Шаговое напряжение это напряжение: Шаговое напряжение, правила перемещения в зоне шагового напряжения

Что такое шаговое напряжение

Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.

В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др. — интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя.

Шаговое напряжение при одиночном заземлителе

Шаговое напряжение определяется отрезком, 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.

Допустим, что в земле в точке О размещен один заземлитель (электрод) и через этот заземлитель проходит ток замыкания на землю. Вокруг заземлителя образуется зона растекания тока по земле, т. е. зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами заземления на землю, может быть условно принят равным нулю.

Причина этого явления заключается в том, что объем земли, через который проходит ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя увеличивается, при этом происходит растекание тока в земле. На расстоянии 20 м и более от заземлителя объем земли настолько возрастает, что плотность тока становится весьма малой, напряжение между точками земли и точками еще более удаленными не обнаруживается сколько нибудь ощутимо.

Распределение напряжения на различных расстояниях от заземлителя: 1 — потенциальная кривая 2 — кривая характеризующая изменение шагового напряжения

Если измерить напряжение Uз между точками, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится потенциальная кривая ) Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала Чем ближе к заземлителю, тем напряжение между этими точками на земле будет больше (Uaб > Uбв; Uбв > Uвг)

Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов между этими точками

Uш = Uв — Uг = UзB

где B — коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой 1.  Наибольшие значения напряжения шага и коэффициента B будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага.

Кривая 2 характеризует изменение шагового напряжения.

Опасное шаговое напряжение может, например, возникнуть вблизи упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В этом случае запрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние ближе 8 — 10 м.

Шаговое напряжение отсутствует, если человек стоит или на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока.

Максимальные значения шагового напряжения будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Объясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, как правило, в начале кривой.

Наименьшие значения шагового напряжения будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически за пределами поля растекания тока, т.е. дальше 20 м.

Шаговое напряжение при групповом заземлителе

В пределах площади, на которой размещены электроды группового заземлителя, шаговое напряжение меньше, чем при использовании одиночного заземлителя. Шаговое напряжение также изменяется от некоторого максимального значения до нуля — при удалении от электродов.

Максимальное шаговое напряжение будет, как и при одиночном заземлителе, в начале потенциальной кривой, т.е. когда человек одной ногой стоит непосредственно на электроде (или на участке земли, под которым зарыт электрод), а другой — на расстоянии шага от электрода.

Минимальное шаговое напряжение соответствует случаю, когда человек стоит на «точках» с одинаковыми потенциалами.

Опасность шагового напряжения

При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током. При попадании в область действия шагового напряжения необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками («гусиным шагом»).

Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.

Шаговое напряжение что это такое? Меры по защите, определение по ПУЭ

Шаговое напряжение и правила перемещения

Человек и любое живое существо, попадая в зону воздействия электрического тока, рискуют получить электротравму и даже при определенных обстоятельствах лишиться жизни. Прохождение такого тока через тело вызывается во время прикосновения к таким предметам:

• неизолированному проводу, по которому протекает ток;
• проводу, у которого повреждена изоляция;
• корпусу электрооборудования с неисправной изоляцией или к оголенным контактам;
• металлическому предмету, который оказался под напряжением.

Поражение электротоком может произойти в случае обрыва провода на линии передачи электроэнергии напряжением 0,4 В и выше, если она не отключена от энергопоставляющей компании. Общеизвестный факт – земля это проводник электротока, особенно когда она влажная. Точка на грунте, находящаяся в зоне растекания тока, имеет потенциал (напряжение) определенной величины. Живое существо, попадая под действие электрического тока в момент, когда ноги на определенном расстоянии касаются 2 точек земли, может оказаться пораженным током. Эту разницу потенциалов называют шаговым напряжением. И чем она больше, т.е. чем больше расстояние между ногами, тем опаснее действие тока. На шаговое напряжение оказывает влияние удельное сопротивление земли, ее состояние, сила протекающего тока и путь прохождения по организму живого существа.

Шаговое напряжение возникает при ударе молнии в металлическую опору, молниеотвод, высокое дерево или любой металлический предмет. Если ноги расставлены на определенную величину, то ток молнии, растекаясь в земле, проходит и под ногами живого существа. Заряд входит в одну ногу и уходит, проходя через тело и другую в землю. Это тот случай, когда возникает напряжение шаговое и живое существо находится под его влиянием. У человека обычно шаг э0,6 ÷ 0,8 м, у животного гораздо больше, что усиливает воздействие на организм живого существа.

Наибольшее значение шагового напряжения, которое может поразить живое существо, находится вблизи лежащего на земле оборванного кабеля или провода, наименьшее – на расстоянии 20 м и больше. Опасной зоной, проводящей смертельной величины электрический ток, считается в радиусе 8 ÷ 10 м от лежащего электропровода.

При попадании в зону действия шагового напряжения, необходимо придерживаться таких правил:

• не касаться лежащего на земле провода;
• не приближаться к человеку или живому существу;
• не касаться руками и телом лежащих металлических предметов;
• не трогать и не тормошить живое существо.

Во время грозы нельзя прятаться под деревьями, стоять под опорами электропередач, держать в руках металлические предметы. Именно они притягивают молнию.

Если человек оказался в зону действия шагового напряжение, то он должен знать как правильно из нее выходить.

Необходимо передвигаться гусиным шагом, т.е. не отрывать подошвы обуви от земли и носок одной ноги приставлять к пятке другой. Таким шагом, медленно покинуть зону, величина которой должна быть не менее 8 м.

При поражении живого существа в районе действия шагового напряжения в первую очередь необходимо попытаться обесточить объект, если это возможно. Для этого необходимо вырубить в щите рубильник, УЗО, автомат или вынуть вилку электрооборудования или прибора из розетки.

Необходимо помнить, что влажная земля увеличивает радиус действия тока и учитывать этот фактор при покидании зоны шагового напряжения.

Если в этой зоне упал человек, то его необходимо правильно вывести в безопасное место. Для этого необходимо убедиться, что на теле человека не лежит провод. Если он там есть, то в первую очередь необходимо его убрать. Для этого надо гусиными шагами приблизиться к лежащему проводу или кабелю и с помощью сухой длинной палки (обязательно смухой) отбросить провод. Затем, передвигаясь все тем же гусиным шагом, ухватившись за одежду лежащего, перетянуть его в безопасную зону.

Далее необходимо поступить таким образом:

• вызвать скорую помощь;
• сообщить об аварии в энергопоставляющую компанию;
• приступить к выполнению искусственного дыхания с закрытым массажем сердца. Эти действия необходимо выполнять до приезда скорой помощи.

Не пренебрегайте данными выше сведениями и советами и тогда, даже попав в зону действия шагового напряжения, вы сможете спасти себя или других в этой ситуации. При подозрение на неисправность электроустановки обращайтесь к специалистам нашей электротехнической лаборатории!

Что такое шаговое напряжение и чем оно так опасно | Энергофиксик

Гуляя по лесному массиву в поисках грибов или направляясь на охоту или рыбалку, зачастую мы проходим под действующими линиями электропередач. И порой можно увидеть, что один из проводов ЛЭП лежит на земле. Так вот, не приближайтесь к нему. Возможно, он до сих пор находится под напряжением, а приблизившись к нему, вы можете попасть под шаговое напряжение.

В этой статье я расскажу, что это такое и как себя правильно вести, если вы увидели оборванный провод.

yandex.ru

Что такое шаговое напряжение

Для начала давайте узнаем, что такое шаговое напряжение. Шаговым называют напряжение, которое обусловлено электрическим током, протекающим по земле или токопроводящему полу. Данное напряжение равно разности потенциалов между двумя точками поверхности, расположенных друг от друга на расстоянии одного шага.

yandex.ru

Не думайте, что если провод лежит на земле, то линия обязательно отключена. Существуют режимы когда «земля» (обрыв провода и касание его земли) не является обязательным условием срабатывания защитной автоматики. Поэтому увидев провод, лучше не приближаться к нему близко.

Безопасным считается расстояние в 8 метров от места касания провода поверхности.

yandex.ru

Как правильно покинуть опасную зону

Если вы слишком поздно обнаружили провод и приблизились к нему ближе чем на 8 метров, то первым делом остановитесь и, не отрывая ноги от земли, сведите их вместе.

После этого так называемым гусиным шагом, не отрывая пятки от земли, покиньте восьмиметровую зону.

yandex.ru

Важно. Не пытайтесь прыгать на одной ноге, ведь вы можете оступиться и тогда ток может пойти по пути рука-нога, что гораздо опаснее чем путь нога-нога.

После этого запомните место повреждения провода и сообщите в местные городские сети.

Освобождение человека от воздействия шагового напряжения

Если во время прогулки вы обнаружили, что человек лежит без сознания, а рядом с ним находится оборванный провод, то не стоит опрометчиво к нему бежать, вы так же можете попасть под напряжение.

Первым делом найдите как можно более длинную СУХУЮ палку. Приблизьтесь к проводу гусиным шаркающим шагом и с помощью палки как можно дальше отбросьте провод. После этого оттащите пострадавшего подальше от линии, проверьте наличие пульса и дыхания.

yandex.ru

Вызовите скорую и если необходимо производите непрямой массаж сердца и вентиляцию легких до прибытия скорой помощи.

Примечание. Конечно, в реальности далеко не каждый умеет делать непрямой массаж сердца и искусственную вентиляцию легких, но правильно отбросить провод, оттащить человека и вызвать скорую вы просто обязаны.

Заключение

Шаговое напряжение — очень опасное явление и знать элементарные меры безопасности должен знать и стар и млад. Поэтому, увидев оборванный провод, вообще не приближайтесь к нему, не пускайте туда других и как можно быстрее сообщите в городские сети.

Запомните ваша безопасность и здоровье в ваших руках. Берегите себя!

Напряжение шага; определение, условия создания, расчет, способы защиты

Действие электрического тока на организм человека

Не рекомендуется подходить к месту аварии ближе 4-5 метров при напряжении 1000 вольт. В прочих случаях опасно приближаться на 8-10 метров. Шаговое напряжение представляет некоторую опасность. Относительно безвредным считается, если разность потенциалов не превышает между стопами 40 вольт. Помимо очевидного влияния на нервную систему, как следствие, судорожных сокращений мышц (биологическое действие) электрический ток вызывает ряд специфических травм:

Термическое действие сопровождается усиленным разогревом тканей. Электрические ожоги подразделяют на:

1. Токовые, вызываются непосредственным контактом проводника цепи, находящейся под напряжением до 2 кВ, и кожи. Работает закон Джоуля-Ленца, согласно которому выделенное тепло пропорционально произведению квадрата действующего значения тока на электрическое сопротивление (человеческого тела). Ожоги обычно I или II степени. Не очень сильные. Опасен случай, когда путь протекания тока проходит через тело (избегайте контакта противоположной руки, ног, туловища с заземленными предметами). На локальном участке останется покраснение – электрические знаки (выраженные метки разнообразной формации кожи).
2. Дуговые. Температура дуги высока (не менее 3500 градусов Цельсия). Фактически воздух, превращенный в плазму. Сварочная дуга, образуется меж высоковольтным проводом и кожей. Результат без ужаса сложно представить. Наверняка ожог III-IV степени. Подобно сварочному электроду, проводник расплавляется, металлизирует кожу, растекаясь. Разумеется, вызывает одновременно ожог.

Электролитические действие тока не описывается подробно литературой по очевидным причинам. В ходе деструктивного процесс разлагаются на составляющие жидкости человеческого тела. Включая кровь. Интересующихся отошлем к «войне токов», шедшей в Америке между корпорацией Эдисона и союзниками Николы Тесла. Жаждущие доказать превосходство люди шли на многое. Появился первый электрический стул (см. Катушка Тесла ).

Путь протекания тока (справа), вызванного шаговым напряжением при нарушении правила «гусиного шага» (слева)

Биологическим действием тока вызваны разнообразные травмы скелетных мышц, костей, связок. Сокращения миофибрилл достигают большой силы. Поэтому двигательно-опорный аппарат находится под большой угрозой.

Помимо травм выделяет медицина, как отдельную категорию, удары током. Не нужно относиться легкомысленно, ссылаясь на данную группу, только от того, что видимых повреждений тела не наблюдается. Электрические удары делят на IV степени тяжести. Причем последняя характеризуется состоянием клинической смерти (отсутствие пульса на артериях, дыхания). Соответственно, от окружающих требует досконального знания правил поведения.

Если человек упал в зоне действия шагового напряжения, по телу наверняка идет ток. Любой, непосредственно прикоснувшийся к пострадавшему, сильно рискует. Нужно правильно рассчитать вектор градиента разницы потенциалов, на практике сделать непросто (не все понимают сказанные слова). Иначе говоря, нужно браться за точки тела, меж которыми падение напряжения равно нулю. Оценить (правильно исполнить) сможет меньше людей, нежели поняли сказанное. Посему действовать на практике придется иначе.

Вырубить источник питания возможно далеко не всегда. Не факт, что на подстанции заметили утечку, реакторы позволят автоматике отреагировать правильно редко. Устранить опасность не представляется возможным, следует оценить эпицентр (место контакта фазы, почвы), зацепить пострадавшего (багром), начинать потихоньку выволакивать за пределы досягаемости шагового напряжения (20 метров от эпицентра). Двигаться «гусиным» шагом.

