Меню

Чем опасно для человека напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения

При работах в электроустановках, с ручным инструментом и даже при пользовании бытовыми электроприборами возникает опасность поражения электричеством. Для этого не обязательно хвататься за оголённый участок провода, находящегося под действием электрического тока. Напряжение прикосновения может нанести вред здоровью и создать прямую угрозу для жизни.

Напряжение прикосновения

Определение понятия

Само слово «прикосновение» выражает сущность этого понятия. Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками. Оно возникает по причине пробоя изоляции, наведённого статического электричества или аварийной ситуации в технологическом процессе. Напряжение прикосновения – это электричество, которое появляется на человеческом теле в результате его соприкосновения с точками, имеющими разные потенциалы.

Если в каком-то месте создаются условия для одновременного прикосновения к двум токопроводящим элементам, то при появлении там живого организма можно говорить об опасности напряжения прикосновения. Эту электрическую величину можно предварительно измерить, чтобы иметь представление о её предполагаемых максимальных значениях.

Безопасно ли напряжение прикосновения

Разность потенциалов, образовавшаяся в результате различных причин, достигает порой нескольких сотен вольт. В пояснение можно привести пример, когда человек дотрагивается до заземлённой части оборудования, по каким-то причинам вдруг оказавшейся под напряжением. Один из потенциалов (ϕ1) прикладывается к ногам, второй (ϕ2) – в месте прикасания к оборудованию. Значение напряжения прикосновения будет равно:

При малых полученных значениях вреда для здоровья не будет. Однако при удалении от места заземления оборудования в этом случае значение U будет расти и достигнет максимума там, где область растекания электричества от этой точки заземления закончится.

Присутствие в области растекания тока при касании проводом земли опасно поражением человека шаговым напряжением. В случае неприятных ощущений при попытке шагнуть необходимо уменьшить расстояние шага до минимума. Выбраться из опасной зоны можно либо, прыгая на одной ноге, либо идти, не отрывая подошв от поверхности земли и ставить ступни ног как можно ближе одна к другой.

Внимание! Напряжение прикосновения выше 42 В переменного тока опасно для жизни и здоровья человека. Если постоянное электричество достигает величины 120 В и более, прикосновение к нему также представляет существенную угрозу здоровью.

Нарушение изоляции кабелей или проводов, находящихся под напряжением, и одновременное касание тела человека заземлённых металлических конструкций и участка с повреждённой изоляцией приведут к электротравме.

Опасность напряжения прикосновения

Пути снижения опасности

ГОСТ 12.1.038-82 (2001) от 01.03 2018 г. является основным нормативным документом, на который ориентируются при принятии необходимых мер. Этот ГОСТ рассматривает нормы максимально возможных значений напряжения прикосновения.

Чтобы обеспечить электрическую безопасность для людей, применяют следующие шаги:

  • монтаж защитных заземляющих устройств;
  • зануление рабочего оборудования;
  • монтаж систем уравнивания потенциалов (ОСУП);
  • ограждение и установка защитных щитов на оборудование, находящееся под напряжением;
  • применение в работе пониженного напряжения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных;
  • обеспечение персонала предметами коллективной и индивидуальной защиты: изолированным электроинструментом и диэлектрическими средствами;
  • использование устройств защитного отключения (УЗО) и сигнализации.

Заземляющие устройства предназначены для защиты от короткого замыкания фазы на корпус. Они монтируются для уменьшения напряжения между землёй и токоведущими частями электроустановок.

Важно! Обязательному заземлению подлежат все металлические части установок, двигателей, щиты, пульты, металлические корпуса электроинструмента и иные доступные прикосновению элементы, способные проводить ток.

Для защиты от постороннего напряжения в местах, где подключение к контуру заземления невозможно, применяется зануление. С помощью отдельного проводника корпус устройства соединяется с заземлённым нулём. При попадании на него фазы через этот проводник срабатывает устройство защиты от КЗ.

В производственных и бытовых помещениях для снижения опасности поражения людей электрическим током оборудуются системы уравнивания потенциалов (СУП). Они бывают основные (ОСУП) и дополнительные (ДОСУП). Основная система является самостоятельной и обеспечивает уравнивание потенциалов на доступных металлических поверхностях оборудования. ДОСУП осуществляет дополнительные меры по снижению уровня разности потенциалов в частных случаях.

