Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

W procesie pracy z instalacjami elektrycznymi w obwodzie prądu przemiennego niemożliwe jest całkowite wykluczenie prawdopodobieństwa odczucia jego działania. Przyczyną może być przypadkowy kontakt z elementami przenoszącymi prąd lub pośrednimi. Mówiliśmy już szczegółowo o jednym z nich (napięcie krokowe) na stronach naszej witryny. Ten artykuł omówi inny rodzaj pośredniego wpływu prądu elektrycznego na osobę, zwany napięciem dotykowym.

Co to jest „stres dotykowy”?

W bezpieczeństwie elektrycznym termin ten odnosi się do różnicy potencjałów między dwoma punktami obwodu, które występują, gdy osoba dotyka ich jednocześnie. Taka sytuacja może wynikać z awarii izolacji elementów przewodzących prąd w obwodzie, ich zwarcia na powierzchniach przewodzących prąd, co prowadzi do powstania niebezpiecznych stref rozprzestrzeniania się prądu. Kontakt z taką powierzchnią nazywany jest kontaktem pośrednim z obudową lub elementami przewodzącymi prąd elektryczny (w zależności od urządzenia instalacji elektrycznej).

Rys. 1. Przykład dotyku pośredniego

W takich przypadkach stopień narażenia na prąd elektryczny zależy zarówno od oporu ludzkiego ciała (R), jak i wielkości (U pr ). Załóżmy w tym przypadku R = 800 Ω, U pr blisko napięcia fazowego (230 V). Korzystając z prawa Ohma, łatwo jest obliczyć ilość prądu w wynikowym obwodzie elektrycznym: I pr = U pr / R = 220/800 = 287, 5 mA. Ta wartość jest kilkakrotnie wyższa niż dopuszczalne normy.

W większości przypadków kontakt pośredni jest unipolarny, czyli w tym przypadku zagrożenie niesie liniowe napięcie, które jest 1, 73 razy wyższe. Ale to słaba pociecha, ponieważ porażenie prądem może być śmiertelne.

Niebezpieczeństwo kontaktu pośredniego polega na tym, że ryzyko jego wystąpienia w większości przypadków nie zależy od działań osoby, w przeciwieństwie do bezpośredniego kontaktu, który może powstać w wyniku zaniedbania, w wyniku błędu lub niezgodności z TB.

Obliczanie

Powyższy przykład (na rys. 1) jest znacznie uproszczony, aby zapoznać się z głównymi cechami napięcia dotykowego (U pr ), należy spojrzeć na problem z punktu widzenia uziemienia ochronnego i uziemienia. Aby to zrobić, rozważ przykład pokazany na poniższym rysunku.

Rysunek 2. Charakterystyczne napięcie dotyku w przypadku pojedynczego uziemienia

Na rysunku przedstawiono trzy silniki A, B, C (mogą to być dowolne inne instalacje elektryczne), które różnią się od jednego uziemnika D i są połączone z nim przewodami ochronnymi. Jeśli w wyniku wypadku faza sieci zamknie się w obudowie, powstaje na niej potencjał, którego poziom będzie praktycznie taki sam jak na przewodzie uziemiającym (ⱷ sm). Jednocześnie na podstawie pojawi się aktualna strefa rozrzutu, której potencjał (ⱷ oc ) zależy od odległości od podłoża (wykres zależności przedstawiono na rysunku).

Jeżeli dotknięta zostanie obudowa silnika B, poziom napięcia stykowego zostanie określony za pomocą następującego wzoru: U pr = ⱷ zm -ⱷ os = ⱷ zm * (1-ⱷ os / zm ). W tym wyrażeniu opór elektryczny gleby, wpływający na rozprzestrzenianie się prądu bazowego, jest ignorowany, brana jest pod uwagę tylko natura potencjalnej zmiany (krzywa potencjału - E). Pozwala to na rozważenie potencjału bazy oc jako współczynnika kontaktu α = 1 - (ⱷ oc / ⱷ zm ) ≤ 1.

Biorąc pod uwagę fakt, że na poziom napięcia wpływa zarówno potencjał przewodu uziemiającego, jak i współczynnik kontaktu, oczywiste jest, że charakter zagrożenia jest inny w przypadku uziemienia pojedynczego lub grupowego. Rozważ oddzielnie każdą z opcji.