Лошадиная авария

В 1928 году в Ленинграде произошла авария, вошедшая в учебники под названием «лошадиной».

Посреди площади, вымощенной деревянными шестиугольниками, стоял чугунный колодец с разъединителем на 2000 вольт. Однажды в колодце растрескался изолятор, и разъединитель повис на проводе в нескольких сантиметрах от стенки. Прошёл дождь, и мостовая стала проводящей и податливой. Когда рядом с колодцем проехала гружёная телега, мостовая прогнулась — и провод замкнуло на колодец.

Людей, чья длина шага не превышала метра, просто било током. А лошадь, с её полутораметровым корпусом и железными подковами, убило насмерть. Мостовая была под напряжением в течение двух секунд, после чего на подстанции сработал «автомат».

Неожиданная гибель лошади вызвала интерес людей, прибыл конный патруль. Телегу оттащили, и короткое замыкание прекратилось. В это время дежурный по подстанции проверил сопротивление изоляции и, посчитав отключение ложным, подал ток. Разъединитель с колодцем образовали электрическую дугу, и на мостовой снова возникло шаговое напряжение, погибли две милицейские лошади.

Повторно подать ток дежурный не имел права, так что ущерб ограничился тремя убитыми лошадьми.

В 2011 году сходная авария случилась на английском ипподроме в графстве Беркшир, причиной стал ветхий подземный кабель.

Определение разницы потенциалов шага

Границы изменения напряжения в случаях инцидентов с аварийным или природным растеканием тока по земле — от 10 В до тысяч вольт на подвижку. Безопасная величина ШН — до 40, а переменного потенциала — до 50 В. Существует формула, которой пользуются для приблизительного определения напряжения шага — U = (I *ρ* a)/2π* R (R + a), где:

• I — ток короткого замыкания или утечки на землю, ампер;
• ρ — удельное сопротивление грунта в месте происшествия, Ом*м;
• R — расстояние объекта или человека от точки пробоя, м;
• a — заданный шаг в метрах;
• π — постоянная величина, равная 3,14 (отношение длины окружности к диаметру).

Меры безопасности

Если же, несмотря на все усилия, все-таки не удалось избежать удара электрическим током, пострадавшему нужно в кратчайшие сроки оказать первую медицинскую помощь:

• В первую очередь всеми возможными способами останавливается негативное влияние тока.
• Одновременно производится вызов скорой помощи.
• При необходимости выполняется процедура искусственного дыхания и массаж сердца.
• Электрический ожог закрывается стерильной повязкой.
• Пострадавшему нужно обеспечить полный покой и в любом случае – определение в лечебное медицинское учреждение, независимо от состояния здоровья на данный момент.

Категорически запрещается закапывать пострадавшего в землю, поскольку вес грунта затрудняет дыхание и нарушает работу сердечной мышцы. Нельзя производить обливание водой, по возможности избегайте переохлаждения организма. Ожоговая поверхность должна содержаться в чистоте, в противном случае может получить развитие гангрена или столбняк.

Существуют общие правила безопасности и меры защиты, позволяющие избежать неприятных последствий. Чаще всего, от поражения шаговым напряжением страдают рабочие и персонал обслуживающие электрические сети. Поэтому передвигаться в зоне возможного поражения следует только в специальных диэлектрических ботах, а с собой иметь защитные перчатки. В соответствии с требованиями ПУЭ, рукоятки всех рабочих инструментов оборудуются изоляцией, точно так же изолируются другие устройства.

Нередко рабочие получают травмы в процессе эксплуатации устройств при отсутствии наряда-допуска, в котором точно указывается, что, где и когда отключено, и оборудовано защитным заземлением, сколько метров до опасного участка. Любой человек, предупрежденный о наличии напряжения, никогда не полезет к неизолированному проводнику, находящемуся на поверхности земли и сможет избежать поражения.

Риск травматизма от шагового напряжения очень сильно возрастает, если в крови присутствует алкоголь, а на ногах имеются открытые повреждения и раны. Поскольку кожный покров выполняет функции своеобразного изолятора, то любое нарушение ведет к снижению защиты. Негативное влияние оказывает и повышенный температурный баланс окружающей среды. Чем выше температура, тем опаснее присутствие человека на участке возможного поражения.

Управление шаговым двигателем

Шаговый двигатель. Принцип работы

Наведенное напряжение

В чем измеряется напряжение

Индикатор напряжения на светодиодах: схема, как сделать своими руками самодельный указатель напряжения в сети

Расчет тока по мощности и напряжению

Методы снижения шагового напряжения на предприятиях

В промышленных условиях создаются правила безопасности и способы предупреждения аварийных ситуаций. Для разработки методов снижения шагового напряжения на предприятии необходимо выделить виды воздействия тока на человека:

Для предупреждения воздействия высоких температур специалисты работают в костюме с высоким уровнем защиты от тепла. Такая униформа имеет многослойную структуру и производится из особых синтетических материалов. Они не воспламеняются, защищают кровь и лимфу от перегрева.

Защищает костюм и от электрического воздействия, после превышения которого происходит разложение клеток крови. Для правильного подбора защитных средств стоит знать основные варианты прохождения тока через тело.

Угроза жизни возрастает, если на пути тока встречаются жизненно необходимые органы (сердце и мозг). Из схем можно сделать вывод, что чаще всего электричество начинает путь с руки, головы и ноги. Эти части тела больше всего нуждаются в защите при работе человека в экстремальных условиях. По технике безопасности работник не получает доступ к объекту без специальных средств и прохождения ряда инструктажей.

Причиной аварийной ситуации может стать несоблюдение правил безопасности и контроля за электрическим оборудованием на предприятии. Для предотвращения опасных ситуаций в промышленной сфере проводятся проверки и тестирования. Систематически контролируется изоляция проводов и кабелей, специалисты следят за сроками эксплуатации отдельных элементов системы.

Угроза жизни становится реальной при недостаточной компетентности работников. Незнание элементарных правил безопасности и пренебрежение средствами защиты, часто становится причиной трагедий. Для предупреждения аварийных ситуаций, на предприятиях проводятся целевые и повторные инструктажи, позволяющие сотрудникам повысить уровень квалификации. Вводные инструктажи предназначены для ознакомления специалистов с новым видом оборудования.

Специальные средства защиты на предприятии имеют срок годности. Руководство компании обязано следить за качеством и пригодностью таких вещей. Для повышения контроля за соблюдением правил и стандартов на предприятии создается комиссия по охране труда

Ее сотрудники проводят работы по ознакомлению работников с важной информацией, контролируют выполнение обязанностей и занимаются отчетами в сфере безопасности

Современные технологии позволяют значительно снизить риск возникновения шагового напряжения. Некоторое оборудование имеет функцию автоматической блокировки при возникновении повреждений в электрической сети. Такие возможности позволяют значительно повысить уровень безопасности и снизить количество несчастных случаев на предприятии.

В комплексе методы снижения шагового напряжения дают отличные результаты. Автоматизированные предприятия, работающие с инновационным оборудованием, практически никогда не встречаются с аварийными ситуациями.

Сегодня средства защиты от электрического тока отличаются высокой эффективностью. При условии правильного использования спецодежды и следования правилам безопасности риск возникновения трагической ситуации значительно снижается. Контроль за всеми процессами в сфере электрики минимизирует шансы поражения током.

{SOURCE}

Максимальный радиус поражения

Радиус шагового напряжения напрямую зависит от напряжения, поданного на оборванный провод.  Потенциальную опасность для человека представляет электричество напряжением более 360 Вольт. При минимальном значении особую опасность представляет зона  шагового напряжения ближе 3 метров к источнику электричества. При росте величины до 1000 Вольт опасной считается область до 5 метров.

При обрыве ЛЭП или аварии на подстанции источник тока значительно превышает 1000 Вольт. В этом случае радиус поражения достигает 8 метров. При больших токах опасная зона значительно превышает эту величину, но ток на расстоянии 12-15 метров от источника не представляет смертельную опасность. Значение безопасного электричества для шагового напряжения – 40 Вольт. На расстоянии от 8 до 20 метров от источника шаговое напряжение редко превышает эту величину.

Наибольшая поражающая сила получается когда человек одной ногой станет на провод, а второй – в шаге (80 см) от него. При этом расстояние между ступнями играет не меньшую роль, чем удаление от источника. Именно на этом расстоянии возникает разность потенциалов между двумя точками, обуславливающая поражение током человека.

Уровень опасности значительно повышается во влажную погоду. Так, мокрый асфальт или грунт является лучшим проводником, чем сухая земля. Он обладает большим сопротивлением. Поэтому во время дождя или в болотистой местности следует быть максимально внимательным.

Правила перемещения в зоне шагового напряжения

Избежать попадания в шаговую зону можно, будучи особо внимательным. Так, пересекая линии электропередач, необходимо убедиться в отсутствие касающихся земли силовых кабелей. Кроме того, опасность могут составить и провода, обматывающие стволы деревьев, металлические конструкции.

Особенно сильным будет токовое воздействие на влажные проводники. Для того, чтобы безопасно покинуть зону напряжения прикосновения, необходимо придерживаться правил электробезопасности.

Так, правила перемещения в радиусе напряжения шага гласят:

• Передвигаться по зоне напряжения необходимо, используя “гусиный шаг”;
• Во время движения пятка шагающей ноги должна приставляться к носку опорной;
• Запрещается отрывать подошвы от земли или любого другого основания;
• Размер шагов необходимо максимально уменьшать;
• Запрещается передвигаться по зоне бегом;
• Запрещается двигаться по направлению к лежащему кабелю;
• Запрещается двигаться “по спирали”.

Чтобы правильно себя вести в зоне шагового напряжения, нужно тщательно изучить теорию

Передвижение ремонтного персонала в радиусе поражения шаговым напряжением должно выполняться после проведения расчета предельного шагового напряжения и его радиуса. При этом, согласно правилам, которые регламентирует “Охрана труда”, рабочие должны соблюдать меры защиты: передвигаться по зоне в диэлектрических ботах, иметь при себе диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, измерители напряжения, слесарно-монтажные инструменты с изолирующими рукоятками.

Определение

Что это такое – шаговое напряжение? Это определенное напряжение, которое возникает между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом без соприкосновения с ним. Оно равно разности напряжений электричества между объектом и точкой, которая находится на некотором расстоянии от него. Главными факторами, влияющими на него, являются расстояние, удельное сопротивление земли (сетка заземления) и силы тока, протекающего по проводнику.

Фото — Пример шагового вихря напряжения

Опасность шагового напряжения заключается в том, что прикосновения не нужны для поражения током, а после поражения перемещение практически невозможно. За счет того, что земля также имеет определенное удельное напряжение, удар может произойти независимо от действий человека.

Фото — Зависимости размеров шага и напряжения

Это интересно: Показатели качества электроэнергии и их нормирование (видео)

В чем заключается опасность

Представьте ситуацию: на земле лежит оборванный провод и как может показаться на первый взгляд не представляет никаких признаков угрозы, а ведь он может быть под напряжением.

Напомню, земля — хороший проводник электричества. Когда человек оказывается в непосредственной близости с проводом, он незаметно попадает под действие шагового напряжения. Опасность заключается в том, что между ног образуется разность потенциалов.

Попадая под воздействие электрического тока, человек пытается сделать шире шаг, а в этот момент разница потенциалов становится выше. В итоге непроизвольные судорожные сокращения мышц приводят к падению человека на землю.

При падении происходит увеличение расстояния между точками касания земли, что в свою очередь представляет повышенною опасность.

Когда мы говорим про оборванный провод, касающийся земли своим оголенным концом, то и не задумываемся какую опасность он может представлять. Чем выше напряжение поврежденной линии, тем более опасна зона действия этого напряжения.

Целые воздушные линии или кабельные системы не представляют опасности, но при аварийной ситуации природного или технического характера они представляют большую угрозу.

Например попадание молнии в молниеотвод, опору электропередач или просто в дерево, вызывает растекание электрического тока через проводники на землю. В этом месте и образуется опасная зона шагового напряжения.

Правило выживания гласит:

В сырую погоду вообще старайтесь не приближаться к открытым (неизолированным) электроприборам и технике. Помните, если одной ногой стоять на заземлителе, а второй на расстоянии шага от него, то к добру это не приведет. И учитывайте, что среднестатистическая длина шага мужчины, равна 0,81 м.

Тело человека включается в электрическую цепь, как нагрузка, и происходит вредное воздействие электрического тока на организм. Но если обувь человека сделана из не проводящих ток материалов, например в резиновых сапогах – вероятность получения травмы меньше.

Риском в данной ситуации может стать наличие алкоголя в крови и наличие открытых ран на ногах. Потому что данный факт влияет на проводимость человека. А так как кожа является защитным диэлектриком, то нарушение кожного покрова снимает вашу защиту.

Помимо проводимости, риском может стать температура окружающей среды. Ведь чем она выше, тем более опасно находиться в зоне риска.

