Что такое напряжение шага напряжение прикосновения
Напряжение шага и прикосновения
Рис. Схема прикосновения человека к заземленному оборудованию при напряжении прикосновения:
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.
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.
Следует отметить, что характер зависимости напряжения шага от расстояния между человеком и заземлителем противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.
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.
Что такое напряжение прикосновения и напряжение шага?
В любых электрических сетях человек, находящийся в зоне растекания тока, может оказаться под напряжением шага и напряжением прикосновения.
Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м) и на которых одновременно стоит человек.
Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, так как сечение проводника (почвы) увеличивается пропорционально квадрату радиуса, и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принят равным нулю. Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает: напряжение шага возрастает, так как ток проходит уже не через ноги, а через все тело человека.
Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали (т.е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.д.
Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:
Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания.
Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12. 1. 009-76).
По территории завода был проложен временный гибкий кабель. Кабель лежал на пути перемещения ручной тележки, поэтому в этом месте он был прикрыт железным листом, при перемещении груженой тележки кабель был поврежден и одна из его жил была в соприкосновении с листом. В результате вокруг листа возникло шаговое напряжение.
ПУЭ, глава 1.7: терминология, часть 3
ПУЭ: «1.7.23. Напряжение на заземляющем устройстве − напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала».
Определение термина в п. 1.7.23 сформулировано некорректно.
Во-первых, в нём указана какая-то точка ввода тока в заземлитель, которая не определена в ПУЭ.
Во-вторых, из рассмотрения изъяты два элемента заземляющего устройства – заземляющий проводник и главная заземляющая шина. Однако практический интерес представляет напряжение на главной заземляющей шине, когда через заземляющее устройство в локальную землю протекает ток замыкания на землю.
В главе 1.7 рассматриваемый термин необходимо определить следующим образом:
напряжение на заземляющем устройстве: Напряжение между главной заземляющей шиной и эталонной землёй, возникающее при протекании электрического тока из заземлителя в землю.
ПУЭ: «1.7.24. Напряжение прикосновения − напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
Ожидаемое напряжение прикосновения − напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается».
В стандарте МЭК 60050-195 определены следующие термины:
(эффективное) напряжение прикосновения: напряжение между проводящими частями, когда их одновременно касается человек или животное.
Примечание − На значение эффективного напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление человека или животного в электрическом контакте с этими проводящими частями;
ожидаемое напряжение прикосновения: напряжение между одновременно доступными проводящими частями, когда этих проводящих частей не касается человек или животное.
Определения рассматриваемых терминов в главе 1.7 следует привести в соответствие с определениями в стандарте МЭК 60050-195. При этом из названия первого термина и примечания к его определению целесообразно исключить слово «эффективное»:
напряжение прикосновения: Напряжение между проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
Примечание – На значение напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление тела человека или животного, находящегося в электрическом контакте с этими проводящими частями;
ожидаемое напряжение прикосновения: Напряжение между доступными одновременному прикосновению проводящими частями, когда человек или животное к ним не прикасаются.
ПУЭ: «1.7.25. Напряжение шага − напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека».
Это определение соответствует определению термина «шаговое напряжение» в стандарте МЭК 60050-195. Его можно использовать в главе 1.7 без изменений. При этом рассматриваемый термин следует поименовать шаговым напряжением.
ПУЭ: «1.7.26. Сопротивление заземляющего устройства − отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю».
В определении этого термина нет ошибок. Поэтому его можно применять главе 1.7.
ПУЭ: «1.7.27. Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой − удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.
Термин удельное сопротивление, используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление».
В названии и определении рассматриваемого термина слово «земля» целесообразно заменить словом «грунт», поскольку в нормативной и справочной документации приводят значения удельного сопротивления для различных видов грунта: песка, глины, известняка и др. Такие значения, например, указаны в п. D.2 «Удельное сопротивление грунта» ГОСТ Р 50571.5.54 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/729.html ).
ПУЭ: «1.7.28. Заземление − преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством».
Процитированное определение имеет недостатки.
Во-первых, в электрических сетях и установках, а также в электрооборудовании заземляют проводящие части, а не какие-то точки.
