Напряжение прикосновения: что это такое, особенности, меры защиты, расчет

Содержание

Примеры косвенных прикосновений

Приведем несколько примеров рассматриваемого прикосновения, встречающихся в быту и на производстве. Допустим, у электрочайника с металлическим корпусом произошло повреждение изоляции нагревательного элемента. В результате на корпусе образуется опасное напряжение прикосновения. Если взять такой чайник в руку, ничего не произойдет, поскольку в данном случае мы будем иметь дело с однополюсным прикосновением.

Ситуация резко изменится, если второй рукой коснуться смесителя, в этом случае образуется электрическая цепь, проходящая через тело человека (двухполюсное прикосновение). Это будет равносильно прямому контакту с нулем и фазой. Описанная угроза может исходить от многих бытовых приборов, например, пылесоса, накопительного водонагревателя (бойлера), стиральной машины и т.д.

Примеры косвенного прикосновения в быту

Характерный пример на производстве – пробой изоляции фазного провода и его контакт с корпусом электроустановки. При одновременном прикосновении к металлической оболочке оборудования (где произошел пробой) и открытой, проводящей ток замыкания, конструкции с нулевым потенциалом, человек будет поражен электротоком. При нарушении изоляции нуля или защитного провода, максимум, что может произойти – однофазное замыкание, что приводит к отключению АВ.

Чем отличается прямое прикосновение от косвенного?

Определение обоих видов касаний приводится как в ПУЭ (см. п.1.7.11-12). Наглядные примеры обоих прикосновений приведены ниже.

Примеры прикосновений: 1) прямое; 2) косвенное

Как видно из рисунка, прямым типом называется прикосновение к неизолированным тоководам. В большинстве случаев это происходит по причине случайного прикосновения по не внимательности, ошибке или из-за опасного приближения к электроустановкам здания. В данном случае безопасность обеспечивается путем предотвращения случайного касания опасных токоведущих проводников. Для этого предусматриваются специальные технические меры защиты, такие как: установка ограждений, предупреждающих знаков и т.д.

Если рассматривать косвенное прикосновение, то оно происходит только при нештатной ситуации, когда нарушается изоляция токоведущих проводников. Это приводит к образованию фазного потенциала на корпусе установки и образованию опасных зон с током утечки. Для предотвращения прикосновения предусмотрены спецмеры, о которых пойдет речь далее.

Сверхнизкое (малое) напряжение

Применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ в качестве защиты от поражения электрическим током при прямом и (или) косвенном прикосновениях, в сочетании с защитным электрическим разделением цепей, или в сочетании с автоматическим отключением питания.

Что такое косвенное прикосновение?

Под этим термином подразумевается поражение электротоком в результате прикосновения к открытым проводящим конструктивным элементам, на которых находится высокий потенциал в результате непредвиденной аварии. То есть, в штатной ситуации, эти элементы конструкции не представляли бы опасности для человеческой жизни, поскольку не находились бы под воздействием электрического тока.

Тем, кто предпочитает, чтобы определения технических терминов приводились дословно из нормативных документов, приведем цитату из ПУЭ (см. п. 1.7.12).

Определение косвенного прикосновения по ПУЭ, пункт 1.7.12

То есть в данном случае речь идет не о двойном замыкании, когда прикосновение происходит к двум фазам.

Примеры косвенных прикосновений

Примеры косвенного прикосновения в быту

Что такое напряжение прикосновения

При аварии электрооборудования, повреждении его заземляющей шины или просто нарушении изоляции проводника существует вероятность того, что в месте такого пробоя появится определённое напряжение.

Как пример можно привести человека, который случайно прикоснулся к корпусу повреждённой электроустановки. В этом случае значением напряжения прикосновения будет разность потенциалов в точке касания проводника и на поверхности пола или грунта. При этом напряжение может быть безопасным, при численном значении до 65В переменного тока, и не случится ничего страшного. Но при превышении этого значения напряжение прикосновения может быть крайне опасным. При большем значении параметров этого явления уже стоит использовать защитную спецодежду.