Во всех ранее перечисленных случаях представлена опасность шагового напряжения для жизни человека, животных и особенно детей. Поэтому ограничьте игру ваших детей вблизи электроустановок.

Способы защиты, электробезопасность

Если вы увидите лежащий на земле провод – ни в коем случае нельзя к нему приближаться. Опасная зона может быть от 5-8 метров вокруг точки соприкосновения провода с землей и больше, в зависимости от класса напряжения линии и состояния земли (мокрая земля увеличивает пространство растекания электрического тока).

При ударе молнии в дерево, молниеотвод или опору электропередач электрический ток поступает в землю и растекается в грунте во все стороны до нескольких десятков метров. В таких местах и может быть шаговое напряжение. То же самое происходит и возле упавшего на землю электрического провода, находящегося под напряжением. Представим себе, что разряд молнии пришелся в дерево, вблизи которого в это время стоял человек. Электрический ток молнии, попадая в землю и растекаясь в ней, проходит и под ногами человека. Если ноги расставлены, то ток входит в одну ногу и, пройдя через тело, уходит в землю через другую. Это и есть шаговое напряжение, в этом случае человек находится под шаговым напряжением.

Чтобы человек не подвергался воздействию тока, там где шаговое напряжение, необходимо все устройства защитного заземления размещать там, где нет людей. В частности, молниеотводы в сельской местности следует заземлять не ближе 4 метров от стен домов и обязательно их ограждать.

Во время грозы надо держаться подальше от опор электропередач, нельзя стоять вблизи высоких деревьев, особенно на открытой местности. Это необходимо и потому, что возле любого выделяющегося на поверхности земли предмета (дерево, мачта, опора ЛЭП, молниеотвод) во время грозы создаются условия, при которых молния устремляется именно к этому предмету, где может случиться шаговое напряжение. Как правило, она поражает все, находящееся в радиусе десятков метров.

При поражении молнией человека, там где произошло шаговое напряжение, пострадавшему надо обязательно сделать искусственное дыхание и закрытый массаж сердца. И немедленно доставить в лечебное учреждение или вызвать «скорую помощь».

В энергетике существует такой термин как «Техника безопасности» – он появился не просто так. Каждая строчка этого свода правил безопасности на действующих и отключенных электроустановках имеет свою историю, которая закончилась плачевно. Поэтому не стоит пренебрегать этими простыми советами, чтобы не попасть под действие электрического тока совершенно неожиданно для себя.

Правила перемещения в зоне шагового напряжения

Избежать попадания в шаговую зону можно, будучи особо внимательным. Так, пересекая линии электропередач, необходимо убедиться в отсутствие касающихся земли силовых кабелей. Кроме того, опасность могут составить и провода, обматывающие стволы деревьев, металлические конструкции.

Особенно сильным будет токовое воздействие на влажные проводники. Для того, чтобы безопасно покинуть зону напряжения прикосновения, необходимо придерживаться правил электробезопасности.

Так, правила перемещения в радиусе напряжения шага гласят:

• Передвигаться по зоне напряжения необходимо, используя “гусиный шаг”;
• Во время движения пятка шагающей ноги должна приставляться к носку опорной;
• Запрещается отрывать подошвы от земли или любого другого основания;
• Размер шагов необходимо максимально уменьшать;
• Запрещается передвигаться по зоне бегом;
• Запрещается двигаться по направлению к лежащему кабелю;
• Запрещается двигаться “по спирали”.

Передвижение ремонтного персонала в радиусе поражения шаговым напряжением должно выполняться после проведения расчета предельного шагового напряжения и его радиуса. При этом, согласно правилам, которые регламентирует “Охрана труда”, рабочие должны соблюдать меры защиты: передвигаться по зоне в диэлектрических ботах, иметь при себе диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, измерители напряжения, слесарно-монтажные инструменты с изолирующими рукоятками.

Шаговое напряжение

Здравствуйте, дорогие читатели. В этой статье мы вам расскажем, про шаговое напряжение, а так же рассмотрим правила перемещения в зоне шагового напряжения. И так начнём. Электричество никаких признаков присутствия опасности не проявляет – нет ни запаха, ни видимых причин для беспокойства, ни каких-либо других проявлений, которые могли бы вызвать тревогу или беспокойство. Поэтому человек узнает о том, что попал в зону воздействия электрического тока только тогда, когда уже слишком поздно.

Электрический ток поражает внезапно, когда человек оказывается включенным в электрическую цепь прохождения тока. Возможностью прохождения электрического тока через тело человека могут послужить непреднамеренное прикосновение к неизолированному проводу (или с поврежденной изоляцией), корпуса устройства или прибора с неисправной изоляцией и любого металлического предмета, случайно оказавшегося под напряжением, а с другой стороны – прикосновении к заземленным предметам, земли и т.д.

Кроме того существует опасность поражения током при попадании под «шаговое напряжение» — это напряжение возникающее при обрыве и падении провода на землю действующей линии электропередач 0,4 кВ и выше. Путь протекания тока не прекращается, если линия электропередач не была отключена. Земля является проводником электрического тока и становится как бы продолжением провода электропередачи. Любая точка на поверхности земли, находящаяся в точке растекания получает определенный потенциал, который уменьшается по мере удаления от точки соприкосновения провода с землей.

Шаговое напряжение

Попадание под действие электрического тока происходит в момент, когда ноги человека касаются двух точек земли, имеющих разные электрические потенциалы. Поэтому шаговое напряжение – это разница потенциалов между двумя точками соприкосновения с землей, чем шире шаг – тем больше разница потенциалов и тем вероятнее поражение электрическим током. Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.

Действие

Для того, чтобы предупредить вредное воздействие шагового напряжения, необходимо провести расчет. Он поможет вычислить размер диапазон и его силу.

Фото — Расчет шагового напряжения

Каждый параметр отвечает за определенный показатель, важный при вычислении радиуса. На данной схеме:

• I_З – ток короткого замыкания, измеряется в Амперах;
• ρ – удельное сопротивление грунта, Ом*м;
• a – расчетная длина шага, м
• x – расстояние от места повреждения, измеряется в метрах.

Исходя из графика может быть рассчитана зона шагового напряжения и непосредственно его размер:

U_Ш = (I₃ * ρ * a) / 2 π x (x + a). Измеряется в вольтах.

Конечно, точно определить шаговое предельное напряжение и его радиус очень сложно, т. к. нужно рассчитать примерное сопротивление разных слоев почвы и вывести средний показатель, умноженный на определенный коэффициент. Но такая формула поможет провести прикидочные расчеты и вычислить напряжение, диапазон и прочие параметры.

Благодаря этому расчету можно определить не только пошаговое напряжение, но и шаг сетки, что поможет минимизировать вероятность летального исхода. Считается, что воздействие будет минимальным, если сокращать шаги, но это зависит от частоты полос напряжения. Например, есть схема кривой, которая поможет рассчитать размер шага при аварии.

Фото — Кривая расчета ширины шага

Для того чтобы получить такой график на местности, необходимо измерить вольтаж на разных расстояниях от провода, а после свести данные в одну схему

Обратите внимание на отрезок ОН, на чертеже указано, что его можно разбить на несколько участков, которые по размеру будут соответствовать среднему шагу человека. В таком случае, Вы сможете вывести рабочего из зоны опасности

Если просчитать места образования опасных линий, то при шагах ступни будут находиться в участках разности потенциалов. Также график наглядно демонстрирует, что чем ближе объект (см. человек), находится к эпицентру аварии (оборванному проводу), тем меньшими становятся отрезки и выше напряжение.

Учитывая это, формула будет иметь такой вид:

Uш = Uв — Uг = Uз*B

В данном случае, коэффициент напряжения между человеческими ступнями, также именуемый как коэффициент напряжения шага равняется 1 (по умолчанию). Этот показатель зависит от расстояния до аварии. Например, чем ближе источник напряжения – тем выше коэффициент между ступнями.

На графике 2 демонстрируется, как именно изменяются данные при движении тела в зоне опасности. Особенно высоко влияние тока в грозу или на мокром асфальте. В подобных случаях без специальной экипировки запрещается приближаться к эпицентру ближе, чем на десять метров.

При этом нужно учитывать сторонние факторы, влияющие на проводимость человеческого тела и сопротивление между ступнями. Так, если рабочий в момент падения провода будет в мокрой одежде, обуви или просто вспотеет, то для смертельного удара будет достаточно даже нескольких десятков Вольт, в отличие от значащихся в технике безопасности 220.

Со временем может произойти самостоятельное выравнивание электрического тока, если будет отключен источник. В такой случае, вся энергия просто уйдет в землю, не требуя дополнительных процессов.

Видео: расчет шагового напряжения

Как выйти из опасной зоны

Правила электробезопасности необходимо соблюдать не только в опасной зоне, но и там, где уже не действует радиус поражения. Это связано с самой природой электрического тока, не имеющего запахов, цветовой гаммы и прочих аналогичных внешних признаков.

Потенциальная опасность устанавливается исключительно специальными приборами, а иногда – определяется внешним осмотром, то есть путем визуального наблюдения. В последнем случае становятся хорошо видны оторванные проводники линии электропередачи, находящиеся непосредственно на земле. Одно это безусловно указывает на потенциальную опасность и предполагаемый радиус действия тока. К таким участкам вообще не рекомендуется близко подходить в связи с реальной опасностью, угрожающей здоровью и самой жизни людей.

Место падения оторвавшегося проводника необходимо покинуть максимально быстро, соблюдая при этом определенные правила безопасности. Когда потенциальная угроза стала реальностью, рекомендуется с максимально возможной скоростью соединить обе ноги между собой. За счет этого в точках соприкосновения конечностей с грунтом наступает заметное снижение отрицательного влияния электрического тока. После этого принимаются все меры по безопасному выходу с площади, представляющей реальную угрозу. Бежать нельзя ни при каких обстоятельствах, поскольку существует возможность вновь попасть под действие напряжения. Эти меры определяются Правилами устройства электроустановок.

Наиболее безопасным считается движение так называемой гусиной походкой. Данный способ передвижения предполагает неторопливое совершение движений мелкими скользящими шагами, поэтому он так и называется. Нужно следить, чтобы ноги постоянно касались земли и не отрывались от нее.

Во время движения рекомендуется наступать исключительно на сухие предметы, обладающие хорошими диэлектрическими свойствами. И, наоборот, не следует передвигаться по конструкциям из железобетона, кирпичам и другие аналогичным материалам, избегать влажных участков грунта. Это основные правила перемещения в зоне шагового напряжения, требующие неукоснительного выполнения.

Существует еще один вариант, как безопасно и безболезненно покинуть зону возможного поражения. В подобных ситуациях необходимо передвигаться, совершая прыгающие движения с помощью одной ноги. Однако данный способ несет в себе потенциальную угрозу в связи с возможным случайным падением. Ток изменит свой путь в теле человека и станет более опасным, вплоть до летального исхода

Поэтому пользоваться методом прыжков для переноса нужно очень осторожно, преимущественно на ровной местности, без каких-либо препятствий

Шаговое напряжение это — советы электрика

ElektroMaster.

org Ремонт и обслуживание бытовых электроприборов своими рукамиСоветы, руководства..

Яндекс.Директ

Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.
В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др.

— интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя.

Шаговое напряжение при одиночном заземлителе Шаговое напряжение определяется отрезком, 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.

Допустим, что в земле в точке О размещен один заземлитель (электрод) и через этот заземлитель проходит ток замыкания на землю. Вокруг заземлителя образуется зона растекания тока по земле, т. е.

зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами заземления на землю, может быть условно принят равным нулю.

Обратите внимание

Причина этого явления заключается в том, что объем земли, через который проходит ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя увеличивается, при этом происходит растекание тока в земле.

На расстоянии 20 м и более от заземлителя объем земли настолько возрастает, что плотность тока становится весьма малой, напряжение между точками земли и точками еще более удаленными не обнаруживается сколько нибудь ощутимо.

Распределение напряжения на различных расстояниях от заземлителя: 1 — потенциальная кривая 2 — кривая характеризующая изменение шагового напряжения

Если измерить напряжение Uз между точками, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится потенциальная кривая ) Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала Чем ближе к заземлителю, тем напряжение между этими точками на земле будет больше (Uaб > Uбв; Uбв > Uвг)

Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов между этими точками

Uш = Uв – Uг = UзB

где B — коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой 1. Наибольшие значения напряжения шага и коэффициента B будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага.

Кривая 2 характеризует изменение шагового напряжения.

Опасное шаговое напряжение может, например, возникнуть вблизи упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В этом случае запрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние ближе 8 – 10 м.

Шаговое напряжение отсутствует, если человек стоит или на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока.

Максимальные значения шагового напряжения будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Объясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, как правило, в начале кривой.

Наименьшие значения шагового напряжения будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически за пределами поля растекания тока, т. е. дальше 20 м.

Шаговое напряжение при групповом заземлителе
В пределах площади, на которой размещены электроды группового заземлителя, шаговое напряжение меньше, чем при использовании одиночного заземлителя. Шаговое напряжение также изменяется от некоторого максимального значения до нуля — при удалении от электродов.

Максимальное шаговое напряжение будет, как и при одиночном заземлителе, в начале потенциальной кривой, т.е. когда человек одной ногой стоит непосредственно на электроде (или на участке земли, под которым зарыт электрод), а другой — на расстоянии шага от электрода.

Минимальное шаговое напряжение соответствует случаю, когда человек стоит на «точках» с одинаковыми потенциалами.

Опасность шагового напряжения
При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю.

Важно

В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током.

При попадании в область действия шагового напряжения необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками («гусиным шагом»).

Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.

——
Источник информации: Школа для электрика: электротехника и электроника. Статьи, советы, полезная информация.
——

Источник: http://ElektroMaster.org/chto-takoe-shagovoe-napryazhenie.html

Шаговое напряжение. Виды и работа. Применение и особенности

Шаговое напряжение появляется между двумя точками на поверхности земли, которые находятся друг от друга на расстоянии шага человека.

Чаще всего оно возникает рядом с оборвавшимся и касающимся землю высотным кабелем либо проводом. В результате оно растекается по земле и образует потенциал между точками.

Человек, который передвигается и делает шаг, попадает под это напряжение, вследствие чего через него начинает течь ток.

Шаговое напряжение находится в непосредственной зависимости от сопротивления земли, а также силы тока, протекающей в ней. Если человек сделает большой шаг (стандартный шаг составляет порядка 0,8 метров), то это может представлять довольно серьезную опасность для него.

Вызвано это тем, что чем больше расстояние между точками, то тем больше будет разность потенциалов. В особенности риск увеличивается, если по земле течет ток большой силы.

Именно поэтому всем рекомендуется при попадании в такую ситуацию передвигаться маленькими шашками, чтобы исключить протекание тока через тело человека.

Виды

Шаговое напряжениебывает нулевым, наименьшим или самым большим показателем:

• Нулевой показатель можно наблюдать тогда, когда живое существо, к примеру, человек, находится на линии равноценного потенциала, либо в месте, где нет линий прохождения электротока.
• Самый малый показатель данного напряжения можно наблюдать в случае наибольшего удаления от заземляющего материала. Получается это практически за пределами течения электротока, то есть свыше 2-х десятков метров.
• Самое большое значение напряжения можно наблюдать в случае, когда одна точка располагается прямо на заземляющем материале, а вторая точка находится на длине шага. Вызвано такое положение вещей тем, что потенциал относительно заземляющего материала движется по вогнутым кривым. В результате образуется большой перепад, в большинстве случаев прямо в начале данной кривой.

При наличии нескольких заземлителей напряжение будет существенно слабее, чем при одном.

Устройство

Шаговое напряжение способно возникать между 2-мя точками контура электротока, которые находятся между ними на длине шага. Оно, прежде всего, зависит от сопротивления земли, по которой движется ток, в том числе силы тока. Также может появляться в месте нахождения заземляющих устройств, в том числе в аварийных местах, где провода под напряжением соприкасаются непосредственно с землей.

Напряжение шага можно определить с помощью расстояния между 2-мя точками. Данный показатель находится в непосредственной зависимости от характера кривой напряжения. Говоря простыми словами оно зависит от типа заземлителя.

К примеру, на земле в точке «А» имеется один заземлитель в виде электрода из металла, через который протекает электроток замыкания. Рядом с этим заземлителем образуется определенная область рассеивания электротока в земле.

Это земля, за границами которой потенциал условно равняется нулю, что вызывается электротоками защитного заземления.

Главная причина этого явления кроется в том, что количество земли увеличивается по степени ухода от заземляющего устройства.

В то же время ток рассеивается по земле на длине в двух десятков метров и больше, от заземляющего устройства.

Объем земли в то же время повышается на порядок, в результате чего плотность электротока становится необратимо малой, а само напряжение между указанными точками уже практически не проявляется.

Принцип действия

Шаговое напряжениечеловек может испытать на себе, при обрыве фазных кабелей и касания их с землей.

Если ток аварийными службами не отключается, а сами линии не ремонтируются, то существует большой риск того, что человек попадет именно под это напряжение.

Совет

Земля отлично проводит электрический ток, в результате чего она является как бы своеобразным проводом, по которому может протекать ток.

Каждая точка земли, в которой имеется некоторый потенциал, будет уменьшаться по мере увеличение расстояния от точки касания проводом с землей. Но электроток начнет действовать на человека лишь в момент, когда его ноги соприкасаются с землей в двух точках, которые имеют разные потенциалы.

Применение

Шаговое напряжение может представлять существенную опасность для здоровья и жизни людей. Поэтому для его нивелирования применяются различные средства.

Одним из эффективных средств уменьшения данного напряжения является использование поверхностных заземлителей. На практике места, где возможны аварии с замыканием фаз на землю, используют выравнивание потенциалов.

Для этого поверхность земли оборудуется сеткой из заземленных кабелей, их закладывают непосредственно в верхнем грунте.

Функционирует данная система довольно-таки просто: во всех точках этой системы потенциал проводника имеет одинаковый показатель. В результате, если человек находится на данной сетке, то он просто не сможет попасть под напряжение. К примеру, ремонтник сможет спокойно подойти к месту обрыва, чтобы выполнить ремонт или починить провод.

Подобные системы очень действенны, однако не каждый столб с проводом может быть оборудован подобной системой. Поэтому людям необходимо знать способ, как можно безопасно выбраться из ситуации, когда они попадают в зону напряжение шага.

Здесь нет ничего сложного, нужно запомнить только одну вещь: если Вы попали под шаговое напряжение, то нужно сохранять хладнокровие.

Не нужно сразу же бежать из этого места, ведь чем больше шаг, тем сильнее будет напряжение и сила тока, с которой Вас может ударить.

Наоборот действовать нужно медленно: следует постараться выйти из зоны поражения простым гусиным шагом. Для этого нужно переставлять пятку ноги к носку ноги и маленькими шагами медленно идти.

В результате ноги будут располагаться почти в одной точке, которая будет иметь один электрический потенциал. Это значит, что напряжения между ногами не будет. Также можно прыгать на одной ноге, но делать это нужно с крайней осторожностью. А лучше не делать этого вовсе.

Обратите внимание

Если Вы упадете, то можете попасть под напряжение и уже самостоятельно из данной области не сможете выбраться.

Понять, что Вы располагайтесь в области возможного действия напряжения шага можно благодаря своим ощущениям. Если Вас «пощипывает», то стоит остановиться и приглядеться к ближайшим столбам, в особенности во время дождя. Как только Вы выйдете из области поражения, стоит связаться с ремонтниками, чтобы они быстрее отремонтировали данный участок.

Лошадиная авария

В 1928 году произошел курьезный случай. На мосту растрескался изолятор, вследствие чего мост попал под напряжение. Людей, которые шли через мост «потряхивало», а лошадь убило.

Автомат в течение двух секунд разъединил цепь. Но чтобы проверить причину, дежурный вновь подал ток. В результате появилось напряжение шага, которое убило еще пару лошадей.

Объяснение было простое – ноги лошадей были на расстоянии 1,5 метров и имели железные подковы.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/jelektrobezopasnost/shagovoe-napriazhenie/

Шаговое напряжение: определение радиуса, меры защиты

Электрический ток всегда является потенциальной опасностью для жизни человека. Шаговое напряжение – одно из самых опасных явлений в электротехнике, определение которого знать нужно любому электрику.

Определение

Что это такое – шаговое напряжение? Это определенное напряжение, которое возникает между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом без соприкосновения с ним.

Оно равно разности напряжений электричества между объектом и точкой, которая находится на некотором расстоянии от него.

Главными факторами, влияющими на него, являются расстояние, удельное сопротивление земли (сетка заземления) и силы тока, протекающего по проводнику.

Фото – Пример шагового вихря напряжения

Опасность шагового напряжения заключается в том, что прикосновения не нужны для поражения током, а после поражения перемещение практически невозможно. За счет того, что земля также имеет определенное удельное напряжение, удар может произойти независимо от действий человека.

Фото – Зависимости размеров шага и напряжения

Причины

Опасное напряжение чаще всего возникает при обрыве электрического локального кабеля, поставляющего электричество к определенному объекту. Опаснее всего в такой момент человеку находиться на болоте, в воде или даже стоять на мокром асфальте, т. к. вода является превосходным проводником электрического тока.

О том, какое напряжение называют шаговым, изучается даже в школах, но, к сожалению, предугадать момент его появления и конкретное поле действия очень сложно. Оно может проявиться из-за перепадов атмосферного давления, возникновения взрыва на электрических подстанциях, при коротком замыкании на проводе в помещении или на улице, и даже от взаимодействия земли с молнией.

Действие

Для того, чтобы предупредить вредное воздействие шагового напряжения, необходимо провести расчет. Он поможет вычислить размер диапазон и его силу.

Фото – Расчет шагового напряжения

Каждый параметр отвечает за определенный показатель, важный при вычислении радиуса. На данной схеме:

• IЗ – ток короткого замыкания, измеряется в Амперах;
• ρ – удельное сопротивление грунта, Ом*м;
• a – расчетная длина шага, м
• x – расстояние от места повреждения, измеряется в метрах.

Исходя из графика может быть рассчитана зона шагового напряжения и непосредственно его размер:

UШ = (I3 * ρ * a) / 2 π x (x + a). Измеряется в вольтах.

Конечно, точно определить шаговое предельное напряжение и его радиус очень сложно, т. к. нужно рассчитать примерное сопротивление разных слоев почвы и вывести средний показатель, умноженный на определенный коэффициент. Но такая формула поможет провести прикидочные расчеты и вычислить напряжение, диапазон и прочие параметры.

Благодаря этому расчету можно определить не только пошаговое напряжение, но и шаг сетки, что поможет минимизировать вероятность летального исхода. Считается, что воздействие будет минимальным, если сокращать шаги, но это зависит от частоты полос напряжения. Например, есть схема кривой, которая поможет рассчитать размер шага при аварии.

Фото – Кривая расчета ширины шага

Для того чтобы получить такой график на местности, необходимо измерить вольтаж на разных расстояниях от провода, а после свести данные в одну схему. Обратите внимание на отрезок ОН, на чертеже указано, что его можно разбить на несколько участков, которые по размеру будут соответствовать среднему шагу человека.

В таком случае, Вы сможете вывести рабочего из зоны опасности. Если просчитать места образования опасных линий, то при шагах ступни будут находиться в участках разности потенциалов. Также график наглядно демонстрирует, что чем ближе объект (см.

человек), находится к эпицентру аварии (оборванному проводу), тем меньшими становятся отрезки и выше напряжение.

Учитывая это, формула будет иметь такой вид:

Uш = Uв – Uг = Uз*B

В данном случае, коэффициент напряжения между человеческими ступнями, также именуемый как коэффициент напряжения шага равняется 1 (по умолчанию). Этот показатель зависит от расстояния до аварии. Например, чем ближе источник напряжения – тем выше коэффициент между ступнями.

На графике 2 демонстрируется, как именно изменяются данные при движении тела в зоне опасности. Особенно высоко влияние тока в грозу или на мокром асфальте. В подобных случаях без специальной экипировки запрещается приближаться к эпицентру ближе, чем на десять метров.

При этом нужно учитывать сторонние факторы, влияющие на проводимость человеческого тела и сопротивление между ступнями. Так, если рабочий в момент падения провода будет в мокрой одежде, обуви или просто вспотеет, то для смертельного удара будет достаточно даже нескольких десятков Вольт, в отличие от значащихся в технике безопасности 220.

Со временем может произойти самостоятельное выравнивание электрического тока, если будет отключен источник. В такой случае, вся энергия просто уйдет в землю, не требуя дополнительных процессов.

Видео: расчет шагового напряжения

Действия при аварийной ситуации

Пройдя понятие о шаговом напряжении, становится понятно, что для осуществления каких-либо спасательных операций, понадобятся специальные меры защиты. Это костюм, выполненный из неприводимого материала и определенные знания оказания первой помощи.

Поражение начинается с нижних частей ног, в зависимости от напряжения, ощущения могут быть разными:

1. Покалывание, зуд;
2. Спазмы;
3. Резкая боль;
4. Паралич.

Правила выхода из опасной ситуации гласят, что если помощи нет, то нужно стараться выбраться из зоны действия тока. Электробезопасность рекомендует уменьшать размер шагов, например, двигаться прыжками на одной ноге, размером менее 40 см. Способы зависят от конкретной ситуации.

Фото – памятка БЖД по спасению человека в зоне шагового напряжения

Когда вошли в безопасный участок, сразу нужно определить возможные симптомы поражения шаговым напряжением:

1. Дрожь и онемение конечностей;
2. Бессвязность речи;
3. Головокружения, потеря сознания, тошнота;
4. Боль в мышцах;
5. Любые виды нарушения дыхания, начиная от першения в горле и заканчивая спазмами;
6. Фибрилляция.

В сводах БЖД сказано, что в 80 % случаев самостоятельный выход из зоны, где действует шаговое напряжение, практически не имеет последствий. Но у 20 % освобождение из ловушки может оставить след на всю жизнь в виде проблем с сердцем или легкими.

Источник: https://www.asutpp.ru/shagovoe-napryazhenie.html

Ответы@Mail.Ru: Что такое Шаговое Напряжение?

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.

Шаговое напряжение зависит от длины шага, удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.

Опасное шаговое напряжение может возникнуть, например, около упавшего на землю провода под напряжением или вблизи заземлителей электроустановок при аварийном коротком замыкании на землю (допустимые значения сопротивления заземлителей и удельное сопротивление грунта нормируются для того, чтобы избежать подобной ситуации) .

Важно

При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и, как следствие, падение человека на землю. Ток начинает проходить между новыми точками опоры — например, от рук к ногам, что чревато смертельным поражением.

При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками («гусиным шагом» ) или прыжками. Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, так как расстояние между передними и задними ногами у этих животных очень велико и, соответственно, велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.

разность потенциалов между двумя ногами в зоне поражения электрическим током

Это когда под напряжением проводник упал на землю, автоматики не отключила его. В этот момент ток идет по земле. Шаговым напряжением будет разность потенциалов между левой им правой ногами.

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.

По простому если ты попал в зону эл. напряжения то выходить из этой зоны нужно не отрывая ног от земли то есть если поднимешь одну из ног тут ты и поймешь что такое шаговое напряжение

Напряжение, обусловленное током, протекающим в земле (токопроводящем полу), и равное разности потенциалов между двумя точками поверхности земли (пола ),находящимися на растоянии одного шага человека.

Усилие, затраченное на один шаг…

это напряжение от токоведущего провода растекающегося по поверхности земли

Это напряжение между ног у мужчины. Опасно прикасаться голыми руками, можно потерять честь (совет женщинам)

разность потенциалов между ног человека, чем больше шаг тем больше потенциал

когда чё нить варишь, то широко не шагай …шибанёт …меня БОГ миловал …а вот некоторых ребят током било …хорошо что здоровы остались

Источник: https://touch.otvet.mail.ru/question/52225491

Шаговое напряжение

Шаговым напряжением принято называть разность потенциалов между ступнями ноᴦ. В случае если человек будет стоять на поверхности земли, бетонного или металлического пола, в зоне растекания электрического тока, то на длинœе шага возникнет напряжение, и через его тело будет проходить электрический ток. Величина этого напряжения, назы

ваемогошаговым, зависит от ширины шага, проводимости пола и места расположения человека относительно источника напряжения. Чем ближе человек стоит к месту замыкания, тем больше величина шагового напряжения.

Величина опасной зоны шаговых напряжений зависит от величины напряжения электропитания. Считается, что на расстоянии 8 м от места замыкания электрического провода напряжением выше 1000 В опасная зона шагового напряжения отсутствует. При напряжении электрического провода ниже 1000 В величина зоны шагового напряжения составляет 5м.

Чтобы избежать поражения электрическим током, человек должен выходить, иззоны шагового напряжения короткими шажками, не отрывая одной ногу от другой.

Совет

При наличии защитных средств из диэлектрической резины (боты, галоши) можно воспользоваться ими для выхода из зоны шагового напряжения. На рис. 1 показаны правила перемещения в зоне шагового напряжения.

Запрещается выпрыгивать из зоны шагового напряжения на одной ноге, т. к. в случае падения человека (на руки) значительно увеличится величина шагового напряжения, а, следовательно, и величина электрического тока, который будет проходить через его тело и через жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозᴦ.

В случае если в результате соприкосновения с токоведущими частями или при возникновении электрического разряда механизм или грузоподъемная машина окажутся под напряжением, прикасаться к ним и спускаться с них на землю или подниматься на них до снятия напряжения не разрешается.

правила перемещения в зоне ʼʼшаговогоʼʼ напряжения
В РАДИУСЕ10МЕТРОВ ОТ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ, ИЛИ КАСАНИЯ ЗЕМЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРОВОДОМ МОЖНО ПОПАСТЬ ПОД ʼʼШАГОВОЕʼʼ НАПРЯЖЕНИЕ. ПЕРЕДВИГАТЬСЯ В ЗОНЕ ʼʼШАГОВОГОʼʼ НАПРЯЖЕНИЯСЛЕДУЕТ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ БОТАХ ИЛИ ГАЛОШАХ ЛИБО ʼʼГУСИНЫМ ШАГОМʼʼ — ПЯТКА ШАГАЮЩЕЙ НОГИ, НЕ ОТРЫВАЯСЬ ОТ ЗЕМЛИ, ПРИСТАВЛЯЕТСЯ К НОСКУ ДРУГОЙ НОГИ.
НЕЛЬЗЯ! ОТРЫВАТЬ ПОДОШВЫ ОТ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ И ДЕЛАТЬ ШИРОКИЕ ШАГИ	НЕЛЬЗЯ! ПРИБЛИЖАТЬСЯ БЕГОМ К ЛЕЖАЩЕМУ ПРОВОДУ

Правила перемещения в зоне ʼʼшаговогоʼʼ напряжения.

Источник: http://referatwork.ru/category/proizvodstvo/view/335387_shagovoe_napryazhenie

19) Шаговое напряжение. Условия возникновения.

Шаговое
напряжение –
это напряжение возникающее при обрыве
и падении провода на землю действующей
линии электропередач 0,4 кВ и выше. Путь
протекания тока не прекращается, если
линия электропередач не была отключена.
Земля является проводником электрического
тока и становится как бы продолжением
провода электропередачи. Попадание под
действие электрического тока происходит
в момент, когда ноги человека касаются
двух точек земли, имеющих разные
электрические потенциалы. Поэтому
шаговое напряжение – это разница
потенциалов между двумя точками
соприкосновения с землей, чем шире шаг
– тем больше разница потенциалов и тем
вероятнее поражение электрическим
током. Шаговое
напряжение зависит
от удельного сопротивления грунта и
силы протекающего через него тока. При
попадании под шаговое напряжение
возникают непроизвольные судорожные
сокращения мышц ног и, как следствие,
падение человека на землю. Ток начинает
проходить между новыми точками опоры
— например, от рук к ногам, что чревато
смертельным поражением. При подозрении
на шаговое напряжение надо покинуть
опасную зону минимальными шажками
(«гусиным шагом») или прыжками.

Опасное
шаговое напряжение может возникнуть,
например, около упавшего на землю провода
под напряжением или
вблизи заземлителей электроустановок
при аварийном коротком
замыкании на
землю (допустимые значения сопротивления
заземлителей и удельное сопротивление
грунта нормируются для того, чтобы
избежать подобной ситуации).

20) Микроклимат производственных помещений. Показатели состояния микроклимата.

МИКРОКЛИМАТ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ —
метеорологические условия внутренней
среды помещений, которые определяются
действующими на организм человека
сочетаниями температуры, влажности,
скорости движения воздуха и теплового
излучения; комплекс физических факторов,
оказывающих влияние на теплообмен
человека с окружающей средой, на тепловое
состояние человека и определяющих
самочувствие, работоспособность, здоровье и
производительность труда.
Показатели микроклимата: температура
воздуха и его относительная влажность,
скорость его движения, мощностьтеплового
излучения.

Показатели
микроклимата должны обеспечивать
сохранение теплового баланса человека
с окружающей средой и поддержание
оптимального или допустимого теплового
состояния организма.

Показателями,
характеризующими микроклимат в
производственных помещениях, являются:

• температура
  воздуха;

• температура
  поверхностей;

• влажность
  воздуха;

• скорость
  движения воздуха;

• тепловое
  облучение.

21) Методы измерения параметров микроклимата.

Измерение
температуры воздуха.
Измерение температуры воздуха в
производственных помещениях обычно
сочетают с определением его влажности
и производят с помощью психрометров.
При этом отсчет температуры tвоз ведут
по сухому термометру стационарного или
аспирационного психрометра tсух.
Изолированное определение температуры
воздуха может проводиться ртутными или
спиртовыми термометрами.

Измерение
влажности воздуха.
Наиболее широко в гигиенической практике
используют аспирационные психрометры
(рис. 4). Психрометр состоит из двух
ртутных термометров (3, 4) (имеющих шкалу
от –30 до 50 оС), шарик одного из них обернут
тонкой тканью (5). Термометры заключены
в общую оправу, а их резервуары – в
двойные никелированные трубки защиты.
Через трубки защиты при помощи
вмонтированного в головку прибора
вентилятора (1) с постоянной скоростью
2 м/с просасывается воздух, свободно
омывая резервуары термометров.

Измерение
скорости движения воздуха.
Для измерения скорости движения воздуха
используют анемометры разных конструкций.
Выбор типа анемометра определяется
величиной измеряемой скорости движения
воздуха. Крыльчатый анемометр АСО-3 типа
Б измеряет скорости движения воздуха
в пределах от 0,3 до 5 м/с, чашечный анемометр
МС-13 (рис. 1) – от 1 до 20 м/с. Значения
скорости движения воздуха менее 0,3 м/с
могут измеряться шаровыми (или
цилиндрическими) кататермометрами или
электротермоанемометрами.

Электробезопасность и шаговое напряжение: меры защиты

1. Параметры шагового напряжения

В работе объектов, которые эксплуатируют электрическое оборудование, могут возникать экстренные ситуации. Одной из наиболее распространенных является обрыв кабеля, который приводит к тому, что вблизи провода, упавшего на землю, образуется опасное напряжение. Аналогичная ситуация возникает в случае возникновения короткого замыкания на землю. Такие условия принято называть шаговым напряжением. Указанный термин появился в связи с тем, что риск поражения электрическим током возникает из-за разницы потенциалов на коротком расстоянии, примерно равном человеческому шагу.

Параметры шагового напряжения

Опасность данного вида напряжения связана с тем, что при попадании человека в зону поражения через его тело проходит электроток, вызывающий поражения внутренних органов и тканей. Эти обстоятельства приводят к возникновению болевых ощущений и судорог, в результате чего работник падает на землю. Это приводит к появлению дополнительных путей распространения тока. Например, если при первоначальной позиции он проходил только через мышцы ног, то теперь в зоне поражения оказываются руки и все туловище.

Дополнительный риск этой ситуации придает тот факт, что самостоятельно покинуть данную зону пострадавший, подвергшийся опасному воздействию, может с большим трудом. Это связано с тем, что в момент воздействия тока человек испытывает целый ряд неприятных симптомов различной степени интенсивности, в том числе:

• покалывание в конечностях;
• спазмирование конечностей;
• резкие болевые ощущения;
• полный паралич мышц.

Электробезопасность и шаговое напряжение: меры защиты

Чтобы без посторонней помощи выйти из зоны воздействия тока, пострадавшему следует обеспечить минимальную разницу потенциалов между точками соприкосновения с поверхностью. Это достигается максимально возможным уменьшением длины шага. Также полезным может оказаться так называемый «гусиный шаг» — когда пятка ноги при следующем шаге приставляется к носку другой ноги. Как правило, даже при напряжении более 1000 В радиус зоны поражения составляет не более 8 метров. Поэтому соблюдать такие правила следует на протяжении всего пути. Ни в коем случае не следует прикасаться к каким-либо предметам или людям, которые оказались в данной зоне. В некоторых источниках можно найти рекомендации передвигаться прыжками на одной ноге. Однако следует учитывать, что он чреват падением, которое повлечет за собой более серьезные травмы.

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. Также распределительные сети выше 1 кВ.

Повышение потенциала земли

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

• электрических подстанций,
• электростанций,
• или высоковольтных линий 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 за многие сотни метров от фактического места повреждения. Однако многие факторы определяют уровень опасности. Включая доступный ток повреждения. 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 прикосновения 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 заземлен 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 в ранних работах 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 шагового напряжения

Далзил смог определить, что реакция на стрессовое напряжение является вероятностной, что означает, что, приняв заданный порог как допустимый, не каждый в данной общей популяции выживет! Это понимание связано с тем, что каждый человек индивидуален, имеет разную устойчивость к напряжению стресса перед фибрилляцией сердца. Например, пожилой человек с сердечным заболеванием или очень маленький ребенок, скорее всего, будет «подвержен большему риску», чем здоровый взрослый.
По сей день между регионами ЕС и властями остаются разногласия 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 шагов и прикосновения

На основе последних поправок к BS EN 50522 и IEEE Std.81, Безопасность ступенчатого 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. г. шаг и напряжение прикосновения или потенциал.

Шаговый потенциал и потенциальный риск прикосновения к сердцу, иллюстрация

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 риска ступенчатого и касательного потенциала

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

Некоторое оборудование, которое необходимо включить в конструкцию, включает:

1. Сортировка проводников
2. Проводниковые сетки
3. Вертикальные электроды
4. Горизонтальные электроды
5. Электроды с глубоким отверстием
6. Противовесные электроды
7. Плоскости заземления
8. Группы стержней
9. Надлежащие схемы соединения
10. Средства для кондиционирования поверхности *
11. , например, щебень, камень, резина, асфальт и т. д.*

* В большинстве случаев верхние поверхностные слои удельного сопротивления следует рассматривать в большей степени как вторичный метод смягчения воздействий. Например. Стратегия заземления должна обеспечивать безопасную конструкцию основания. Где это возможно. Кроме того, без добавок для смягчения поверхностного слоя и кондиционеров почвы.

В результате, другие меры, не связанные с аппаратным обеспечением, могут включать подход управления 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.

Step and Touch

Например, человек может вытягивать 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 со шнуром питания длиной 3 метра.

Выбор того, где разместить контрольные точки, используемые при расчетах потенциала прикосновения или напряжения прикосновения, имеет решающее значение для получения точного понимания уровня опасности на данном участке. Фактическое вычисление касания потенциалов использует заданный объект (например, башенную нога) в качестве первой опорной точки. Это означает, что чем дальше от башни расположена другая контрольная точка, тем больше разница потенциалов. Если вы можете представить себе 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 — ключ к снижению и устранению любых опасностей, связанных с повышением 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 повреждения 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 земли — это произведение тока короткого замыкания, протекающего в систему заземления, на сопротивление заземлению системы заземления. Таким образом, уменьшение повышения потенциала заземления приведет к уменьшению повышения потенциала заземления до такой степени, что ток короткого замыкания, протекающий в систему заземления, действительно возрастет в ответ на снижение 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 увеличится 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 земли, 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 вблизи 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 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 фута от периметра объекта, на 18 дюймов ниже уровня земли. Целью петли является минимизация напряжения между объектом и земной поверхностью, где человек может стоять, касаясь объекта, то есть минимизировать потенциал прикосновения.

Важно, чтобы все металлические объекты в среде георадара были связаны с системой заземления, чтобы устранить любую разницу потенциалов.Также важно, чтобы удельное сопротивление почвы как функция глубины учитывалось 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 колодцы, 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 прикосновения непосредственно над петлей могут быть уменьшены, потенциалы прикосновения на небольшом расстоянии могут фактически увеличиться из-за уменьшения зоны влияния этих проводников.Наконец, ступенчатые потенциалы, вероятно, увеличатся в этих местах: действительно, ступенчатые потенциалы могут быть проблемой вблизи проводников, которые расположены близко к поверхности, особенно по периметру системы заземления. Обычно для решения этой проблемы можно увидеть проводники по периметру вокруг небольших систем заземления, заглубленных на глубину 3 фута ниже уровня земли.

Снижение потенциальной 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. Более 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 на башню или подстанцию ​​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 питание и могут проводить опасное напряжение в человеке. Асфальт — отличная альтернатива, поскольку он намного 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 защитных требований, описаны в стандартах IEEE Standard 387, IEEE Standard 487 и IEEE Standard 1590. Эти стандарты требуют проведения исследования повышения потенциала земли, чтобы можно было правильно рассчитать линию пика 300 В.

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 события 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 любых нежелательных напряжений в телекоммуникационную сеть телефонных компаний.

Текущие формулы для расчета 300-вольтовой линии, перечисленные в стандартах, привели к неправильной интерпретации и расхождению во мнениях, что привело к изменениям 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 вызвало множество 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.

Основы заземления подстанции: максимально допустимые ступенчатые и контактные напряжения

Для того, чтобы заземляющая сеть выполняла свою функцию безопасности, она должна предотвращать скачки напряжения и напряжения прикосновения выше тех, которые считаются безопасными. Таким образом, нам сначала необходимо оценить максимально допустимые значения напряжения ступени и напряжения прикосновения.

Теоремы Тевенина и Нортона

Чтобы получить математические выражения для максимально допустимого шага и напряжения прикосновения, мы будем полагаться на теоремы Тевенина и Нортона.Эти имена даны в честь французского телеграфного инженера Шарля Леона Тевенина (1857-1926) и американского инженера Э.Л. Нортон (1898-1983).

Теоремы Тевенина и Нортона позволяют специалисту по анализу цепей или проектировщику упростить менее важные части схемы и сосредоточиться на той части, которая имеет большее отношение к рассматриваемой проблеме.

Теоремы Тевенина и Нортона разделяют любую электрическую цепь на две сети: сеть источника и сеть нагрузки, соединенных одной парой клемм, называемых клеммами нагрузки.

Теорема Тевенина заменяет сеть источника эквивалентной, состоящей из идеального независимого источника напряжения, включенного последовательно с линейным сопротивлением. Эта эквивалентная сеть подает на клеммы нагрузки такое же напряжение и ток, что и исходная сеть. Источником напряжения является напряжение Тевенина Vth, а сопротивлением — сопротивление Тевенина Rth.

Теорема Нортона двойственная теореме Тевенин. Эквивалентная схема представляет собой источник тока, включенный параллельно линейному сопротивлению.Источником тока является ток Нортона In, а сопротивлением — сопротивление Нортона Rn.

Источник

Norton — это преобразование исходного кода Тевенина, и наоборот. Также верно, что Rth = Rn.

Напряжение Тевенина измеряется эмпирически или аналитически на клеммах нагрузки при удаленной сети нагрузки: напряжение холостого хода Voc = Vth. См. Рисунок 1.

Рисунок 1. Эквивалентная схема Тевенина со снятой нагрузкой

Ток Нортона — это ток короткого замыкания на клеммах нагрузки при удаленной сети нагрузки: In = Isc.См. Рисунок 2.

Рисунок 2. Эквивалентная схема Тевенина с заменой нагрузки на короткое замыкание

На рис. 2 показано, что измеренный или расчетный ток короткого замыкания зависит только от Vth и Rth. Затем

$$ Isc = \ frac {Vth} {Rth} $$

или

$$ Rth = \ frac {Vth} {Isc} = \ frac {Vth} {In} $$

Тело как параметр цепи

При возникновении неисправности по земле проходит ток, идущий от заземляющего электрода.Этот ток создает потенциальные градиенты на поверхности Земли, которые, в свою очередь, приводят к опасным скачкам напряжения и напряжениям прикосновения.

На рис. 3 показан человек, стоящий рядом с заземленной конструкцией. Точки на Земле, соприкасающиеся со стопами, имеют разные потенциалы, то есть разность потенциалов (напряжение) присутствует. Эта разность потенциалов создает ступенчатое напряжение Vs.

Рис. 3. Шаг напряжения в заземленной конструкции

Общее сопротивление электрода относительно земли можно разделить на три части: R1, R2 и R0.

R1 — сопротивление заземления от заземляющего электрода до первой ножки; R2 — сопротивление заземления между ступнями; R0 — сопротивление заземления от второй ноги до бесконечности.

Прочие электрические параметры:

• Rf = сопротивление контакта босой ноги с Землей без учета сопротивления обуви и носков, Ом
• Rb = сопротивление тела, Ом
• Ib = ток через тело, А
• If = источник тока, моделирующий ток короткого замыкания через заземляющий электрод, A

На рисунке 4 показана простая электрическая эквивалентная сеть с телом (Rb) в качестве параметра цепи.

Рисунок 4. Эквивалентная сеть для ступенчатого напряжения

Как будет видно позже, Vs = Vth (мы получаем это, удаляя Rb).

На рис. 5 показан человек, стоящий на Земле и касающийся металлического объекта, соединенного с заземляющим электродом. Разность потенциалов между рукой и ступнями создает напряжение прикосновения Vt. Стопы расположены достаточно близко, чтобы рассматривать их параллельно, таким образом, R2 = 0.

Рисунок 5.Напряжение прикосновения к заземленной конструкции

На рисунке 6 показана эквивалентная электрическая сеть с корпусом (Rb) в качестве параметра цепи.

Рисунок 6. Эквивалентная сеть для напряжения прикосновения

Как и раньше, Vt = Vth (получаем, удаляя Rb).

Расчет максимально допустимого ступенчатого напряжения

Напряжение ступени Vs равно напряжению Тевенина Vth.

Нагрузочная сеть на рисунке 4 представляет собой сопротивление тела Rb. Применяя теорему Тевенина, Vth будет вычисляться путем разделения Rb и решения напряжения холостого хода Voc. См. Рисунок 7.

Рисунок 7. Напряжение холостого хода

Напряжение холостого хода

$$ Voc = Vth = Vs = Если \ cdot R2 $$

Isc = In — ток короткого замыкания. См. Рисунок 8.

Рисунок 8.Ток короткого замыкания

Применяя текущее правило делителя,

$$ I_ {SC} = In = Если \ cdot \ frac {R2} {R2 + 2 \ cdot Rf} $$

$$ Rth = \ frac {Voc} {Isc} = \ frac {(Если \ cdot R2) (R2 + 2 \ cdot Rf)} {Если \ cdot R2} = R2 + 2 \ cdot Rf $$

Предполагая, что R2 << 2 ∙ Rf,

$$ Rth = 2 \ cdot Rf $$

Это предположение консервативно, потому что падение напряжения будет выше с R2 в цепи.

На рисунке 9 показана эквивалентная схема Тевенина, где

$$ Vs = Vth = Ib \ cdot (Rth + Rb) = Ib \ cdot (2 \ cdot Rf + Rb) $$

Рисунок 9. Эквивалентная схема Тевенина для ступенчатого напряжения

Типичное значение сопротивления тела — между руками и ногами — составляет 1000 Ом.

Закопанные горизонтальные круглые пластины могут моделировать ступни с радиусом 8 см. Используя выражение П. Г. Лорана для этого сопротивления,

$$ Rf = \ frac {\ varrho} {4 \ cdot b} = \ frac {\ varrho} {4 \ cdot 0.08} = 3 \ cdot \ varrho $$

где

ρ = удельное сопротивление грунта, Ом ∙ м0

b = радиус плиты, м

Максимально допустимый телесный ток для человека весом 70 кг по C.Исследование F. Dalziel, номер

.

$$ Ib = \ frac {0.157} {\ sqrt {ts}} $$

где

ts = длительность текущего воздействия, с

Максимально допустимое напряжение ступени

$$ Vs = \ frac {0.157} {\ sqrt {ts}} \ cdot (2 \ cdot 3 \ cdot \ varrho + 1000) = \ frac {0.94 \ cdot \ varrho + 157} {\ sqrt {ts}}

$

Расчет максимально допустимого напряжения прикосновения

Аналогично, напряжение прикосновения Vt равно напряжению Тевенина Vth.

Из рисунка 6, Vth рассчитывается путем разделения Rb и решения напряжения холостого хода Voc.См. Рисунок 10.

Рисунок 10. Напряжение холостого хода

Напряжение холостого хода

$$ Voc = Vth = Если \ cdot R1 $$

Isc = In — ток короткого замыкания. См. Рисунок 11.

Рисунок 11. Ток короткого замыкания

Применяя текущее правило делителя,

$$ Isc = In = Если \ cdot \ frac {R1} {R1 + \ frac {Rf} {2}} $$

$$ Rth = \ frac {Voc} {Isc} = \ frac {(Если \ cdot R1) (R1 + \ frac {Rf} {2})} {Если \ cdot R1} = R1 + \ frac {Rf} {2} $$

Предполагая, что R1 <

$$ Rth = \ frac {Rf} {2} $$

На рисунке 12 показана эквивалентная схема Тевенина, где

$$ Vt = Vth = Ib \ cdot (Rth + Rb) = Ib \ cdot (\ frac {Rf} {2} + Rb) $$

Рисунок 12.Эквивалентная схема Тевенина для напряжения прикосновения

Тогда максимально допустимое напряжение прикосновения равно

$$ Vt = \ frac {0. 157} {\ sqrt {ts}} \ cdot (\ frac {3} {2} \ cdot \ varrho + 1000) = \ frac {0.24 + \ varrho + 157} {\ sqrt { ts}} $$

Ключевое разъяснение

Фундаментальная концепция заключается в том, что разности потенциалов, вызывающие ступенчатое напряжение и напряжение прикосновения, — это те же разности потенциалов на Земле, когда человека нет. Эквивалентные схемы Тевенина моделируют этот факт.

Однако, сравнивая рисунок 9 с рисунком 4 и рисунок 12 с рисунком 6, мы заключаем, что, предполагая, что R2 намного меньше 2 ∙ Rf, а R1 намного меньше Rf2, ступенчатое напряжение — это падение напряжения на R2, а Напряжение прикосновения — это падение напряжения на R1, даже с учетом сопротивления тела в цепи.

Обзор максимально допустимого шага и напряжения прикосновения

Ток повреждения или молнии, протекающий через заземляющий электрод подстанции, создает градиенты потенциала на Земле.Эти потенциальные градиенты могут повлиять на людей вокруг подстанции.

Особого внимания заслуживают напряжение ступени и напряжение прикосновения.

Две ноги на земле в точках с разным потенциалом подвергаются ступенчатому напряжению. Точно так же прикосновение к заземленному металлическому объекту, когда ноги находятся на земле, у другого потенциального объекта подвергает человека воздействию напряжения прикосновения.

Шаговое напряжение и напряжение прикосновения — это напряжение на Земле, когда человека нет.Эквивалентные схемы Тевенина моделируют это состояние.

Заземляющий электрод подстанции должен обеспечивать соответствующее ступенчатое напряжение и напряжение прикосновения, обеспечивая безопасность людей.

В этой статье описана элементарная методика оценки максимально допустимого скачка напряжения и напряжения прикосновения.

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 в системе заземления и окружающей почвы повышается, что описывается как повышение потенциала земли. Опасные условия могут возникнуть 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 заземления 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 1000 В возникает напряжение прикосновения 200 В.