Выполнение защитных ограждений и установка щитов защищают человека от случайного контакта с токоведущими частями. В виде дополнительных мер на ограждения вывешиваются предупреждающие плакаты.

В местах с повышенной опасностью и особо опасных работы могут производиться только с электроинструментом, напряжение питания которого не выше 42 В. Для этого используют понижающие трансформаторы.

Информация. К помещениям с повышенной опасностью относятся такие, где присутствуют: химически агрессивная среда, повышенная влажность (более 70%), повышенная температура (выше 500С), доступность контакта с металлическими частями или бетонные полы.

К средствам коллективной и индивидуальной защиты (СИЗ) относятся: диэлектрические коврики и подставки, боты, галоши, перчатки и инструмент с изолирующими рукоятками. Применение подобных защитных комплектов уменьшает опасность напряжения прикосновения.

УЗО – устройства защитного отключения, смонтированные в квартире, позволяют контролировать возникновение утечек тока и опасного вольтажа в местах с повышенной опасностью (кухня, ванная комната). При появлении опасных величин устройство отключает подачу электроэнергии до устранения причины их возникновения.

Читайте также:  Релейные стабилизаторы напряжения обзор

Способ снижения угрозы поражения электричеством

Расчет напряжения прикосновения

Выполняя расчёты, определяют возможное значение тока в случае касания. Для расчётов рассматриваются две схемы электросетей:

  • схема с глухозаземлённой нейтралью;
  • система с изолированной нейтралью.

В первом случае, при влиянии на человека фазного напряжения (220 В), величина тока через него сдерживается сопротивлением цепи: фаза – тело – обувь – пол (грунт). Исходя из этого, формула имеет вид:

Iч = Uф/(Rч + Rоб + Rп + R0) ≈ Uф / Rч,

где:

  • R0 – сопротивление защитного проводника нейтрали трансформатора, R0 ≤ 10 Ом;
  • Uф – фазное напряжение;
  • Rч – сопротивление человека;

Для линейного напряжения ток протекания рассчитывают, применяя формулу:

Iч = Uл/√3*( Rч + Rоб + Rп + R0).

Во втором случае, где нейтраль изолирована, работают с формулами:

  • Iч = Uл/ Rч – для момента двухфазного касания;
  • Iч = 3Uф/(3Rч + Rиз) – вариант однофазного контактирования, где Rиз – это сопротивление изоляции фазных проводов по отношению к земле.

Обратите внимание! Если заземлитель в единственном числе, то прикосновение к корпусу наиболее удалённого от него прибора будет самым опасным.

Способы измерения

Измерения производятся выездной бригадой специальной лаборатории, имеющей лицензию на выполнение подобных замеров. Измеряются рабочие и нерабочие места. Измерения проводятся при температуре окружающей среды 5-400С и влажности воздуха 35-80%.

Измерительная схема на рабочем месте

Внимание! Рабочим местом называется зона действия оперативного персонала в рамках штатного рабочего процесса. Нерабочим местом называется зона, где могут находиться люди, не выполняющие служебные обязанности по работам в электроустановках.

Перед производством измерений отсоединяют от щита нулевой проводник для предварительного замера сопротивления заземляющего контура. Далее при сборке схемы измерения один выход прибора присоединяют к шине защитного заземления, второй – к токовому электроду. Выдерживая расстояние более 25 м от заземлителя, забивают штырь в грунт и устанавливают пластину, на которую укладывают нагрузку 50 кг. Это имитация ноги человека. Грунт под пластиной увлажняется. Вольтметр V контролирует напряжение прикосновения, сопротивление R = 1 кОм является эквивалентом сопротивления человеческого тела.

Выполняя измерения на нерабочих местах, вывод прибора Т2 необходимо подключать к точке заземления корпуса оборудования, расположенного поблизости.

Размещение токового электрода должно быть выполнено так, чтобы искусственное воспроизведение цепи замыкания на землю фазного напряжения было как можно точнее.

Ещё один способ измерения – схема с использованием вольтметра и амперметра.

Первый тестирует напряжение касания, второй показывает величину тока, протекающую через заземлитель. Источником питания измерительной цепи является трансформатор с выходным напряжением 500 В и номинальной мощностью от 100 кВа.