Во-вторых, это определение не согласовано со следующим определением термина «заземлять» в стандарте МЭК 60050‑195: выполнять электрическое соединение между данной точкой в системе или в установке, или в оборудовании и локальной землёй. В примечании к определению термина разъяснено: присоединение к локальной земле может быть: преднамеренным или непреднамеренным или случайным и может быть постоянным или временным.
В определении стандарта МЭК 60050‑195 вместо точки следует указать проводящую часть. Это также позволит исключить из определения перечисление объектов без ухудшения его качества.
В главе 1.7 следует использовать термин из п. 20.11 ГОСТ 30331.1, лишённый указанных недостатков:
«заземление: Выполнение электрического присоединения проводящих частей к локальной земле.
Примечание – Присоединение к локальной земле может быть:
— преднамеренным;
— непреднамеренным или случайным;
— постоянным или временным».
ПУЭ: «1.7.29. Защитное заземление − заземление, выполняемое в целях электробезопасности».
Этот термин определён в стандарте МЭК 60050‑195 иначе: заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей безопасности. Поскольку определение имеет недостатки, указанные выше, его нельзя рекомендовать для применения в ПУЭ.
В главе 1.7 целесообразно использовать определение рассматриваемого термина, заимствованное из п. 20.20 ГОСТ 30331.1:
«защитное заземление: Заземление, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности».
ПУЭ: «1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление − заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности)».
Представленное определение содержит недостатки.
Во-первых, в нём использован устаревший термин «токоведущая часть».
Во-вторых, для обеспечения нормального оперирования электрооборудования не всегда требуется заземление его частей, находящихся под напряжением. Часто заземляют проводящие части электрооборудования, которые являются экранами, предназначенными для снижения влияния электромагнитных полей на его чувствительные элементы, а также для защиты человека и животных от электромагнитного излучения. Поэтому в рассматриваемом определении вместо частного термина «токоведущая часть» следовало использовать общий термин «проводящая часть».
Во-третьих, заземляют не точки, а проводящие части.
В-четвёртых, только второе название рассматриваемого термина − «функциональное заземление» соответствует наименованию термина в стандарте МЭК 60050‑195, в котором он определён так: заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей иных, чем электрическая безопасность. Однако это определение имеет недостатки, указанные выше. Поэтому его нельзя рекомендовать для применения в ПУЭ.
В главе 1.7 целесообразно использовать определение рассматриваемого термина, заимствованное из п. 20.93 ГОСТ 30331.1:
«функциональное заземление: Заземление, выполняемое по условиям функционирования не в целях электрической безопасности».
ПУЭ: «1.7.31. Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ − преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности».
В процитированном определении допущены грубые ошибки, поскольку в нём упомянуты однофазный ток и трёхфазный ток, которых не существует.
Рассматриваемый термин не применяют в документах МЭК. В них используют термин «защитное заземление», которым обозначают соединение открытых проводящих частей с защитными проводниками, имеющими в системах TN-C, TN-S, TN-С-S электрический контакт с заземлёнными частями источников питания, находящимися под напряжением.
Термин «защитное зануление» следует исключить из ПУЭ и другой национальной нормативной документации. В главе 1.7 необходимо надлежащим образом определить типы заземления системы TN-C, TN-S, TN-С-S (см. https://y-kharechko.livejournal.com/62252.html ), посредством которых более точно идентифицируют присоединение открытых проводящих частей низковольтной электроустановки к заземлённой части источника питания, находящейся под напряжением.
ПУЭ: «1.7.32. Уравнивание потенциалов − электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
Защитное уравнивание потенциалов − уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
Термин уравнивание потенциалов, используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов».
В стандарте МЭК 60050‑195 термин «уравнивание потенциалов» определён иначе: обеспечение электрических соединений между проводящими частями, предназначенное достичь эквипотенциальности.
В главе 1.7 этот термин целесообразно определить так же, как в п. 3.16 ГОСТ IEC 61140:
«уравнивание потенциалов: Выполнение электрических соединений между проводящими частями, для обеспечения эквипотенциальности.
Примечание – Эффективность уравнивания потенциалов может зависеть от частоты электрического тока в соединениях».
Термин «защитное уравнивание потенциалов» целесообразно определить в главе 1.7 так же, как он определён в п. 20.21 ГОСТ 30331.1:
«защитное уравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности».
В главу 1.7 следует включить исходный термин «эквипотенциальность» из п. 20.95 ГОСТ 30331.1:
«эквипотенциальность: Состояние, при котором проводящие части находятся под практически равными электрическими потенциалами».
ПУЭ: «1.7.33. Выравнивание потенциалов − снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли».
Выравнивание потенциалов является уравниванием потенциалов, выполняемым на поверхности, по которой перемещаться люди и животные. Поэтому рассматриваемый термин целесообразно определить в главе 1.7 кратко:
выравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов, выполняемое на поверхности земли или пола.
Все о шаговом напряжении
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодня мы поговорим о напряжении шага.
Обсудим причины его возникновения, риски, связанные с попаданием под воздействие шагового напряжения, расскажу как избежать поражения током и не только.
Эту информацию необходимо знать каждому!
Что такое шаговое напряжение
Как часто вы видите ток, протекающий по проводам? Всем известно, что ток невидим. Увидеть его, значит столкнуться с аварийной ситуацией лицом к лицу.
Если оголенный провод падает на землю, такой реакции не происходит, но вокруг места касания этого провода будет напряжение. На расстоянии шага оно представляет большую опасность.
В этой и подобных ситуациях: разницу потенциалов между двумя точками электрической цепи тока, находящимися на расстоянии шага одна от другой, на которых одновременно стоит человек, называют шаговым напряжением или напряжением шага.
Чтобы разобраться откуда возникает данное напряжение рассмотрим причины.
Причины возникновения шагового напряжения
По принципу проводимости электрического тока все материалы делятся на проводники и диэлектрики. Так, например, земля являет проводником, особенно в сырую погоду. Если при обрыве провода линии электропередачи, он касается земли, то там образуется опасная зона, в которой и возникает напряжение шага.
Подобная ситуация происходит, когда молния попадает в молниеотвод, который соединён с электроустановкой. В этом случае образуется контакт между токопроводящими элементами установки и землей, на которой образуется зона под напряжением.
Причиной для образования зоны опасного напряжения шага может послужить:
Все вышеперечисленные случаи представляют опасность для людей и животных.
В чем заключается опасность
Представьте ситуацию: на земле лежит оборванный провод и как может показаться на первый взгляд не представляет никаких признаков угрозы, а ведь он может быть под напряжением.
Напомню, земля — хороший проводник электричества. Когда человек оказывается в непосредственной близости с проводом, он незаметно попадает под действие шагового напряжения. Опасность заключается в том, что между ног образуется разность потенциалов.
Попадая под воздействие электрического тока, человек пытается сделать шире шаг, а в этот момент разница потенциалов становится выше. В итоге непроизвольные судорожные сокращения мышц приводят к падению человека на землю.
При падении происходит увеличение расстояния между точками касания земли, что в свою очередь представляет повышенною опасность.
Когда мы говорим про оборванный провод, касающийся земли своим оголенным концом, то и не задумываемся какую опасность он может представлять. Чем выше напряжение поврежденной линии, тем более опасна зона действия этого напряжения.
Целые воздушные линии или кабельные системы не представляют опасности, но при аварийной ситуации природного или технического характера они представляют большую угрозу.
Например попадание молнии в молниеотвод, опору электропередач или просто в дерево, вызывает растекание электрического тока через проводники на землю. В этом месте и образуется опасная зона шагового напряжения.
Правило выживания гласит:
Во время грозы и молнии нужно подальше находиться от высоких деревьев, зданий и строений.
В сырую погоду вообще старайтесь не приближаться к открытым (неизолированным) электроприборам и технике. Помните, если одной ногой стоять на заземлителе, а второй на расстоянии шага от него, то к добру это не приведет. И учитывайте, что среднестатистическая длина шага мужчины, равна 0,81 м.
Тело человека включается в электрическую цепь, как нагрузка, и происходит вредное воздействие электрического тока на организм. Но если обувь человека сделана из не проводящих ток материалов, например в резиновых сапогах – вероятность получения травмы меньше.
Риском в данной ситуации может стать наличие алкоголя в крови и наличие открытых ран на ногах. Потому что данный факт влияет на проводимость человека. А так как кожа является защитным диэлектриком, то нарушение кожного покрова снимает вашу защиту.
Помимо проводимости, риском может стать температура окружающей среды. Ведь чем она выше, тем более опасно находиться в зоне риска.
Во всех ранее перечисленных случаях представлена опасность шагового напряжения для жизни человека, животных и особенно детей. Поэтому ограничьте игру ваших детей вблизи электроустановок.