Pojedynczy teren

Powróćmy do rysunku 2. Jak już wspomniano powyżej, w przypadku zamknięcia fazy w przypadku instalacji elektrycznej, potencjał ⱷ zm zostanie ustalony na wszystkich jego elementach przewodzących. W tym przypadku na powierzchni w pobliżu urządzenia uziemiającego tworzy się strefę o potencjalnym poziomie zależnym od współczynnika kontaktu. To znaczy, w przypadku przypadkowego kontaktu z obudową B, poziom napięcia dotykowego będzie zależał od odległości X1 i krzywej E.

Teraz rozważ możliwość dotknięcia urządzenia C. W tym przypadku odległość X2 przekracza 20, 0 metrów, co jest równoważne z faktem, że X2 dąży do nieskończoności. W rezultacie współczynnik kontaktu α będzie wzrastał, odpowiednio do jedności, U pr będzie równy ⱷ zm. Ta opcja o największym potencjale jest najbardziej niebezpieczna.

Podsumowując, przeanalizujmy przypadek dotknięcia metalowej obudowy urządzenia A, to znaczy, że jest on praktycznie umieszczony nad przewodem uziemiającym. Tutaj α będzie dążyć do zera, dlatego też U pr będzie równe zero.

Na tej podstawie można stwierdzić, że im dalej instalacja jest od pojedynczego uziemnika, tym wyższe jest napięcie dotykowe. W odległości 20 metrów lub większej będzie prawie równa fazie.

Uziemienie grupowe

Przy stosowaniu schematu uziemienia grupowego bieżące strefy rozrzutu nakładają się, w rezultacie w dowolnym punkcie między uziemnikami potencjał będzie większy niż zero. Odpowiednio współczynnik α będzie mniejszy niż jedność, a ⱷ zm przekroczy napięcie dotykowe.

Dla jasności podajemy przykład, w którym dwa uziemniki są wykonane w postaci półkul o określonym promieniu r, wykopanych w odległości h od siebie.

Rysunek 3. Napięcie kontaktowe na uziemieniu grupowym

W tym przypadku krzywa potencjału zostanie opisana za pomocą następującego równania: ⱷ oc = ⱷ gz * (r * (hr) / (x * (h-x)), gdzie ⱷ gz jest potencjałem grupy uziemiającej, r jest promieniem półkuli elektrody, h –– odległość między uziemieniem, x - odległość między punktem styku a najbliższym uziemieniem.

Teraz możemy obliczyć napięcie dotykowe: U pr = ⱷ gz - ⱷ os = ⱷ gz * (r * (hr) / (x * (h-x)), odpowiednio, współczynnik dotyku dla gruntu grupy będzie wynosił α = (r * (hr ) / (x * (h)):

Biorąc pod uwagę powyższe wyrażenia, można argumentować, że najwyższy poziom napięcia i wartość współczynnika kontaktu będą miały miejsce, gdy punkt bazowy znajduje się między uziemieniem, to jest w x = h / 2. Odpowiednio, α max = 1-4r * (hr) / h 2, skąd otrzymujemy U PRmax = ⱷ gz * α max .

Zmniejszenie napięcia do minimum, jak w poprzednim przykładzie, będzie maksymalnie zbliżone do uziemienia.

Należy zauważyć, że przy dużej liczbie elektrod uziemiających prawie niemożliwe jest obliczenie wysokiego potencjału elektrycznego (napięcia maksymalnego), dlatego stosowana jest metoda pomiaru bezpośredniego.

Pomiary

Ten typ pomiaru jest zalecany do przeprowadzania w obiektach przemysłowych, w których zainstalowano urządzenia technologiczne i istnieją potencjalne urządzenia poziomujące. Ten ostatni powinien być zainstalowany na sprzęcie, który charakteryzuje się wysokim prądem ziemnozwarciowym. Wyrównanie potencjałów jest również przeprowadzane w obiektach z urządzeniami przewodzącymi, gdzie potencjał jest możliwy z powodu awarii izolacji przewodów fazowych.

Przed przystąpieniem do testu mierzona jest rezystancja uziemienia i zerowe połączenia ochronne. Następnie wyłącz wejście i podłącz obwód, taki jak ten przedstawiony poniżej.