При удалении человека от места заземления установки значение напряжения прикосновения возрастает. Так как за пределами зоны растекания место с положительным значением потенциала при замыкании, значение его будет фактически равно напряжению на приборе.

Интересно. Многим знаком гонор опытных электриков, которые при определённых условиях могут трогать оголённые провода голой рукой или вставлять металлические стержни в бытовую розетку. Дело в том, что при достаточном сопротивлении тела и при наличии проводимого пола напряжение прикосновения крайне невелико, но нужно отметить, что оценить на глаз параметры тока и разницы потенциалов, а также учесть сопротивление тела человека в определённых условиях крайне сложно, повторять такие «фокусы» нельзя!

Пути снижения опасности

ГОСТ 12.1.038-82 (2001) от 01.03 2020 г. является основным нормативным документом, на который ориентируются при принятии необходимых мер. Этот ГОСТ рассматривает нормы максимально возможных значений напряжения прикосновения.

Единица измерения силы тока

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.

Популярные статьи Как определить фазу

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

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

Расчет напряжения прикосновения

В сетях с изолированной нейтралью напряжение прикосновения рассчитывается по формуле:

Uприк=Фземли-Фкорпуса

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

Полностью формула, учитывающая все сопротивления (касания, зоны растекания), выглядит следующим образом:

U=Фзa1a2,

Где a1 – коэффициент U прикосновения, на него влияет форма кривой падения потенциала, a2 – коэффициент касания, учитывает сопротивление растекания по площади, на которой стоит человек, обуви, изоляции фазы от земли.

В сетях с глухозаземленной нейтралью, когда человек оказывается под действием напряжения ниже чем линейное (при линейном 380В, фазное равно 220В) ток, протекающий через тело человека, ограничивается сопротивлением обуви, пола (земли) и тела.

Способы измерения

Измерения производятся выездной бригадой специальной лаборатории, имеющей лицензию на выполнение подобных замеров. Измеряются рабочие и нерабочие места. Измерения проводятся при температуре окружающей среды 5-400С и влажности воздуха 35-80%.

Измерительная схема на рабочем месте

Внимание! Рабочим местом называется зона действия оперативного персонала в рамках штатного рабочего процесса. Нерабочим местом называется зона, где могут находиться люди, не выполняющие служебные обязанности по работам в электроустановках. Перед производством измерений отсоединяют от щита нулевой проводник для предварительного замера сопротивления заземляющего контура

Далее при сборке схемы измерения один выход прибора присоединяют к шине защитного заземления, второй – к токовому электроду. Выдерживая расстояние более 25 м от заземлителя, забивают штырь в грунт и устанавливают пластину, на которую укладывают нагрузку 50 кг. Это имитация ноги человека. Грунт под пластиной увлажняется. Вольтметр V контролирует напряжение прикосновения, сопротивление R = 1 кОм является эквивалентом сопротивления человеческого тела

Перед производством измерений отсоединяют от щита нулевой проводник для предварительного замера сопротивления заземляющего контура. Далее при сборке схемы измерения один выход прибора присоединяют к шине защитного заземления, второй – к токовому электроду. Выдерживая расстояние более 25 м от заземлителя, забивают штырь в грунт и устанавливают пластину, на которую укладывают нагрузку 50 кг. Это имитация ноги человека. Грунт под пластиной увлажняется. Вольтметр V контролирует напряжение прикосновения, сопротивление R = 1 кОм является эквивалентом сопротивления человеческого тела.

Выполняя измерения на нерабочих местах, вывод прибора Т2 необходимо подключать к точке заземления корпуса оборудования, расположенного поблизости.

Размещение токового электрода должно быть выполнено так, чтобы искусственное воспроизведение цепи замыкания на землю фазного напряжения было как можно точнее.

Ещё один способ измерения – схема с использованием вольтметра и амперметра.

