Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

У процесі роботи з електроустановками у колі змінного струму не можна повністю виключати ймовірність відчуття його впливу. Причиною може бути випадковий дотик до струмоведучих елементів або непрямі фактори. Про один з них (шаговом напрузі) ми вже детально розповідали на сторінках нашого сайту. У цій статті піде мова про інший вид непрямого впливу електричного струму на людину, яка отримала назву напруга дотику.

Що таке "напруга дотику"?

У електробезпеки під цим терміном мається на увазі різниця потенціалів між двох точок електричного кола, що виникає в момент одночасного дотику до них людини. Така ситуація може виникнути в результаті порушення ізоляції струмоведучих елементів ланцюга, їх замикання на електропровідні поверхні, що призводить до утворення небезпечних зон розтікання струму. Контакт з такою поверхнею називається непрямим дотиком до корпусу або електропровідним елементів (в залежності від пристрою електроустановки).

Мал. 1. Приклад непрямого дотику

У таких випадках ступінь впливу електричним струмом залежить як від опору тіла людини (R) і величини (U пр). Припустимо в даному випадку R = 800 Ом, U пр близьке до фазній напрузі (230 В). Застосовуючи закон Ома нескладно вирахувати величину струму в утворилася електричного кола: I пр = U пр / R = 220/800 = 287, 5 мА. Це значення в кілька разів перевищує допустимі норми.

У більшості випадків непряме дотик є однополюсним, тобто в даному випадку загрозу несе фазное, а не лінійна напруга, яке в 1, 73 рази вище. Але це слабка втіха, оскільки ураження струмом може все одно стати фатальним.

Небезпека непрямого дотику полягає в тому, що ризик його виникнення, в більшості випадків, не залежить від дій людини, на відміну від прямого торкання, яке може виникнути через необережність, в результаті помилки або недотримання ТБ.

розрахунок

Наведений вище приклад (на рис. 1) сильно спрощений, щоб ознайомитися з основними особливостями напруги дотику (U пр) необхідно подивитися на проблему з точки зору захисного заземлення та занулення. Для цього розглянемо приклад, представлений на малюнку нижче.

Малюнок 2. Особливість напруги дотику в разі одиночного заземлення

На малюнку зображено три двигуни А, В, С (це можуть бути і будь-які інші електроустановки), різно віддалених від єдиного заземлювача D і з'єднаних з ним захисним провідниками. Якщо внаслідок аварії сталося замикання фази мережі на корпус, то на ньому утворюється потенціал, рівень якого буде практично таким же, як на заземлителе (ⱷ зм). При цьому на підставі з'явиться зона розтікання струму, потенціал якої (ⱷ ос) залежить від віддалення від заземлювача (графік залежності наведено на малюнку).

У разі торкання корпусу двигуна B рівень напруги дотику буде визначатися наступною формулою: U пр = ⱷ зм -ⱷ ос = ⱷ зм * (1-ⱷ ос / ⱷ зм). В даному вираженні ігнорується електричний опір ґрунту, впливає на розтікання струму підстави, в розрахунок приймається тільки характер зміни потенціалу (потенційна крива - E). Це дозволяє розглядати потенціал підстави ⱷ oc у вигляді коефіцієнта дотику α = 1 - (ⱷ ос / ⱷ зм) ≤ 1.

З огляду на той факт, що на рівень напруги впливає як потенціал заземлювача, так і коефіцієнт дотику, то очевидно, що характер небезпеки різний при використанні одиночного або групового заземлення. Розглянемо окремо кожен з варіантів.

одиночне заземлення

Повернемося до малюнка 2. Як уже згадувалося вище, в разі замикання фази на корпус електроустановки, на всіх її струмопровідних елементах встановитися потенціал ⱷ зм. При цьому на поверхні біля заземлювача утворюється зона з рівнем потенціалу, залежать від коефіцієнта дотику. Тобто, в разі випадкового дотику до корпусу B рівень напруги дотику буде залежати від відстані Х1 і кривої Е.

Тепер розглянемо, варіант дотику до електроприлади C. У цьому випадку відстань Х2 перевищує 20, 0 метрів, що рівнозначно тому, що Х2 прямує до нескінченності. В результаті коефіцієнт дотику α буде збільшуватися, прагнучи до одиниці, відповідно, U пр стане рівним ⱷ зм Цей варіант з найбільшим потенціалом найнебезпечніший.

На завершення розберемо випадок дотику до металевого корпусу пристрою A, тобто, практично знаходиться над заземлювачем. Тут α буде прагнути до нуля, отже, U пр буде також рівним нулю.

Виходячи з цього, можна констатувати, що чим далі знаходиться установка від одиночного заземлювача, тим вище напруга дотику. На відстані від 20 метрів і більше воно буде практично дорівнює фазному.

групове заземлення

При застосуванні групової схеми заземлення відбувається накладання зон розтікання струму, в результаті цього в будь-якій точці між заземлювачами потенціал буде вище нуля. Відповідно, коефіцієнт α буде менше одиниці, а ⱷ зм - перевищувати напругу дотику.

Для наочності наведемо приклад, в якому роблять два заземлювача у вигляді півсфер певного радіуса r, вкопаних на відстані h одна від одної.

Малюнок 3. Напруга дотику при груповому заземленні

В даному випадку потенційна крива буде описуватися наступним рівнянням: ⱷ ос = ⱷ гз * (r * (hr) / (х * (h-х)), де ⱷ гз - потенціал групи заземлювачів, r - радіус півсфери електрода, h - відстань між заземлювачами, х - відстань між точкою дотику і найближчим заземлителем.