Тестирование при помощи амперметра и вольтметра

Одиночное заземление

Это простейший вид заземления оборудования, при котором не нужно сооружать специальный контур. Тем не менее, очень эффективный защитный компонент, позволяющий обеспечить срабатывание защитного отключения и «зашунтировать» попавшего под напряжение человека.

Одиночное защитное заземление включает в себя:

  • заземляющий электрод длиной 2500 мм – угловую сталь 50*50*0,5 мм или трубу диаметром не менее 4 мм;
  • заземляющий проводник – стальная проволока «катанка» диаметром не менее 0,8 мм на улице и 0,6 внутри помещения или стальная полоса шириной 25 мм и толщиной 0,5 мм;
  • место подключения заземляющего проводника – болт для присоединения на корпусе электроустановки.

В качестве заземляющего проводника внутри помещения допустимо использовать гибкий многожильный медный провод жёлто-зелёной окраски, сечением не менее 2,5 мм. Все соединения выполняются при помощи электросварки. Швы имеют длину не менее 10-15 мм. Места сварки и металлические части заземления (кроме вбитого в землю электрода) окрашиваются чёрной краской для защиты от коррозии.

Важно! Минимальное сопротивление заземления для сети 220 В должно быть не более 8 Ом, для трёхфазной линии на 380 В минимальное значение R ≤ 4 Ом.

Заземлитель забивается или закапывается в грунт так, чтобы его верхняя часть была ниже уровня земли на 0,4-0,5 м.

Групповое заземление

Из одиночных заземлителей формируют заземляющий контур. Их располагают в один ряд или в виде геометрической фигуры для уменьшения общего сопротивления конструкции. Предварительно делаются расчеты, в результате которых выявляют необходимое количество элементов в контуре.

Информация. Расстояние между соседними электродами в контуре выдерживают равным длине электрода. Это обусловлено тем, что максимальная эффективность одиночного заземлителя (90%) достигается зоной его действия. В зону входят все равноудалённые от него точки на расстоянии его длины. Зоны действия ближайших заземлителей не должны пересекаться.

Контур заземления

Меры защиты

Защита от напряжений прикосновения – это целый комплекс мер, согласно которому можно снизить не только разность потенциалов, но и обезопасить человека от их высоких значений. Правильная конструкция заземления, пользование СИЗ и знание способов выхода из зоны шагового напряжения –всё это сохранит жизнь и здоровье работников.

Читайте также:  Входящее напряжение электрических сетей

Типы электротравм

Травмы от электричества наступают по причине действия дуги или тока. Различают местное или общее поражение организма.

При местном воздействии электричества на тело человека могут возникнуть:

  • ожоги;
  • металлизация кожных покровов;
  • электрические знаки;
  • ожог роговицы глаз;
  • механические травмы кожи и мягких тканей.

Опасности для жизни они не вызывают, требуется лечение локальных поражённых участков тела. Исключение составляют ожоги – если процент повреждения поверхности кожи слишком высокий, возможен летальный исход.

Степень поражения электрическим током зависит от того, по какому пути пройдёт электричество через тело пострадавшего. Различают пять степеней электрического удара током, в результате которого происходят следующие последствия:

  • слабое, непроизвольное сокращение мышц – судороги едва ощутимы;
  • судороги с сильным болевым синдромом;
  • отсутствие сознания без сбоя работы сердца и органов дыхания;
  • отсутствие сознания с потерей дыхания и сердечных сокращений;
  • клиническая смерть.

Обратите внимание! Исход зависит от того, как быстро человека освободят от воздействия электричества, и как успешно будет оказана медицинская помощь.

Пути прохождения тока через тело человека

Профилактика

Своевременно, не реже 2 раз в год, нужно производить измерения защитного заземления и петли «фаза – нуль» на рабочих местах.

Исключить следующие причины возникновения электротравм:

  • несоблюдение техники безопасности;
  • нахождение рядом с оборвавшимся проводом;
  • контакт с оголёнными частями электроустановок, находящихся под питанием;
  • касание частей оборудования, внезапно попавших под напряжение;
  • задевание элементов электроприборов с поврежденной изоляцией.

На рабочих местах необходимо проводить обучающие мероприятия по электробезопасности.