Напряжение ступени

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

Пример ступени: человек идет одной ногой при напряжении 900 В, а другой — при 800 В, что приводит к ступенчатому напряжению 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 шага напряжения. Основное внимание в этих документах уделяется расчетам для определения напряжения, при котором человек может выжить после этого опыта, 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 усиление системы заземления для снижения 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, протекающего через человека на поверхности.
• Ускорение времени сброса настроек защиты для уменьшения длительности разряда.
• Добавление физических барьеров для ограничения доступа к возможным опасным местам.
• Использование средств индивидуальной защиты для создания эквипотенциальных зон и / или повышения сопротивления персонала.

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

энергетика — Повышение потенциала земли, напряжение прикосновения, напряжение ступени

В области электротехники на подстанциях и линиях электропередачи заземляющие сети предназначены для защиты людей от поражения электрическим током.

При более внимательном рассмотрении поведения земли (грунта) в случае протекания тока в сеть заземления в результате короткого замыкания важны перечисленные ниже ситуации.

Повышение потенциала земли (EPR) или повышение потенциала земли (GPR):

Поскольку полное сопротивление земли не равно нулю, ток через землю создает разность потенциалов между точкой, где ток входит в землю (через сеть заземления), и удаленной точкой. Следовательно, наибольшая разность потенциалов между удаленной точкой и точкой, где ток входит в землю. Этот эффект называется повышением потенциала земли (EPR) или повышением потенциала земли (GRP).

Георадар

вызывает беспокойство при проектировании систем электроснабжения, поскольку высокое повышение потенциала может представлять опасность для людей и / или оборудования.Поскольку ток, протекающий по желобу, определяет уровень опасности, необходимо принимать во внимание многие факторы, такие как: доступный ток повреждения, тип почвы, влажность почвы, температура, нижележащие слои горных пород и время устранения разлома.

Напряжение прикосновения:

Если заземление между металлическим предметом и землей имеет высокое сопротивление (обычное для некоторых почвенных условий), сам объект и любой проводящий предмет (человек), касающийся объекта, могут быть под напряжением.Напряжение прикосновения — это потенциал между объектом, находящимся под напряжением, и ступнями человека, стоящего на земле, касающегося объекта под напряжением.

Шаг напряжения:

Когда ток течет от объекта под напряжением к земле, потенциал земли повышается на объекте, и возникает градиент напряжения в зависимости от удельного сопротивления земли, что приводит к разнице потенциалов между любыми двумя точками на земле. Это называется ступенчатым потенциалом, так как он может вызвать разницу в напряжении между ногами человека.Чем дальше человек стоит от объекта под напряжением (точки, где ток течет в землю), тем меньше ступенчатое напряжение и, следовательно, опасность для человека.

На (высокой) мощности и подстанциях принимаются меры для снижения риска (высоких) прикосновений и скачков напряжения путем размещения изоляционного материала (гальки) поверх почвы. Это снижает опасность поражения электрическим током от тока, протекающего через человека в результате прикосновения или скачка напряжения.

6 Напряжения, которым может подвергнуться человек на подстанции

Опасные напряжения на подстанции

На рисунках 1 и 2 показаны напряжения, которым может подвергаться человек на подстанции. Есть много определений, связанных с этими напряжениями, но следующие шесть являются наиболее важными.

5 напряжений, которым может подвергаться человек в подстанции (фото предоставлено Терри Ф. Люманн через Flickr)

Эти определения следующие:

1. Повышение потенциала земли (GPR)
2. Напряжение сети
3. Напряжение прикосновения металла к металлу
4. Напряжение ступени
5. Напряжение прикосновения
6. Напряжение передачи красного

1. Повышение потенциала земли (GPR)

Максимальный электрический потенциал, который может получить сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления, принимается равным при потенциале удаленной земли .Повышение потенциала земли — это произведение величины тока сети, части тока короткого замыкания, проводимого на землю системой заземления, и сопротивления сети заземления.

Рисунок 1 — Основные ситуации удара

Вернуться к опасным напряжениям ↑

2.

Напряжение сети

Максимальное напряжение прикосновения в пределах ячейки сети заземления .

Фактическое напряжение ячейки , E _м (максимальное напряжение прикосновения) , является произведением удельного сопротивления почвы, ρ ; геометрический фактор, основанный на конфигурации сетки, K _м ; поправочный коэффициент K _i , который учитывает некоторые ошибки, внесенные допущениями, сделанными при выводе K _m ; и средний ток на единицу эффективной скрытой длины проводника, составляющего систему заземления ( I _{G /} L _M ):

3.Напряжение прикосновения «металл к металлу»

Разница потенциалов между металлическими объектами или конструкциями в пределах подстанции, которая может быть перекрыта прямым контактом рук или ног .

Рисунок 2 — Типичная ситуация внешнего переданного потенциала

Важное примечание //

Предполагается, что на обычных подстанциях напряжение прикосновения металл к металлу между металлическими объектами или конструкциями, соединенными с сеткой заземления, является незначительным.

Однако напряжение прикосновения металл к металлу между металлическими объектами или конструкциями, прикрепленными к сети заземления, и металлическими объектами внутри подстанции, но не связанными с сеткой заземления, такими как изолированный забор, может быть значительным.

В случае подстанций с газовой изоляцией, напряжение прикосновения металл к металлу между металлическими объектами или конструкциями, прикрепленными к сети заземления, может быть значительным из-за внутренних повреждений или индуцированных токов в корпусах.

Вернуться к разделу «Опасные напряжения» ↑

4. Напряжение ступени

Напряжение ступени фактически составляет разности поверхностных потенциалов , испытываемых человеком, преодолевая расстояние 1 м ногами, не касаясь других заземленных объектов.

Вернуться к опасным напряжениям ↑

5. Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения — это разность потенциалов между повышением потенциала земли и поверхностным потенциалом в точке, где человек стоит, одновременно держа руку в контакте с заземленной конструкцией.

Вернуться к опасным напряжениям ↑

6. Передать красное напряжение

Особый случай напряжения прикосновения , когда напряжение передается на подстанцию ​​или с нее, с или на удаленный точка за пределами площадки подстанции.Максимальное напряжение любой случайной цепи не должно превышать предел, при котором через тело может протекать ток, который может вызвать фибрилляцию.

Если принять более консервативный вес тела 50 кг для определения допустимого тока тела и сопротивления тела 1000 В , допустимое напряжение прикосновения t составит:

, а допустимое ступенчатое напряжение равно :

где //

• E _step — Напряжение шага, В
• E _touch — Напряжение прикосновения, В
• r _s — Удельное сопротивление материала поверхности, Vm
• t _s — Продолжительность ударного тока, в секундах

Поскольку единственным сопротивлением для напряжения прикосновения металла к металлу является сопротивление тела, предел напряжения составляет:

Обычно предполагается, что длительность удара равна длительности повреждения. Если планируется повторное замыкание цепи, время продолжительности короткого замыкания должно быть суммой отдельных отказов и использоваться как время продолжительности разряда t _с .

Вернуться к опасным напряжениям ↑

Ссылка: Справочник по электроэнергетике — Л.Л. Григсби (книгу в твердом переплете можно приобрести на Amazon)

Испытания двигателей на скачки и скачки постоянного тока

Забудьте о спорах. Эти тесты явно неразрушающие по своей природе.Понимание преимуществ этих методов над другими может сделать их мощными инструментами в вашей программе PdM.

Прежде чем какая-либо компания исследует контрольно-измерительные приборы для электрического профилактического обслуживания (PdM), она должна знать прочность изоляции своего оборудования, напряжения, которым его двигатели подвергаются ежедневно, как обычно выходит из строя двигатель и где обычно возникают эти неисправности. Только тогда вы действительно сможете принять решение о том, какое электрическое оборудование PdM будет наиболее подходящим для вашей работы.

Как обычно выходит из строя электродвигатель
Статор электродвигателя имеет две основные изоляционные системы, которые включают в себя заземляющую стенку и межвитковую изоляцию. Когда эта изоляция находится в хорошем состоянии, она может выдерживать обычные ежедневные скачки напряжения, возникающие во время пуска и останова. Со временем эта изоляция ухудшится в результате механического движения обмоток, переходных процессов крутящего момента, нагрева, загрязнения и других загрязнений окружающей среды. Когда диэлектрическая прочность этой изоляции падает ниже скачков входящего напряжения, появляется еще один механизм отказа: озон.

Озон — очень агрессивный газ, который быстро портит изоляцию. Несмотря на то, что двигатель будет продолжать работать при появлении этого механизма отказа, поскольку он видит постоянные скачки напряжения, скорость износа будет увеличиваться. В конце концов, диэлектрическая прочность изоляции упадет ниже рабочего напряжения или ухудшится до такой степени, что медный провод будет соприкасаться по очереди. На этом этапе образовалось межвитковое или сварное короткое замыкание.

Согласно «Переходной модели для индукционных машин с повреждениями обмотки статора», написанной для IEEE Рангараджаном М.Таллам, Том Г. Хабетлер и Рональд Г. Харли, когда возникает жестко сваренное межвитковое замыкание, закороченные обмотки создают большие циркулирующие токи. Эти токи, которые могут быть порядка 16–20 ампер полной нагрузки, создают чрезмерное тепло, которое изоляция не может выдержать. Это сильное тепло быстро прожигает изоляцию, вызывая отказ двигателя в течение нескольких минут.

В исследовании, проведенном доктором Эрнесто Виденбругом в Университете штата Орегон, был рассмотрен двигатель, специально разработанный с межвитковым замыканием, путем установки двух проводов, соединенных для включения одного и двух одинаковых фаз.Затем эти провода были выведены на выключатель. Двигатель был помещен на динамометр и работал с нагрузкой около 80%. При включении межповоротного короткого замыкания через переключатель, мотор начал заметно дымить в течение 45 секунд. Хотя большинство двигателей не будут работать долго с межвитковым коротким замыканием, существуют некоторые исключения. Двигатель с высоким сопротивлением или плавающим заземлением будет работать с закороченной фазой, но как только закорачивается вторая фаза, двигатель катастрофически выйдет из строя.

Рекомендуемые испытания Испытания, перечисленные на следующей странице, рекомендуются для автономных полевых испытаний:

• Обмотка по методу Кельвина
• Мег-Ом
• Индекс поляризации (PI)
• Шаг напряжения
• Скачок

Каждый из этих методов испытаний оценивает разные части двигателя.Даны краткие описания первых трех тестов, чтобы предложить полный набор тестовой информации. Однако природа высоковольтных испытаний и необходимость методов ступенчатого и импульсного напряжения остаются в центре внимания данной статьи.

Обмотка по методу Кельвина…
Тест обмотки по методу Кельвина измеряет сопротивление медного провода в цепи двигателя. Если тестируется в приложении PdM, тест обычно выполняется из Центра управления двигателем (MCC).Этот тест обнаруживает проблемы с пропущенными соединениями, короткими замыканиями, размыканиями, несбалансированным количеством витков в одной фазе на другую и медью разного диаметра в одной фазе на другую. Этот тест очень ценен и должен выполняться для профилактического обслуживания, устранения неисправностей и обеспечения качества.

Тест мегомов…
Тест мегомов прикладывает потенциал постоянного тока (обычно рабочее напряжение) к обмоткам, удерживая корпус на земле. В таблице I показаны рекомендуемые испытательные напряжения для двигателей различных классов напряжения.Для обнаружения заземленных двигателей обычно используется мегомное тестирование. Это также очень ценный инструмент PdM для поиска мокрых и грязных двигателей. Обычно он не используется для обеспечения качества из-за низкого уровня напряжения, при котором проводится тест.

Тест индекса поляризации (PI)…
Этот тест очень похож на мегомный тест, но выполняется в течение 10 минут. За это время молекулы в бумажной подложке с прорезями поляризуются. Когда молекулы поляризуются, значения сопротивления изоляции должны увеличиваться в течение 10 минут.Если сопротивление увеличивается за это время, это свидетельствует о хорошей изоляции грунтовых стен без влаги и загрязнений.

Испытания изоляции
До сих пор мы обсуждали только испытания низкого напряжения. После успешного завершения этих испытаний известно следующее: сопротивление обмотки сбалансировано. Это означает, что двигатель не имеет коротких замыканий, обрывов или пропущенных соединений, а мегом и PI указывают, что двигатель и чистый, и сухой. Однако эти испытания до сих пор не подтвердили, что двигатель может запускаться или работать в течение любого промежутка времени.Основная причина проведения профилактического обслуживания двигателя — узнать, будет ли он продолжать обеспечивать бесперебойную работу. Поскольку низковольтные испытания не проводятся при обычном напряжении двигателя, они не могут предоставить эту информацию.