Тепер можемо розрахувати напругу дотику: U пр = ⱷ гз - ⱷ ос = ⱷ гз * (r * (hr) / (х * (h-х)), відповідно, коефіцієнт дотику для групового заземлення буде α = (r * (hr ) / (х * (h-х)):

З огляду на наведені вище вирази, можна стверджувати, що найбільший рівень напруги і значення коефіцієнта дотику будуть в тому випадку, коли точка підстави буде розташовуватися між заземлювачами, тобто, при x = h / 2. Відповідно α макс = 1 4r * (hr) / h 2, звідки отримуємо U ПРмакс = ⱷ гз * α макс.

Зниження напруги аж до мінімального, як і в попередньому прикладі, буде при максимальному наближенні до заземлення.

Зауважимо, що при великій кількості електродів заземлення розрахувати високий електричний потенціал (максимальна напруга) практично нереально, тому застосовується метод прямих вимірювань.

вимірювання

Даний вид вимірювань пропонується проводити в виробничих приміщеннях, де встановлено технологічне обладнання і є пристрої вирівнюють потенціал. Останні належить встановлювати на обладнання, для якого характерний високий струм замикання на землю. Вирівнювання потенціалу також проводиться на об'єктах з протяжним струмопровідним обладнанням, де можливе виникнення потенціалу внаслідок порушення ізоляції фазних проводів.

Перед тим, як приступити до перевірки, вимірюються опору заземлення та нульових захисних підключень. Далі відключають введення і підключають схему, на зразок тієї, що представлена нижче.

Схема для вимірювання напруги дотику

позначення:

  • Tr1 - Автотрансформатор.
  • R- Резистор, з опором, відповідним тілу людини (як правило 1, 0 кОм).
  • SW - Вимикач.
  • V1, V2 - Вимірювальні прилади.
  • А - Заземлитель корпусу обладнання.
  • B - Струмопровідна пластина, що імітує ступню людини.

Алгоритм вимірювань наступний:

  1. На зібрану схему підключений до джерела живлення від джерела струму, використовуючи при цьому вольтметр V1 для контролю напруги.
  2. За свідченнями другого приладу визначають U пр шляхом вимірювання напруги між заземлювачем корпусу обладнання (A) і металевим щупом, зануреним (забуренним) в основу на глибину 30, 0 см на відстані 25 і більше метрів від заземлюючого електрода. Даний показник покаже U ПРмакс.
  3. Після цього роблять вимір величини напруги на пластині імітаторі ступні (U B).
  4. Включають вимикач SW і вимірюють величину напруги (U 1) між імітатором ступні і заземлюючим електродом.
  5. Розраховують напругу дотику за формулою U пр = 2 / (1 / U B + 1 / U 1):

Звернемо увагу, що в даний випускаються прилади, що дозволяють зняти необхідні для електробезпеки показники та інші важливі характеристики.

заходи захисту

Найбільш ефективний спосіб захисту від згубного впливу високої напруги дотику - установка заземлювачів в безпосередній близькості від електроустановок. Не менш ефективно діє вирівнювання потенціалу покриття, це також знижує величину крокової напруги. У цьому випадку застосовується схема контурного заземлення, її приклад наведено на малюнку.

Приклад контурного заземлення

Як видно з наведеного прикладу, групові заземлювачі розташовані сіткою. При цьому вертикальні електроди розміщені таким чином, щоб відстань між ними було менша за довжину заземлювального стрижня. У разі замикання фазного проводу на струмопровідну поверхню одного з електроприладів, за рахунок з'єднання з іншими заземлювачами, струм буде розтікатися таким чином, що рівень потенціалу буде приблизно однаковий в будь-якій точці підстави.

Таким чином, різниця потенціалів між підставою і корпусом електроприладу буде прагнути до нуля, відповідно, таким же буде і напруга кроку і дотику.

Зверніть увагу, що поза поверхні захищеної контуром спостерігається різкий спад рівня потенціалу заземлення, збільшуючи небезпеку ураження. Зробити падіння напруги більш пологим можна за допомогою металевих шин, розміщених за периметром контуру.

профілактика

У число профілактичних заходів для зниження ймовірності поразки від непрямого дотику входить:

  • Перевірка опору ізоляції кабелів, обмоток електромашин і інших струмоведучих елементів. У разі зниження опору ізоляції або її пошкодження, щоб уникнути лінійного або однофазного замикання, проблемна електрична мережа повинна бути відключена.
  • Вимірювання опору заземлення, воно не повинно перевищувати допустиму величину.
  • Перевірка надійності заземлення нейтрали (нульового проводу).
  • Регулярна перевірка пристроїв захисного відключення на предмет спрацювання від струму замикання і відповідність іншим параметрам.
  • Оскільки людське тіло має малим опором, то при роботі з електроприладами слід використовувати, як мінімум, гумові килимки. З огляду на непередбачуваність появи напруги дотику на корпусі обладнання, такий запобіжний засіб не буде зайвою.
  • Відстеження режимом електроустановок, щоб не допустити їх нештатної роботи і т.д.

Рекомендуємо прочитати:

  • Що таке статичну електрику?
  • Вимоги до переносних заземлень
  • Призначення і відмінність один від одного заземлення та занулення

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик