Шаговое напряжение появляется между двумя точками на поверхности земли, которые находятся друг от друга на расстоянии шага человека. Чаще всего оно возникает рядом с оборвавшимся и касающимся землю высотным кабелем либо проводом. В результате оно растекается по земле и образует потенциал между точками. Человек, который передвигается и делает шаг, попадает под это напряжение, вследствие чего через него начинает течь ток. Шаговое напряжение находится в непосредственной зависимости от сопротивления земли, а также силы тока, протекающей в ней. Если человек сделает большой шаг (стандартный шаг составляет порядка 0,8 метров), то это может представлять довольно серьезную опасность для него. Вызвано это тем, что чем больше расстояние между точками, то тем больше будет разность потенциалов. В особенности риск увеличивается, если по земле течет ток большой силы. Именно поэтому всем рекомендуется при попадании в такую ситуацию передвигаться маленькими шашками, чтобы исключить протекание тока через тело человека. При наличии нескольких заземлителей напряжение будет существенно слабее, чем при одном. Шаговое напряжение способно возникать между 2-мя точками контура электротока, которые находятся между ними на длине шага. Оно, прежде всего, зависит от сопротивления земли, по которой движется ток, в том числе силы тока. Также может появляться в месте нахождения заземляющих устройств, в том числе в аварийных местах, где провода под напряжением соприкасаются непосредственно с землей. Напряжение шага можно определить с помощью расстояния между 2-мя точками. Данный показатель находится в непосредственной зависимости от характера кривой напряжения. Говоря простыми словами оно зависит от типа заземлителя. К примеру, на земле в точке «А» имеется один заземлитель в виде электрода из металла, через который протекает электроток замыкания. Рядом с этим заземлителем образуется определенная область рассеивания электротока в земле. Это земля, за границами которой потенциал условно равняется нулю, что вызывается электротоками защитного заземления. Главная причина этого явления кроется в том, что количество земли увеличивается по степени ухода от заземляющего устройства. В то же время ток рассеивается по земле на длине в двух десятков метров и больше, от заземляющего устройства. Объем земли в то же время повышается на порядок, в результате чего плотность электротока становится необратимо малой, а само напряжение между указанными точками уже практически не проявляется. Шаговое напряжение человек может испытать на себе, при обрыве фазных кабелей и касания их с землей. Если ток аварийными службами не отключается, а сами линии не ремонтируются, то существует большой риск того, что человек попадет именно под это напряжение. Земля отлично проводит электрический ток, в результате чего она является как бы своеобразным проводом, по которому может протекать ток. Каждая точка земли, в которой имеется некоторый потенциал, будет уменьшаться по мере увеличение расстояния от точки касания проводом с землей. Но электроток начнет действовать на человека лишь в момент, когда его ноги соприкасаются с землей в двух точках, которые имеют разные потенциалы. Шаговое напряжение может представлять существенную опасность для здоровья и жизни людей. Поэтому для его нивелирования применяются различные средства. Одним из эффективных средств уменьшения данного напряжения является использование поверхностных заземлителей. На практике места, где возможны аварии с замыканием фаз на землю, используют выравнивание потенциалов. Для этого поверхность земли оборудуется сеткой из заземленных кабелей, их закладывают непосредственно в верхнем грунте. Функционирует данная система довольно-таки просто: во всех точках этой системы потенциал проводника имеет одинаковый показатель. В результате, если человек находится на данной сетке, то он просто не сможет попасть под напряжение. К примеру, ремонтник сможет спокойно подойти к месту обрыва, чтобы выполнить ремонт или починить провод. Подобные системы очень действенны, однако не каждый столб с проводом может быть оборудован подобной системой. Поэтому людям необходимо знать способ, как можно безопасно выбраться из ситуации, когда они попадают в зону напряжение шага. Здесь нет ничего сложного, нужно запомнить только одну вещь: если Вы попали под шаговое напряжение, то нужно сохранять хладнокровие. Не нужно сразу же бежать из этого места, ведь чем больше шаг, тем сильнее будет напряжение и сила тока, с которой Вас может ударить. Наоборот действовать нужно медленно: следует постараться выйти из зоны поражения простым гусиным шагом. Для этого нужно переставлять пятку ноги к носку ноги и маленькими шагами медленно идти. В результате ноги будут располагаться почти в одной точке, которая будет иметь один электрический потенциал. Это значит, что напряжения между ногами не будет. Также можно прыгать на одной ноге, но делать это нужно с крайней осторожностью. А лучше не делать этого вовсе. Если Вы упадете, то можете попасть под напряжение и уже самостоятельно из данной области не сможете выбраться. Понять, что Вы располагайтесь в области возможного действия напряжения шага можно благодаря своим ощущениям. Если