Определение напряжение прикосновения: что это такое, особенности, меры защиты, расчет

Содержание

что это такое, особенности, меры защиты, расчет

Определение и особенности.

Напряжение прикосновения (touch voltage) — это напряжение между проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека или животного (определение согласно СП 437.1325800.2018 [1]).

Примечание к определению: на значение напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление тела человека или животного, находящегося в электрическом контакте с этими проводящими частями.

Согласно ГОСТ Р МЭК 61557-1-2005 для рассматриваемого термина установлено следующее краткое обозначение: U_t

Харечко Ю.В., проведя, на мой взгляд, основательный анализ нормативной документации, в своей книге [2] описал особенности понятия “напряжение прикосновения” следующим образом:

« При одновременном прикосновении человека или животного к проводящим частям, находящимся под разными электрическими потенциалами, он попадает под напряжение, которое в нормативной документации называют напряжением прикосновения. В этих условиях через тело человека (животного) будет протекать электрический ток, который может вызвать смертельное поражение электрическим током, привести к серьезной электрической травме или спровоцировать механическую травму. Если человек (животное), имея электрическую связь с землей, прикоснется к какой-либо проводящей части, находящейся под напряжением, то он также окажется под напряжением прикосновения. Через тело человека (животного) также будет протекать электрический ток, величина которого зависит от напряжения прикосновения и полного сопротивления его тела. »
[2]

« Прикосновение человека (животного) к проводящим частям, находящимся под напряжением, обычно происходит в условиях единичного или множественных повреждений. Например, когда из-за повреждения изоляции частей, находящихся под напряжением, они становятся доступными для прикосновения. Однако наиболее вероятным является прикосновение к открытой проводящей части электрооборудования класса 0 или I, которая оказалась под напряжением из-за повреждения основной изоляции какой-то опасной токоведущей части. Возможно, но менее вероятно прикосновение человека к проводящей оболочке электрооборудования класса II, оказавшейся под напряжением при повреждении двойной или усиленной изоляции опасной части, находящейся под напряжением. »
[2]

Меры защиты.

О том какие меры защиты необходимо использовать, для того, чтобы уменьшить напряжение прикосновение в электроустановках зданий, писал Харечко Ю.В. в своем кратком терминологическом словаре [2]:

« С целью уменьшения напряжения прикосновения в электроустановках зданий выполняют защитное уравнивание потенциалов. При его осуществлении посредством защитных проводников соединяют между собой открытые проводящие части электрооборудования класса I, а с помощью защитных проводников уравнивания потенциалов соединяют сторонние проводящие части. В условиях повышенной вероятности поражения электрическим током, когда электрооборудование класса I используют, например, в помещениях здания, имеющих проводящие полы и стены, характеризующихся повышенной влажностью, температурой и другими неблагоприятными условиями, осуществляют дополнительное уравнивание потенциалов. При его выполнении с помощью защитных проводников дополнительного уравнивания потенциалов открытые проводящие части электрооборудования класса I соединяют со сторонними проводящими частями. »
[2]

Защитное уравнивание потенциалов обычно применяют в совокупности с другими мерами предосторожности, например – с автоматическим отключением питания. В этом случае посредством системы защитного уравнивания потенциалов, во-первых, создают искусственный проводящий путь для протекания тока замыкания на землю. Во-вторых, уменьшают напряжение прикосновения до момента срабатывания защитного устройства, которое отключает распределительную или конечную электрическую цепь с аварийным электрооборудованием класса I.

Ожидаемое напряжение прикосновения

Ожидаемое напряжение прикосновения (prospective touch voltage) — это напряжение между одновременно доступными проводящими частями, когда человек или домашний скот их не касается (определение согласно ГОСТ Р 58698-2019).

Ожидаемым напряжением прикосновения является напряжение между проводящими частями, доступными одновременному прикосновению, когда этих частей не касается ни человек, ни животное. Термин «ожидаемое напряжение прикосновения» характеризует максимальное значение напряжения между указанными проводящими частями. В случае прикосновения человека (животного) к этим проводящим частям величина напряжения прикосновения может уменьшиться по сравнению со значением ожидаемого напряжения прикосновения.

Для уменьшения ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановках зданий выполняют защитное уравнивание потенциалов, а в помещениях здания, характеризующихся повышенной вероятностью поражения электрическим током, например в ванных комнатах, осуществляют также дополнительное уравнивание потенциалов.

Напряжение между открытой проводящей частью, оказавшейся под напряжением из-за повреждения основной изоляции опасной токоведущей части, и землей или проводящей поверхностью, на которой может находиться человек, также является ожидаемым напряжением прикосновения. Его значение зависит от типа заземления системы, которому соответствует электроустановка здания.

Расчет

Оценим значения ожидаемых напряжений прикосновения для наиболее распространенной системы распределения электроэнергии, которая представляет собой электроустановку здания, подключенную к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из понижающей трансформаторной подстанции и воздушной или кабельной линии электропередачи.

Если произошло повреждение основной изоляции какой-либо опасной токоведущей части электрооборудования класса I и возникло ее замыкание на открытую проводящую часть, то в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TT, ток замыкания на землю из токоведущей части протекает в открытую проводящую часть. Далее из открытой проводящей части по защитному проводнику, главной заземляющей шине, заземляющим проводникам и заземлителю электрический ток протекает в локальную землю. Через землю ток замыкания на землю протекает к заземлителю заземляющего устройства нейтрали трансформатора, установленного в трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. (см. рис. 1 статьи «Ток замыкания на землю»).

Рассмотрим упрощенную схему замещения системы TT, представленную на рис. 1. Ток замыкания на землю протекает в
замкнутом контуре, образованном полными сопротивлениями фазного проводника линии электропередачи, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания, заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания, а также источником питания.

Рис. 1. Упрощенная схема замещения системы TT (рисунок заимствован из книги [2] Харечко Ю.В)

На рисунке 1 обозначено:

Z_{L ЛЭП} – полное сопротивление фазного проводника линии электропередачи от низковольтного распределительного устройства трансформаторной подстанции до вводных зажимов электроустановки здания;
Z_{L ЭЗ} – полное сопротивление фазных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{PE ЭЗ} – полное сопротивление защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от главной заземляющей шины заземляющего устройства электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{ЗУ ИП} – полное сопротивление заземляющего устройства источника питания;
Z_{ЗУ ЭЗ} – полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания;
I_EF – ток замыкания на землю;
U_{Tp ЭЗ} – ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания;
U_{Tp E}– ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли;
1 – открытая проводящая часть аварийного электрооборудования класса I;
2 – земля;
3 – главная заземляющая шина заземляющего устройства электроустановки здания.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания U_{Tp ЭЗ} равно падению напряжения на защитных проводниках электрических цепей Z_{PE ЭЗ} от места замыкания на землю 1, расположенного в открытой проводящей части аварийного электрооборудования класса I, до главной заземляющей шины 3:

U_{Tp ЭЗ} = Z_{PE ЭЗ} × I_EF,

где I_EF – ток замыкания на землю, А.

Ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания будет небольшим по двум причинам:

Во-первых, полное сопротивление защитных проводников электроустановки здания обычно менее 1 Ом.
Во-вторых, ток замыкания на землю в системе TT, как правило, не превышает нескольких ампер.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли U_{Tp E} равно сумме падения напряжения на защитных проводниках электрических цепей электроустановки здания Z_{PE ЭЗ} и падения напряжения на заземляющем устройстве электроустановки здания Z_{ЗУ ЭЗ} от главной заземляющей шины 3 до земли 2:

U_{Tp E}= (Z_{PE ЭЗ} + Z_{ЗУ ЭЗ}) × I_EF.

Поскольку сумма полных сопротивлений фазного проводника линии электропередачи, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания существенно меньше суммы полных сопротивлений заземляющего устройства источника питания и электроустановки здания, ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли можно приблизительно определить так:

U_{Tp E} ≈ Z_{ЗУ ЭЗ} × I_EF ≈ U_o × Z_{ЗУ ЭЗ} / (Z_{ЗУ ИП} + Z_{ЗУ ЭЗ} ),

где U_o – номинальное напряжение фазного проводника относительно земли, В.

Например, если номинальное напряжение электроустановки здания равно 230/400 В, полное сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора трансформаторной подстанции равно 4 Ом, а полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания – 10 Ом, то значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли будет приблизительно равно:

U_{Tp E} ≈ 230 В × 10 Ом / (4+10) Ом ≈ 164 В,

где 230 В – номинальное фазное напряжение.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли зависит от соотношения полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. При уменьшении полного сопротивления заземляющего устройства источника питания, а также при увеличении полного сопротивления заземляющего устройства электроустановки здания ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли возрастает.

Согласно требованиям ГОСТ Р 50571.3-2009 в электроустановках зданий, имеющих тип заземления системы TT, в качестве защитного устройства в составе автоматического отключения питания обычно применяют устройства дифференциального тока. Поэтому полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания может быть больше 100 Ом. Если полное сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора равно 4 Ом, а полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания – 100 Ом, то значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли будет приблизительно равно фазному напряжению:

U_{Tp E} ≈ 230 В × 100 Ом / (4+100) Ом ≈ 221 В.

В отличие от системы TT в системе TN-C-S ток замыкания на землю в основном протекает не в земле, а по PEN-проводнику линии электропередачи (см. рис. 2 статьи «Ток замыкания на землю»).