Погодные и внешние условия

Заземления тестируют зимой в период наибольшего промерзания почвы и летом в момент наибольшего пересыхания грунта в местах расположения защитных контуров. От состояния почвы зависит величина сопротивления заземляющего устройства, значит, его эффективность. Если учесть, что разность потенциалов от статического электричества в момент грозы может достигать величины выше тысячи вольт, то система уравнивания потенциалов (ОСУП) должна выдерживать такие нагрузки.

Полного исключения разности потенциалов добиться невозможно. Всегда существует опасность воздействия напряжения прикосновения. Соблюдение мер предосторожности и комплекс защитных мероприятий помогут свести риск поражения электротоком к минимуму.

Видео

Источник



Что такое напряжение прикосновения и от чего зависит его величина

Определение понятия

Когда человек или животное касается своим телом оголенных токоведущих частей, корпуса прибора, который почему-то оказался под потенциалом, кабеля с поврежденной изоляцией и т.п, а сам, при этом стоит на земле – то разность потенциалов между точкой касания и землей называется напряжением прикосновения.

Касание электроустановки под напряжением

Иначе говоря, это то напряжение, под которым находятся две оголенные проводящие части не соединенные между собой.

Условия возникновения таковы – корпуса электроприборов обычно заземлены, но повреждения изоляции электрооборудования внутри этих корпусов вызывает появление напряжения прикосновения, когда вы возьметесь рукой за металлическую часть корпуса и связанных с ним металлических частей.

Безопасно ли напряжение прикосновения

Начнем с того, что именно опасно? Напряжение само по себе не представляет особой опасности. Разрушающие и опасные воздействия оказывает электрический ток. Однако от величины напряжения зависит вероятность получить удар током. Безопасным считается напряжение переменного тока 42 Вольта, ранее считали 36 В. Оно применяется для обустройства переносных светильников и для питания электроинструмента, при работе в труднодоступных местах, в гаражах, подвалах, влажных помещениях, а также в местах временных работ. Но напряжение прикосновение и безопасное напряжение для человека это немного разные вещи.

Действие электрического тока на человека губительно, он может вызвать фибриляционное сокращение сердца и смерть, поэтому величины допустимых напряжений и токов прописаны в нормативных документах. Согласно нормам, описанным в ГОСТ 12.1.038-82 напряжение прикосновения в нормальных условиях (без аварий) не должно быть больше:

  • при переменном токе с частотой 50 Гц – 2 В (ток – 0,3 мА);
  • при переменном токе с частотой 400 Гц – 3 В (ток – 0,4 мА);
  • при постоянном токе – 8 В (ток – 1 мА);

Это предельно допустимые значения при воздействии до 10 минут в сутки. Стоит отметить, что для людей, которые работают при температурах больше чем 25°С и относительной влажности более 75% эти значения уменьшают в 3 раза.

Так как напряжение прикосновения измеряется между местом положения человека на земле (его контакта с проводящей поверхностью) и местом касания электрооборудования – из этого следует, что оно зависит от места расположения в помещении, точнее относительно точки заземления. Чем дальше вы стоите в момент, когда коснулись опасного прибора, на чьем корпусе оказался потенциал (от точки заземления), тем больше величина напряжения прикосновения.

Влияние расстояния на величину напряжения

Стоит отметить еще несколько определений:

  1. Зона растекания. Такая площадь на земле, за пределами которой потенциал, возникший, при протекании тока замыкания на землю, равен нулю. За пределами зоны растекания напряжение прикосновения численно равняется величине потенциала на поверхности, которой касаетесь.
  2. Шаговое напряжение. Это напряжение между двумя точками на земле (грунте) вокруг места замыкания токоведущей части на землю. Смысл состоит в том, что если возле вас упал высоковольтный кабель, двигаться от него нужно мелкими приставными шагами, не отрывая ноги друг от друга и от земли, таким образом уменьшая расстояния между шагами. Потенциал от точки замыкания на землю убывает по экспоненте. Это значит, что в месте замыкания на землю – он равен потенциалу замыкаемого проводника, а за пределами зоны растекания нулю. Тогда напряжение между этими двумя точками равняется напряжению замкнутого кабеля.
Читайте также:  Smd конденсаторы максимальное напряжение

Плакат по электробезопасности

Вы должны были заметить, что напряжение прикосновения, зона растекания и шаговое напряжение связаны между собой.