Вас «пощипывает», то стоит остановиться и приглядеться к ближайшим столбам, в особенности во время дождя. Как только Вы выйдете из области поражения, стоит связаться с ремонтниками, чтобы они быстрее отремонтировали данный участок. В 1928 году произошел курьезный случай. На мосту растрескался изолятор, вследствие чего мост попал под напряжение. Людей, которые шли через мост «потряхивало», а лошадь убило. Автомат в течение двух секунд разъединил цепь. Но чтобы проверить причину, дежурный вновь подал ток. В результате появилось напряжение шага, которое убило еще пару лошадей. Объяснение было простое – ноги лошадей были на расстоянии 1,5 метров и имели железные подковы. electrosam.ru Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (рис. 3): UШ=, где х, х + а - расстояние 1 и 2-й точек на поверхности земли, в которых находятся одновременно ноги человека, от заземлителя; а - длина шага, принимаемая равной 0,8 м (предполагается, что человек движется по направлению к заземлителю или от него). Поскольку и являются частями потенциала заземлителя , разность их также есть часть этого потенциала. Поэтому UШ= где - коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальнойкривой: Рис. 3. Напряжение шага Разность потенциалов между двумя точками, на которых стоит человек, т.е, делится между сопротивлением тела человека и последовательно соединенным с ним сопротивлением растеканию основания Roc. (рис. 4). В данном случае сопротивление основания складывается из двух последовательно соединенных сопротивлений растеканию тока у ног человека: Roc=2RH= Рис. 4. Расчетная схема для определения напряжения шага с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек Следовательно, как видно непосредственно из рис. 4,б, напряжение, приложенное к телу человека: U`Ш= ,,U`Ш= где - коэффициент напряжения шага, учитывающий падения напряженияв сопротивлении растекания основания, на котором стоит человек: Принципиальная схема исследуемых сетей показана на лицевой панели стенда и на рис. 5. На схеме А (рис. 5) показана трехфазная трехпроводная линия с изолированной нейтралью напряжением UЛ = 380 В и потребителями ЭП-1, 2, 3, 4. На схеме В (рис. 5) показана трехфазная четырехпроводная воздушная линия с обрывом фазы В и замыкание ее на землю. Коммутационные элементы схемы обеспечивают: Q - переключение схемы стенда. Qc - подключение стенда к сети. QШ - переключение величины сопротивления изоляции фаз. Q1,3 - подключение электропотребителей ЭП-1, ЭП-2 к сети. Q2 - искусственное замыкание фазы В на корпус ЭП-1. Q4 - искусственное замыкание фазы А на корпус ЭП-2. Qh - имитирует прикосновение человека к корпусу ЭП-4. Сопротивления Rh и Rос - имитируют сопротивление человека и сопротивление основания. Гнезда 0, 1, 2, 3, 4, 5 обеспечивают измерение напряжения прикосновения, шага и потенциала основания вокруг заземлителя с помощью вольтметра. Гнездо "" имитирует точку поверхности земли, имеющую нулевой потенциал. Конструкция стенда удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.2.113-82 "Работы учебные лабораторные. Общие требования безопасности". 6.1. Снять зависимости ,Uпр от расстояния от заземлителя до электроустановки. Для этого: Переключатель Qh поставить в положение выключено. Переключателем Q подключить схему А. Переключателем Qиз установить определенное значение сопротивления изоляции (по указанию преподавателя). Рис. 5. Принципиальные схемы исследуемых сетей (схема А – трехфазная техпроводная с изолированной нейтралью, схема В – трехфазная четырехпроводная с глухим заземлением неейтрали) Выключателем Qc подать напряжение на стенд. Выключателями Q1 подать напряжение на ЭП-1, a Q 2 имитировать замыкание фазы В на корпусЭП-1. Измерить потенциалы корпусов ЭП1-ЭП4 относительно земли (между клеммами и клеммой "°° "). Результаты измерений занести в табл. 1 (п. 1). Измерить потенциалы оснований (точки 0, 2, 4 и 5), на которых может находиться человек . Результаты измерений занести в табл. 1 (п. 2). Измерить напряжение Uпр на корпусах электроустановок ЭП-1-ЭП-4 относительно основания (точки 0, 2, 4 и 5), на котором может находиться человек. Результаты измерений занести в табл. 1 (п. 3). Измерить Uпр с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, для чего включить переключатель Qh. Результаты измерений занести в табл. 1 (п. 4). Выполнить расчеты согласно пп. 5-8 табл. 1, считая Rh =1000 Ом. Значение грунта берется из табл. 2. 6.1.10.