То есть преобладающая часть тока замыкания на землю протекает в замкнутом контуре, образованном полными сопротивлениями фазного проводника и PEN-проводника линии электропередачи, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания, а также источником питания (рис. 2). Сумма полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания многократно превышает полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи, параллельно которому они включены. Поэтому через эти два сопротивления протекает незначительная часть тока замыкания на землю.

Фазный проводник и PEN-проводник линии электропередачи от трансформаторной подстанции до электроустановки здания обычно имеют одинаковые протяженности и сечения. Протяженности и сечения фазных и защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю также, как правило, равны. Следовательно, равны между собой полные сопротивления фазного проводника и PEN-проводника линии электропередачи, а также фазных и защитных проводников электроустановки здания. Поэтому при замыкании на землю падение напряжения на полных сопротивлениях PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электроустановки здания будет приблизительно равно половине фазного напряжения – 115 В.

Рис. 2. Упрощенная схема замещения системы TN-C-S (рисунок заимствован из книги [2] Харечко Ю.В)

На рисунке 2 обозначено:

Z_{L ЛЭП} – полное сопротивление фазного проводника линии электропередачи от низковольтного распределительного устройства трансформаторной подстанции до вводных зажимов электроустановки здания;
Z_{L ЭЗ} – полное сопротивление фазных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{PEN ЛЭП} – полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи от низковольтного распределительного устройства трансформаторной подстанции до вводных зажимов электроустановки здания;
Z_{PE ЭЗ} – полное сопротивление защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{ЗУ ИП} – полное сопротивление заземляющего устройства источника питания;
Z_{ЗУ ЭЗ} – полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания;
I_EF – ток замыкания на землю;
U_{Tp ЭЗ} – ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания;
U_{Tp E} – ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли;
1 – открытая проводящая часть аварийного электрооборудования класса I;
2 – земля;
3 – вводной зажим электроустановки здания, на котором выполняют разделение PEN-проводника линии электропередачи на защитный и нейтральный проводники электроустановки здания фазного проводника и PEN-проводника линии электропередачи, а также фазных и защитных проводников электроустановки здания.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TN‑C‑S, равно падению напряжения на защитных проводниках распределительных и конечных электрических цепей от места замыкания на землю 1, расположенного в открытой проводящей части аварийного электрооборудования класса I, до вводного зажима 3, на котором выполняют разделение PEN-проводника линии электропередачи на защитный и нейтральный проводники электроустановки здания:

U_{Tp ЭЗ} = Z_{PE ЭЗ} × I_EF.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания зависит от соотношения полных сопротивлений PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания. При равенстве этих сопротивлений значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания приблизительно составляет одну четвертую часть фазного напряжения:

U_{Tp ЭЗ} ≈ U_o × 0. 5 × 0.5 ≈ 230 × 0.25 ≈ 57,6 В.

Если полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи в 2 раза меньше полного сопротивления защитных проводников электроустановки здания, значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания будет приблизительно равно двум шестым частям фазного напряжения:

U_{Tp ЭЗ} ≈ U_o × 1/2 × 2/3 ≈ 230 × 2/6 ≈ 76,7 В.

В пределе оно может достигнуть половины фазного напряжения – 115 В, если полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи равно нулю, например, когда электроустановка здания подключена непосредственно к трансформаторной подстанции, встроенной в здание:

U_{Tp ЭЗ} ≈ U_o × 1/2 × 1 ≈ 230 × 1/2 ≈ 115 В.

Ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли равно сумме падения напряжения на защитных проводниках электрических цепей электроустановки здания и падения напряжения на заземляющем устройстве электроустановки здания от главной заземляющей шины до земли 2. Последнее зависит от падения напряжения на PEN-проводнике линии электропередачи и соотношения полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. Ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли можно определить так:

U_{Tp E} = (Z_{PEN ЛЭП} × Z_{ЗУ ЭЗ} / (Z_{ЗУ ИП} + Z_{ЗУ ЭЗ}) + Z_{PE ЭЗ}) × I_EF.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли, с одной стороны, зависит от соотношения полных сопротивлений PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электроустановки здания. С другой стороны, оно зависит от соотношения полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. При равенстве полных сопротивлений PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электроустановки здания, с одной стороны, и полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания, с другой стороны, ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли будет приблизительно равно трем восьмым частям фазного напряжения:

U_{Tp E} ≈ U_o × 1/2 × (1/2 ×1/2 +1/2) ≈ 230 × 3/8 ≈ 86,3 В.