Пути снижения опасности

Давайте разберемся, как защитится от напряжения прикосновения. Чтобы снизить опасность возникновения потенциала на корпусах электроприборов нужно, во-первых, обеспечить надежное заземление. Причем сопротивление переходного контакта заземлителя (металлосвязь) не должно превышать 0,01 Ома. Место соединения должно быть надежно закреплено болтом или сваркой, его нужно регулярно проверять.

Заземление в щите

Во-вторых – прежде чем включать приборы после долгого простоя и вообще старые (более 10 лет) нужно проверить качество изоляции проводов и кабелей, для этого используют мегаомметр. Ориентировочно – сопротивление изоляции должно быть на уровне 1 МОм (мегаом) на 1 кВ. Для электросети 220-380 Вольт достаточно и 0,5 МОм.

Для снижения возможности поражения электрическим током необходимо устанавливать УЗО или дифавтомат. Их назначение – защита людей от поражения током. Но здесь нужна система заземления TN-C-S или TN-S, то есть в сети должны присутствовать отдельные провода PE и N, но никак не совмещенный нулевой провод. Необходимо выполнять требования защиты, иначе УЗО не будет корректно выполнять свои задачи.

Расчет напряжения прикосновения

В сетях с изолированной нейтралью напряжение прикосновения рассчитывается по формуле:

Потенциал земли уменьшается с удалением от точки заземления, это проиллюстрировано на картинке выше. В случае, когда заземлитель один – самое опасное касание будет корпуса того прибора, который расположен от заземлителя дальше всех. Поэтому заземляющих контур должен объединять всю площадь помещения и обеспечивать равномерное уравнивание потенциалов.

Полностью формула, учитывающая все сопротивления (касания, зоны растекания), выглядит следующим образом:

Где a1 – коэффициент U прикосновения, на него влияет форма кривой падения потенциала, a2 – коэффициент касания, учитывает сопротивление растекания по площади, на которой стоит человек, обуви, изоляции фазы от земли.

В сетях с глухозаземленной нейтралью, когда человек оказывается под действием напряжения ниже чем линейное (при линейном 380В, фазное равно 220В) ток, протекающий через тело человека, ограничивается сопротивлением обуви, пола (земли) и тела.

Формула для расчета

Способы измерения

При введении и плановых проверках состояния электроустановок проводят измерение напряжения прикосновения, давайте узнаем о порядке измерения. Сначала отключают нулевой провод от электрощита. Затем измеряют сопротивление милиомметром или измерителем заземляющих контуров, типа MRU-101. Затем собирают схему, где на расстоянии не менее 25 м от заземлителя (на рисунке цифра 2) устанавливают штырь на глубину 25-30 см и электрод, аналогичный ступне человека (на рисунке обозначен цифрой 3). Между заземлителем и штырем подают напряжение V1. Вольтметр V2 – напряжение прикосновения. Параллельно ему установлен резистор на 1000 Ом (имитация сопротивления тела человека) и разъединитель (когда он замкнут выполняется измерение).

Измерение напряжения прикосновения

Так выглядит электрод, который имитирует ступню человека:

Электрод

Где 1 – прокладка из сукна (влажная), 2 – проводящая пластина из меди, 3 – диэлектрик, 4 – рукоятка, 5 – подключаемый к измерителю провод.

Другой способ называют «метод вольтметра-амперметра». На рисунке R2 – сопротивление тела:

Метод вольтметра-амперметра

Вольтметр измеряет напряжение прикосновения, амперметр – ток через заземлитель. В качестве источника напряжения можно использовать трансформатор с характеристиками:

  • Uвых = 500 В;
  • Pном = 100 кВа;

Альтернативы: автономный генератор, трансформатор собственных нужд. Ноль вторичной обмотки – заземлить.

На видео ниже наглядно демонстрируется специальный прибор для измерения напряжения прикосновения:

Чем опасно напряжение прикосновения? Вас может ударить током, ведь на поверхности прибора находится потенциал электропитающей сети. Бытовые приборы с питанием 220, например электроплита, опасны, а промышленные сети 380 вольт и тяжелые условия работы только усугубляют влияние напряжения прикосновения на человека. Для того, чтобы избежать поражения, кроме профилактических мер в электросети нужно иметь минимальный набор средств индивидуальной защиты, например диэлектрические перчатки и ботинки при работе в электроустановках и соблюдать все меры защиты, прописанные в нормативных документах и регламентом предприятия.

Источник