Построить на одном рисунке графики зависимости величин согласно пп. 1-4 от расстояния х. 6.2. Зависимость напряжения шага от расстояния до места падения провода воздушной ЛЭП на землю. Переключателем Q подключить схему Б. Измерить потенциалы точек 0, 1, 2, 3, 4 и 5 относительно земли (точка ""). Результаты измерений занести в табл. 3. Считая, что расстояние между двумя соседними точками равно длине шага "а", измерить напряжение шага. Результаты измерений занести в табл. 4 (п. 1). Построить гистограмму напряжения шага Uш=. Приняв значение удельного сопротивления земли [Ом-м] (по указанию преподавателя) и Rh= 1000 Ом, сделать расчеты по пунктам 2-4 табл. 4 и построить гистограмму напряжения шага с учетом падения напряжения в сопротивлении основания U /ш=. Таблица 1 Значение потенциалов и напряжений прикосновения электропотребителей № п/п Обозначения Расчетная формула ЭП-1 ЭП-2 ЭП-3 ЭП-4 Примечание 1 ,В ------- 2 ,В ------- 3 Uпр, B ------- 4 Uпр, B ------- С учетом сопротивления Rос 5 6 Rос. Ом 7 8. Uпр, B Uк Таблица 2 Удельное сопротивление грунта Положение 1 2 3 4 , Ом-м 450 320 260 100 Таблица 3 Значения потенциалов по точкам основания Номер точки 0 1 2 3 4 5 , В Таблица 3 Значения напряжения шага между точками основания № п/п Обозначения Расчетная формула Точки основания 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 Примечание 1 UШ 2 3 4 U`Ш studfiles.net Тема — Шаговое Напряжение. Напряжение Шага — что Это Такое. Напряжение шага определяется расстоянием, длина которого напрямую зависит от непосредственной формы кривой напряжения, то есть от конкретного типа заземлителя, и меняется от определённого значения максимальной величины до нуля с изменением промежутка от электрического заземлителя. Предположим, что на грунте в точке «О» установлен один заземлитель (металлический электрод) и через него проходит электрический ток замыкания на землю. Около этого защитного заземлителя создается некоторая зона рассеивания электрического тока в почве. То есть, зона поверхности, за пределами которой потенциал, что обусловлен токами защитного заземления на грунт, может быть принят условно за ноль. Основная причина подобного явления лежит в том, что объем грунта, через который течёт электрический ток замыкания на почву, по мере удаления от защитного электрического заземлителя увеличивается, при этом происходит рассеивание тока по грунту. На расстоянии 20 метров и более от защитного заземлителя объем грунта так увеличивается, что действительная плотность электрического тока становится довольно малой, а электрическое напряжение между точками поверхности грунта и точками более удаленными не проявляет себя ощутимо. Если мы с Вами измерим электрическое напряжение между точками, которые располагаются на некотором расстоянии в любом векторном направлении от защитного заземлителя, а после построим наглядный график прямой зависимости этих электрических напряжений от имеющегося расстояния до защитного заземлителя, то в результате появиться потенциальная кривая. Если поделить линию на промежутки по 0.8 метров, что будет соответствовать расстоянию человеческого шага, то его ноги могут оказаться в непосредственных точках различного электрического потенциала. Чем ближе к защитному заземлителю, тем электрическое напряжение между данными точками на поверхности грунта будет больше. Слишком опасное шаговое напряжение может появиться неподалёку упавшего на поверхность земли и находящегося под небезопасным для жизни электрическим напряжением провода. В таком случае категорически запрещается приближаться к электрическому проводу, который лежит на поверхности земли, на расстояние ближе 8-10 метров. Напряжение шага отсутствует, если человек стоит, либо вне зоны растекания тока, либо на линии равного потенциала. Наиболее опасные значения напряжения шага будут при малом расстоянии от защитного заземлителя, в том случае, когда человек своей одной ногой касается заземлителя, а другой ногой стоит на расстоянии шага от него. Это объясняется тем, что электрические потенциал вокруг защитного заземлителя равномерно распределяется по определённым вогнутым кривым, и значит, максимальный перепад разности потенциалов оказывается в начале этой кривой. Минимальные значения шагового напряжения будут при бесконечно дальнем удалении от электрического защитного заземлителя, то есть за пределами территории растекания электрического тока, примерно дальше 20 метров от центра электрического заземлителя. На территории, где располагаются электроды группового защитного заземлителя, шаговое напряжение будет немного меньше, по сравнению с применением одиночного заземлителя. В случае попадании под шаговое напряжение появляются судорожные непроизвольные сокращения мышц ног человека (или животного). В данный момент заканчивается воздействие шагового напряжения на человека и появляется другая, более тяжелая ситуация: образуется новый путь протекания электрического тока — от рук к ногам, что порождает смертельную угрозу для жизни. Если Вы вдруг попали в зону действия шагового напряжения, в первую очередь следует выйти из этой зоны маленькими шажками (гусиным шагом). Узнал что-то Новое?Поставь Свой Плюс» Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока. В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др. — интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя. Шаговое напряжение при одиночном заземлителе Шаговое напряжение определяется отрезком, длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т.