Obwód do pomiaru napięcia dotykowego

Legenda:

  • Tr1 - Autotransformer.
  • Rezystor R, z oporem, odpowiadający ludzkiemu ciału (zwykle 1, 0 kΩ).
  • SW - Przełącznik.
  • V1, V2 - Urządzenia pomiarowe.
  • A - Uziemienie sprzętu.
  • B - Płytka przewodząca imitująca ludzką stopę.

Algorytm pomiaru jest następujący:

  1. Zmontowany obwód jest zasilany przez źródło prądu, za pomocą woltomierza V1 do monitorowania napięcia.
  2. Zgodnie z odczytami drugiego urządzenia, U pr określa się mierząc napięcie między uziemieniem obudowy urządzenia (A) a metalową sondą zanurzoną (wywierconą) w gruncie na głębokość 30, 0 cm w odległości 25 metrów lub większej od elektrody uziemiającej. Ten wskaźnik pokaże U PRmax .
  3. Następnie dokonywany jest pomiar wartości napięcia na płycie symulatora nożnego (U B ).
  4. Włącz przełącznik SW i zmierz napięcie (U 1 ) między symulatorem stopy a elektrodą uziemiającą.
  5. Oblicz napięcie dotyku według wzoru U CR = 2 / (1 / U B + 1 / U 1 ):

Zwróćmy uwagę, że obecnie urządzenia są wydawane, co pozwala na usunięcie wskaźników niezbędnych do zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego i innych ważnych cech.

Środki ochrony

Najbardziej skuteczny sposób ochrony przed szkodliwym działaniem wysokiego napięcia - instalacja uziemienia w pobliżu instalacji elektrycznych. Wyrównanie potencjału powłoki jest równie skuteczne, zmniejsza również wielkość napięcia krokowego. W tym przypadku stosowany jest obwód uziemiający konturowy, którego przykład pokazano na rysunku.

Przykładowa pętla naziemna

Jak widać z powyższego przykładu, uziemniki grupowe są rozmieszczone z siatką. W tym przypadku elektrody pionowe są umieszczone w taki sposób, że odległość między nimi jest mniejsza niż długość pręta uziemiającego. W przypadku zamknięcia przewodu fazowego do powierzchni przewodzącej jednego z urządzeń elektrycznych, z powodu połączenia z innym uziemieniem, prąd rozłoży się w taki sposób, że poziom potencjału będzie w przybliżeniu taki sam w dowolnym punkcie podstawy.

Zatem różnica potencjałów między podstawą a korpusem urządzenia będzie zmierzać do zera, odpowiednio, będzie to krok napięcia i dotyk.

Zwróć uwagę, że występuje silny spadek poziomu potencjału ziemi poza powierzchnią chronioną przez obwód, co zwiększa ryzyko obrażeń. Aby spadek napięcia był łagodniejszy, można użyć metalowych opon umieszczonych poza obwodem obwodu.

Zapobieganie

Środki zapobiegawcze w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa odniesienia obrażeń przez kontakt pośredni obejmują:

  • Sprawdź rezystancję izolacji kabli, uzwojeń maszyn elektrycznych i innych elementów przewodzących prąd. W przypadku zmniejszenia rezystancji izolacji lub jej uszkodzenia, w celu uniknięcia obwodu liniowego lub jednofazowego, problematyczna sieć elektryczna musi zostać odłączona.
  • Pomiar rezystancji uziemienia nie powinien przekraczać dopuszczalnej wartości.
  • Sprawdź niezawodność uziemienia neutralnego (przewód neutralny).
  • Regularna kalibracja urządzeń ochronnych do wyzwalania prądu obwodu i zgodności z innymi parametrami.
  • Ponieważ ciało ludzkie ma niską odporność, podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi konieczne jest użycie co najmniej mat gumowych. Biorąc pod uwagę nieprzewidywalność pojawienia się napięcia kontaktu na korpusie urządzenia, takie środki ostrożności nie byłyby zbyteczne.
  • Tryb śledzenia instalacji elektrycznych, aby zapobiec nieprawidłowemu działaniu, itp.

Zalecamy przeczytać:

  • Czym jest elektryczność statyczna?
  • Wymagania dotyczące uziemienia przenośnego
  • Cel i różnica między sobą uziemienie i uziemienie

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Elektryk