Напряжение шага и напряжение прикосновения: Напряжение шага и прикосновения

Напряжение шага и прикосновения

Поражение током возможно при прикосновении к заземленному корпусу электрооборудования, на которое произошло замыкание. В этом случае, когда человек касается одновременно корпуса, оказавшегося под напряжением, и земли, на которой стоит, он может оказаться под напряжением прикосновения U .

Напряжение прикосновения — разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Потенциалы на поверхности грунта при замыкании тока на корпус любого потребителя распределяются по гиперболической кривой. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов корпуса электрооборудования и точек почвы, на которых находятся ноги человека. Чем дальше электродвигатель находится от заземлителя, тем под большее напряжение прикосновения человек попадает, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем меньше напряжение прикосновения U . За пределами зоны растекания тока напряжение прикосновения равно напряжению на корпусе оборудования относительно земли.

Рис. Схема прикосновения человека к заземленному оборудованию при напряжении прикосновения:

I-распределение потенциала на поверхности грунта в момент замыкания фазы на корпус; II — напряжение прикосновения U при изменении расстояния от заземлителя; 1,2,3 — корпуса электродвигателей

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.

Напряжение шага — напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

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.

Максимальное значение будет, когда человек одной ногой стоит на участке земли в точке замыкания тока на землю, а другой — на расстоянии шага от этой точки. Минимальное значение соответствует случаю, когда человек стоит на точках с одинаковыми потенциалами, тесно сомкнув ноги. В этом случае = 0.

Напряжение шага является причиной частой гибели людей и крупных животных (коров, лошадей). При обнаружении соединения с землей какой-либо токоведущей части установки запрещается приближение к месту повреждения на расстояние ближе 4 м в помещениях и ближе 10 м — на открытых площадках.

Следует отметить, что характер зависимости напряжения шага от расстояния между человеком и заземлителем противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.

Без учета дополнительных сопротивлений в электрической цепи человека максимальное напряжение шага меньше напряжения прикосновения. Однако поражение людей при воздействии напряжения шага объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные органы — легкие и сердце, что приводит к параличу их деятельности.

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.

Напряжение шага и прикосновения., действующие на человека. Меры защиты.

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

Потенциалы на
поверхности грунта при замыкании тока
на корпус любого потребителя распределяются
по гиперболической кривой. Напряжение
прикосновения равно разности потенциалов
корпуса электрооборудования и точек
почвы, на которых находятся ноги человека.
Чем дальше электродвигатель находится
от заземлителя, тем под большее напряжение
прикосновения человек попадает, и
наоборот, чем ближе к заземлителю, тем
меньше напряжение прикосновения U . За
пределами зоны растекания тока напряжение
прикосновения равно напряжению на
корпусе оборудования относительно
земли.
Снизить напряжение прикосновения
и силу тока можно за счет малого
сопротивления системы защитного
заземления или увеличения потенциала
поверхности в зоне растекания тока на
землю.

Для защиты людей от напряжения
прикосновения применяется уравнивание
потен­циалов, а также использование
дополнительных изолирующих электрозащитных
средств (изолирующих подставок;
изолирующих ковриков).

Шаговое напряжение 
напряжение, обусловленное электрическим
током, протекающим 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.

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.
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.

Основные меры защиты

  1. Изоляция токоведущих частей с устройствами
    непрерывного контроля. Различают виды
    изоляции:

рабочая – обеспечивает
нормальную работу электроустановок и
защиту от поражения током

дополнительная
– предусматривается
на случай повреждения рабочей изоляции,
рабочая+дополнительная=двойная изоляция

усиленная – улучшенная изоляция,
которая обеспечивает ту же степень
защиты, что и двойная изоляция.

Нормирование изоляции: характеристика
– сопротивление изоляции. Контроль
изоляции: периодически осуществляется
мегаомметрами, при приемосдаточных
испытаниях электроустановок после
монтажа, ремонта, при обнаружении
дефекта, а также в установленные
нормативные сроки. Постоянный контроль
осущ. приборами, включенными в цепь
электроустановки, они подают сигнал о
снижении сопротивлении изоляции.

  1. Ограждение и недоступность токоведущих
    частей. Оградительные устройства
    применяются с целью исключения
    возможности прикосновения к токоведущим
    цепям. Выполняются в различном исполнении.

  2. Эл. разделение сетей. Сети большой
    протяженности имеют значительные
    емкости, и даже однофазное прикосновение
    в таких сетях опасно. Поэтому их разделяют
    разделительными трансформаторами на
    отдельные участки, что уменьшает их
    емкостную составляющую и опасность
    поражения тока.

  3. Применение малых напряжений. Малое
    напряжение – до 42 В, которое используется
    для питания инструментов, а также для
    переносных светильников и местного
    освещения на станках в помещениях с
    особой и повышенной опасностью.

  4. Электрозащитные средства. Служат для
    выполнения ремонтных и пусконаладочных
    работ в действующих электроустановках.
    По назначению они делятся на изолирующие,
    ограждающие и вспомогательные.
    Изолирующие служат для изоляции человека
    от токоведущих деталей. Бывают основными
    (изоляция длительно выдерживают рабочее
    напряжение, для установок до 1000В –
    изолирующие штанги, изолирующие клещи,
    диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный
    инструмент, боты, указатели напряжения;
    свыше 1000В – изолирующие штанги, указатели
    напряжения, клещи) и дополнительные
    (применяются совместно с основными –
    коврики, галоши, изолирующие подставки).
    Ограждающие средства служат для
    ограждения токоведущих частей и
    ошибочных операций в коммутационном
    оборудовании – переносные ограждения,
    переносные заземления. Вспомогательные
    служат для защиты от падений с высоты,
    вспышек света, механических повреждений
    – пояса, канаты, когти, очки, рукавицы,
    противогазы.

  5. . Защитные заземления -преднамеренное
    соединение с землей или ее эквивалентом
    металлических нетоковедущих частей
    электроустановок, которые могут
    оказаться под напряжением. Заземлению
    подлежат корпуса приборов, станков,
    станины, опоры и др.

Принцип действия: снижение уровней
напряжений прикосновения относительно
земли до допустимых пределов.

Причины оказания корпусов под напряжением:

· самоиндукция, индукция

· блуждающие токи

Пробой изо Заземление состоит из
защитного заземляющего устройства (
стержневые электроды, которые размещаются
по контуру или в линию), к которому
подключены все производственные
помещения, а к ним крепится оборудование.
Все параметры заземления рассчитываются
специальными методами.

  1. Зануление– преднамеренное эл.
    сопротивление с нулевым защитным
    проводником металлических нетоковедущих
    частей, которые могут оказаться под
    напряжением. Принцип действия: зануление
    превращает замыкание на корпус в
    однофазное короткое замыкание, в
    результате которого срабатывает защита
    (автомат или предохранитель или реле),
    которая селективно отключает поврежденный
    участок сети. Нулевой защитный проводник
    нельзя путать с нейтралью, который
    служит для питания потребителя. Для
    надежного отключения и срабатывания
    защита проводимость проводов выбирается
    такой, чтобы ток короткого замыкания
    был как минимум в 3 раза больше номинального
    тока ближайшего реле, автомата или
    предохранителя. Нулевой провод через
    20-30 метров повторно заземляется с целью
    уменьшения напряжения на корпусе в
    момент кз. Зануление контролируется
    аналогично заземлению мегаомметрами.

  2. 8. Защитное отключение

Это быстродействующая защита, применяемая
в тех случаях, когда все другие виды
защиты трудноосуществимы, ненадежны
или когда к электроустановке предъявляются
повышенные требования безопасности.
Особенности – быстродействие,
чувствительность, помехоустойчивость.

05. Напряжение прикосновения. Напряжение шага. – ОБЖ.ру

В. Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением.