е. от типа заземлителя, и изменяется от некоторого максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя. Допустим, что в земле в точке О размещен один заземлитель (электрод) и через этот заземлитель проходит ток замыкания на землю. Вокруг заземлителя образуется зона растекания тока по земле, т. е. зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами заземления на землю, может быть условно принят равным нулю. Причина этого явления заключается в том, что объем земли, через который проходит ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя увеличивается, при этом происходит растекание тока в земле. На расстоянии 20 м и более от заземлителя объем земли настолько возрастает, что плотность тока становится весьма малой, напряжение между точками земли и точками еще более удаленными не обнаруживается сколько нибудь ощутимо. Распределение напряжения на различных расстояниях от заземлителя: 1 — потенциальная кривая 2 — кривая характеризующая изменение шагового напряжения Если измерить напряжение Uз между точками, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится потенциальная кривая ) Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала Чем ближе к заземлителю, тем напряжение между этими точками на земле будет больше (U a б > U бв; U бв > U вг) Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов между этими точками U ш = U в — U г = U з B где B — коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой 1. Наибольшие значения напряжения шага и коэффициента B будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага. Кривая 2 характеризует изменение шагового напряжения. Опасное шаговое напряжение может, например, возникнуть вблизи упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В этом случае запрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние ближе 8 — 10 м. Шаговое напряжение отсутствует, если человек стоит или на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока. Максимальные значения шагового напряжения будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Объясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, как правило, в начале кривой. Наименьшие значения шагового напряжения будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически за пределами поля растекания тока, т.е. дальше 20 м. Шаговое напряжение при групповом заземлителе В пределах площади, на которой размещены электроды группового заземлителя, шаговое напряжение меньше, чем при использовании одиночного заземлителя. Шаговое напряжение также изменяется от некоторого максимального значения до нуля — при удалении от электродов. Максимальное шаговое напряжение будет, как и при одиночном заземлителе, в начале потенциальной кривой, т.е. когда человек одной ногой стоит непосредственно на электроде (или на участке земли, под которым зарыт электрод), а другой — на расстоянии шага от электрода. Минимальное шаговое напряжение соответствует случаю, когда человек стоит на «точках» с одинаковыми потенциалами. Опасность шагового напряжения При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током. При попадании в область действия шагового напряжения необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками («гусиным шагом»). Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения. В области защитных устройств от поражения током интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли в зоне растекания тока с заземлителя. Напряжение шага — напряжение между двумя точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю, при одновременно касании их ногами человека где Коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой, зависит от формы и конфигурации заземлителя положения относительно заземлителя точки, в которой он определяется. При одиночном полушаровом заземлителе Напряжение шага зависит от формы потенциальной кривой, т.е. от типа заземлителя, и изменяется от некоторого максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя. Наибольшие значения ( При x=∞ (практически при x≥20 м) При наименьшем значении x = r, т.е. когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другой — на расстоянии (r+a) от его центра Напряжение шага — это падение напряжения в сопротивлении тела человека и основания, на котором он стоит (земля, пол и т.п.), вернее тех его участков, с которыми имеют контакт подошвы ног человека (сопротивление обуви, носков и т.п. в данном случае не учитывается). Таким образом, разность потенциалов между двумя точками, на которых стоит человек, делится между сопротивлений тела человека и последовательно соединенным с ним сопротивлением растеканию основания, на котором он стоит где Сопротивление тела человека изменяется в широких пределах (от 400 до 100000 Ом) в зависимости от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т.п.), плотности контакта, площади контакта, тока, протекающего через тело человека, и напряжения прикосновения, а также от времени воздействия тока на человека. Сопротивление основания в действительных условиях в ряде случаев бывает довольно высоким. В данном случае сопротивление основания складывается из двух последовательно соединенных сопротивлений растеканию ног человека где Rh — сопротивление растеканию ноги человека, Ом. Ток, протекающий через тело человека где Uш — напряжение шага, В. где Подошвы обуви человека, создающие контакт с основанием можно уподобить дисковому заземлителю, лежащему на поверхности земли. Если площадь подошвы одной ноги принят равной 0,0225 м 2. то диаметр d эквивалентного ей диска буде равен 0,17 м, а сопротивление растеканию тока составит После сокращения в окончательном виде Источники: http://electrikpro.ru/shag-napr-napr-shaga-chto-eto-msg.html, http://electricalschool.info/main/electrobezopasnost/411-chto-takoe-shagovoe-naprjazhenie.html, http://studopedia.ru/10_134692_napryazhenie-shaga.html electricremont.ru Изучить закономерность распределения потенциалов вблизи заземлителя при стекании электрического тока в землю, исследовать основные параметры напряжения прикосновения и шага и научиться определять опасные зоны. Изучить характер распределения потенциалов на поверхности земли при стекании электрического тока в землю. Определить величину напряжения прикосновения и шага и их зависимость от расстояния от человека до места утечки тока в землю. Изучить способы уменьшения опасности поражениянапряжением шага и прикосновения. Построить графики, сделать выводы и оформить отчет. Стекание электрического тока в землю может происходить при замыкании токоведущих частей на заземленные нетоковедущие части электроустановки (корпус, станина, и т. п.), при падении фазового провода на землю, при разряде молнии в молниеотвод, дерево или непосредственно на землю. Во всех этих случаях на поверхности земли возникают электрические потенциалы. Рассмотрим схему рассеивания тока в земле при пробое изоляции электроустановки на заземленный корпус. С целью упрощения анализа электрического поля допустим, что ток замыкания (IS) стекает в землю через одиночный полусферический заземлитель радиусом xS, погруженный в однородный и изотропный грунт с удельным сопротивлением (рис. 1) Потенциал произвольной точки A на поверхности грунта (или напряжение этой точки относительно бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом) определяется по формуле . (1) Если учесть, что , то выражение (1) примет вид . (2) Это выражение является уравнение гиперболы, значит, потенциалы точек на поверхности грунта изменяются по гиперболическому закону (рис. 1). Потенциал точки A будет максимальным на поверхности заземлителя (напряжение на заземлителе) , (3) где – сопротивление заземлителя растеканию тока, Ом. Рис. 1. Схема растекания в грунте через полусферический заземлитель и распределение потенциала на поверхности земли. Вместо термина «сопротивление заземлителя растеканию тока» обычно принимают условный сокращенный термин «сопротивление заземлителя» (его следует отличать от сопротивления заземлителя как проводника). Из схемы, приведенной на рис. 1 видно, что чем дальше от места утечки тока в землю находится точка A на поверхности грунта, тем меньше её потенциал. На расстоянии 1 м от заземлителя потенциал составляет около 32% от максимального значения, а на расстоянии 10 м – 8%. На расстоянии 20 м и более от заземлителя падение напряжения между точками, находящимися на этих расстояниях, и точками, точками еще более удаленными, практически равно нулю. Поэтому потенциал этих точек, достаточно (20 м и более) удаленных от заземлителя точек, можно принять равным нулю. Область поверхности грунта, потенциал которого равен нулю, называется электротехнической землей, или зоной нулевого потенциала. Область земли, в пределах которой стекании тока с заземлителя возникает заметный градиент потенциала, называют зоной растекания (зона до 20 м). При обнаружении замыкания на землю запрещено приближаться к месту замыкания на расстояние менее 4 м в помещениях и менее 8 м на открытой местности [4]. Находясь в зоне растекания тока, человек может оказаться под действием разности потенциалов, например, на расстоянии шага (рис. 2). Рис. 2. Напряжение шага Напряжением шага называется разность потенциалов между двумя точками земли, обусловленная растеканием тока замыкания на землю, при одновременном касании их ногами человека. Исходя из определения, можем записать . С учетом (3) получаем , (4) где, a – расстояние, равное шагу человека, обычно принимаемое 0,8 м; – коэффициент напряжения шага в случае полусферического заземлителя. Напряжение шага также зависит от сопротивления опорной поверхности ног (Rн) и сопротивления обуви (Rоб). Влияние этих сопротивлений учитывается коэффициентом 2 , где, Rч – сопротивление тела человека; Rh – полное электрическое сопротивление в цепи человека, попавшего под шаговое напряжение. Тогда напряжение шага . Ток через человека, попавшего под шаговое напряжение, определяют из выражения . (6) При замыкании на землю через корпус заземленного оборудования корпус также окажется под напряжением заземлителя (3). Если человек прикоснется к этому корпусу, то он окажется под напряжением прикосновения, представляющим собой напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю (корпус) при одновременном прикосновении к ним человека (рис. 3). Рис. 3. Напряжение прикосновения I – кривая распределения потенциалов на поверхности земли; II – кривая зависимости напряжения прикосновения от расстояния до заземлителя. Для человека, стоящего на грунте и касающегося заземленного корпуса, оказавшегося под напряжением, напряжение прикосновения может быть определено по выражению , (7) где, – потенциал руки или корпуса;– потенциал грунта в точке, где стоит человек. На рис. 3 показано несколько электроприемников, присоединенных к заземлителю Rз. Потенциалы всех корпусов электроприемников, так как корпуса электрически связаны между собой заземляющим проводом, электрическое сопротивление