37. Напряжение прикосновения и шаговое напряжение. Шаговое напряжение определение

37. Напряжение прикосновения и шаговое напряжение

Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю проходит через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение). 

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:

a1 – учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;

a2 – учитывающего дополнительное сопротивление цепи человека (одежда, обувь)

Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания.

Шаговое напряжение – напряжение, обусловленное электрическим током, ротекающим в земле или токопроводящем полу, и равное разности потенциалов между двумя точками поверхности земли (пола), находящимися на расстоянии одного шага человека.

Значение напряжения шага зависит от ширины шага и удаленности человека от места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания напряжение шага уменьшается.

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

38.Организационно-технические мероприятия по предупреждению поражения электрическим током

Основные меры защиты от воздействия электрического тока:

1) Обеспечения недоступности токоведущих частей электрооборудования за счет использования систем ограждения, изоляции.

2) Применение малых напряжений при эксплуатации ручного электрофицированного инструмента, переносных источников тока.

3) Электрическое разделение цепи на отдельные участки с помощью специальных разделительных трансформаторов, что позволяет уменьшить электрическую емкость цепи, повысить сопротивление изоляции.

4) Выравнивание потенциала земли за счет применения групповых заземлителей с целью устранения шагового напряжения.

5) Применение средств индивидуальной защиты.

6) Проведение проф. отбора при приеме на работу лиц, обслуживающих энергоустановки (предварительный и периодический медицинский осмотры).

7) Обучение персонала методам безопасной эксплуатации электрооборудования с последующей проверкой знаний.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работы в электроустановках, являются:

• оформление работы нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

• допуск к работе;

• надзор во время работы;

• оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

В качестве средств индивидуальной защиты используют дополнительные изолирующие защитные средства, служащие для усиления защитного действия основных средств, вместе с которыми они должны применяться. При работе с напряжением до 1000В используют изолирующие подставки, галоши, боты, перчатки, коврики и инструменты с изолированными рукоятками, которые подвергаются периодическим испытаниям (проверкам) на пригодность.

studfiles.net

2.5. Шаговое напряжение

Шаговое напряжение- это разность напряжений в 2-х точках зоны растекания тока (на длину шага человека). При соприкосновении любой токоведущей части с землей, например при обрыве и падении на землю какого - либо провода происходит распределение потенциалов на поверхности земли. Это распределение потенциалов подчиняется закону гиперболы и имеет вид (рис. 2.6.). Ток, проходящий через человекаIчбудет равен:

Рис. 2.6. Схема распределения потенциалов при шаговом напряжении.

где – шаговое напряжение;

- сопротивление растекания тока в земле от одной ноги к другой;

– сопротивление тела человека.

Чем ближе человек будет находится к проводу, тем под большим шаговым напряжением он окажется.

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2.7.) при замыкании фазы на землю через малое переходное сопротивление будет иметь место однофазное короткое замыкание. В этом случае ток замыкания на землю может быть большой величины, а следовательно, шаговое напряжение может достигать опасного значения. Но, учитывая, что фазное короткое замыкание приведет к срабатыванию релейной защиты, вероятность поражения человека будет мала.

Рис. 2.7. Схема замыкания фазы на землю в сети с заземлённой нейтралью.

В случае изолированной нейтрали (рис.2.8.) вследствие большого сопротивления утечек и емкостного сопротивления относительно земли, ток замыкается на землю намного меньше тока однофазного короткого замыкания. Защита не сработает и возникает опасность поражения людей.

Рис.2.8. Схема замыкания фазы на землю в сети с изолированной нейтраалью

2.6 Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения- это напряжение между точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009 - 76). Предельно допустимые уровни напряжения прикосновенияустановлены по ГОСТ 12.1.038 - 82 для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам.и сила токаI, протекающего через тело человека при нормальном (не аварийном) режиме электрических установок, не должны превышать следующих значений (табл. 2.1)

Таблица 2.1

Примечание: При работе в условиях высоких температур (более 25) и влажности (более 75%)иIдолжны быть уменьшены в 3 раза,

В ГОСТ 12.1.038 - 82 приведены также предельнодопустимые уровни иIпри аварийных режимах электрических установок напряжением до 1000В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и свыше 1000В с изолированной нейтралью.

приложено только к телу человека, поэтому его можно определить как падение напряжения в теле человека:

Установленные ГОСТом 12.1.038 - 82 предельнодопускаемые уровни очень зависят от времени действия тока (табл.2.2.).

Таблица 2.2.

studfiles.net

Исследование возникновения шагового напряжения и напряжения прикосновения

19

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯТ

Кафедра электротехники и электроники

Методические указания к лабораторной работе по БЖД

Набережные Челны

2006

УДК

Исследование возникновения шагового напряжения и напряжения прикосновения: Методические указания к лабораторной работе по БЖД. /Составитель Н.Ш. Шаякберов. - Набережные Челны: КамПИ; 2002. – 26с.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения. Даются краткие теоретические сведения по возникновению шагового напряжения и напряжения прикосновения при повреждении изоляции электроустановок и отекании тока с корпуса на землю. Предлагается порядок проведения эксперимента и оформления полученных результатов.

Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры АиИТ Замараев В.Н.

Печатается по решению научно-методического совета Камского государственного политехнического института.

© Камский государственный политехнический институт, 2005 год.

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ШАГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ

Цель работы:Исследование основных параметров шагового напряжения и напряжения прикосновения в зоне растекания тока на землю и определение опасных зон.

Общие положения

Анализ статистических данных показывает, что несчастные случаи на производстве от поражения электрическим током, сопровождающиеся временной утратой трудоспособности составляют примерно 1%, а имеющие смертельный исход - около 40% от их общего количества. При этом до 80% случаев со смертельным исходом от поражения электрическим током приходится на напряжения в 127 и 220В.

Следует отметить, что имеются тысячи предприятий, на которых в результате проводимых мероприятий по электробезопасности за многие годы не было случаев электротравматизма.

Причины несчастных случаев от электротока разнообразны и многочисленны, но основными из них при работе с электроустановками напряжением до 1000В можно считать:

1)случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2)прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, случайно оказавшимися под напряжением вследствие повреждения изоляции или другой неисправности;

3)попадание под напряжение во время проведения ремонтных работ на отключенном электрооборудовании из-за ошибочного его включения;

4)замыкание провода на землю и возникновение шагового напряжения на поверхности земли или основании, на котором находится человек.

Мероприятия по защите обеспечивают недоступность токоведущих частей для случайного прикосновения; пониженное напряжение; заземление и зануление электроустановок; автоматическое отключение: индивидуальную защиту и др.

Ниже рассматриваются обстоятельства возникновения шагового напряжения и напряжения прикосновения в результате пробоя изоляции на металлический корпус электроустановки.

Часть 1

ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ШАГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

Краткие сведения

При передаче электрической энергии, например напряжением 380/220В от силовых трансформаторов, установленных на подстанции, по кабелям и проводам через их изоляцию и емкости относительно земли, а также через изоляцию обмоток и другие элементы электроустановок по всей их длине стекают микроскопические токи утечки на землю. Это происходит в виду того, что земля является проводниковым материалом и между нею и токоведущими частями различных фаз электрической сети существует разность потенциалов. В связи с тем, что суммарные, полные сопротивления изоляции электросистемы относительно земли в разветвленных сетях составляют несколько тысяч Ом, поэтому суммарный ток утечки на землю, распределенный по всей длине электрической сети составляет не более 100 - 200 мА. Такие токи утечки не представляют какой-либо опасности для человека, касающегося металлического корпуса электроустановки. Опасная ситуация возникает, когда в электроприемнике, например в электродвигателе, происходит повреждение изоляции и токоведущая часть замыкает на металлический корпус. При этом сопротивление изоляции в месте повреждения падает до нуля и касание корпуса становится равноценным касанию оголенной токоведущей фазы сети, что представляет смертельную опасность для человека. Для снижения опасности поражения в этой ситуации "Правила устройства электроустановок" ("ПУЭ") предусматривают обязательное заземление корпуса электродвигателя, если последний питается от сети с изолированной нейтралью или зануление, если электродвигатель получает электрическую энергию из сети с глухо заземленной нейтралью силового трансформатора. В независимости от режима нейтрали сети при замыкании токоведущей части на корпус, ток с корпуса электродвигателя через заземляющее устройство и заземлитель - электрод стекает в землю. Ток, стекая с заземляющего электрода в землю, растекается по значительной поверхности и объему земли.

Обратно ток замыкания попадает в сеть из земли только через емкость и изоляцию кабелей, проводов, обмоток и т.п., если система с изолированной нейтралью и через изоляцию, и заземленную нейтраль в системе с глухо заземленной нейтралью. При этом через изоляцию и емкость в обоих случаях в сеть возвращаются токи не более нескольких сот миллиампер, т.к. сопротивление изоляции, как указывалось, даже в сильно разветвленной не опускается ниже нескольких килоом (рис. 1.1).

В системе с глухо заземленной нейтралью напряжением выше 1000В почти весь ток стекающий в землю возвращается в сеть через заземление нейтрали силового трансформатора, т.к. сопротивление последнего в несколько тысяч раз меньше суммарного сопротивления изоляции сети, рис. 1.2.

Согласно ПУЭ сопротивление заземления нейтрали силового трансформатора должно быть не более 10 Ом при мощности трансформатора до 100 кВА и не более 4 Ом при мощности трансформатора более 100 кВА. В виду чего величина тока замыкания на корпус (землю) в сетях с глухо заземленной нейтралью в сотни, тысячи раз больше, чем в сетях с изолированной нейтралью.