Первый тестирует напряжение касания, второй показывает величину тока, протекающую через заземлитель. Источником питания измерительной цепи является трансформатор с выходным напряжением 500 В и номинальной мощностью от 100 кВа.

Тестирование при помощи амперметра и вольтметра

ЭКО200 измеритель напряжения прикосновения и тока короткого замыкания

ЭКО200 — измеритель напряжения прикосновения и тока короткого замыкания —ЭК0200 ЭКО200 предназначен для измерения напряжения прикосновения и тока короткого замыкания в цепи фаза-нуль в сетях переменного тока 380/220 В с глухозаземленной нейтралью.

Конструкция измерителя ЭК0200

обеспечивает безопасность работающего персонала, за счет заключения всех элементов электрической схемы (кроме соединительных проводов) в пластмассовые корпуса, предотвращающие возможность прикосновения к частям, находящимся под напряжением.

Конструкция измерителя обеспечивает безопасность работающего персонала, за счет заключения всех элементов электрической схемы (кроме соединительных проводов) в пластмассовые корпуса, предотвращающие возможность прикосновения к частям, находящимся под напряжением.

Перед каждым подключением блока короткозамыкателя прибора ЭК0200 к токоведущей части следует путем внешнего осмотра проверить качество изоляции соединительных проводов.

Прибор ЭКО200 состоит из двух блоков: блока короткозамыкателя

иблока измерения .

Диапазоны измерений тока к.з. – 0-0,2; 0-1; 0-2 кА. Погрешность измерения тока к.з — ± 10 %. Диапазон измерений напряжения прикосновения 0– 250 В. Погрешность измерения напряжения прикосновения ± 4 %. Время установки рабочего режима — не более 5 мин Время установки покаханий — не более 4 секунд Интервал между замыканиями цепи «фаза-нуль» — не менее 15 секунд

Энергопитание прибора ЭК0200:

от блока короткозамыкателя — сеть 220 В, частоты 50 — 60 Гц
от блока измерения – 10 элементов 316 или их аналогов.

Сила электрического тока потребляемого блоком измерения 50 mА.

Мощность, потребляемая блоком короткозамыкателя при включенной кнопке «ПИТАНИЕ» — не более 20 ВА

Условия эксплуатации измерительного прибора ЭК0200

— от минус 10 ° С до плюс 40 ° С.

Габаритные размеры, мм – 345х265х135.

Масса, кг – 6,0.

Описание принципа работы измерительного прибораЭК0200 .

В основу работы измерительного прибораЭК0200 положено измерение реального тока короткого замыкания и напряжения прикосновения блоком измерения во время короткого замыкания, осуществляемого блоком короткозамыкателя с ограничением времени замыкания. Однофазное короткое замыкание производится с помощью тиристора. При замыкании цепи «фаза-нуль» происходят переходные процессы. При однополярном коротком замыкании происходит намагничивание проводников.

Для исключения погрешности от переходных процессов и намагничивания измерения производятся в два такта с чередованием направления тока короткого замыкания.

Во время первого такта тиристор включается в максимуме отрицательного полупериода напряжения сети (270 электрических градусов) и определяется продолжительность протекания тока через тиристор и сдвиг фаз между током и напряжением в цепи «Фаза-нуль». Во втором такте производится включение тиристора с учетом фазы, определенной в первом такте и в противоположной полярности, что приводит к отстутствию переходного процесса и подмагничивания стальных труб, если проводники расположены в трубах.

В последующих измерениях проводят действия, описанные во втором такте с чередованием направления протекания тока при коротком замыкании.

В случае , когда порядок тока короткого замыкания цепи «фаза-нуль» не известен, измерения необходимо начинать с ограничивающим резистором, то есть фазу объекта подключить к зажиму «ФАЗА Rогр». Если результат измерения тока короткого замыкания превысит значение 535 ампер, то производить измерения прибором ЭК0200 без ограничивающего резистора нельзя, так как значение тока короткого замыкания превышает максимально допустимую величину.

