалы одинаковы и равны ф3.

Для человека, стоящего над заземлителем, напряжение прикосновения равно нулю. По мере удаления от заземлителя (точка X2) напряжение прикос­новения возрастает и в точке XЗ на удалении 20 м и более напряжение прикос­новения равно потенциалу заземлителя .

Следовательно, напряжение прикосновения зависит от закона изменения потенциала на поверхности грунта и расстояния между человеком и заземлителем. Общая закономерность следующая: чем дальше от заземлителя нахо­дится электропотребитель, тем больше UПР и наоборот (рис. 1).

Выражение для напряжения прикосновения справедливо лишь при усло­вии, что контакт человека с корпусом электроустановки и землей (полом) иде­альный, т.е. отсутствуют контактные сопротивления.

Рис. 1 . Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе:

1 — распределение потенциалов на поверхности грунта;

2 — изменение напряжения прикосновения в зависимости от расстояния до заземлителя

Однако контактное сопротивление тела человека с землей (или сопротив­ление растеканию тока у основания ног R_ос, как его часто называют) в ряде случаев имеет достаточно большое значение, и им, как правило, пренебрегать нельзя.

Следовательно, разность потенциалов равная оказывается приложенной не только к сопротивлению тела человека R_h, но и к последова­тельно соединенному с ним сопротивлению основания R_ос, на котором стоит человек (рис. 2).

.

Так как I_h =U_ПР/ R_h, то подставив значение тока в вышеприведенное выра­жение получим

( U_ПР/ R_h)( ),

откуда определим напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию основания.

U_пр=

или

U_пр=

где — коэффициент напряжения прикосновения, учитываю­щий падение напряжения на сопротивлении растеканию основания, на кото­ром стоит человек.

Рис. 2. Расчетная схема для определения напряжения прикосновения

Сопротивление растеканию основания, на котором стоит человек, можно определить следующим образом.

Если площадь подошвы одной ноги принять равной 0,0225 м², то диаметр (d) эквивалентного ей диска будет равен 0,17м, а сопротивление растеканию тока составит ([3], табл. 3.1, п.9):

Сопротивление растеканию основания, т.е. сопротивление растеканию обоих ног человека, будет равно:

Подставив это значение в выражение для получим:

studfile.net

Напряжение шага и прикосновения

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.

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.

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.

Похожие статьи

znaytovar.ru

Напряжение шага и прикосновения., действующие на человека. Меры защиты.

Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю проходит через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение). Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания.

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. Снизить напряжение прикосновения и силу тока можно за счет малого сопротивления системы защитного заземления или увеличения потенциала поверхности в зоне растекания тока на землю.

Для защиты людей от напряжения прикосновения применяется уравнивание потен­циалов, а также использование дополнительных изолирующих электрозащитных средств (изолирующих подставок; изолирующих ковриков).

Шаговое напряжение – напряжение, обусловленное электрическим током, протекающим в земле или токопроводящем полу, и равное разности потенциалов между двумя точками поверхности земли (пола), находящимися на расстоянии одного шага человека. Значение напряжения шага зависит от ширины шага и удаленности человека от места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания напряжение шага уменьшается.

Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой – на расстоянии шага от него. Если человек находится вне поля растекания на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно нулю.

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. 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.

Основные меры защиты

1. Изоляция токоведущих частей с устройствами непрерывного контроля. Различают виды изоляции:

рабочая – обеспечивает нормальную работу электроустановок и защиту от поражения током

дополнительная – предусматривается на случай повреждения рабочей изоляции, рабочая+дополнительная=двойная изоляция

усиленная – улучшенная изоляция, которая обеспечивает ту же степень защиты, что и двойная изоляция.

Нормирование изоляции: характеристика – сопротивление изоляции. Контроль изоляции: периодически осуществляется мегаомметрами, при приемосдаточных испытаниях электроустановок после монтажа, ремонта, при обнаружении дефекта, а также в установленные нормативные сроки. Постоянный контроль осущ. приборами, включенными в цепь электроустановки, они подают сигнал о снижении сопротивлении изоляции.

2. Ограждение и недоступность токоведущих частей. Оградительные устройства применяются с целью исключения возможности прикосновения к токоведущим цепям. Выполняются в различном исполнении.

3. Эл. разделение сетей. Сети большой протяженности имеют значительные емкости, и даже однофазное прикосновение в таких сетях опасно. Поэтому их разделяют разделительными трансформаторами на отдельные участки, что уменьшает их емкостную составляющую и опасность поражения тока.