которого пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением заземлителя растеканию тока. Если в выражение (7) подставить значение р н, то получим , (8) где, – коэффициент напряжения прикосновения для полусферического заземлителя. Значения 1и1для заземлителей, отличных от полусферической формы, особенно для сложных групповых заземлителей, определяются экспериментальным путем и приведены в литературе [1]. Выражение (8) позволяет вычислить напряжение прикосновения без учета сопротивления опорной поверхности ног (Rн) и сопротивления обуви (Rоб). Влияние этих сопротивлений определяют при помощи коэффициента2, который учитывает падение напряжения в дополнительных сопротивлениях цепи человека. Установлено, что дополнительные сопротивления в цепи человека, оказавшегося под напряжением прикосновения, примерно в четыре раза больше этих сопротивлений в цепи человека, попавшего под шаговое напряжение [1]. Поэтому можно принять 2=42. Для напряжения прикосновения окончательно имеем . (9) Ток, проходящий через человека, оказавшегося под напряжением прикосновения, определяют из выражения . (10) При одиночном заземлителе (рис. 3), когда человек, соприкасающийся с электрооборудованием, находится вне зоны растекания тока, коэффициент прикосновения пр=1=1, т. е.Uпр=Umax=Uз(если не учитывать коэффициент2). Так как в случае шагового напряжения и напряжения прикосновения опасной является величина разности потенциалов, то естественно предположить, что безопасность человека, попавшего в зону растекания тока, можно повысить, уменьшив эту разность по одному из основных принципов обеспечения безопасности – принципу снижения (ликвидации) опасности. В рассматриваемом случае этот принцип реализуют выравнивания значений потенциалов на поверхности грунта, применяя контурное заземление с выравнивающими сетками (полосами) (рис. 4) При контурном заземлении заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого оборудования, поэтому корпуса электрооборудования, как правило, находятся в зоне растекания тока. В этом случае при замыкании на корпус коэффициенты напряжения прикосновения и шага будут меньше, чем при одиночном (рис. 3) или выносном (рис. 5) заземляющем устройстве. Рис. 4. Контурное заземление с выравниванием потенциала внутри и за пределами контура: а) изменения потенциалов; б) – план; О – оборудование, подлежащее заземлению; дополнительные стальные полосы При больших точках замыкания на землю, чтобы уменьшить шаговое напряжение по краям и за пределами его, в местах проходов и проездов применяется укладка в землю дополнительных стальных полос (рис.4), соединенных с контуром заземления, благодоря которым кривая спада потенциала делается более пологой. Рис. 5. Схема выносного заземляющего устройства: 0 – электрооборудование, подлежащее заземлению; 1 – соединительная металлическая шина; 2 – заземлитель; 3 – наружняя стена здания Описание лабораторного стенда Работа выполняется на лабораторном стенде с использованием вольтметра (тестера), позволяющего измерять напряжение переменного тока в диапазоне от 0 до 220 В. Стенд, состоящий из базового блока и сменной вертикальной панели (рис. 6), позволяет моделировать замыкание на землю вследствие контакта между токоведущими частями электрической сети и заземленным корпусом 1. Электрический ток стекает в землю через одиночный заземлитель Rз. Максимальное расстояние от заземлителя до точки на поверхности грунта, потенциал которой можно измерить на стенде, составляет 42 см, что соответствует 20-ти метрам в реальных условиях. Вид грунта и значение его удельного электрического сопротивления устанавливаются нажатием соответствующей кнопки грна вертикальной панели стенда согласно табл. 1. Таблица 1. Значения удельных сопротивлений грунтов Номер кнопки Вид грунта Удельное сопротивление , Омм 1 Песок 700 2 Суглинок 100 3 Глина 40 4 Чернозем 20 Рис. 6. Схема вертикальной панели Порядок выполнения работы studfiles.net Напряжение шага – это напряжение между двумя точками цепи тока, на которых стоит человек или падение напряжения на теле человека, включенного в цепь по пути «нога-нога». Ширина шага а=0,8м. Uш не зависит от потенциала в 2-х точках. , Интенсивные судороги возникают при U=100-150В. Такое напряжение может вызвать фибрилляцию сердца. При этом человек может упасть, что приведет к увеличению напряжения Uш. На расстоянии 10-20 м. от точки замыкания напряжение безопасно. В зависимости от опасности поражения электрическим током все помещения, где находятся ЭУ, делят на 3 категории: 1. Особо опасное помещение - особая сырость – относительная влажность близка с 100%, все предметы и поверхности покрыты влагой. - присутствие химически активной или агрессивной среды (пары, газы, жидкости). На ЭУ образуется плесень, разрушающая изоляцию ЭУ. - одновременно наличие двух или более признаков повышенной опасности. 2. Помещения с повышенной опасностью. - повышенная влажность (отн. влажность =75%) - наличие токопроводящей пыли – может оседать на проводах или внутри ЭУ - высокая температура – постоянно или периодически выше 35 градусов - наличие токопроводящих полов -возможность одновременного прикосновения к металлическому корпусу ЭУ и металлоконструкциям имеющим непосредственную связь с землей. Для помещения в категорию с повышенной опасностью достаточно одного из этих признаков. 