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

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

Меры защиты

Помимо спецодежды присутствуют конструктивные соображения. Чтобы уменьшить напряжение шага и прикосновения, уравниваются потенциалы. Это достигается вводом заземлителя в почву в нескольких точках. Обычно по периметру определённой формы. Получается, во всех местах входа потенциал равен, и напряжение прикосновения выше всего за пределами указанной линии. Внутри остаётся опасность, обусловленная псевдослучайными процессами, но намного ниже, чем при одинарном контуре.

Форма периметра зависит от имеющихся на местности условий: линия, если так повышается безопасность передвижения, либо сетка, квадрат, шестиугольник и пр. Если брать европейские стандарты, встречается конструкция подземного контура заземлителя в виде гребёнки. Это сделано для снижения тока растекания: движущиеся заряды приходятся на больший периметр, что закономерно снижает разницу потенциалов (по закону Ома для участка цепи). Аналогичная идея использована и в указанном выше случае. Чем протяжённое периметр, тем меньше напряжение прикосновения.

Итак, конструкция заземлителя играет большую роль в защите от опасности персонала и случайных прохожих. В частности, территория предприятия обнаруживает скопление случайных заземлителей, объединённых в единую цепь. Включая контур громоотвода. Все это делается с целью уменьшения опасности на случай аварии

Продолжим акцентировать внимание: рассматриваются именно случаи утечки. В прочих ситуациях ток через защитный и рабочий нулевой проводник весьма мал

Это достигается как исправностью изоляции, так и равномерной нагрузкой по всем фазам.

Правила перемещения в зоне шагового напряжения

Лучший способ не стать жертвой шагового напряжения – избегать опасности поражения. Для этого требуется быть предельно внимательным, особенно во влажную погоду и при ограниченной видимости. При пересечении линий электропередач в ветреную погоду требуется убедиться в отсутствии оторвавшихся проводов. Кроме кабелей, упавших на землю, опасность представляют источники, обмотанные вокруг столбов или деревьев. При обнаружение следует обойти провод за 10-15 метров. В случае, если кабель упал непосредственно возле человека, необходимо сохранять спокойствие и следовать следующему алгоритму:

Встать прямо на 2 ноги, максимально сведя пятки;
Определить ближайший путь от потенциального источника напряжения, минуя препятствия;
Аккуратно совершить поворот в нужное направление;
Передвигаться от источника максимально мелкими шагами;
После выхода из опасной зоны незамедлительно обратиться в МЧС для устранения опасности.

Наиболее эффективно при выходе из опасной зоны является передвижение гусиными шагами. Это значит, что передняя пятка практически касается носка задней ноги, нога при шаге переставляется на длину ступни. Таким образом сохраняется минимальное расстояние между ступнями, которого не хватает для возникновения опасного напряжения.

Такой способ движения отнимает много сил, однако является наиболее безопасным. Движение необходимо производить максимально быстро, но без спешки и паники (по статистике во время любых ЧП именно паника является причиной 80% несчастных случаев). Бежать или пытаться выпрыгивать из опасной зоны категорически запрещается.

При выходе можно постепенно увеличивать интервал шага на несколько сантиметров, однако делать это рекомендуется при удалении на 5-7 метров от источника опасности. Признаками шагового напряжения является покалывание в конечностях, при большем значение напряжения – спазмы, резкая боль. В исключительных случаях возможен паралич ног. Спазм конечностей особо опасен, так как вызывает непроизвольное сокращение мышц и может привести к падению (после чего покинуть опасную область самостоятельно практически невозможно).

Еще одним действенным, но запрещенным по технике безопасности способом безопасного выхода зоны являются прыжки на одной ноге. Соприкосновение с землей только одной конечностью в этом случае полностью безопасно, но при падении на вторую ногу или руку существует риск опасного для жизни поражения.

Электробезопасность

Универсального и абсолютно надёжного способа борьбы с током прикосновения не существует. Оградить человека от возможного поражения, в том числе и со смертельным исходом, призваны следующие меры:

надежная изоляция токопроводящих линий и корпусов оборудования;
удаление зоны вероятного появления явления и ограничение доступа к ней;
расположение формально опасных частей оборудования на высоте;
информационное ограждение потенциально опасных мест.