Во многих статьях обсуждались скачки напряжения, которые наблюдаются двигателями при запуске и останове. Как указано в статье B.K. «Возможность изоляции поворотов больших электродвигателей переменного тока, Часть I — Мониторинг перенапряжения». Гупта, Б.А. Ллойд, Г. Стоун и С.Р. Кэмпбелл (IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol.EC-2, No. 4, December 1987), эти скачки напряжения могут составлять порядка 5 ед. (На единицу):

Рассчитав эту формулу для трехфазного двигателя 480 В, PU будет 391,9 В, или приблизительно 1960 В при запуске. По логике вещей, если двигатель испытывается только при рабочем напряжении или ниже рабочего напряжения, пользователь не может быть уверен, что выбросы вызвали повреждение изоляции двигателя, что приведет к прерыванию работы. Другая проблема заключается в том, что межвитковая изоляция не оценивалась.Кроме того, мегом и PI не оценивают изоляцию заземляющих стен на прочность или способность выдерживать высокие напряжения, которые она видит во время повседневной эксплуатации. При испытании сопротивления обмотки оценивается только цепь двигателя, но не изоляция.

Самый эффективный способ убедиться, что двигатель запустится и продолжит обеспечивать надежную работу, — это проверить его при напряжениях, которые двигатель видит во время нормальной работы, включая запуск и останов. Это достигается двумя тестами: скачком напряжения и скачком.Эти методы оценивают заземление стены и межвитковую изоляцию соответственно.

Испытание ступенчатого напряжения
Это испытание постоянным током выполняется при напряжении, которое двигатель обычно видит во время запуска и остановки. Испытательные напряжения, регулируемые IEEE, отражены в таблице II.

Напряжение постоянного тока подается на все три фазы обмотки, медленно повышается до предварительно запрограммированного уровня скачка напряжения и удерживается в течение предварительно определенного периода времени. Затем он повышается до следующего шага напряжения и удерживается в течение соответствующего периода времени. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто целевое испытательное напряжение. Типичные шаги для двигателя 4160 В — это шаги по 1000 вольт с минутными интервалами. Для двигателей менее 4160 В ступенчатое напряжение должно быть 500 вольт (см. Рис. 1).

Данные регистрируются в конце каждого шага. Это необходимо для устранения емкостного заряда и поляризационного тока и сохранения только реального тока утечки, что обеспечивает точную индикацию состояния изоляции стены заземления. Если в этот момент ток утечки (мкА) удваивается, это указывает на слабость изоляции, и испытание следует прекратить.Если ток утечки (I мкА) постоянно увеличивается менее чем в два раза, изоляция двигателя находится в хорошем состоянии.

Испытание ступенчатым напряжением необходимо для того, чтобы убедиться, что изоляция заземляющей стены и кабель могут выдерживать обычные ежедневные скачки напряжения, которые обычно возникают в двигателе во время работы. Если испытание ступенчатым напряжением постоянного тока не выполнено, оператор не может быть уверен, что двигатель запустится и будет работать без сбоев в работе.

Испытание на скачок напряжения
Испытание на скачок напряжения очень важно.Это потому, что 80% всех электрических отказов статора начинаются из-за слабой межвитковой изоляции. Эти типы катастрофических отказов являются причиной того, что NFPA 70 B рекомендует проводить испытания Surge и HiPot. Независимо от личного отношения к испытаниям на скачки напряжения, знание того, что межвитковая изоляция двигателя является хорошей, имеет решающее значение для безопасности и надежности двигателя.

Во время испытания на скачок напряжения оборудование заряжает конденсатор внутри блока и рассеивает его на одну фазу, удерживая две другие фазы на земле.Затем автоматически тестовый блок будет медленно увеличивать напряжение от 0 вольт до целевого тестового напряжения. Это генерирует форму волны, основанную на индуктивности катушки, которая отображается на экране испытательного оборудования. Если заданное испытательное напряжение достигается без какого-либо изменения частоты в форме волны, целостность межвитковой изоляции реализована. Рис. 2 представляет собой графическое представление формы волны для одной трети, двух третей и полного напряжения одной фазы. Вот как будет выглядеть форма волны, когда изоляция в хорошем состоянии.

Если в любой момент испытательное оборудование обнаружит слабую изоляцию между витками, форма сигнала сместится влево, как показано на рис. 3. Белая линия на графике показывает неисправную форму сигнала при напряжении около 1000 вольт.

Теория испытаний на импульсные перенапряжения
Когда конденсатор разряжается в обмотку, это происходит с очень быстрым временем нарастания (0,1 микросекунды). Это приводит к нелинейному падению напряжения на витках, создавая разность потенциалов между последовательными витками.По мере замедления времени нарастания оператор заметит, что разница потенциалов напряжения между витками резко уменьшается. Это контрастирует с любым другим сигналом, используемым для диагностики двигательных проблем. Никакое испытание постоянным током (или испытания переменного тока, такие как индуктивность, емкость, импеданс, фазовый угол или HiPot) не приведет к возникновению этой разности потенциалов между витками.

Physics предоставляет нам закон Пашена, который гласит, что двум неизолированным проводам, расположенным рядом друг с другом на расстоянии всего в один волос, требуется минимум 325 вольт, чтобы преодолеть воздушный зазор между двумя проводниками.Эти две концепции являются основной причиной, по которой импульсные испытания являются естественным выбором для проверки межвитковой изоляции. Основная причина заключается в том, что если испытательное оборудование не создает разности потенциалов между витками, превышающую закон Пашена, ток не может протекать через повреждение. Если ток не может протекать через повреждение, он будет проходить через все катушки и не покажет разницы.

При испытании импульсным перенапряжением катушки со слабой изоляцией между витками приложенное напряжение может перескакивать через слабую изоляцию.Удаление этих обойденных витков из цепи снижает индуктивность цепи и приводит к более быстрому увеличению частоты сигнала. Это приведет к сдвигу частоты влево на осциллограмме. К счастью, технический прогресс привел к усовершенствованию анализа форм сигналов до такой степени, что некоторые тестовые устройства автоматически распознают отказы (см. Врезку).

Сравнение помпажа В прошлом испытание помпажем называлось «сравнительным испытанием помпажа». Хотя некоторые люди считают, что импульсный тест по-прежнему необходимо проводить таким образом, это действительно зависит от того, что анализируется.

Для поиска слабой изоляции сравнение перенапряжения не требуется. Как отмечалось ранее, слабая изоляция диагностируется по сдвигу частоты влево и сравнивается с последовательными сигналами в одной фазе. Однако если в следующем списке отражены проблемы, которые вы стремитесь выявить и устранить, рекомендуется сравнить каждую фазу.

• Шорты
• Открытие
• Медь разного диаметра между фазами
• Несбалансированное количество оборотов между фазами
• Перевернутые катушки
• Закороченные ламинаты

Здесь снова, как указано на сопроводительной боковой панели, теперь доступны инструменты, которые автоматически обнаруживают эти проблемы.

Старое и новое оборудование
Как и компьютеры, высоковольтное испытательное оборудование сильно изменилось за последние 20 лет.

Сегодняшнее оборудование включает в себя современную высокоскоростную электронную оценку изменений сопротивления, тока утечки, тока утечки в зависимости от времени, напряжения, скачкообразного напряжения, диэлектрического поглощения, частотной характеристики, формы волны, напряжения зажигания коронного разряда (CIV) и многое другое для обнаружения неисправностей на или ниже уровней энергии, воздействующей на двигатель во время работы.Мгновенные отключения, управляемые микропроцессором, позволяют оценить состояние обмотки без нарушения диэлектрической целостности. Более того, добавление разработанных на месте критериев проверки PASS / FAIL теперь делает это тестирование чрезвычайно повторяемым.

Одним из самых значительных достижений в высоковольтных испытаниях стало использование твердотельных высоковольтных источников питания, заменяющих тяжелый повышающий трансформатор. Это привело к значительным улучшениям в переносимости оборудования. Теперь каждый тест оцифрован и сравнивается с ранее примененным импульсом.Если обнаруживается какое-либо слабое место, тест мгновенно останавливается, сохраняя диэлектрик. Уровень слабости сохраняется для использования в будущем в банке памяти.

На что обращать внимание
При оценке электрического оборудования PdM имейте в виду, что каждый производитель немного отличается. Тем не менее, испытательные образцы должны уметь выполнять следующие проверки безопасности, чтобы убедиться, что ваши двигатели не были повреждены во время тестирования:

1. Должны быть получены приемлемые значения в МОм.
2. Должен быть выполнен приемлемый тест PI.
3. Испытательный образец должен оценивать показания в мегомах в конце каждого шага. Если двигатель не соответствует критериям, испытательный комплект должен автоматически остановить испытание.
4. Утечка тока должна отслеживаться постоянно, и прибор должен автоматически останавливать испытание, если существует состояние утечки сверхтока. Типичные настройки отключения по току: утечка тока 1, 10, 100 и 1000 мкА.
5. Обнаружение микродуги имеет решающее значение; если тест обнаруживает небольшую дугу, прибор должен автоматически остановить тест.
6. Отображение на экране в реальном времени обязательно; это позволяет оператору видеть напряжение и ток во время выполнения теста. Если оператор видит какое-либо ненормальное состояние, он может остановить тест.

Практический пример: испытание ступенчатого напряжения
Exelon Nuclear, станция Лимерик…
Программа профилактического техобслуживания станции в Лимерике регулярно выполняет электрические испытания больших двигателей с двухлетней периодичностью. Это испытание состоит из сопротивления обмотки, сопротивления изоляции, емкости / коэффициента рассеяния PI и испытания ступенчатого напряжения постоянного тока до 20 кВ.Полученные данные отслеживались и отслеживались почти 20 лет.

В течение 2002 года оперативный персонал несколько раз сообщал, что от двигателя циркуляционного водяного насоса 1С присутствует «едкий» запах. Группа PdM отслеживала этот двигатель в «контрольном» списке, который появился в результате возрастающей тенденции в токах утечки, обнаруженных при испытаниях ступенчатого напряжения постоянного тока с 1997 по 2002 год (см. Рис. 4).

В рамках своей расширенной деятельности по поиску и устранению неисправностей группа Limerick Station PdM наблюдала за двигателем в течение лета 2002 года, используя акустический мониторинг и мониторинг вибрации и температуры обмотки / RTD на ежемесячной основе.В сентябре 2002 года был сделан запрос на замену двигателя зимой, на основании результатов электрических испытаний, увеличения вибрации на частотах пазов статора и более высокого акустического / ультразвукового «шума».

После того, как двигатель был снят, он показал высокий ток утечки на обмотке двигателя фазы «A» по сравнению с двумя другими обмотками. После очистки визуальный осмотр обмотки выявил частичный разряд в месте соединения, где отвод обмотки паза сердечника переходит в концевую обмотку / поворотную ленту. Исследование показало отсутствие «надлежащей» ленты для подавления коронного разряда в этой критической точке соединения обмотки.

Среди уроков, извлеченных из этого мероприятия, был тот факт, что отслеживание и отслеживание тенденций тока утечки в зависимости от приложенного напряжения при испытании ступенчатого напряжения постоянного тока, представленное автономным тестером Baker AWA, может указывать и действительно указывает на потенциальные проблемы в обмотке. Кроме того, когда эти данные объединены с другими технологиями прогнозирования, это позволит упреждающую замену двигателя до выхода из строя в процессе эксплуатации.

Практический пример: Испытания на скачки напряжения
Целлюлозно-бумажная промышленность…
Электродвигатель с обмоткой 2300 В на целлюлозно-бумажном заводе имеет слабую межвитковую изоляцию. Из всех тестов, проведенных на этом двигателе, единственное, что выявило слабость при повороте, был импульсный тест. Однако разногласия по поводу испытаний на импульсные перенапряжения заключаются в том, что, обнаружив проблему с изоляцией, мог ли тестер настолько ухудшить характеристики двигателя, что он перестал работать?

Данное исследование целлюлозно-бумажной промышленности легко развеивает этот миф.Рассматриваемый мотор был немедленно снова введен в эксплуатацию после испытаний. Он был запущен и проработал четыре месяца, пока его не остановили и вынесли для ремонта. Опять же, как показано на рис. 5, испытание на скачки напряжения было единственным методом определения слабости изоляции. Проблема была намного выше линейного напряжения, поэтому другие тесты низкого напряжения не приблизились бы к этому порогу. (Сводка помпажа на рис. 5 подчеркивает слабые места, обнаруженные с помощью тестера. )

Для замены данного двигателя целлюлозно-бумажной фабрики требуется около 6-7 часов.Таким образом, простой может стоить около 42 000 долларов, если бы импульсный тест не обнаружил проблему. Интересно, что 80% всех отказов электродвигателей начинаются со слабой межвитковой изоляции. Очевидно, что импульсный тест — лучший способ найти эту проблему. Вот почему так важно проводить этот вид неразрушающего контроля для всех двигателей.

Сводка
Тесты скачков напряжения и скачков напряжения необходимы для эффективной программы PdM. Они выявляют проблемы, которые не могут найти низковольтные испытания.

Как показали тематические исследования в этой статье, оба этих теста являются неразрушающими в том смысле, что проверенные блоки были возвращены в эксплуатацию до тех пор, пока не будет запланировано следующее доступное время для их замены.

Наконец, эти испытания проводятся при уровнях напряжения, которым двигатель подвергается во время нормальной работы. Если двигатель не может пройти испытания на скачкообразное напряжение и скачок напряжения, вы можете рассчитывать на то, что его срок службы приближается к концу. Следовательно, необходимо как можно скорее принять меры для снятия этого двигателя до того, как произойдет незапланированный простой.