4. Применение малых напряжений. Малое напряжение – до 42 В, которое используется для питания инструментов, а также для переносных светильников и местного освещения на станках в помещениях с особой и повышенной опасностью.

5. Электрозащитные средства. Служат для выполнения ремонтных и пусконаладочных работ в действующих электроустановках. По назначению они делятся на изолирующие, ограждающие и вспомогательные. Изолирующие служат для изоляции человека от токоведущих деталей. Бывают основными (изоляция длительно выдерживают рабочее напряжение, для установок до 1000В – изолирующие штанги, изолирующие клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент, боты, указатели напряжения; свыше 1000В – изолирующие штанги, указатели напряжения, клещи) и дополнительные (применяются совместно с основными – коврики, галоши, изолирующие подставки). Ограждающие средства служат для ограждения токоведущих частей и ошибочных операций в коммутационном оборудовании – переносные ограждения, переносные заземления. Вспомогательные служат для защиты от падений с высоты, вспышек света, механических повреждений – пояса, канаты, когти, очки, рукавицы, противогазы.

6. .Защитные заземления -преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением. Заземлению подлежат корпуса приборов, станков, станины, опоры и др.

Принцип действия: снижение уровней напряжений прикосновения относительно земли до допустимых пределов.

Причины оказания корпусов под напряжением:

· самоиндукция, индукция

· блуждающие токи

Пробой изо Заземление состоит из защитного заземляющего устройства ( стержневые электроды, которые размещаются по контуру или в линию), к которому подключены все производственные помещения, а к ним крепится оборудование. Все параметры заземления рассчитываются специальными методами.

7. Зануление– преднамеренное эл. сопротивление с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия: зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате которого срабатывает защита (автомат или предохранитель или реле), которая селективно отключает поврежденный участок сети. Нулевой защитный проводник нельзя путать с нейтралью, который служит для питания потребителя. Для надежного отключения и срабатывания защита проводимость проводов выбирается такой, чтобы ток короткого замыкания был как минимум в 3 раза больше номинального тока ближайшего реле, автомата или предохранителя. Нулевой провод через 20-30 метров повторно заземляется с целью уменьшения напряжения на корпусе в момент кз. Зануление контролируется аналогично заземлению мегаомметрами.

8. 8. Защитное отключение

Это быстродействующая защита, применяемая в тех случаях, когда все другие виды защиты трудноосуществимы, ненадежны или когда к электроустановке предъявляются повышенные требования безопасности. Особенности – быстродействие, чувствительность, помехоустойчивость.

studfile.net

Напряжение прикосновения и шага. Выравнивание потенциалов заземлителей.

Как уже говорилось, при возникновении напряжения на хорошо соединенной с землей машине, оборудовании земля (основание) вокруг заземлителя получает определенный потенциал. На заземлителе в точке а (рис. 24.11) он наибольший и равен потенциалу на корпусе установки, а на земле – убывает по мере удаления от заземлителя. Если человек, стоя на земле, касается поврежденной электроустановки, то он попадает под напряжение прикосновения Uпр, приложенное к рукам и ногам и образованное разностью потенциалов на корпусе (φк) и земле (φ3). При нахождении человека непосредственно на заземлителе потенциалы φк и φ3 равны, следовательно, напряжение прикосновения Uпр = φк – φ3 = 0. Это безопасный случай, так как человек не подвержен воздействию напряжения прикосновения, хотя и находится под потенциалом φк. При удалении человека от заземлителя (например, точка б) потенциал земли убывает, и при неизменном потенциале на корпусе растет напряжение прикосновения. В точке в (далее 20 м от заземлителя) потенциал земли равен нулю, следовательно, напряжение прикосновения будет максимальным (наиболее опасный случай прикосновения). Однако не следует считать, что в данном случае заземление будет ненадежно защищать человека. В электроустановках напряжением до 1000 В в таких ситуациях напряжение прикосновения, как правило, не превышает допустимых норм. Рис. 24.11. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе: а, б ив – точки расположения людей; 1 – кривая убывания потенциала земли; 2 – кривая возрастания напряжения прикосновения Если установить не один, а несколько заземлителей, равномерно распределив их по всей рабочей зоне (контурное заземление), то потенциал земли в любой точке будет достаточно высоким (рис. 24.12), а напряжение прикосновения – минимальным. Этот прием называют выравниванием потенциалов. On позволяет не только повысить потенциал земли, но и выровнять его по всей зоне обслуживания, что уменьшает опасность поражения шаговым напряжением Uш. Итак, выравнивание потенциалов – это снижение разности потенциалов между заземляющим устройством и рабочей площадкой пола, земли; между отдельными участками рабочей площадки. Выравнивания потенциалов достигают также горизонтальной укладкой в земле протяженных металлических предметов 1 (полосовой стали, швеллеров, уголков, стальных решеток, сеток и т.п.).Ввиду незначительного сопротивления металла по сравнению с грунтом в зоне каждого отдельного металлического предмета будет постоянный потенциал, величина которого соответствует удалению от заземлителя или соседнего металлического предмета. При нахождении над этими предметами потенциалы, приложенные к ногам, будут одинаковыми, следовательно, шаговое напряжение будет равно нулю. Рис. 24.12. Изменение потенциала земли, напряжения прикосновения и шага при групповом заземлителе и выравнивающих проводниках: 1 – выравнивающие проводники; 2 – изменение потенциала земли при наличии выравнивающих проводников; 3 – изменение потенциала земли без выравнивающих проводников Кроме выравнивания потенциалов, применяют уравнивание потенциалов – снижение разности потенциалов между доступными одновременному прикосновению человеком корпусов электроустановок и стороннего оборудования, имеющего контакт с землей, путем подсоединения оборудования к электроустановкам и системе зануления, заземления защитными проводниками. В случае попадания напряжения на корпус какой-либо электроустановки потенциалы на ней и на любом соединенном с ней оборудовании будут одинаковыми, следовательно, напряжение прикосновения, приложенное к человеку при его одновременном касании к тому и другому оборудованию, будет равно нулю (безопасная ситуация). С целью уравнивания потенциалов согласно ПУЭ в тех помещениях и наружных установках, где применяют заземление или зануление, все строительные и производственные конструкции, стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования, систему центрального отопления, вентиляции, молниезащиты и т.п. присоединяют к сети заземления или зануления. При работе в электроустановках под напряжением при невозможности использовать другие средства защиты применяют изолирующие площадки, которые за счет применения, например, фарфоровых ножек-изоляторов, имеют надежную изоляцию от земли. Находясь на изолирующей площадке, человек может касаться частей электроустановок под напряжением. При ремонте ЛЭП с телескопической вышки изолирующую площадку с металлическим полом иногда подсоединяют к ремонтируемой сети с целью уравнивания потенциалов. В этом случае с проводами под напряжением можно работать голыми руками – ток через тело человека не пойдет. Но здесь важно выполнить одно условие: находясь на изолирующей площадке, запрещено касаться каких-либо частей вышки, так как в этом случае ток пойдет от проводов через тело человека и вышку на землю. Для безопасного входа на такую площадку используют изолирующее звено лестницы. Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Что такое напряжение прикосновения. Меры предосторожности.

Напряжение прикосновения, это электрическое напряжение, возникающее на теле человека в момент одновременного его контакта с парой точек проводника под напряжением или с парой проводящих частей электрического оборудования, например — проводом с поврежденной изоляции.

Вообще понятие напряжение прикосновения относится к двум открытым для контакта проводящим частям либо к открытой проводящей части и месту на поверхности земли или пола, на котором стоит человек. Если даже человек не находятся в данный момент на указанном месте, можно по крайней мере судить об ожидаемом напряжении прикосновения, то есть о его предполагаемой величине.

Опасность напряжения прикосновения

Если изоляция электрического оборудования, или изоляция питающих проводов, линий, хотя бы частично повреждена, то велика вероятность того, что на корпусах такого оборудования и на конструкциях, с которыми данное оборудование находится в контакте, появится определенное напряжение.

К примеру, стоящий на земле человек дотрагивается до каркаса какой-нибудь установки, который (каркас) по какой-то причине оказался под напряжением, хотя и заземлен при этом. В таком случае разность потенциалов между точками на земле, где расположены стопы человека, и корпусом, в том месте где происходит контакт, и будет численным значением напряжения прикосновения.

Если данное напряжение безопасно (в пределах 2 вольт переменного напряжения), то нет причин для волнения, но если оно значительно выше (если хотя бы превышает 36 вольт переменного), то это может быть опасно.

По мере того, как человек удаляется от места заземления установки, величина напряжения прикосновения для него увеличивается. За пределами зоны растекания тока от установки, напряжение прикосновения будет равно напряжению непосредственно на корпусе оборудования относительно земли. Здесь зона растекания — это та часть земли, за пределами которой потенциал при замыкании частей установки под напряжением на землю принимается равным нулю.

Защита от электрического тока — это не только надежная изоляция

Основные способы защиты людей от попадания под напряжение прикосновения:

• изоляция токоведщих частей электрооборудования
• расположение опасных частей на недосягаемой без специального оснащения высоте
• установка ограждений и сигнализации опасного приближения
• наличие плакатов и знаков, предупреждающих об опасности
• диэлектрические средства индивидуальной защиты

Между тем ни один из перечисленных способов защиты не является универсальным, поэтому лучше применять сразу несколько.

Наличие надежной изоляции токоведущих частей — вот одно из главных условий безопасности при эксплуатации электроустановок. Важнейшая характеристика изоляции — ее сопротивление.

Согласно ПУЭ, сопротивление изоляции кабелей, даже тех, которые работают при напряжении ниже 1000 вольт, не должно быть ниже 0,5 МОм для провода каждой из фаз. А для обмоток статоров электродвигателей регламентированное значение доходит до 1 МОм при комнатной температуре!

Суть в том, что когда человек касается, к примеру оголенного провода, ток через его тело определяется сопротивлением непосредственно тела и напряжением прикосновения в текущих условиях. Но когда человек касается изолированного провода, то сопротивление изоляции включается в цепь последовательно с телом человека, и падение напряжения, а так же ток через тело, получаются значительно меньше. Человек в данных условиях оказывается более защищен от поражения током.

Напряжение прикосновения в электробезопасности

Насколько тяжело будет травмирован человек электрическим током, попав под напряжение? Это зависит от многих факторов, таких как:

• род тока в сети
• путь прохождения тока в теле пострадавшего
• электрическое сопротивление тела
• напряжение прикосновения

Одно время мне доводилось слушать лекции по электробезопасности от профессора кафедры местного техникума.

Ведь как известно, знания тех-персонала проверяются ежегодно, и после успешной сдачи экзамена, присваивается группа. Поэтому из года в год всей аудиторие приходилось видеть, как этот профессор исполняет один и тот же трюк.

 

Трюк заключался в следующем: профессор, уважаемый человек преклонных лет, откровенно хулиганил, сгибая металлическую скрепку для бумаг и засовывая ее голыми руками поочередно в оба разъема электрической розетки 220 вольт. При этом последствий для здоровья профессора не наступало, током его не било. Так он иллюстрировал понятие напряжения прикосновения.

Другой иллюстрацией к этой же теме от того же профессора был рассказ о том, как он подрабатывал цеховским электриком и проверял, не греются ли контактные соединения в сборных щитах и распределительных устройствах. Метод проверки им был избран далеко не косвенный. Он просто щупал голыми руками зажимные болты и кабельные наконечники, находящиеся под напряжением, повергая в ужас всех работников цеха и даже главного энергетика предприятия.

Конечно, за этим поведением профессора чувствуется неприкрытая бравада и желание эпатировать публику. Но почему же его действительно не било током? Да потому что напряжение его прикосновения к токоведущим частям было близким к нулю.

   Напряжение прикосновения

Если немного знать электротехнику, то ответ очевиден. Ведь в соответствии с законом Ома каждый элемент цепи «берет на себя» часть напряжения, прямо пропорциональную его электрическому сопротивлению. Цепь в случае фокуса со скрепкой создается примерно такая: Фазный провод – скрепка – рука профессора – его нога – подошва его ботинка – линолеум на полу – доски пола – бетонная стяжка пола – заземленные металлоконструкции здания.

Как видите, между телом профессора и надежным «Нулём» есть масса элементов цепи, сопротивление которых исчисляется, как минимум, Кило-Омами. Эти-то линолеум и доски и брали на себя все опасные 220 В. Поэтому ежегодная «скрепочная миниатюра» от профессора производила неизгладимое впечатление лишь на уборщиц и завхозов, аттестующихся на первую группу по электробезопасности. Остальная аудитория была знакома с законом Ома достаточно хорошо.

Но, несмотря на то, что профессор много раз проводил такие эксперименты, повторять его подвиги не следует. И не только потому, что нормами электробезопасности не рекомендуется прикасаться к токоведущим частям электроустановок, находящимся под напряжением. Просто, определяя напряжение прикосновения на глаз, очень легко можно ошибиться с параметрами цепи. А такая ошибка может стать фатальной.

К примеру, профессор, щупая контакт в цеховой электроустановке, мог не заметить, что из его ботинка предательски вылез гвоздь, и что неизвестный доброжелатель щедро оросил соляным раствором пол вокруг этой самой установки. Да еще и руки у профессора могли некстати оказаться потными. И чем бы тогда кончилась эта рядовая проверка?

Поэтому не следует надеяться, что напряжение прикосновения будет малым. Нужно помнить, что оно может принять и номинальную для электроустановки величину. Лучше проявить излишнюю бдительность, чем пострадать от собственной беспечности.

Класс электробезопасности оборудования

 

Смотрите также по теме:

   Шаговое напряжение, что это такое? Электробезопасность.

   Электробезопасность, ликбез для начинающих электриков.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

powercoup.by

Величина напряжения прикосновения к корпусу заземленного оборудования.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

 

Напряжение прикосновения (рис.4, б) — это напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю (корпус) при одновременном прикосновений к ним человека. Численно оно равно разности потенциалов корпуса и точек почвы, в которых находятся ноги человека (рис.4, б), т.е.

 

или

.

 

Величину а называют коэффициентом напряжения прикосновения (в пределах этой зоны растекания тока а меньше единицы, а за пределами этой зоны равен единице). Напряжение прикосновения увеличивается по мере удаления от заземлителя, и за пределами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе оборудования.

Ток, протекающий через человека при прикосновений,

 

.

 

Величина напряжения шага при падении неотключенного провода на землю.

 

Напряжение шага — это напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека. Численно напряжение шага равно разности потенциалов точек, на которых находятся ноги человека (рис.3.16, в).

При расположении одной ноги человека на расстоянии х от заземлителя и ширине шага а (обычно принимается а = 80 см) получаем

,

или

.

Аналогично напряжению прикосновения напряжение шага:

,

где — коэффициент напряжения шага, который зависит от вида заземлителей, расстояния от заземлителя и ширины шага (чем ближе к заземлителю и чем шире шаг, тем b больше).

Напряжение шага максимально у заземлителя и уменьшается по мере удаления от заземлителя; вне поля растекания оно равно нулю. Напряженность шага также увеличивается с увеличением ширины шага.

Ток, обусловленный напряжением шага,

.

 

Основные технические средства защиты от поражения электрическим током.

 

Технические средства защиты (ТСЗ) предназначены для уменьшения тока через тело человека до безопасного значения при случайном контакте с токоведущими частями или при необходимости выполнения работ под напряжением. Этот эффект достигается одним из двух способов: либо напряжение прикосновения (то есть напряжение, приложенное непосредственно к телу человека) уменьшается до безопасного значения, либо оно становится равным нулю.

В настоящее время наиболее широко применяют следующие ТСЗ:

· защитное заземление;

· зануление;

· уравнивание потенциалов;

· защитное отключение;

· защитное разделение сетей;

· выравнивание потенциалов;

· защита от опасности перехода высокого напряжения на сторону низшего;

· защитное шунтирование;

· компенсация емкостных токов;

· обеспечение недоступности токоведущих частей;

· контроль изоляции;

· двойная изоляция;

· защитные средства.

 

Заземление.

 

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или с ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления – устранения опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, то есть при замыкании на корпус.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей или животных. При этом в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных по условиям поражения током, а также во внешних установках заземление обязательно при номинальном напряжении электроустановки более 42 В переменного и более 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при напряжении 380 В и выше переменного тока; 440 В и выше – постоянного тока. Только во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от значения напряжения установки.

Заземлению не подлежат корпуса электрооборудования, аппаратов и электромонтажных конструкций, установленные на заземленных металлических конструкциях, распределительных устройствах, в щитах, шкафах, на станинах станков, машин и механизмов, при условии надежного электрического контакта с заземленным основанием, арматура изоляторов всех типов, растяжки, кронштейны и осветительная арматура при установке их на деревянных опорах воздушных линий электропередач или на деревянных конструкциях открытых подстанции.

 

Зануление.

 

Зануление — это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трёхфазного тока; с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью.

Принцип действия основан на возникновении короткого замыкания при пробое фазы на вышеупомянутую часть прибора или устройства, что приводит к срабатыванию системы защиты (автоматического выключателя или перегоранию плавких предохранителей).

Зануление обладает намного меньшими защитными функциями, чем заземление, а в случае неравномерных нагрузок на фазы электрической сети, касание нейтрали может быть даже опасным. Поэтому зануление используется в тех случаях, когда невозможно или слишком дорого устраивать заземление.

Зануление вместо заземления использовалось в большинстве жилых домов советской постройки. В настоящее время это создаёт большую проблему при подключении мощной бытовой техники и компьютеров: некоторые интеллектуальные сетевые фильтры и ИБП могут отказаться работать в таких условиях, а при неправильном подключении от металлических корпусов приборов может ощутимо бить током.

 

Защитное отключение

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

Статистические данные по электротравматизму, полученные за почти 30-летний период с начала широкого внедрения УЗО, подтверждают высокую эффективность данного электрозащитного средства — количество смертельных травм снизилось почти в 100 раз.

 



infopedia.su