Зона опасности шагового напряжения
Зона растекания тока может быть в радиусе порядка 10 и более метров от места касания земли оборванного провода. Радиус зоны опасности, которая находится под напряжением, зависит от нескольких факторов.
Во-первых: расстояние от источника опасности. Чем удаленнее, тем опасность меньше.
Во-вторых: напряжение линии оборванного провода: 0,4; 1; 3; 6; 10; 35; 110; 220 кВ.
Если влажность земли, по которой будет протекать ток, будет выше нормы, то нужно принять во внимание, что в перечисленных выше случаях радиус действия увеличивается. Исходя из всех вышеперечисленных условий, особо опасной является зона, расположенная в радиусе 8-10 метров от источника.
Правила перемещения в зоне шагового напряжения
В радиусе действия напряжения необходимо передвигаться соблюдая технику безопасности.
Передвигаться нужно не отрывая ног от земли с шагом не более длины стопы. Ни в коем случае не касайтесь руками оголенных проводов и кабелей, пока не убедитесь, что напряжение снято!
Бежать или двигаться по спирали в радиусе действия шагового напряжения.
Согласно правилам, передвижение ремонтного персонала в радиусе поражения током должно выполняться после проведения расчета предельного шагового напряжения и его радиуса.
Расчет шагового напряжения
Рассчитывают величину напряжения по формуле:
Из формулы видно, что напряжение шага напрямую зависит от тока короткого замыкания, удельного сопротивления грунта и обратно пропорционально разнице потенциалов между двух точек грунта, умноженной на 2π.
Под двумя точками подразумевают разность соотношений между длиной до места аварии и суммой расстояний от места повреждения до субъекта и расчетную длину шага. При расчетах, шаг человека или животного принимают значение равное 0,7-1 метр.
Так как шаговое напряжение протекает сквозь землю, а она в свою очередь состоит из разных слоев грунта, то для проведения точных расчетов необходимо умножить сопротивление грунта на соответствующий коэффициент.
Пример расчета.
При токе замыкания на землю в 400 Ампер, сопротивлении грунта 150 Ом*м (суглинок), расстоянии от человека до места касания проводом земли в 15 метров и расстоянии шага 0,50 м мы получаем напряжение 20,5 Вольт.
Ток замыкания будет зависеть от напряжения сети и соответственно, чем он выше, тем больше напряжение шага. Отсюда и вытекает рекомендация по сокращению расстояния при ходьбе в опасной зоне. Но чем ближе к источнику опасности, тем напряжение больше в несколько раз.
На расстоянии от источника 10 метров напряжение шага, при тех же параметрах, будет уже 45 Вольт, что в свою очередь является небезопасным для человека.
Выход из зоны шагового напряжения
Когда вы поздно заметили оголенный провод, касающийся земли, то есть оказались в зоне действия, то передвигаться нужно «гусиным шагом», направляясь прямо от места касания провода в противоположную сторону.
Прыгать или передвигаться на одной ноге, как советуют некоторые люди — опасно!
Так как при падении все ваше тело окажется под действием того напряжения, от которого вы хотели уйти. В таком случае поражение будет нанесено всему организму. Будьте внимательны!
Первая помощь при поражении током
Постоянно думай о собственной безопасности!
Пострадавшего независимо от его самочувствия следует направить в лечебное учреждение.
Что нельзя делать с пострадавшим и почему:
Средства защиты
По регламенту «Охраны труда» рабочие должны соблюдать меры защиты и передвигаться по зоне в диэлектрических ботах, иметь при себе диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, измерители напряжения, монтажные инструменты с изолирующими рукоятками.
Что касается работников электрических профессий самым основным риском является работа без наряда допуска. Когда вы знаете, что должно быть отключено и где заземлено, вы можете работать безопасно.
Помимо наряд-допуска существует оценка риска, которая поможет вам сориентироваться на объекте и избежать опасности. Оценка риска — это документ, в котором указан предполагаемый ущерб здоровью и жизни работника, связанный с производством работ на объекте.
В завершении жизненная мудрость. Будьте осторожны и соблюдайте технику безопасности, это поможет вам спасти вашу жизнь. Всегда смотрите не только по сторонам, но и под ноги, тем более, если находитесь в знакомой вам местности, порой за ночь может все измениться.