Указанные части электроустановок (корпуса, оболочки, кабеля) могут оказаться под напряжением лишь случайно в результате повреждения изоляции. При случайном касании этих частей человек будет находиться под воздействием напряжения прикосновения.

Напряжение прикосновения — это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12. 1. 009-76). 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) Uпр = Uзa1a2 ,

а ток, проходящий через человека

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

Г. Включение на напряжение шага.

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).

где b1 — коэффициент, учитывающий форму заземлителя;

b2 — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда).

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.

Необходимо иметь в виду, что максимальные значения a1 и a2 больше таковых соответственно b1 и b2 , поэтому шаговое напряжение значительно меньше напряжения прикосновения. Кроме того, путь тока “нога-нога” менее опасен чем путь “рука-рука”. Однако имеется много случаев поражения людей при воздействии шагового напряжения, что объясняется тем, что при воздействии шагового напряжения в ногах возникают судороги и человек падает. После падения человека цепь тока замыкается через другие участки тела, а также человек может замкнуть точки с большими потенциалами.

Пример.

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.

Двое рабочих, толкавших тележку, получили электрический удар, от которого один упал, а второй с криком отскочил от тележки. Оба отделались испугом. Третий рабочий, шедший рядом и не касавшийся тележки, получил удар от шагового напряжения. Вначале он стал медленно приседать и затем, скорчившись, упал и умер.

02.05.2013 23:36

181. Напряжение прикосновения и шага. Причины возникновения, опасность и пути снижения.

 
Напряжение прикосновения
Uпр (В)
есть напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается
человек, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека
Rh (Ом):

Uпр
= Ih
Rh,

где Ih
– ток, проходящий через тело человека по пути «рука – ноги», А.

Напряжение
прикосновения характеризуется отрезком АВ и зависит от формы потенциальной
кривой и расстояния х между человеком, прикасающимся к заземленному
оборудованию, и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем
больше Uпр, и наоборот. Так, при
расстоянии х = ∞, а практически при х = 20 м (точка 1 на рис. 9.2)
напряжение прикосновения имеет наибольшее значение: Uпрз;
при этом α=1. Это наиболее опасный случай прикосновения. При наименьшем значении
х, когда человек стоит непосредственно на заземлителе (точка 2 на рис.
9.2), Uпр = 0 и α = 0.

Р и с. 9.2. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе:

I — потенциальная кривая; II
— кривая, характеризующая изменение
напряжения прикосновения  Unp
при изменении расстояния от заземлителя х


Напряжение шага
Uш (B)
есть напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на
расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. При этом длина шага α
принимается равной 0,8 м.

Напряжение
шага представляет собой также падение напряжения в сопротивлении тела человека 
Rh (Ом):

Uш
= Ih
Rh
,

где Ih
– ток, проходящий через человека по пути «нога – нога», А.

Напряжение шага ориентировочно определяется отрезком АВ (рис. 9.3), 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. Максимальные значения Uш
и β будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, т. е. когда человек одной
ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой – на расстоянии шага от
него.

Р и с. 9.3. Напряжение шага при одиночном заземлителе

Наименьшие значения
Uш
и β будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически за
пределами поля растекания тока, т. е. дальше 20 м. В этом месте
Uш ≈ 0 и β ≈ 0.

В начало

Лабораторная работа 17 Ответы на вопросы Что такое напряжение прикосновения

Лабораторная работа 17

Ответы на вопросы

  1. Что такое напряжение прикосновения?

Напряжение прикосновения – это
напряжение между двумя точками
электрической цепи тока, которых
одновременно касается человек.

— потенциал корпуса электра установки

— потенциал земли в точке, где находятся
ноги человека

— коэффициент напряжения прикосновения

  1. От чего зависит величина напряжения
    прикосновения.

Величина напряжения прикосновения
зависит:

  1. От наличия связи корпусом и землёй,
    например, через железо бетонный фундамент
    или заземляющее устройство

  2. От места расположения заземлителя
    относительно корпуса электроустановки

  3. От режима нейтрали источника питания

  4. От вида замыкания (на корпус, на землю)

  1. Что такое напряжение шага?

Напряжение между двумя точками цепи
тока (поверхности земли), находящимися
одна от другой на расстоянии шага
(0,8м),на которых одновременно стоит
человек называется напряжение шага.

— расстояние 1и 2й точек на поверхности
земли, в которых находятся одновременно
ноги человека, от заземления

— длинна шага, принимается равной 0,8м
(предполагается что человек движется
по направлению к заземлению или от
него).

— коэффициент напряжения шага

— потенциал земли.

  1. От чего зависит величина напряжения
    шага?

Величина напряжения шага зависит:

  1. От сопротивления опорной поверхности
    ног и сопротивления обуви.

  2. От расстояния до заземления

  3. От расстояния между ногами ()
    относительно источника заземления

5. Влияние величины удельного
сопротивления земли на величины
напряжений прикосновения и шага.

Напряжение прикосновения зависит от
закона изменения потенциала поверхности
земли в направлении расположения
электроустановок, расстояния между
человеком и заземлителем. Общая
закономерность следующая – чем дальше
от заземлителя находиться электроустановка,
тем больше

и наоборот.

Рис.1 Напряжение прикосновения
при одиночном заземлителе

1 – распределение напряжения на
поверхности земли

2 – изменение напряжения прикосновения
от расстояния до заземления

Как видно из
графика

уменьшается с удалением от заземления
и увеличивается с приближением. То
есть

максимально если одна нога человека
стоит на источнике заземления, а другая
находится на расстоянии шага (а=0,8). И
шаговое напряжение равно нулю при
расстоянии равному х=20м.

Рис.2 Зависимость шагового напряжения
от расстояния до заземления.

    1. Как при необходимости можно войти
      (выйти) в зону опасных шаговых напряжений?

Как
видно из формулы, если расстояние а=0,
то потенциалы равны

и
=0.
То есть ноги у человека должны быть, или
расстояние между ними должно быть как
можно меньше он хоть будет находиться
под потенциалом
шаговое
напряжение будет минимально. Значит
надо двигаться либо прыжками либо
маленькими шагами.

Также следует двигаться, как можно
дальше от заземления, так как в близи
источника заземления разность потенциалов
максимальна.

Или следует двигаться по эквипотенциальным
линиям.

    1. Почему при расчётах значение
      сопротивления тела человека не всегда
      принимается равным 1000 Ом?

Измерение напряжения прикосновения и шага

Опасность поражения электротоком является одним из серьезных рисков на любом производственном предприятии, ведь во всех технологических процессах используется электрооборудование. Чтобы исключить возникновение электротравм, необходимы регулярные проверки объекта на соответствие нормам энергобезопасности.

Одной из важнейших проверок электробезопасности является измерение двух показателей – контактного и шагового напряжения. Если не проводить эти испытания, то невозможно гарантировать безопасность сотрудников предприятия при резких перепадах электронапряжения.

Назначения измерений

Напряжение прикосновения – это напряжение между теми двумя точками, к которым человек может одновременно прикоснуться. Разность потенциалов в точках прикосновения замеряют в производственных цехах, где установлено технологическое оборудование, в животноводческих комплексах, банях, саунах, бассейнах.

В нормальных ситуациях показатель контактного напряжения относительно невелик, поэтому прикосновение к оборудованию не может нанести вред организму человека. Однако в случае неисправности электроустановки напряжение прикосновения может возрасти в десятки раз до того момента, пока сработают защитные реле и отключат вышедшее из строя оборудование.

Рассмотрит пример: сотрудник стоит на грунте или на полу и прикасается к заземленной электроустановке, при этом на нее подано электронапряжение. В этом случае контактное напряжение рассчитывается как разница потенциалов корпуса и точек грунта, в которых расположены ступни.

Шаговым напряжением принято называть разницу потенциалов, которая возникает между точками, находящимися друг от друга на расстоянии одного шага. Величина напряжения шага зависит от силы тока, которая протекает через землю, и удельного сопротивления почвы. Наиболее опасными являются места соприкосновения токопроводящих элементов с землей или полом, по мере удаления от них разность потенциалов шага будет уменьшаться.

Как проводятся замеры

Замеры напряжения и шага необходимо проводить в помещениях, где электрооборудование замыкается на грунт, а также при наличии токопроводящих установок большой протяженности. В таких ситуациях возможно возникновение большой разности потенциалов в случае возникновения дефектов изоляции.

Кроме того, замеры контактного напряжения надо выполнять в следующих случаях:

  • отсутствие возможности отключить заземление;
  • высокий риск пробоев на грунт возле замеряемого заземления;
  • площадь контура электроустановки в зоне контакта с землей сравнима с размерами заземления.

Измерения напряжения прикосновения и шага производится с использованием специализированного оборудования. При проведении замеров также контролируется корректность подключения электроустановок.

Величины показателей контактного и шагового напряжения используется для выработки мероприятий по минимизации риска получения электротравм в случае нештатной работы электрооборудования. Также показатели напряжения прикосновения и шага применяют для построения операционных процессов в соответствии с нормами электробезопасности.

Преимущества обращения в «ТеплоЭлектроСервис»

Компания «ТеплоЭлектроСервис» предоставляет услуги замеров контактного и шагового напряжения в соответствии с требованиями отраслевых стандартов. Электроизмерения производятся при температуре окружающего воздуха не ниже +5 оС с подключенным напряжением. Результаты оформляются протоколом установленного образца.

Заказывая услуги в нашей электротехнической лаборатории, вы получаете качественный профессиональный сервис:

  • использование современного измерительного оборудования и приборов;
  • сжатые сроки проведения проверок независимо от сложности задачи;
  • предоставление официального заключения;
  • лояльные цены на услуги выездной лаборатории.

В нашей компании работают высококвалифицированные специалисты, имеющие большой опыт проведения электроизмерений напряжения. Обращаясь к нам, вы можете быть уверены в правильности и точности проведения замеров. Если по результатам проведения замеров напряжение прикосновения и шага выше предельно допустимых значений, то будет выполнена проверка состояния цепи заземления.

Цена замеров напряжения прикосновения и шага рассчитывается индивидуально, стоимость зависит от типа и размеров объекта. Сделать заявку на получение услуг можно через сайт или по телефону.

Шаговое напряжение: правила выхода

Получить удар током можно не только прикоснувшись к оголённому проводу, заземлённым предметам или корпусу устройства с неисправной электроизоляцией. Существует вероятность попадания под шаговое напряжение, возникающее в том случае, если провод с действующей ЛЭП падает на землю. Увидев кабель, лежащий на земле, не стоит радоваться нежданной удаче, ведь он может таить в себе опасность. Если ЛЭП не отключена, то электроток продолжает спокойно течь и может оказать негативное влияние на любой объект, будь то человек, животное или автомобиль. Опасность шагового напряжения имеет тенденцию к снижению, если объект расположен на значительном удалении от оборванного провода.

Что такое шаговое напряжение?

Напряжение прикосновения и шаговое напряжение – это термины-синонимы. И в обоих случаях речь идёт о напряжении, возникающем между двумя точками цепи электротока. Точки располагаются на дистанции в один шаг, а это примерно 80 см, и именно между ними создаётся опасный потенциал. Здесь многое зависит от силы тока и расстояния от человека до точки контакта провода с землёй. Когда возможно возникновение шагового напряжения? Если:

  • Оборвался провод ЛЭП или локальный кабель, при помощи которого электричество поставляется конкретному потребителю.
  • Произошла авария на электроподстанции.
  • Попала молния в опору ЛЭП или молниеотвод.
  • Случилось короткое замыкание.
  • Имеет место быть иным чрезвычайным происшествиям.

В каком радиусе можно попасть под шаговое напряжение?

Шаговое напряжение зависит от силы тока и удельного сопротивления материала, через который он проходит. Как правило, это грунт, и если он влажный, то это нужно принять во внимание, так как радиус действия увеличивается. Относительно безопасным является расстояние от оборванного провода до объекта в 20 м. Зона действия шагового напряжения зависит от многих факторов, равно как и уровень воздействия на человека:

  • Температура окружающей среды.
  • Тип обуви, в которую обут человек (если это резиновые сапоги, то вероятность получения электротравмы минимальна).
  • Наличие в крови алкоголя.
  • Расстояние от источника опасности.
  • Тип и влажность грунта.
  • Наличие открытых ран на ногах.

Радиус действия шагового напряжения существенно увеличивает влажное основание. И особо опасной является зона, расположенная в радиусе 5-10 метров от источника. Радиус поражения на воде и земле вычисляется по специальным формулам и на проведение расчётов в критической ситуации не хватает времени. Для проведения таких расчётов необходимо вычислить сопротивление грунта, который состоит из разных слоёв, а потом умножить эту величину на определённый коэффициент. Это позволяет определить и шаговое напряжение, и безопасное расстояние, и на сколько метров эта зона распространяется.

Чем опасно шаговое напряжение?

Приближение к упавшему проводу, на который подаётся электроток, очень опасно и для животных, и для людей, особенно, если объект находится в радиусе 5-10 м от источника. При попадании в зону действия шаговых напряжений человек падает на землю из-за того, что его мышцы начинают непроизвольно, судорожно сокращаться. Именно в этот момент оно перестаёт воздействовать на объект, поскольку электрический ток начинает уже проходить через всё тело, а это уже может стать причиной летального исхода.

Человек может выйти из зоны поражения самостоятельно, если будет знать некоторые простые правила, а вот животное, попавшее в столь опасную зону, запросто может погибнуть, и в группе риска находится крупнорогатый скот, да и вообще – все крупные животные, имеющие солидное расстояние шага. Следует запомнить, что причина возникновения шагового напряжения сокрыта в оборванном проводе, к которому нельзя подходить на расстояние, ближе, чем 8 м. Если это нужно сделать по долгу службы, то следует принять все меры защиты.

Выход из зоны шагового напряжения


Если помощи ждать неоткуда, а человек оказался в опасной зоне, то он должен помочь себе сам. Даже безопасное для жизни шаговое напряжение может оказать негативное влияние на здоровье. Но чем ближе расстояние к упавшему проводу, тем выше вероятность получения электротравмы. Сначала человек может почувствовать лёгкое покалывание, зуд или жжение, потом спазмы. Когда он падает на землю, то действие негативное воздействие электротока увеличивается, и потерпевший начинает испытывать резкую боль, и всё может закончиться параличом.

Способы выхода из зоны шагового напряжения зависят от конкретной ситуации. В любом случае, нужно снизить размер шагов. Если человек находится в относительно адекватном состоянии, то порядок перемещения таков: нужно встать на одну ногу и совершать прыжки, причём, чем меньше будет их размер, тем больше появится шансов на благополучный исход. Способы защиты от шагового напряжения достаточно разнообразны. Например, если человек почувствовал, что «он попал», нужно быстро сомкнуть обе ноги. Это позволит понизить разность потенциалов в месте соприкосновения ступней с грунтом.

Как необходимо передвигаться в зоне шагового напряжения?

Бежать стремглав из опасного места категорически запрещено. Каждый, кто это сделает, рискует попасть под повторное напряжение. Безопасный выход подразумевает медленное передвижение, мелкими «семенящими» шажками, и такую «походку» принято называть «гусиным шагом». Ноги от земли отрывать запрещено. Если по пути движения имеются сухие доски, то идти нужно по ним, так как сухое дерево является отличным диэлектриком, а вот к кирпичам и железобетонным конструкциям это не относится.

Каким образом следует передвигаться по зоне шагового напряжения? Ещё один способ – это тот, который описан выше: на одной ноге. Но его задействовать не всегда возможно, так как не все умеют «скакать на одной ножке», а случайное падение может даже стать причиной летального исхода. Правила перемещения в зоне шагового напряжения запрещают двигаться по спирали или по направлению к оборванному проводу. По статистике, 80% самостоятельных выходов из опасной зоны не имеют никаких последствий для здоровья.

Правила эвакуации пострадавшего из зоны действия электротока

Если пострадавший лежит в зоне шагового напряжения, то не стоит бежать к нему, особенно, если ноги «спасателя» обуты не в диэлектрические боты, а обычную обувь. В идеале, нужно входить в опасную зону подготовленным, а это значит, что в наличии должны быть диэлектрические перчатки и хотя бы резиновые галоши. При отсутствии подходящей обуви нужно приблизиться к пострадавшему «гусиным шагом», не отрывая подошвы обуви от земли.


Чтобы исключить поражение человека, пришедшего на помощь, электрическим током, он должен браться за пострадавшего только одной рукой, и только в том случае, если его одежда – сухая. Расстояние, на которое придётся оттащить потерпевшего, составляет 8 м, но если инцидент произошёл в помещении, то оно сокращается в два раза. При наличии возможности, следует отключить электричество так быстро, как это возможно. Освобождение пострадавшего от воздействия шагового напряжения возможно только при использовании средств индивидуальной защиты.

Понимание возможности шагов и касания — Предотвращение инцидентов

Наступает сезон летних штормов, и вместе с ними приходят оборванные провода, сломанные столбы, деревья и ветви, которые иногда соприкасаются с находящимися под напряжением воздушными проводниками. Эта задняя дверь покрывает некоторые из основных опасностей при работе с обесточенными проводниками под напряжением или рядом с ними, а также невидимую опасность ступенчатого и касательного потенциала.

Что такое ступенчатый и касательный потенциал?
Чтобы понять потенциал шага и прикосновения, нам сначала нужно понять, как энергия рассеивается через проводящие объекты. В условиях обрыва полюса или обрыва провода существуют действительно хорошие проводники, которые обеспечивают путь к земле, включая металлические ограждения, влажную почву и лужи. Существуют и другие проводники, которые могут быть не такими хорошими, но все же позволяют току проходить на землю, например, деревья, деревянные заборы и опоры. Древесина обычно рассматривается как изолятор, но мокрая древесина будет проводить электрический ток.

Когда находящийся под напряжением провод падает через сетчатый забор или прямо на землю, объект и непосредственная область находятся под напряжением, создавая зону высокого напряжения по отношению к земле.Фактическое напряжение зависит от источника, сопротивления объекта и условий почвы, включая материал и влажность.

Рассеяние напряжения от заземленного проводника — или от заземленного конца заземленного объекта под напряжением — называется градиентом потенциала земли. Падения напряжения, связанные с этим рассеянием напряжения, называются потенциалами земли. Напряжение быстро падает с увеличением расстояния от заземленного конца.

Другой способ описать это — пример камня, брошенного в пруд.Камень создает рябь, которая постепенно исчезает по мере продвижения от центра. Напряжение является самым высоким у источника и спадает, когда энергия движется по земле.

Шаговый потенциал
Когда ток течет от электрического провода через сетчатый забор к земле, создается состояние высокого напряжения, и возникает градиент напряжения в зависимости от удельного сопротивления почвы, что приводит к разнице напряжений — также известная как разность потенциалов — между двумя точками на земле.Это называется ступенчатым потенциалом, так как он может вызвать разницу в напряжении между ногами человека.

Потенциал прикосновения
Потенциал прикосновения — это напряжение между любыми двумя точками на теле человека — рука к руке, плечо к спине, локоть к бедру, рука к ноге и так далее. Например, если электрический провод падает на автомобиль, и человек касается этого автомобиля, ток может пройти от автомобиля под напряжением через человека к земле.

Как защитить себя
Во время шторма первое, что нужно помнить, это то, что линии электропередач могут быть неправильно сконфигурированы.Для вашей защиты помните об этих основных правилах безопасности при урагане, приведенных в Информационном бюллетене OSHA «Безопасная работа с поврежденными электрическими проводами» (www.osha.gov/OshDoc/data_General_Facts/downed_electrical_wires.pdf): проводник безопасен просто потому, что он находится на земле или не искрит.
• Не думайте, что весь провод с покрытием, атмосферостойкий или изолированный провод — это просто телефонный, телевизионный или оптоволоконный кабель.
• Низко висящие провода все еще имеют потенциал напряжения, даже если они не касаются земли, поэтому не прикасайтесь к ним.Все находится под напряжением, пока не будет проведено испытание на обесточивание.
• Никогда не приближайтесь к обрушенной или упавшей линии электропередачи. Всегда предполагайте, что он находится под напряжением. Прикосновение к нему могло быть фатальным.
• Электричество может распространяться через землю по кругу от точки контакта. По мере удаления от центра могут возникать большие перепады напряжений.
• Никогда не проезжайте по вышедшим из строя линиям электропередач. Предположим, что они находятся под напряжением. И даже если это не так, сбитые стропы могут запутаться в вашем оборудовании или транспортном средстве.
• При контакте с линией электропередачи, находящейся под напряжением, когда вы находитесь в автомобиле, сохраняйте спокойствие и не выходите, если автомобиль не горит. Если возможно, обратитесь за помощью.
• Если вам необходимо выйти из любого оборудования из-за пожара или по другим причинам безопасности, постарайтесь полностью отпрыгнуть, убедившись, что вы не касаетесь оборудования и земли одновременно. Приземлитесь обеими ногами вместе и покачивайтесь небольшими шагами, чтобы минимизировать путь электрического тока и избежать поражения электрическим током. Будьте осторожны, чтобы сохранить равновесие.

Используя свои знания и несколько основных правил безопасности во время штормов, вы можете уберечь свою команду и себя от опасности.

Об авторе: Джон Бойл — вице-президент по безопасности и качеству INTREN, компании по строительству электроэнергии, газа и телекоммуникаций, расположенной в Юнион, штат Иллинойс. Имеет более чем 28-летний опыт работы в области ядерной и ветровой энергетики, а также электро- и газораспределение.

Step and Touch

Например, человек может протягивать обе руки и одновременно касаться двух предметов, например, опоры башни и металлического шкафа.Иногда инженеры будут использовать трехметровое расстояние, чтобы быть особенно осторожными, поскольку они предполагают, что кто-то может использовать электроинструмент с шнуром питания длиной 3 метра.

Выбор места для размещения контрольных точек, используемых в расчетах потенциала прикосновения или напряжения прикосновения, имеет решающее значение для получения точного представления об уровне опасности на данном участке. Фактический расчет потенциала касания использует указанный объект (например, опору башни) в качестве первой опорной точки.Это означает, что чем дальше от башни расположена другая контрольная точка, тем больше разница потенциалов. Если вы можете представить человека с невероятно длинными руками, касающегося ножки башни, но стоящего на расстоянии нескольких десятков футов, у вас будет огромная разница в потенциале между его ступнями и башней. Очевидно, что этот пример невозможен: вот почему так важно установить, где и как далеко опорные точки, используемые при вычислении касаний, и почему было установлено правило одного метра.

Снижение потенциальных опасностей при наступлении и прикосновении обычно достигается с помощью одного или нескольких из следующих трех (3) основных методов:

1. Снижение сопротивления заземления системы заземления.
2. Правильное размещение заземляющих проводов.
3. Добавление резистивных поверхностных слоев.

Понимание правильного применения этих методов является ключом к снижению и устранению любых опасностей повышения потенциала земли.Только за счет использования сложного программного обеспечения для трехмерного электрического моделирования, которое может моделировать структуры грунта с несколькими слоями и конечными объемами различных материалов, инженер может точно смоделировать и спроектировать систему заземления, которая будет безопасно устранять электрические неисправности высокого напряжения.

Снижение сопротивления заземлению

Снижение сопротивления заземления (RTG) площадки часто является лучшим способом уменьшить негативные последствия любого события повышения потенциала земли, где это возможно.Повышение потенциала заземления — это произведение тока короткого замыкания, протекающего в систему заземления, на сопротивление заземлению системы заземления. Таким образом, уменьшение повышения потенциала заземления снизит повышение потенциала заземления до такой степени, что ток короткого замыкания, протекающий в систему заземления, действительно возрастет в ответ на уменьшение повышения потенциала заземления. Например, если ток короткого замыкания для высоковольтной опоры составляет 5000 ампер, а сопротивление заземления системы заземления составляет 10 Ом, повышение потенциала заземления будет составлять 50 000 вольт.Если мы уменьшим сопротивление заземления системы заземления до 5 Ом и в результате ток короткого замыкания возрастет до 7000 ампер, то повышение потенциала заземления станет 35000 вольт.

Как видно из приведенного выше примера, уменьшение сопротивления заземления может иметь эффект, позволяя большему току протекать в землю в месте повреждения, но всегда будет приводить к более низким значениям повышения потенциала заземления, а также к ступенчатому напряжению и напряжению прикосновения при место неисправности. С другой стороны, дальше от места повреждения, на соседних объектах, не подключенных к поврежденной конструкции, увеличение тока в землю приведет к большему протеканию тока возле этих смежных объектов и, следовательно, к увеличению роста потенциала земли, коснитесь напряжения и ступенчатые напряжения на этих объектах.Конечно, если они изначально низкие, увеличение может не представлять проблемы, но есть случаи, когда есть основания для беспокойства. Уменьшение сопротивления заземления может быть достигнуто любым количеством способов, как обсуждалось ранее в этой главе.

Правильное размещение заземляющих проводов

Типичная спецификация для заземляющих проводов на высоковольтных опорах или подстанциях заключается в установке контура заземления вокруг всех металлических объектов, связанных с этими объектами; имейте в виду, что может потребоваться изменить глубину и / или расстояние, на котором контуры заземления заглублены от конструкции, чтобы обеспечить необходимую защиту.Как правило, для этих контуров заземления требуется неизолированный медный проводник сечением не менее 2/0 AWG, проложенный в непосредственном контакте с землей на расстоянии 3 футов от периметра объекта, на 18 дюймов ниже уровня земли. Целью петли является минимизация напряжения между объектом и поверхностью земли, где человек может стоять, касаясь объекта, то есть минимизировать потенциалы прикосновения.

Важно, чтобы все металлические объекты в среде георадара были связаны с системой заземления, чтобы исключить любую разницу потенциалов.Также важно учитывать удельное сопротивление почвы как функцию глубины при вычислении напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения, а также при определении глубины размещения проводников. Например, в почве с сухим поверхностным слоем с высоким удельным сопротивлением проводники в этом слое будут неэффективными; слой с низким удельным сопротивлением под ним будет лучшим местом для заземляющих проводов. С другой стороны, если ниже существует еще один слой с высоким удельным сопротивлением, длинные заземляющие стержни или глубокие скважины, проходящие в этот слой, будут неэффективными.

Иногда считается, что размещение горизонтальных проводников контура заземления очень близко к поверхности приводит к наибольшему снижению потенциала прикосновения. Это не обязательно так, поскольку проводники, расположенные близко к поверхности, скорее всего, будут находиться в более сухой почве с более высоким удельным сопротивлением, что снижает эффективность этих проводников. Кроме того, в то время как потенциалы касания непосредственно над петлей могут быть уменьшены, потенциалы касания на небольшом расстоянии могут фактически увеличиваться из-за уменьшения зоны влияния этих проводников.Наконец, ступенчатые потенциалы, вероятно, увеличатся в этих местах: действительно, ступенчатые потенциалы могут быть проблемой возле проводников, которые расположены близко к поверхности, особенно по периметру системы заземления. Для решения этой проблемы часто можно увидеть проводники по периметру вокруг небольших систем заземления, заглубленных на глубину 3 фута ниже уровня земли.

Снижение опасности шагов и прикосновения

Один из простейших методов снижения потенциальной опасности шагов и прикосновений — это носить обувь для защиты от поражения электрическим током.В сухом состоянии обувь для защиты от поражения электрическим током имеет сопротивление в миллионы Ом на подошве и является отличным средством обеспечения безопасности персонала. С другой стороны, когда эти ботинки мокрые и грязные, ток может обойти подошвы ботинок в пленке материала, скопившейся по бокам ботинка. Мокрый кожаный ботинок может иметь сопротивление порядка 100 Ом. Кроме того, нельзя предполагать, что широкая публика, которая может иметь доступ к внешнему периметру некоторых объектов, будет носить такое защитное снаряжение.

Еще одна технология, используемая для снижения вероятности ступенек и прикосновений, — это добавление более резистивных поверхностных слоев. Часто к башне или подстанции добавляют слой щебня, чтобы обеспечить изоляцию между персоналом и землей. Этот слой уменьшает количество тока, который может протекать через человека в землю. Борьба с сорняками — еще один важный фактор, так как во время неисправности растения получают электропитание и могут проводить опасное напряжение в человеке. Асфальт — отличная альтернатива, поскольку он гораздо более устойчив, чем щебень, и рост сорняков не является проблемой.Добавление резистивных поверхностных слоев всегда повышает безопасность персонала во время георадара.
.

Телекоммуникации в высоковольтных средах

Когда телекоммуникационные линии необходимы на высоковольтной площадке, требуются особые меры предосторожности для защиты коммутационных станций от нежелательных напряжений. При вводе любого медного провода в подстанцию ​​или вышку другой конец провода подвергается воздействию опасного напряжения, поэтому требуются определенные меры предосторожности.

Отраслевые стандарты, касающиеся этих мер предосторожности и требований защиты, описаны в стандарте IEEE Standard 387, IEEE Standard 487 и IEEE Standard 1590.Эти стандарты требуют, чтобы было проведено исследование повышения потенциала земли, чтобы можно было правильно рассчитать линию пика 300 вольт.

Для обеспечения надлежащего заземления сотовой станции и заземления телекоммуникационной вышки стандарты электросвязи требуют использования оптоволоконных кабелей вместо медных проводов в пределах пикового напряжения 300 В. Коробка преобразования медь-оптоволокно должна быть расположена за пределами зоны действия георадара на расстоянии, превышающем пиковое значение 300 В или среднеквадратичное значение 212 Вольт. Это известно в промышленности как «линия на 300 вольт.«Это означает, что, согласно результатам расчетов, длина медного провода телекоммуникационной компании не может быть ближе, чем пиковое расстояние в 300 вольт. Это расстояние, на котором медный провод должен быть преобразован в оптоволоконный кабель. Это может помочь предотвратить попадание нежелательного напряжения в телекоммуникационную сеть телефонных компаний.

Текущие формулы для расчета 300-вольтовой линии, перечисленные в стандартах, привели к неправильному толкованию и расхождению во мнениях, что привело к изменению порядка величины в расчетных расстояниях для практически идентичных исходных данных проекта.Кроме того, опыт эксплуатации показал, что строгое применение теории приводит к излишне большим расстояниям. Это привело к множеству компромиссов в телекоммуникационной отрасли. Наиболее известным является новый стандарт IEEE Standard 1590-2003, в котором отметка 150 метров (~ 500 футов) указывается в качестве расстояния по умолчанию, если исследование повышения потенциала земли не проводилось в данном месте.

Расчет напряжения прикосновения и шага

При выполнении анализа системы заземления очень важно оценить безопасность персонала и населения на объекте электроснабжения.Во время замыкания на землю напряжение системы заземления и окружающей почвы повышается, что описывается как повышение потенциала земли. Опасные условия могут возникать для людей, поскольку напряжение варьируется от оборудования к различным точкам почвы, характеризуемое как напряжение прикосновения или опасность скачка напряжения.

Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения определяется как разность потенциалов между повышением потенциала земли заземляющей сети или системы и поверхностным потенциалом в точке, где человек может стоять, в то же время имея руку в контакте с наземной конструкцией.

Пример касания: у ног человека напряжение 800 В, поэтому при контакте с оборудованием на 1000 В возникает напряжение прикосновения 200 В.

Напряжение ступени

Разница в поверхностном потенциале, которую может испытать человек, преодолевая расстояние в 1 м (3 ‘) ногами, не касаясь заземленного предмета.

Пример ступени: человек идет одной ногой при напряжении 900 В, а другой — при 800 В, в результате чего возникает ступенчатое напряжение 100 В.

Оценка напряжения прикосновения и шага

В случае замыкания на землю невозможно устранить напряжение прикосновения или ступенчатое напряжение, поскольку ток будет проходить все пути, чтобы вернуться к своему источнику.К счастью, в мире существует несколько руководств и стандартов, которые предоставляют методы для оценки допустимого напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения. Основное внимание в этих документах уделяется расчетам для определения напряжения, при котором человек, вероятно, переживет это испытание, имея в виду, что минимальный ток через сердце может вызвать фибрилляцию. Если анализ показывает, что допустимые напряжения превышают допустимые величины, существует множество подходов к их снижению, например:

  • Расширение или увеличение системы заземления для уменьшения повышения потенциала земли.
  • Установка дополнительного заземлителя для уменьшения перепадов напряжения на поверхности почвы и оборудовании.
  • Добавление или расширение материала поверхностного слоя с высоким удельным сопротивлением, такого как измельченный чистый гравий или асфальт, для уменьшения тока через человека на поверхности.
  • Ускорение времени сброса настроек защиты для уменьшения продолжительности разряда.
  • Добавление физических барьеров для ограничения доступа к возможным опасным местам.
  • Использование средств индивидуальной защиты для создания зон уравнивания потенциалов и / или повышения сопротивления персонала.

Каждая станция уникальна, и правильный подход — это инженерное проектное решение для снижения и ограничения рисков.

Осведомленность о возможном шаге и касании

: повышение безопасности экипажа линии электропередачи

Стив Нилунд

Потенциал шага и касания хорошо понимается как угроза безопасности во многих ситуациях, связанных с источниками питания под напряжением. Что не так хорошо понимается, так это то, что опасные скачки напряжения и напряжения прикосновения могут существовать на обесточенных линиях из-за электромагнитной связи, и это ежедневная опасность для работников линий электропередачи.Необходим непрерывный мониторинг — с сигналами тревоги, чтобы предупредить об опасном напряжении.

Что подразумевается под шагом и сенсорным потенциалом?

Управление по охране труда (OSHA) определяет ступенчатый потенциал как напряжение между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом под напряжением. См. Рис. 1. Он равен разнице в напряжении между двумя точками, находящимися на разном расстоянии от объекта под напряжением. Человек может получить травму во время неисправности, просто стоя рядом с заземленным предметом, имеющим электрический заряд.

Потенциал прикосновения — это напряжение между объектом под напряжением и ступнями человека, контактирующего с объектом. Следует отметить, что потенциал прикосновения может быть почти полным напряжением на заземленном объекте, если этот объект заземлен в удаленной точке, откуда человек контактирует с ним. Кран, который заземлен на нейтраль системы и контактирует с линией под напряжением, например, подвергнет любого человека, контактирующего с краном или его неизолированной линией нагрузки, потенциалом прикосновения, почти равным полному линейному напряжению.

Рис. 1. Потенциал шага и касания
Опасность шага и прикосновения также применима к линиям передачи без напряжения

Может показаться, что опасность шага и прикосновения к трансмиссии не относится рабочие линии, когда они работают на обесточенной линии, подключенной к заземленной вышке. Однако в обесточенных линиях может возникать смертельное напряжение из-за электромагнитной индукции от параллельной линии передачи, находящейся под напряжением, и вероятность этого возрастает из-за меняющейся рабочей среды.

Факторы, способствующие повышенной опасности ступенек и прикосновений, включают более широкое использование новых объектов для выработки электроэнергии, таких как ветряные электростанции, которые часто расположены далеко от мест потребления энергии, что приводит к более высоким напряжениям и токам нагрузки в перегруженных коридорах электроснабжения. Существующие полосы отвода часто используются для поддержки нескольких линий передачи, а существующие конструкции часто используются для прокладки дополнительного кабеля под основными линиями. См. Рисунок 2.

Кроме того, система заземления мачты не всегда надежна, поскольку сопротивление заземления сильно варьируется в зависимости от типа почвы, условий окружающей среды и может меняться во время рабочей смены по мере высыхания грунта.

Рис. 2. Пример переполненной линии электропередачи на полосе отвода.

Публикация Bonneville Power Administration (BPA) «Безопасное проживание и работа на высоковольтных линиях электропередачи» обсуждает проблемы, связанные с колючей проволокой и плетеными металлическими ограждениями, принимающими наведенное напряжение, когда они расположены рядом с линиями электропередач. BPA определяет потенциальные проблемы для забора, который находится в пределах 125 футов от линий и более 150 футов в длину.В системе электропередач на полосе отвода нет ничего необычного в том, что линии электропередач в пределах 125 футов могут проходить вместе на многие мили.

Этого уже недостаточно, поэтому просто для защиты рабочих от возможности случайного включения линии, на которой они работают, или от случайного контакта с линией, находящейся под напряжением, также необходимо защитить рабочих от наведенного напряжения на заземленных линиях.

Потенциальная опасность ступеньки и прикосновения не была бы такой серьезной, если бы можно было предположить, что каждая башня имеет хорошее заземление.К сожалению, это не так, особенно в районах, где почва может быть вулканической или каменистой. Как показали исследования, качество заземления сильно различается в зависимости от почвы. См. Таблицу 1.

Таблица 1. Типичные значения удельного сопротивления грунта

Из-за высокого удельного сопротивления некоторых грунтов даже при небольшом наведенном токе может возникнуть серьезная опасность удара. Фактические измерения на рабочем месте показали, что сопротивление составляет 500 Ом или выше, что потребует всего 1 А тока для создания потенциала 500 вольт.

Поскольку содержание влаги является основным фактором, влияющим на удельное сопротивление почвы, грунт, прошедший адекватные испытания в один прекрасный день, может позже иметь значительно более высокое сопротивление при более низком содержании влаги в почве. Обычное высыхание почвы в течение дня может означать, что безопасная среда в начале рабочего дня может оказаться небезопасной в конце рабочего дня.

Как в настоящее время решается эта проблема безопасности?

Чтобы создать безопасную рабочую площадку, работники линий электропередачи обычно создают одноточечное заземление на рабочем месте и прокладывают заземляющие кабели, соединяющие все токопроводящие объекты.В большинстве случаев это обеспечит адекватную защиту. В наихудшем случае случайного включения линии питания могут возникнуть очень высокие ступенчатые напряжения и напряжения прикосновения, но это случается редко и обычно в течение короткого периода времени. Принято считать, что с этим лучше всего справляться, обучая рабочих избегать ненужного контакта с транспортными средствами и другим оборудованием, подключенным к земле.

Работать с напряжениями, вызванными электромагнитной индукцией от параллельной линии, сложнее.В отличие от случайного включения питания, которое случается крайне редко, наведенные напряжения представляют собой постоянную проблему. А вероятность появления опасного напряжения в любое время зависит от многих факторов, в том числе от длины параллельных линий и типа почвы на участке.

В зависимости от предполагаемого напряжения необходимо использовать изолирующие перчатки и другое защитное оборудование. В некоторых случаях желательно добавить на площадку дополнительные заземляющие стержни. Однако до тех пор, пока не будет измерено фактическое сопротивление заземляющего стержня, трудно определить истинную эффективность этого метода.

Что еще можно сделать для повышения безопасности линейного экипажа?

Более точный метод определения шагового и касательного потенциала — это его непосредственное измерение. Обычно это делается с помощью стандартного вольтметра, снабженного датчиком высокого напряжения. Заземляющий стержень вводится примерно в 15 футах от вышки, и отрицательный зонд подключается к этой опорной точке заземления. Затем высоковольтный зонд прикасается к вышке, и измеряется напряжение между опорой и землей. Поскольку измеритель потребляет небольшой ток, нет необходимости иметь низкое сопротивление заземления, чтобы получить пригодные для использования показания.По практическим соображениям это обычно делается один раз, в начале смены.

Хотя этот метод является значительным улучшением по сравнению с бездействием, он не учитывает возможные изменения условий во время смены. Эти изменения могут быть медленными — почва может высохнуть в течение дня, в результате чего сопротивление грунта станет намного выше. Или изменения могут быть быстрыми — возможно, ток в параллельной линии внезапно нарастает, чтобы компенсировать изменение выработки электроэнергии или требований.Таким образом, простая проверка один раз в начале смены дает ложное чувство безопасности.

Рис. 3. Комплект SNT-02 от Delta Computer Systems

К счастью, теперь доступны специальные инструменты, которые устраняют эти ограничения. Эти приборы подключены к вышке на весь период работы и постоянно контролируют напряжение на вышке. Кроме того, если обнаруживается опасное напряжение, прибор предупреждает экипаж, используя световые и звуковые светодиоды высокой интенсивности, мигающие вместе с пронзительным звуковым сигналом.При обычном использовании в полевых условиях одному члену бригады назначается наблюдение за прибором и обеспечение того, чтобы все работали в безопасных условиях. Шаговый и сенсорный прибор SNT-02, показанный на рис. 3 и производимый компанией Delta Computer Systems Inc. из Battle Ground, Вашингтон, отображает фактическое напряжение и обеспечивает реакцию на основе обнаруженного диапазона напряжений. См. Таблицу 2.

Таблица 2: Предупреждения SNT Step и Touch Monitor

Delta Computer Systems SNT-02 использовался в недавнем проекте замены электрических полюсов BPA, который требовал ежедневного напряжения пошагово и прикоснитесь к показаниям потенциала, чтобы определить, собирают ли линии опасное напряжение через индуктивную связь.

«SNT-02 соответствовал или превзошел все ожидания в отношении показаний шага и касания, требуемых на протяжении всего проекта BPA», — сказал Эд Лоури, менеджер автопарка International Line Builders, компании по строительству линий электропередачи и распределения с полным комплексом услуг, расположенной в Туалатине. , Орегон. «Мы будем использовать SNT-02 в любом будущем проекте, где шаг и потенциал касания могут быть опасны для наших сотрудников».

Инструменты, такие как СНТ-02, повышают безопасность рабочих и становятся стандартным оборудованием для все большего числа рабочих коммунальных служб.Несколько раз в год экипажам предлагалось стоять в стороне или менять методы работы, когда эти устройства предупреждали о повышении напряжения. Используя старые методы, экипажи не знали бы об этом потенциально опасном изменении условий.


Об авторе: Стив Найлунд — генеральный директор и совладелец Delta Computer Systems Inc. Он имеет более чем 30-летний опыт работы в области производства промышленных и коммунальных продуктов, занимаясь разработкой аналоговых схем, цветовых датчиков и корпусов для электроники. Для получения более подробной информации, посетите WWW.stepandtouch.com.

Другие полезные продукты Статьи в текущем выпуске
Другие полезные продукты Архивы статей по выпуску

Шаговый потенциал и сенсорный потенциал — обязательно к прочтению

Потенциал ступени — это напряжение между ступнями, то есть один шаг человека, стоящего рядом с заземленным объектом под напряжением.

Потенциал прикосновения — это напряжение прикосновения между объектом под напряжением и ступнями человека, контактирующего с объектом. Это равно разнице в напряжении между объектом и точкой на некотором расстоянии.

Теперь самое важное — понять физический смысл и значение шагового потенциала и сенсорного потенциала.

Из теоретических соображений, True Earth — это проводник глубоко в земле, практически не имеющий сопротивления. С этим определением True Earth сопротивление заземления можно рассматривать как сопротивление между матом заземления или сеткой подстанции и истинной землей. Согласно этому определению, поверхность не является настоящей Землей. Течение может и будет течь по поверхности, но имеет тенденцию уходить вглубь.На рисунке ниже наземная сеть — это заземляющий коврик.

Теперь рассмотрим замыкание на землю передающей башни в районе подстанции. Ток короткого замыкания в опоре электропередачи будет проходить по заземляющему проводнику и опорам, а затем распространяться по поверхности, прежде чем уйти глубже, тем самым создавая потенциальную опасность для находящихся поблизости рабочих коммунальных служб. Чем ближе к опорам башни, тем больше концентрация тока и выше напряжение. Чем шире расставлены ноги человека или чем больше расстояние от рук (если они касаются конструкции) до ног (если они находятся под потенциалом земли), тем больше градиент напряжения на теле.Именно по этой причине оцениваются потенциалы Step, и Touch, и принимаются меры для приведения их в безопасные пределы.

Ток вызывает падение напряжения на поверхности земли. Человек, стоящий с расставленными ногами, будет развивать часть этой разности потенциалов от ступни к ступне. Сопротивление увеличивается по мере того, как ток течет от точки входа в почву по заземляющему стержню или опоре башни. Следовательно, опасность для персонала наиболее высока вблизи точки входа, поскольку падение напряжения на одном и том же участке становится все меньше и меньше с расстоянием.Следовательно, градиент напряжения в диапазоне типичного шага человека составляет Шаговый потенциал .

Потенциал прикосновения — это потенциал, который может быть установлен между точкой, в которой человек стоит на земле, и точкой, в которой происходит некоторый контакт с оборудованием, например, если положить руку на забор подстанции.

В технических стандартах

для расчета потенциалов прикосновения используется расстояние в один метр. Расстояние в два метра используется, когда два или более объекта находятся внутри зоны события.Например, человек может протягивать обе руки и одновременно касаться двух предметов, таких как опора башни и металлический шкаф.

Снижение вероятности наступления и прикосновения к потенциальным опасностям обычно достигается с помощью одного или нескольких из следующих трех основных методов:

  • Уменьшение сопротивления заземления системы заземления
  • Правильное размещение заземляющих проводов
  • Добавка резистивных поверхностных слоев

Таким образом, если когда-либо произойдет какое-либо происшествие в районе подстанции, никогда не убегайте, а сделайте меньший шаг, чтобы выйти из подвала.Более длинный шаг вызовет высокое напряжение на ногах, что может быть опасно.

Напряжение ступени и касания

Осведомленность о ступенчатом потенциале и потенциальных рисках прикосновения, вызванных повышением потенциала земли. Жизненно важен для всех, кто занимается передачей электроэнергии высокого напряжения. А также распределительные сети выше 1 кВ.

Повышение потенциала земли

Повышение потенциала земли (EPR) вызвано электрическими неисправностями, которые возникают на

  • электрические подстанции,
  • электростанции,
  • или высоковольтные линии электропередачи.

Таким образом, ток короткого замыкания протекает через конструкцию установки и оборудование и попадает в заземляющий электрод.

Так как удельное сопротивление грунта не равно нулю. Следовательно, любой ток, вводимый в землю у заземляющего электрода, вызывает повышение потенциала земли. Это повышение потенциала земли EPR относится к бесконечно удаленной контрольной точке. Возникающее в результате повышение потенциала земли EPR может вызвать опасное напряжение на расстоянии многих сотен метров от фактического места повреждения.Однако многие факторы определяют уровень опасности. Включая доступный ток короткого замыкания. А также тип почвы, влажность почвы, температура, нижележащие слои породы. И время очистки, чтобы прервать неисправность.

Повышение потенциала Земли — это проблема безопасности при координации энергетических и телекоммуникационных услуг. Итак, мероприятие EPR на сайте. Например, электрическая распределительная подстанция. Может подвергать персонал, пользователей или конструкции воздействию опасного напряжения. Эти опасности называются потенциальными рисками ступенчатого и потенциального прикосновения.

Определение ступенчатого потенциала

Шаговый потенциал — это напряжение между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом под напряжением. И это равно разнице в напряжении, заданной кривой распределения напряжения. Между двумя точками на разном расстоянии от электрода. Человек может получить травму во время неисправности, только стоя рядом с подключенным объектом.

Определение потенциала касания

Потенциал касания определяется как разница между максимальным повышением потенциала земли (EPR).И минимальный поверхностный потенциал в радиусе 1 м от заземленной станции. Кроме того, бывают случаи, когда потенциал прикосновения может быть почти полным напряжением на заземленном объекте. Если этот объект заземлен в точке, удаленной от места, где человек контактирует с ним. Например, кран, заземленный на нейтраль системы. И при контакте с линией под напряжением любой человек, связанный с краном, подвергнется опасности. Наряду с этим, его неизолированная линия нагрузки достигает потенциала прикосновения, почти равного полному напряжению короткого замыкания.

Чарльз Далзил

Человеком, который первым из первых исследовал реакцию человеческого тела на поражение электрическим током, был Чарльз Далзил, изображенный ниже. Он проводил эксперименты, изучая реакцию своего тела на поражение электрическим током; видимо, добровольцев для выполнения задачи было не так много !!! К счастью, он выжил (ему было 86 лет), и результаты его экспериментов легли в основу стандарта IEC 60479-1 «Влияние тока на людей и домашний скот».

Чарльз Далзель, первопроходец в области касания и ступенчатого напряжения

Далзил смог определить, что реакция на стрессовое напряжение является вероятностной, а это означает, что, приняв данный порог как допустимый, не каждый в данной общей популяции выживет! Это понимание связано с тем, что каждый человек индивидуален и по-разному переносит стрессовое напряжение перед фибрилляцией сердца.Например, пожилой человек с сердечным заболеванием или очень маленький ребенок, скорее всего, будут «подвержены большему риску», чем скажем, здоровый / здоровый взрослый.
До сих пор существуют разногласия между регионами ЕС и властями относительно того, где должны находиться пороговые напряжения прикосновения и шага. Однако с недавними поправками к стандартам IEC, остающаяся неоднозначность в основном связана с выбором подходящего времени устранения неисправности.

Потенциальные опасности, связанные со ступеньками и прикосновениями

На основе последних поправок к BS EN 50522 и IEEE Std.81, Безопасность шагового напряжения и напряжения прикосновения стала критерием безопасности при проектировании заземления. Раньше это был заземляющий коврик с сопротивлением 1 Ом, который обеспечивал безопасность, но теперь это уже не так. Текущие знания и лучшие практики, принятые органами IEEE и IEC. Согласитесь, что естественная опасность, связанная с повышением потенциала Земли, заключается в том, может ли человеческое сердце (или данное животное) противостоять (пережить) ток, возникающий в результате разницы потенциалов при прикосновении к оборудованию или нахождении поблизости, e.грамм. шаг и напряжение прикосновения или потенциал.

Шаговый потенциал и потенциальный риск прикосновения к сердцу

Вы можете видеть на изображении выше. Что сердце находится дальше от телесных токов в случае Шагового потенциала. В то время как в сценарии с потенциалом прикосновения электроны текут почти прямо через сердце и вокруг него. Игнорирование сопротивления обуви. Это основная причина, по которой допустимые пороги напряжения для ступенчатого потенциала могут быть намного выше. Чем для Touch Potential.

Снижение рисков ступенчатого и касательного потенциала

После того, как Исследование повышения потенциала Земли выявило риски. Кроме того, специалисту-консультанту по электрическому заземлению доступно множество необходимых мер. Чтобы уменьшить шаговый потенциал и затронуть потенциальные риски (смягчение). Однако сложность заключается в том, чтобы знать, как применять, комбинировать и конфигурировать их в надежное решение для электрического заземления. Это контролирует и поддерживает поверхностные напряжения.Причем, таким образом, чтобы не превышать допустимые сердечные пороги. И в рамках практических финансовых ограничений бюджета.

Некоторое оборудование, которое необходимо включить в конструкцию, включает:

  1. Сортировка проводников
  2. Сетка проводников
  3. Вертикальные электроды
  4. Горизонтальные электроды
  5. Электроды с глубоким отверстием
  6. Противовесные электроды
  7. Заземленные плоскости
  8. Группы стержней
  9. Соответствующие устройства заземления 9010 *
  10. Слои поверхности с высоким сопротивлением 9010 *
  11. , например, щебень, камень, резина, асфальт и т. д.*

* В большинстве случаев верхние поверхностные слои удельного сопротивления следует рассматривать скорее как вторичный метод смягчения воздействий. Например. Стратегия заземления должна быть такой, чтобы обеспечить безопасную конструкцию основания. Где это возможно. Кроме того, без добавок для смягчения поверхностного слоя или кондиционеров почвы.

В результате другие меры, не связанные с аппаратным обеспечением, могут включать в себя подход к управлению рисками. Когда риски «управляются» посредством применения процессов и / или процедур, позволяющих избежать травм.

Greymatter’s имеет опыт работы с широким спектром услуг по системам электрического заземления, используйте окно чата ниже или свяжитесь с нами здесь.

Что такое шаг и потенциал касания?

Белая книга

Осведомленность о возможности шага и касания: повышение безопасности экипажа линии электропередачи

Прочитать технический документ

Статьи

Защитите себя от наведенного тока — журнал Powerlineman

Читать статью

Остерегайтесь заземления транспортных средств и оборудования — журнал Powerlineman

Читать статью

Защитное соединение и заземление для линейных экипажей — журнал Powerlineman

Читать статью

Понимание ступенчатого и касательного потенциала, вызванного повышением потенциала земли, важно для всех, кто работает с системами передачи электроэнергии высокого напряжения.В типичном применении SNT линия передачи обесточивается и присоединяется к вышке, чтобы на ней было безопасно работать. Однако сама линия передачи действует как очень большая антенна и может принимать большое количество энергии, которую необходимо шунтировать на землю. А если заземление опоры неисправно, потенциал земли может возрасти, что может привести к возникновению опасной ситуации.

Шаг потенциала: напряжение между ступнями человека

Когда ток течет от вышки к заземлению, потенциал земли у вышки повышается, и возникает градиент напряжения в зависимости от удельного сопротивления почвы, что приводит к разнице потенциалов между двумя точками на земле.Это называется ступенчатым потенциалом, поскольку он может вызывать напряжение между ногами человека.

Потенциал прикосновения: напряжение между объектом под напряжением и ступнями человека

Если заземление между башней и почвой имеет высокое сопротивление (обычное для некоторых почвенных условий), сама башня (и любой токопроводящий элемент, касающийся башни) может быть под напряжением. Потенциал прикосновения — это напряжение между объектом, находящимся под напряжением, и ступнями человека, контактирующего с объектом.

Мониторинг шага и потенциала касания с помощью SNT

По мере того, как системы передачи электроэнергии становятся все более сложными, а коридоры электропередач переполнены, для параллельных линий под напряжением становится все более обычным передавать энергию (посредством электромагнитной индукции) в линии без напряжения.Кроме того, благодаря сложному контролю мощности, необходимому для управления экологически чистой энергией, уровни мощности на различных линиях могут резко меняться в течение рабочей смены.

Комплект SNT-02 обеспечивает простой в использовании метод постоянного мониторинга и сигнализации о возможном шаге и прикосновении. Просто переместите специальный заземляющий стержень на расстояние примерно 15 футов от вышки, установите прибор и подключите зонд к вышке с помощью стандартной ручки.

Общая практика Лучшая практика
Измерить шаговый и контактный потенциал перед началом работы.