Если полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи равно половине полного сопротивления защитных проводников электроустановки здания, а полное сопротивление заземляющего устройства источника питания также равно половине полного сопротивления заземляющего устройства электроустановки здания, ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли будет больше:

U_{Tp E} ≈ U_o × 1/2 × (1/3 × 2/3 + 2/3) ≈ 230 × 8/18 ≈ 102,2 В.

Максимальное значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли равно половине фазного напряжения – 115 В, если электроустановка здания подключена непосредственно к трансформаторной подстанции, которая встроена в здание. В этом случае ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли равно ожидаемому напряжению прикосновения в электроустановке здания. Такое же значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли будет в том случае, когда произошло замыкание на землю на вводе в электроустановку здания. Ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания при этом равно нулю. Ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли может достигнуть половины фазного напряжения также, если в электроустановке здания нет заземляющего устройства.

Условный предел напряжения прикосновения

Условный предел напряжения прикосновения (conventional touch voltage limit) — это максимальное значение ожидаемого напряжения прикосновения, продолжительность воздействия которого не ограничивается при определенных внешних условиях. Это определение на основе ГОСТ Р МЭК 60050-195-2005. В этом стандарте данный термин назван иначе – “допустимое напряжение прикосновения”. Обозначается как U_L .

Условный предел напряжения прикосновения устанавливает значение максимального ожидаемого напряжения прикосновения, которое может иметь место в электроустановке здания в течение неограниченного промежутка времени. Значение этого напряжения, как правило, не должно превышать верхней границы сверхнизкого напряжения, равной 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока. Однако, если электрооборудование применяют в условиях, характеризующихся повышенной опасностью поражения электрическим током, указанные максимальные значения ожидаемого напряжения прикосновения обычно уменьшают, чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током.

Список использованной литературы

СП 437.1325800.2018
Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 3// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2013. – № 4. – 160 c.;

Измерение напряжения прикосновения и шага

Согласно требованиям ПУЭ, ПТЭЭП, ПОТ и ГОСТ измерение напряжения прикосновения следует проводить для обеспечения электробезопасности при работе с разными видами электроустановок, ручных инструментов и оборудования. В их число входят как промышленные станки, приборы или машины, так и бытовая техника, при использовании которой есть вероятность поражения током при касании к корпусу, органам управления, другим частям конструкции.

Когда необходимо измерять напряжение прикосновения?

Измерение напряжения прикосновения — одно из ключевых мероприятий электроиспытаний, которые проводятся в таких случаях:

Ввод в строй сетей энергоснабжения промышленных, коммерческих, административных, общественных или жилых объектов.
Текущий или капитальный ремонт заземляющих устройств электроустановок, электрооборудования.
Модернизация устройств заземления, электрооборудования или электроустановок.
В соответствии с планом межремонтных, профилактических проверок, но не реже, чем через 6 лет.
При подключении к электросети дополнительных линий, электроустановок, оборудования.
По распоряжению представителей надзорных органов, судебного решения, др.

Основные понятия

Напряжение прикосновения (НП) — величина напряжения, которое может возникать при повреждении токопроводящих элементов (пробоях) на открытых частях электрооборудования, с которыми возможен контакт людей. Другими словами, это определенное электричество, которое может появиться на теле человека при касании к электроинструменту, станку, бытовой технике или другому электрооборудованию, элементы которого контактируют с проводами с поврежденной изоляцией.

Чтобы оценить степень вероятной опасности, требуются замеры напряжения соприкосновения на рабочих и нерабочих местах. Они измеряются как разница потенциалов между точкой касания электрооборудования и положением человека на земле. Выполнение таких операций разрешено только сотрудниками специальных лабораторий, имеющих лицензии на электроиспытания электроустановок с классом электробезопасности выше 5.

Средства для измерений

Инженеры нашей электролаборатории измеряют напряжение прикосновения согласно методике с использованием с таких приспособлений:

Мегаомметры Е6-24 — цифровые приборы, обеспечивающие замеры параметров сопротивления изоляции электрических проводников и напряжения электроцепей.

ПИНП — полевые измерители напряженности полей, позволяющие контролировать характеристики сопротивления заземляющих контуров (ЗК).
АНЧ-3 — аппаратура низкой частоты необходима для измерения разности потенциалов токов между двумя точками (местами контактов).
ЭКЗ-01 — измерители параметров глухозаземленных нейтралей.
КДЗ-1 — приборы, обеспечивающие диагностику характеристик заземляющих устройств.
ОНП-1 — комплексы для контроля над параметрами заземляющих контуров.
Медная сетка 250х250 мм.
Пластина из стального сплава размерами 250х250 мм, имитирующая стопы человека.

Порядок измерения НП.

Измерение НП сотрудниками нашей лаборатории проводится в следующем порядке:
Подготовка.

Изучение технической документации: схем электроснабжения, электроцепей подключения оборудования, заземляющих устройств в местах, где есть вероятность соприкосновения персонала с частями электрооборудования, инструментов, техники.

Ознакомление с протоколами предыдущих электроиспытаний, результатами ремонтных, электромонтажных работ.
Выполнение полного списка организационных мероприятий по обеспечению электробезопасности при проведении электроиспытаний.
Проверка мегаомметра: визуальный осмотр на предмет повреждений, целостности проводов и пломбы поверки СИ, а также контроль величины напряжения аккумуляторных батарей.

Измерение НП. Подключение измерительных устройств и приспособлений согласно установленной схеме. При этом токовый электрод монтируется так, чтобы получилась точная имитация цепи, которая образуется при замыкании проводников на землю. Провода контролируемых электроцепей подключаются с помощью отдельных струбцин. Токовый проводник всегда соединяется через заземляющий контур, а потенциальный — через ЗК либо через любую точку корпуса электрооборудования, где есть вероятность прикосновения человека.

Потенциальная электроцепь собирается на базе металлической пластины 250х250 мм, которая имитирует стопы человека, находящегося на расстоянии одного метра от электроустановки. Поверхность под пластиной предварительно увлажняется. Инженер измеряет разность потенциалов на всех рабочих и нерабочих участках, где может находиться оператор (персонал).

В аналогичном порядке измеряется величина сопротивления основания после подготовки соответствующей схемы. Все результаты измерений и расчетов фиксируются в протоколе электроиспытаний согласно ГОСТ.

Заключение. В завершении инженеры электролаборатории готовят заключение о соответствии текущих напряжений прикосновений величинам, указанным в проектной документации. На его основании принимается решение о допуске электросети к дальнейшей эксплуатации.

Чтобы узнать больше подробностей и заказать услуги электролаборатории, звоните нашему менеджеру!

Шаг и прикосновение

Например, человек может вытянуть обе руки и одновременно коснуться двух объектов, таких как ножка башни и металлический шкаф. Иногда инженеры будут использовать трехметровое расстояние, чтобы быть особенно осторожными, поскольку они предполагают, что кто-то может использовать электроинструмент с кабелем питания длиной 3 метра.

Выбор места для размещения контрольных точек, используемых в расчетах потенциала прикосновения или напряжения прикосновения, имеет решающее значение для точного понимания уровня опасности на данном участке. Фактический расчет потенциалов касания использует указанный объект (например, опору башни) в качестве первой контрольной точки. Это означает, что чем дальше от башни находится другая точка отсчета, тем больше разница потенциалов. Если вы можете представить себе человека с невероятно длинными руками, касающегося опоры башни и при этом стоящего на расстоянии многих десятков футов, вы получите огромную разницу в потенциале между его ногами и башней. Очевидно, что этот пример невозможен: вот почему так важно установить, где и как далеко находятся контрольные точки, используемые при расчете касания, и почему было установлено правило одного метра.

Снижение потенциальной опасности, связанной с шагом и прикосновением, обычно достигается с помощью одного или нескольких из следующих трех (3) основных методов:

1. Снижение сопротивления заземления системы заземления.
2. Правильное размещение заземляющих проводов.
3. Добавление резистивных поверхностных слоев.

Понимание правильного применения этих методов является ключом к уменьшению и устранению любых опасностей потенциального подъема грунта. Только с помощью высокотехнологичного программного обеспечения для трехмерного электрического моделирования, которое может моделировать структуры грунта с несколькими слоями и конечными объемами различных материалов, инженер может точно смоделировать и спроектировать систему заземления, которая будет безопасно справляться с высоковольтными электрическими неисправностями.

Уменьшение сопротивления заземления

Уменьшение сопротивления заземления (РТГ) на объекте часто является лучшим способом уменьшить негативные последствия любого события повышения потенциала заземления, где это целесообразно. Повышение потенциала заземления представляет собой произведение тока повреждения, протекающего в систему заземления, на сопротивление заземления системы заземления. Таким образом, снижение нарастания потенциала заземления уменьшит нарастание потенциала на землю в той степени, в какой ток замыкания, протекающий в систему заземления, действительно увеличивается в ответ на уменьшение нарастания потенциала на землю. Например, если ток короткого замыкания для высоковольтной опоры составляет 5000 ампер, а сопротивление системы заземления относительно земли составляет 10 Ом, повышение потенциала земли составит 50 000 вольт. Если мы уменьшим сопротивление системы заземления относительно земли до 5 Ом и в результате ток короткого замыкания возрастет до 7000 ампер, то повышение потенциала заземления составит 35 000 вольт.

Как видно из приведенного выше примера, уменьшение сопротивления на землю может иметь эффект, позволяющий большему току протекать в землю в месте повреждения, но всегда будет приводить к более низким значениям нарастания потенциала земли и ступенчатому напряжению и напряжению прикосновения при место неисправности. С другой стороны, дальше от места повреждения, на соседних объектах, не подключенных к поврежденному сооружению, увеличение тока в землю приведет к большему протеканию тока вблизи этих соседних объектов и, следовательно, к увеличению повышения потенциала земли. напряжения и шаговые напряжения на этих объектах. Конечно, если они изначально низкие, увеличение может не представлять проблемы, но есть случаи, в которых может существовать проблема. Уменьшение сопротивления относительно земли может быть достигнуто любым количеством способов, которые обсуждались ранее в этой главе.

Правильное размещение заземляющих проводов

Типичными техническими требованиями к заземляющим проводам на высоковольтных опорах или подстанциях является установка контура заземления вокруг всех металлических объектов, соединенных с этими объектами; имейте в виду, что может потребоваться изменить глубину и/или расстояние, на котором заземляющие контуры заглубляются от конструкции, чтобы обеспечить необходимую защиту. Обычно для этих контуров заземления требуется оголенный медный проводник сечением не менее 2/0 AWG, закопанный в прямой контакт с землей и на расстоянии 3 фута от периметра объекта, на 18 дюймов ниже уровня земли. Цель контура — минимизировать напряжение между объектом и поверхностью земли, на которой может стоять человек, касаясь объекта, т. е. минимизировать сенсорные потенциалы.

Важно, чтобы все металлические объекты в среде георадара были связаны с наземной системой, чтобы устранить любую разницу потенциалов. Также важно учитывать удельное сопротивление грунта в зависимости от глубины при расчете напряжения прикосновения и шагового напряжения, а также при определении глубины размещения проводников. Например, в грунте с сухим высокоомным поверхностным слоем проводники в этом слое будут малоэффективны; слой с низким удельным сопротивлением под ним был бы лучшим местом для заземляющих проводников. С другой стороны, если ниже находится еще один слой с высоким удельным сопротивлением, длинные заземляющие стержни или глубокие скважины, проходящие в этот слой, будут неэффективными.

Иногда считается, что размещение горизонтальных проводников контура заземления очень близко к поверхности приводит к наибольшему снижению потенциала прикосновения. Это не обязательно так, поскольку проводники, расположенные близко к поверхности, скорее всего, находятся в более сухой почве с более высоким удельным сопротивлением, что снижает эффективность этих проводников. Кроме того, в то время как потенциалы прикосновения непосредственно над петлей могут быть уменьшены, потенциалы прикосновения на небольшом расстоянии могут фактически увеличиться из-за уменьшенной зоны влияния этих проводников. Наконец, ступенчатые потенциалы, вероятно, будут увеличиваться в этих местах: действительно, ступенчатые потенциалы могут быть проблемой вблизи проводников, расположенных близко к поверхности, особенно по периметру системы заземления. Обычно можно увидеть проводники по периметру вокруг небольших систем заземления, зарытых на глубину 3 фута ниже уровня земли, чтобы решить эту проблему.

Снижение потенциальной опасности шага и прикосновения

Одним из самых простых способов снижения потенциальной опасности шага и прикосновения является ношение электрообуви. В сухом состоянии правильно оцененная электрическая обувь имеет сопротивление подошвы в миллионы Ом и является отличным инструментом для обеспечения безопасности персонала. С другой стороны, когда эти сапоги мокрые и грязные, ток может обходить подошвы ботинок в пленке материала, скопившейся на боках ботинка. Мокрый кожаный ботинок может иметь сопротивление порядка 100 Ом. Кроме того, нельзя предполагать, что широкая общественность, которая может иметь доступ к внешнему периметру некоторых объектов, будет носить такое защитное снаряжение.

Другим методом, используемым для снижения потенциальной опасности шага и прикосновения, является добавление более резистивных поверхностных слоев. Часто к башне или подстанции добавляется слой щебня, чтобы обеспечить слой изоляции между персоналом и землей. Этот слой уменьшает количество тока, который может протекать через данного человека в землю. Еще одним важным фактором является борьба с сорняками, так как при неисправности растения попадают под напряжение и могут проводить опасное напряжение в человека. Асфальт является отличной альтернативой, так как он гораздо более устойчив, чем щебень, и рост сорняков не представляет проблемы. Добавление резистивных поверхностных слоев всегда повышает безопасность персонала во время работы георадара.
.

Телекоммуникации в средах с высоким напряжением

Когда линии связи необходимы на объекте с высоким напряжением, требуются специальные меры предосторожности для защиты коммутационных станций от нежелательных напряжений. Прокладка любого медного провода на подстанцию или опору может подвергнуть другой конец провода опасному напряжению, поэтому требуются определенные меры предосторожности.

Отраслевые стандарты, касающиеся этих мер предосторожности и защитных требований, описаны в стандартах IEEE Standard 387, IEEE Standard 487 и IEEE Standard 159.0. Эти стандарты требуют, чтобы было проведено исследование повышения потенциала земли, чтобы можно было правильно рассчитать пиковую линию 300 вольт.

Для обеспечения надлежащего заземления узла сотовой связи и заземления телекоммуникационной вышки телекоммуникационные стандарты требуют использования оптоволоконных кабелей вместо медных проводов в пиковой линии 300 вольт. Коробка преобразования медь-оптоволокно должна быть расположена за пределами зоны проведения георадара на расстоянии, превышающем пиковое напряжение 300 В или среднеквадратичное значение линии 212 В. В отрасли это известно как «300-вольтовая линия». Это означает, что по результатам расчетов медный провод от телекоммуникационной компании не может проходить ближе, чем пиковое расстояние 300 вольт. Это расстояние, на котором медный провод должен быть преобразован в оптоволоконный кабель. Это может помочь предотвратить попадание любых нежелательных напряжений в телекоммуникационную сеть телефонных компаний.

Текущие формулы для расчета 300-вольтовой линии, указанные в стандартах, привели к неправильному толкованию и расхождению во мнениях, что привело к вариациям порядка величины расчетных расстояний для практически идентичных исходных проектных данных. Кроме того, опыт эксплуатации показал, что строгое применение теории приводит к излишне большим расстояниям. Это привело к множеству компромиссов в телекоммуникационной отрасли. Наиболее известным из них является более новый стандарт IEEE Standard 159.0-2003, в котором указана отметка 150 метров (~ 500 футов) в качестве расстояния по умолчанию, если в данном месте не проводилось исследование повышения потенциала земли.

Потенциал шага и прикосновения

Главная » Спросите экспертов Блог по электрическому заземлению » Что такое потенциал шага и прикосновения и как можно снизить его риск?

17.10.2016 Ян Оставить комментарий

Осведомленность о шаговом потенциале и рисках прикосновения, вызванных повышением потенциала земли. Это жизненно важно для всех, кто работает с высоковольтной передачей электроэнергии. Также распределительные системы выше 1 кВ.

Повышение потенциала Земли

Повышение потенциала Земли (EPR) вызывается электрическими неисправностями, которые происходят на

электрических подстанциях,
электростанциях,
или высоковольтных линиях электропередачи.

Таким образом, ток короткого замыкания протекает через конструкцию установки и оборудование к электроду заземления.

Поскольку удельное сопротивление почвы не равно нулю. Следовательно, любой ток, подаваемый в землю на заземляющем электроде, вызывает повышение потенциала земли. Это повышение потенциала земли ЭПР относится к бесконечно удаленной контрольной точке. Результирующее повышение потенциала земли EPR может привести к возникновению опасного напряжения на расстоянии многих сотен метров от фактического места повреждения. Однако многие факторы определяют уровень опасности. Включая доступный ток короткого замыкания. Кроме того, тип почвы, влажность почвы, температура, подстилающие слои горных пород. И время очистки, чтобы прервать неисправность.

Повышение потенциала Земли является вопросом безопасности при координации энергетических и телекоммуникационных услуг. Итак, событие РЭП на сайте. Например, распределительная подстанция. Может подвергать персонал, пользователей или конструкции воздействию опасного напряжения. Эти опасности называются рисками шага и касания.

Шаговый потенциал Определение

Шаговый потенциал — это напряжение между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом, находящимся под напряжением. И это равно разнице в напряжении, заданной кривой распределения напряжения. Между двумя точками на разном расстоянии от электрода. Человек может получить травму во время неисправности только в том случае, если он находится рядом с подключенным объектом.

Определение потенциала прикосновения

Потенциал прикосновения определяется как разница между максимальным повышением потенциала Земли (EPR). И минимальный поверхностный потенциал в радиусе 1 м от заземленного растения. Кроме того, бывают случаи, когда потенциал прикосновения может быть почти равен полному напряжению на заземленном объекте. Если этот объект заземлен в точке, удаленной от места, где человек соприкасается с ним. Например, кран заземлен на нейтраль системы. А то, что контакт с линией под напряжением разоблачит любого человека, связанного с краном. Наряду с этим, его неизолированная линия нагрузки имеет потенциал прикосновения, почти равный полному напряжению короткого замыкания.

Чарльз Далзил

Человеком, который стал пионером в изучении того, как человеческое тело реагирует на поражение электрическим током, был Чарльз Далзил, изображенный ниже. Он проводил эксперименты, изучая реакцию своего тела на поражение электрическим током; предположительно, желающих было не так много!!! К счастью, он выжил (86 лет в молодости), и результаты его экспериментов легли в основу стандарта IEC 60479-1 «Влияние электрического тока на людей и домашний скот».