При контакте с землей заземляющего электрода, находящегося под напряжением, будет происходить отекание электрического тока - тока замыкания на землю. Замыкание на электрод, расположенный в грунтах или в земле, обуславливает возникновение потенциалов вокруг места замыкания. Ток, стекая с электрода в землю, растекается по значительному ее объему.

Пространство вокруг электрода, в котором наблюдается растекание тока замыкания, представляет собой поле растекания. Если в качестве заземляющего электрода использовать полусферический заземлитель и принять, что земля во всем объекте однородна и обладает одинаковым удельным сопротивлением «» (Ом*см), то ток будет растекаться равномерно и симметрично во все стороны, и плотность его будет убывать по мере удаления от заземлителя, вследствие увеличения сечения слоя земли, через которое растекается ток замыкания.

На расстоянии «х» от центра полусферы плотность тока .1, рис. 1.3. определяется по формуле:

J = IЗ / 2х2, А/см2. (1)

При токе с частотой до 50 Гц поле растекания тока замыкания можно рассматривать как стационарное электрическое поле, при котором линия плотности тока совпадает с линиями напряженности электрического поля Е. Тогда плотность J тока прямо пропорциональна напряженности электрического поля.

J = Е (1/). (2)

Это выражение позволяет определить потенциал «A» в любой точке поверхности земли, отстоящей от центра заземлителя на расстоянии «х», как падение напряженности на земле на участке от «х» до бесконечности.

(3)

где dU - падение напряжение в отмеченном слое. Его можно выразить так

(4)

Если проинтегрировать это выражение, то получается значение потенциала точки А:

В. (5)

Следовательно, наименьший потенциал на поверхности земли будет иметь точка, отстоящая от электрода на расстоянии «х», равном бесконечности. Практически поле растекания тока замыкания ограничивается полусферой с радиусом 20 метров.

Наибольший потенциал на поверхности будет иметь точка, отстоящая от полушарового электрода на расстоянии «х», равном наименьшему значению, т.е. r - радиусу электрода.

Потенциал непосредственно на заземляющем электроде при этом будет равен:

В. (6)

Потенциал на поверхности земли будет меняться по закону

В, (7)

представляющего собой уравнение равносторонней гиперболы, т.е. уменьшается от наибольшего значения «З» до нуля по мере удаления от заземлителя. Эквипотенциальные линии на поверхности земли в однородном грунте представляют собой концентрические окружности, центром которых является центр полусферического, стержневого или других форм электродов.

Аналогичная картина стекания тока в землю происходит при обрыве и падении на землю провода воздушной линии электрической передачи (ЛЭП).

Потенциальная кривая от электрода - заземлителя любой формы или упавшего на землю провода на относительно большом расстоянии от него по сравнению с размером упавшего провода или электрода приближается к потенциальной кривой полушарового электрода.

Наибольшее сопротивление растеканию тока замыкания на землю оказывают слои, находящиеся вблизи электрода, т.к. ток протекает здесь по малому сечению. Поэтому в них происходит наибольшее падение напряжение. С удалением от электрода площади сечений слоев грунта увеличиваются, и соответственно, сопротивление грунта току замыкания уменьшается. Уменьшается и шаговое напряжение.

Если человек в проводящей электрический ток обуви будет находится в поле растекания тока замыкания на землю, то он попадает под действие электрического тока, определяемого разностью потенциалов между двумя точками земли, на которых он одновременно стоит, т.е. напряжением между двумя ногами. При определенных условиях это оказывается опасным для жизни, поэтому нельзя приближаться к электрическому проводу лежащему на земле.

Величина напряжения шага - шаговое напряжение зависит от тока замыкания на землю, сопротивления растеканию тока от заземлителя (упавшего провода), а также характера распределения потенциала на поверхности земли, длины шага и положения человека относительно заземлителя. Напряжение шага увеличивается в направлении к месту стекания и уменьшается от места стекания.

Для случая, показанного на рис. 1.4. напряжение шага

В (8)

где IЗ - ток замыкания на землю, А. lШ - длина шага, см; r - расстояние ступни ближайшей к заземлителю, см;  - удельное сопротивление грунта. Ом см; л; пр соответственно, потенциалы левой и правой ноги (конечности).

Перемещение человека по кривой равного потенциала (т.е. по эквипотенциальной кривой) не вызывает возникновения разности потенциалов между его ступнями, и напряжение шага в этом случае равно нулю.

studfiles.net

Шаговое напряжение

electric-220.ru

• 
  Шаговое напряжение безопасный выход из зоны шагового напряжения
• 
  Напряжение короткого замыкания трансформатора
• 
  Как измерить напряжение в розетке мультиметром
• 
  Как мультиметром измерить напряжение в розетке
• 
  Напряжение физика
• 
  Как мультиметром померить напряжение
• 
  Какое напряжение
• 
  Как померить напряжение мультиметром
• 
  Как обозначается напряжение
• 
  Что такое электрическое напряжение
• 
  Единица измерения напряжение