3. Без повышенной опасности – отсутствие вышеперечисленных признаков. Допустимое рабочее напряжение ЗУ, эксплуатируемых без средств защиты в зависимости от категории: - особо опасное – перемен. 12В, пост. – - с повышенно опасностью – перемен. 36В, пост. 110В - без повышенной опасности – перемен. 220В, пост. 440В 18. Средства для обеспечения защиты от случайного прикосновения к ТВЧ, средства для защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. Защита обеспечивается: Изоляцией проводов Установкой ограждений Применением блокировки и др. средств. Изоляция. Высокое сопротивление изоляции проводов и корпуса ЭУ обеспечивает безопасность. Изоляционные материалы, изоляция проводов характеризуется активной проводимостью, которая зависит от объемного сопротивления Ru и поверхностного Rs. Эти сопротивления могут меняться в зависимости от внешних факторов: - Ru – при увлажнении, высыхании, нагреве; - Rs – при увлажнении, загрязнении поверхности пылью, маслом, химически активными веществами. Причиной нарушения изоляции могут быть механические повреждения. Ограждения – не допускают приближения человека к ТВЧ ЭУ. Изготавливаются из огнестойкого материала. В установках с напряжением более 1000В нормируется расстояние установки ограждения. Блокировка. Применяется в ЭУ, в которых производятся работы на ограждаемых ТВЧ. Обеспечивает автоматическое снятие напряжения с ЗУ в случае попытки несанкционированного доступа. studfiles.net ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17 Познакомить студентов с причинами, вызывающими появление напряжения прикосновения и напряжения шага, а также с условиями, влияющими на величину этих напряжений. Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Одной из этих точек чаще всего бывает корпус электроустановки, на который может произойти замыкание одного из фазных проводов сети. Второй - земля (токопроводящий пол), на которой стоит человек. В случае, когда электроустановка питается от сети с глухозаземленной нейтралью, на корпусах зануленных электроустановок может появиться напряжение и при замыкании фазы на землю [1]. Величина напряжения прикосновения зависит: от наличия связи между корпусом и землей, например, через железобетонный фундамент или заземляющее устройство; от места расположения заземлителя относительно корпуса электроустановки; от режима нейтрали источника питания; от вида заземления. Снизить величину напряжения прикосновения можно, заземлив корпус электроустановки. Защитное заземление является основной защитной мерой в электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в электроустановках выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Если в трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью произошел пробой изоляции фазного провода на корпус заземленного электропотребителя, то человек, стоящий на грунте и касающийся корпуса окажется под действием напряжения прикосновения, определяемого следующим образом: UПР=, или UПР=, где - потенциал заземлителя, определяющий потенциал корпуса электропотребителя; - потенциал поверхности грунта в том месте, где стоит человек; - коэффициент, называемый коэффициентом напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой: . На рис. 1 показаны три электропотребителя, корпуса которых подсоединены к одиночному заземлителю RЗ. Потенциалы на поверхности грунта при замыкании на корпус любого потребителя распределяются по кривой 1. Так как корпуса электрически связаны между собой заземляющим проводом, то их потенциалы одинаковы и равны ф3. Для человека, стоящего над заземлителем, напряжение прикосновения равно нулю. По мере удаления от заземлителя (точка X2) напряжение прикосновения возрастает и в точке XЗ на удалении 20 м и более напряжение прикосновения равно потенциалу заземлителя . Следовательно, напряжение прикосновения зависит от закона изменения потенциала на поверхности грунта и расстояния между человеком и заземлителем. Общая закономерность следующая: чем дальше от заземлителя находится электропотребитель, тем больше UПР и наоборот (рис. 1). Выражение для напряжения прикосновения справедливо лишь при условии, что контакт человека с корпусом электроустановки и землей (полом) идеальный, т.е. отсутствуют контактные сопротивления. Рис. 1 . Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе: 1 - распределение потенциалов на поверхности грунта; 2 - изменение напряжения прикосновения в зависимости от расстояния до заземлителя Однако контактное сопротивление тела человека с землей (или сопротивление растеканию тока у основания ног Rос, как его часто называют) в ряде случаев имеет достаточно большое значение, и им, как правило, пренебрегать нельзя. Следовательно, разность потенциалов равная оказывается приложенной не только к сопротивлению тела человека Rh, но и к последовательно соединенному с ним сопротивлению основания Rос, на котором стоит человек (рис. 2). . Так как Ih =UПР/ Rh, то подставив значение тока в вышеприведенное выражение получим ( UПР/ Rh)( ), откуда определим напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию основания. Uпр= или Uпр= где - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения на сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек. Рис. 2. Расчетная схема для определения напряжения прикосновения Сопротивление растеканию основания, на котором стоит человек, можно определить следующим образом. Если площадь подошвы одной ноги принять равной 0,0225 м2, то диаметр (d) эквивалентного ей диска будет равен 0,17м, а сопротивление растеканию тока составит ([3], табл. 3.1, п.9): Сопротивление растеканию основания, т.