Чарльз Далзел Пионер с сенсорным и ступенчатым напряжением

Далзил смог определить, что реакция на напряжение стресса является вероятностной, а это означает, что если принять данный порог как допустимый, то не все в данной общей популяции выживут! Это понимание связано с тем, что каждый человек индивидуален, имеет разную толерантность к стрессовому напряжению, предшествующему фибрилляции сердца. Например, пожилой человек с сердечным заболеванием или очень маленький ребенок, вероятно, будут более «в группе риска», чем, скажем, физически здоровый взрослый.
По сей день между регионами ЕС и властями остаются некоторые разногласия относительно того, где должны располагаться пороговые напряжения прикосновения и шага. Однако с недавними поправками к стандартам IEC оставшаяся область неоднозначности в основном связана с выбором подходящего времени устранения неисправности.

Потенциальная опасность шага и прикосновения

На основании последних поправок к BS EN 50522 и IEEE Std.81 безопасность напряжения шага и прикосновения стала основным критерием для безопасного проектирования заземления/заземления. Раньше безопасность обеспечивал заземляющий мат сопротивлением 1 Ом, но это уже не так. Текущая мудрость и лучшие практики, принятые органами IEEE и IEC. Согласитесь, что природная опасность, создаваемая Потенциалом Восстания Земли, заключается в том, может ли человеческое сердце (или данное животное) выдержать (выжить) поток тока, возникающий в результате разницы потенциалов при прикосновении к предмету оборудования или стоянии рядом, например. шаг и напряжение прикосновения или потенциал.

Потенциал Шага и Потенциал Касания Риск для сердца

Вы можете видеть на изображении выше. То, что сердце находится дальше от токов тела в случае ступенчатого потенциала. Принимая во внимание, что в сценарии «Потенциал прикосновения» электроны текут почти непосредственно через само сердце и вокруг него. Игнорирование сопротивления обуви. Это основная причина, по которой допустимые пороги напряжения для ступенчатого потенциала могут быть намного выше. Чем для Touch Potential.

Снижение риска возникновения шагового потенциала и сенсорного потенциала

После того, как Исследование Потенциала Восстания Земли выявило риски. Кроме того, есть много необходимых существенных мер, доступных для специалиста-консультанта по электрическому заземлению. Уменьшить шаговой потенциал и коснуться потенциальных рисков (смягчение). Однако сложность заключается в знании того, как применять, комбинировать и настраивать их в надежное решение для электрического заземления. Это контролирует и поддерживает поверхностное напряжение. Причем, таким образом, чтобы не превысить допустимые пороги сердца. И в рамках практических финансовых ограничений бюджета.

Some of the hardware to incorporate in design includes:

Grading conductors
Conductor meshes
Vertical electrodes
Horizontal electrodes
Deep bore electrodes
Counterpoise electrodes
Earthed planes
Rod groups
Proper Bonding устройства
Средства для кондиционирования грунта*
Высокопрочные поверхностные слои, такие как щебень, камень, резина, асфальт и т. д.*

* В большинстве случаев верхние поверхностные слои удельного сопротивления следует рассматривать скорее как вторичный метод смягчения последствий. Например. стратегия заземления должна заключаться в обеспечении безопасной конструкции основания. Где это возможно. Кроме того, без средств для смягчения поверхностного слоя или кондиционирования почвы.

В результате другие меры по смягчению последствий, не связанные с оборудованием, могут включать подход к управлению рисками. Когда рисками «управляют» посредством применения процессов и/или процедур во избежание травм.

Взаимодействуйте с нами…

Услуги по проектированию заземления и проектированию молниезащиты. Если системы высокого напряжения и молния вызывают у вас беспокойство, почему бы не узнать, как мы можем помочь с помощью быстрого «живого чата» ниже для начала.
XGSLab — полный программный инструмент для моделирования систем электропитания, заземления, заземления и молний. Свяжитесь с нами, чтобы запросить бесплатную демонстрацию.
Получите сертификацию — начните свой путь, чтобы получить сертификацию в области заземления и проектирования Power Systems.
Электронное обучение — Введение в заземление. Получите бесплатную пробную версию здесь.
Быстро получите ответы, воспользовавшись разделом технического блога с возможностью поиска.

Рубрики: Электрическое заземление С тегами: Чарльз Далзил, повышение потенциала земли, EPR, GPR, повышение потенциала земли, ROEP, ступенчатый потенциал, ступенчатое напряжение, потенциал прикосновения, напряжение прикосновения

Обучение электрическому заземлению — бесплатная пробная версия

Вы хотите узнать больше о проектировании систем электрического заземления?