Если разбирать эти способы более подробно, то основным и наиболее приоритетным методом борьбы с поражением током прикосновения является обеспечение надёжной изоляции проводников. Сопротивление изоляции обычных проводов подлежит определению по нормам ПУЭ. Так, для кабеля, который работает на значениях до 1 тыс. Вольт, сопротивление изоляционного покрытия должно быть не ниже определенного значения, минимальным из них будет 0,5 МОм. Это создаёт надёжную защиту. Все дело в совокупности сопротивления – если коснуться оголённого провода под током, то величина сопротивления будет определяться лишь собственным сопротивлением организма человека или животного. При наличии изоляции организм человека подключается к проводнику последовательно, сопротивление тела человека в этом случае суммируется с сопротивлением изоляции энергоносителя.

Виды шагового напряжения

Наиболее опасным считается шаговое напряжение, возникающее при одиночном заземлителе. К этому случаю можно приравнять ситуацию с упавшим на землю проводом ЛЭП. При этом максимальный потенциал будет именно в точке соприкосновения с поверхностью или в месте установки заземлителя.

Также читайте: Сколько ватт в одном киловатте

За счёт рассеивания тока по грунту с увеличением расстояния от точки заземления величина потенциала падает, причём значение меняется по изогнутой кривой, с максимальным уменьшением именно на первом её участке. Поэтому самым опасным считается шаг, при котором одна нога расположена непосредственно на проводе или над заземлителем, а вторая на расстоянии 0,8–1 м. Потенциально опасным считается нахождение на расстоянии до 8 м при напряжении не более 1 кВ, а для высоковольтных сетей этот показатель уменьшается до 4-5 м.

Аналогичная картина наблюдается и при наличии групповых заземлителей, с той только разницей, что общий потенциал распределяется по всем заземляющим проводникам. То есть, общее шаговое напряжение (разница потенциалов) на расстоянии одного шага человека будет меньшим. А при нахождении ног на разных заземлителях никаких последствий ощущаться не будет, так как величина потенциала у них одинаковая.

Измерение

Для измерения значений потенциалов используются стандартные измерительно-контрольные приборы: амперметр и вольтметр. Оценке подлежит возможное место касания человека с проводником, также измеряются значения на имитации живого организма – металлической пластине с подключённым резистором. Площадь пластины – 625 см2, резистор имитирует организм человека, его сопротивление должно быть эквивалентно сопротивлению тела человека. Для создания тока к проводнику подключается трансформатор, создающий ток критических величин, максимально возможный на данном участке энергосистемы. Так рассчитываются параметры на опасных участках.

Ток прикосновения

Важно! При измерении нельзя нарушать правила техники безопасности, так как используются критические величины тока, опасные для жизни и здоровья человека

Защита ограждениями и оболочками

Данная защитная мера знакома всем. Все трансформаторные подстанции, открытые электроустановки, элеткрощитовые должны быть отгорожены заборами, дверцами, оборудованными комнатами.

Кроме этого, для монтажа всех коммутационных и защитных устройств электрических цепей, должны устанавливаться, так называемые оболочки, а проще щитки, шкафы, боксы с дверцами.

При этом, дверцы оболочек должны запираться, а между дверцами и самими токоведущими частями, должно быть предусмотрено установка дополнительного экрана.

Важно отметить. Если оболочки выполняются их металла, они должны обязательно заземляться вместе с электроустановкой

Все перечисленные защитные меры относятся к предупредительным, но по опыту, не являются достаточно надежными. Причин в это несколько:

Надлежащее обслуживание;
Неосторожность персонала;
Износ изоляции или её повреждение;
Погружение в водяную среду;
Случайность.

Именно по этому, в качестве дополнительных защитных мер используют УЗО. Эти устройства обнаруживают дифференциальные токи в цепи и отключают питание цепи.