е. сопротивление растеканию обоих ног человека, будет равно: Подставив это значение в выражение для получим: studfiles.net Подготовить таблицу 5. Включить тумблер «сеть» базового блока, нажать кнопку «сеть» панели. Включить тумблер «замыкание» и измерить напряжение прикосновения в случаях нахождения человека в точках 0, 3, 6, …, 42 см (корпус 1 – точка 0, 3, 6 и т. д.). Результат измерений занести в таблицу 5. Провести контрольные измерения напряжения прикосновения и убедится, что оно не зависит от того, к какому корпусу прикасается человек (корпуса 1, 2, 3), а зависит только от расстояния: от точки грунта, где стоит человек, до заземлителя (места стекания тока в землю). Привести стенд в исходное состояние и отключить его от сети. Таблица 5 – Значения напряжения прикосновения Расстояние в опыте Lоп, см 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 Uпр.оп, В 0 1,4 2,8 4,3 5,7 7,1 8,6 10 11,4 12,8 14,3 15,7 17,1 18,6 20 Расстояние фактическое Lр, м Uпр.р, В Произвести расчет напряжений прикосновения Uпр.оп, измеренных на лабораторном стенде, на их значения в реальных условиях. , (12) где, Uпр.р– реальное напряжение прикосновения при нахождении человека вn-й точке, измеренное в опыте, В. Рассчитанные значения Uпр.рзанесите в таблицу 5. По данным таблицы 5 построить кривую зависимости напряжения прикосновения от расстояния до заземлителя в реальных условиях . Подготовить таблицу 6. Таблица 6 Значения напряжения шага Номер шага 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Расстояние от ног до заземлителя , м 0/0,8 0,8/1,6 1,6/2,4 2,4/3,2 3,2/4,0 4,0/4,8 4,8/5,6 5,6/6,4 6,4/,7,2 7,2/8,0 Потенциал ближней ноги н1, В Потенциал дальней ноги н2, В Напряжение шага Uш = н1 н2, В По графику зависимости , построенному по данным таблицы 4, определить значения потенциалов точек грунта, на которые опираются ноги человека (н1ин2), последовательно перемещаясь от заземлителя на величину шага (0,8 м). Найденные значения занести в таблицу 6. Определить величину напряжения шага Uши расчетные данные занести в таблицу 6. Определить и обозначить на графике размер опасной зоны в реальных условиях (допустимую величину напряжения шага принять равной 25 В). Оформить отчет о выполнении лабораторной работы по форме, приведенной в приложении. studfiles.net"Исследование электрического поля при замыкании на землю. Напряжение прикосновения и шага" Цель работы. Определение напряжение шага
Шаговое напряжение. Виды и работа. Применение и особенности
Виды
Шаговое напряжение бывает нулевым, наименьшим или самым большим показателем:
Устройство
Принцип действия
Применение
Лошадиная авария
3. Напряжение шага
4. Описание лабораторного стенда
5. Меры безопасности
6. Порядок выполнения работы
Напряжение шага это - Всё о электрике в доме
Шаговое Напряжение. Напряжение Шага — что Это.
Шаговое напряжение (или ещё его называют напряжением шага) — это опасное напряжение, возникающее между двух точек цепи электрического тока, расстояние между этих двух точек равно длине шага. Шаговое напряжение в первую очередь зависит от удельного электрического сопротивления поверхности и силы тока, что протекает через него. Шаговое напряжение может возникать на местах защитных заземляющих устройств — зануление, заземления и др. Также на местах аварий, где токоведущие части касаются поверхности грунта.Что такое шаговое напряжение
Статьи и схемы
Полезное для электрика
Напряжение шага
— потенциал на поверхности земли в зоне растекания тока на расстоянии (х+a)от заземлителя, В. Длина шага а принимается равной 0,8 м.
— коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой:
) и 
будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой на расстоянии шага от него.
=0 и =0 же результат получим и вблизи заземлителя, если а=0, те. Когда ступни ног человека находятся рядом или на одной эквипотенциальной линии, а следовательно, на одинаковом расстоянии от заземлителя.
— ток, протекающий через тело человека по пути нога-нога, А;
— сопротивление тела человека, Ом.
— коэффициент напряжения шага, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:"Исследование электрического поля при замыкании на землю. Напряжение прикосновения и шага" Цель работы
Содержание работы
Теоретические сведения
16. Напряжение шага (определение). Зависимость напряжения шага от потенциала в точке замыкания и удаления человека от места замыкания.
17. Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током. Допустимое рабочее напряжение эу, эксплуатируемых без средств защиты.
Напряжения прикосновения и шага
1. Цель работы
2. Напряжение прикосновения
2. Определение напряжений прикосновения и шага
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: