Опубликовано

Шаговое напряжение

Содержание

Что такое шаговое напряжение и как из него выходить?

Шаговое напряжение – вид электрического напряжения, представляющего собой разность электрических потенциалов между двумя точками на поверхности грунта, находящимися друг от друга на расстоянии шага (примерно восемьдесят сантиметров). Шаговое напряжение очень часто появляется в результате обрыва высоковольтной линии электропередач (ЛЭП), находящейся под рабочим напряжением, и последующем падении её проводника (проводников) на землю.

Причиной обрыва ЛЭП может быть большая буря или ураган, из-за которых ломаются и падают деревья, обрывающие под своим весом провода.

Шаговое напряжение может появиться из-за провисания до земли высоковольтных проводов вследствие наклона опор линий электропередач. Причиной наклона также может быть буря или ураган.

Находящийся на поверхности земли или касающийся земли высоковольтный провод является источником электрического тока, который растекается по поверхности грунта.

Если высоковольтный провод не будет обесточен (не будет отключена ЛЭП), то радиус распространения шагового напряжения может достигать значения, равного нескольким десяткам метров, начиная от того места, где провод соприкасается с грунтом.

Воздействие на человека

Шаговое напряжение, так же как и обычное напряжение, очень опасно для жизни и здоровья человека, т.к. при его воздействии протекает электрический ток. В зависимости от разных факторов величина тока может достигать очень опасного значения для человеческого организма.

Попадание под шаговое напряжение происходит в момент времени, когда ноги человека одновременно касаются двух разных точек на грунте. Чем больше расстояние между точками (больше и шире шаг), тем больше значение шагового напряжения и тем опаснее его воздействие на организм. В момент попадания человека под большое шаговое напряжение, у него происходят непроизвольные сокращения мышц ног, вследствие чего человек может попросту упасть.

Каждая точка на поверхности грунта в зоне распространения шагового напряжения обладает определённым потенциалом. Чем ближе к проводнику, тем больше электрический потенциал конкретной точки в зоне шагового напряжения и тем опаснее человеку находиться в данном месте. Чем дальше расстояние от находящегося на поверхности грунта высоковольтного провода, тем меньшим становится электрический потенциал и, соответственно, уменьшается вероятность поражения электрическим током.

Площадь, на которой возможно попадание под шаговое напряжение, зависит от многих факторов, таких как величина рабочего напряжения линии электропередач (6кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ и т.д.), тип грунта (земля, песок, глина, супесь и др.), удельное сопротивление грунта, влажность грунта в данный момент времени и т.д.

Уровень воздействия

Воздействие шагового напряжения на организм человека зависит от нескольких факторов:

  • удалённость от источника шагового напряжения;
  • влажность грунта;
  • физиологическое состояние человека (наличие алкоголя в крови);
  • повреждение кожного покрова ног, наличие открытых ран;
  • наличие обуви с изолированной подошвой (диэлектрические боты);
  • температура окружающей среды.

В зоне шагового напряжения и даже за её пределами необходимо строго соблюдать правила электрической безопасности.

Природа электричества такова, что оно не обладает ни цветом, ни запахом, поэтому наличие напряжения (в том числе и шагового) можно определить только при помощи специальных электроприборов и устройств, или в некоторых случаях визуально.

Визуально определить наличие шагового напряжения на определённой площади можно по оборванной линии электропередач и лежащим на земле высоковольтным проводам. В этом случае категорически запрещается приближаться к проводам, т.к. они могут находиться под опасным напряжением, а, следовательно, нести угрозу для жизни человека. Необходимо как можно быстрее покинуть место обрыва высоковольтной линии.

Если человек внезапно оказался под шаговым напряжением, то необходимо быстро сомкнуть обе ноги. Это нужно для того, чтобы снизить разность потенциалов в местах прикосновения ног и грунта. Таким образом исключается или снижается воздействие шагового напряжения. Далее необходимо покинуть опасную территорию. Ни в коем случае нельзя убегать, т.к. возможно повторное попадание под напряжение.

Для безопасного выхода необходимо передвигаться медленно и мелкими скользящими шагами («гусиным» шагом), не отрывая при этом ног от земли. Рекомендуется передвигаться по сухим непроводящим электрический ток предметам и, соответственно, стараться избегать кирпичей и железобетонных конструкций. Также необходимо обходить влажные участки грунта.

Есть и другой вариант. Покидать опасную зону можно прыгая на одной ноге, однако в этом случае появляется большая вероятность случайного падения, а это уже куда опаснее воздействия шагового напряжения. В случае полного падения человека на землю, появляется другой более опасный путь прохождения электрического тока через его тело, что может стать причиной летального исхода.

Другие варианты появления шагового напряжения

Кроме обрыва высоковольтной линии или провисания проводов существуют и другие случаи возникновения шагового напряжения.

Во время грозы возможны удары молнии в молниеотводы, деревья, опоры высоковольтных линий электропередач. В этом случае электрический ток, уходящий в землю, растекается по поверхности грунта на несколько метров от места попадания молнии. Таким образом, в зоне растекания появляется шаговое напряжение.

Отсюда следует вывод, что при большой грозе категорически запрещается находиться вблизи высоких металлических конструкций и вблизи высокой растительности. В противном случае велика вероятность не только попадания человека под шаговое напряжение, но и возможен прямой удар молнией.

На практике появление шагового напряжения может быть внезапным, поэтому свести к минимуму его воздействие на организм человека не всегда представляется возможным. Однако знание природы шагового напряжения, причин его появления, соблюдение техники безопасности при попадании под шаговое напряжение и обладание другой полезной информацией повысит практические шансы человека, оказавшегося в опасной зоне.

Что такое шаговое напряжение

Что такое напряжение шага и каковы могут быть последствия попадания человека в его радиус? Правильный ответ будет следующим: “шаговым (или напряжением прикосновения) называется такое напряжение, которое возникает между несколькими точками цепи электрического тока, расположенными на дистанции в шаг, на которых человек стоит одновременно”.

Опасность для человека может нести напряжение между точками, расположенными на поверхности земли или любого другого основания в зоне растекания тока с токопроводящего заземляющего элемента.

Так, в зависимости от напряжения на электролинии и расстояния от контакта до человека, шаговое напряжение может составлять от 10 до нескольких тысяч вольт на шаг. При этом, безопасным для человека считается напряжение переменного тока до 50 В, шагового – до 40 В.

Возникновение шагового напряжения возможно при:

  • Обрыве провода линии электропередачи;
  • Обрыве локального кабеля, поставляемого электричество к отдельному потребителю (объекту);
  • Перепадах атмосферного давления;
  • Авариях на электрических подстанциях;
  • Попадании молнии в молниеотвод или опору электропередач;
  • Коротких замыканиях токопроводящих проводов на улице или в помещении.

Особо опасно, при этом, находиться на влажном асфальте, в болотистой местности. Ведь вода является отличной средой для проведения электрического тока. Поэтому шаговое напряжение обусловливается удельным электрическим сопротивлением земли, силой тока, протекающего сквозь нее.

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.

Электрический ток способен проходить через металлические, деревянные и бетонные проводники, создавая вокруг них потенциал.

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.

Выход из зоны шагового напряжения

Поражение шаговым напряжением начинается с нижних конечностей человека. Так, человек может почувствовать, в зависимости от силы тока, легкое покалывание, спазмы, резкую боль. В особых случаях напряжение шага может вызвать паралич одной или обеих конечностей.

Для того, чтобы безопасно выйти из зоны поражения шаговым напряжением, необходимо запомнить такое правило: чем шире шаг, тем больше напряжение касания.

То есть, наименьшая опасность для жизни и здоровья человека будет в том случае, если между его ногами будет минимальное расстояние. Наиболее опасным пошаговое напряжение будет, если человек будет стоять или лежать на точках с разными потенциалами.

Для того, чтобы правильно выйти из зоны шагового прикосновения необходимо придерживаться таких рекомендаций:

  • Если поблизости нет никого, кто мог бы оказать помощь, самостоятельный выход из зоны необходимо совершать незамедлительно. При этом, если есть возможность, необходимо обратиться в МЧС и сообщить о месте своем нахождении.
  • Выходить из зоны напряжения шага прыжками категорически запрещается. В случае приземления человека на руки или полном падении, вероятность поражения током жизненно важных органов (сердца, легких) увеличивается.
  • После выхода из радиуса поражения, следует постараться обозначить опасную зону, оповестить МЧС или дежурного электромонтера в “Горсвет” о возникновении особо опасного участка.

По данным ВОЗ, в 80% самостоятельный выход из зоны напряжения шага не имеет тяжелых последствий для жизни и здоровья человека. У 20% вышедших из зоны самостоятельно наблюдаются проблемы с сердцем, легкими.

Опасное напряжение для животных

В радиус действия напряжения прикосновения могут попасть и животные. Особенно опасным попадание в зону напряжения шага может быть для крупных диких животных, рогатого скота, копытных. Так, сопротивление тела у таких животных ниже, чем у человека. Кроме того, крупные особи отличаются большой длиной шага. В соответствии с этим и напряжение, влияющее на них, будет большим, нежели влияющее на человека. Какое напряжение может быть опасным для животных?

Влияние шагового напряжения на тело животного зависит от величины тока на отрезке:

  • Полностью безопасное для животного считается напряжение переменного тока, не превышающее 2 В (при длительном воздействии);
  • Напряжение, превышающее отметку в 4 В, считается вредным, и может нанести ущерб здоровью животного;
  • Смертельно опасным для животного, при длительном воздействии (более 3-4 секунд), считается напряжение, превышающее 16 В.

Опасность может подстерегать животное и во время питья из мест скопления воды, расположенных в зоне напряжения шага. Ток, в этом случае, через тонкую кожу языка и губ, будет проходить по всему телу, поражая органы, расположенные в черепе и грудной клетке.

Уравнивание и выравнивание потенциалов

Определение уравнивания можно сформулировать как соединение металлических проводящих плоскостей электрооборудования (корпусов), а также проводящих других частей трубопроводов или металлоконструкций с целью достижения равенства потенциалов между ними для обеспечения безопасности в случае, например, повреждения изоляции. Выполняется уравнивание в электрических установках до 1 кВ.

Выравнивание потенциалов осуществляется способом снижения напряжения при касании и шага между двумя звеньями электроцепи, к которым одновременно может прикоснуться или где одновременно стоит человек.

Выполняется выравнивание при помощи соединения устройств из металла, которые находятся рядом с электроустановкой, её корпусом (уравнивание потенциалов), а также подготовки места растекания, с использованием заземляющего устройства. Заземляющая конструкция, которая изготавливается с учётом напряжения более 1 кВ, должна иметь сопротивление не ниже 0,5 Ом.

Электроустановки, имеющие напряжение больше чем 1 кВ и глухозаземлённую нейтраль, считаются устройствами с высокими показателями токов замыкания на землю. Сюда же относятся установки в 110 кВ и больше, в которых нейтрали находятся в изолированном или заземлённом состоянии посредством резисторов.

При помощи сокращения сопротивления заземляющей конструкции обеспечить безопасность работников на этих электрических установках невозможно из-за высоких показателей напряжения прикосновения и шага, возникших при замыканиях на землю (на корпуса и металлоконструкции электрических установок). Поэтому при выполнении заземления в этих устройствах необходимо применение выравнивания потенциалов.

Выравнивание потенциалов

Выравнивание потенциала – это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Выравнивание потенциала осуществляется электрическим соединением металлических конструкций, находящихся вблизи электроустановки, с ее корпусом (уравнивание потенциалов), а также формированием зоны растекания путем использования специальных заземляющих устройств.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не менее 0,5 Ом.

Электроустановки напряжением выше 1 кВ с глухозаземленной нейтралью относятся к электроустановкам с большими токами замыкания на землю. К ним также относятся электроустановки 110 кВ и выше, в которых нейтрали отдельных трансформаторов изолированы или заземлены через резисторы или реакторы. Снижением величины сопротивления заземляющего устройства обеспечить безопасность персонала обслуживающего эти электроустановки, как правило, не представляется возможным из-за больших величин напряжения прикосновения и напряжения шага получаемых при замыканиях на землю (на корпуса и металлоконструкции электроустановок). Поэтому заземление в данных электроустановках применяется с выравниванием потенциалов.

Выравнивание потенциалов осуществляется сооружением на территории электроустановки контурного заземляющего устройства. Это устройство представляет собой систему электродов длиной 2,5-5 м забитых в землю и соединенных между собой стальными полосами. Вся эта система сооружается в траншеях глубиной 0.6 – 0.7 м и представляет собой металлическую сетку, расположенную в земле на территории размещения электрооборудования (Э), подлежащего заземлению (рис. 4.13, а и б).

Рис. 4.13. Распределение потенциала в зоне растекания тока (в ) при использовании заземления с выравниванием потенциалов (а ) и (б )

При замыкании на заземленный корпус, стекающий в землю ток образует зону растекания. Распределение потенциалов в зоне растекания определяется конструкцией заземляющего устройства. Для контурного заземляющего устройства потенциалы отдельных электродов суммируются, и в результате потенциал грунта на территории электроустановки выравнивается и принимает значение близкое к потенциалу заземлителя. Ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к заземленному электрооборудованию, будет определяться выражением (2.10):

и будет зависеть от коэффициента .

Изменением коэффициента можно обеспечить снижение тока в цепи человека до безопасной величины. Напряжение шага также уменьшится при использовании контурного заземляющего устройства. Пример формирования зоны растекания контурного устройства показан на рис. 4.15, в.

Размещение заземляющей сетки определяется требованиями ограничения напряжения прикосновения до нормальных значений и удобства присоединения заземляемого оборудования. Расстояние между продольными и поперечными горизонтальными заземлителями не должно превышать 30 м, а глубина их заложения в грунт должна быть не менее 0,3 м. Для снижения напряжения прикосновения на ОРУ выполняется также подсыпка щебня слоем толщиной 0,1 – 0,2 м.

Как сделать систему уравнивания потенциалов

Заземление в ванной комнате регламентируется правилами эксплуатации электроустановок (ПУЭ), которые различают три варианта установки ванн, смесителей и другой сантехнической арматуры.

  1. Водопроводные трубы во всем доме выполнены из металла.
  2. Локальные ответвления систем водоснабжения выполнены из металлопластиковых труб.
  3. Внутренние водопроводные сети проложены поливинилхлоридными или полипропиленовыми трубами без внешнего или внутреннего металлического армирования.

Выравнивание потенциалов должно проводиться в отношении всех металлических частей, которые доступны для прикосновения – корпусов стиральных машин и душевых кабин, вентилей кранов и смесителей. В том числе для металлической арматуры в бетонной стяжке пола, а также металлической оплетки греющих кабелей.

Если все трубы металлические, подключение к СУП производится в одной точке – перед основными запорными вентилями, что исключает нарушение соединения при проведении сантехнических работ. То же самое касается систем водопровода из металлопластиковых труб, если по технологии соединения их внутренняя металлическая оболочка образует непрерывный контур.

Если все трубы пластиковые, то заземление сантехнической арматуры является рекомендуемым действием. Заземление ванны из чугуна или листового металла не требуется, если слив выполнен из сантехнических полипропиленовых труб, а смесители устанавливаются отдельно от них. Акриловые же емкости или ванны, имеющие такое покрытие, заземляются в обязательном порядке, поскольку этот материал склонен к накоплению статического электричества.

Локальная земля

Выравнивание потенциалов возможно только в том случае, если имеется так называемая локальная земля. В документах, которые регламентируют нормы электробезопасности, это понятие определяется как часть физической земли, которая находится под воздействием тока, стекающего по заземлителю, а потому имеющей потенциал, отличный от нуля.

Основной проблемой при создании СУП является именно организация локальной земли. В большинстве сегодняшних новостроек из стяжки пола ванной комнаты выведена металлическая деталь, которую ошибочно принимают за место подключения к локальной земле. Ошибочно по двум причинам: во-первых, арматура перекрытия может находиться под действием наведенного тока; во-вторых, при стекании тока на нее она сама становится его источником.

Локальной землей для СУП в частных домах может стать отдельный заземляющий контур, к которому защитным проводником РЕ (оболочка желто-зеленого цвета) подключаются все дополнительные контакты розеток. А вот в многоквартирных домах этого лучше не делать, поскольку проводник PE имеет высокое электрическое сопротивление из-за большой протяженности.

Если же вы живете в доме со старой проводкой из двух линий, то решение вопроса о том, как заземлить ванную в квартире, где нет заземления, кажется наиболее сложным. Подключать СУП к технологической нейтрали категорически запрещено, поскольку при работе электроустановок в ней течет ток. Кроме того, при технологическом переключении электролиний возможна смена фазировки.

Для размещения системы уравнивания потенциалов в ванной комнате устанавливается клеммная коробка с металлической шиной, к которой подключаются все проводники-заземлители от труб, корпусов стационарных электроприборов и арматуры в стяжке пола. Их общая масса и объем уже достаточны для эффективного рассеивания электрического заряда и могут считаться локальной землей.

Однако лучший результат дает использование батареи последовательно включенных бумажных конденсаторов 220/400 вольт. Провод от общей заземляющей клеммы подключается к отрицательному контакту первого в цепи, а последний положительный остается свободным. Через него происходит рассеивание накопленного заряда.

Размеры заземлителя

От размеров проводников, использующихся в качестве заземлителя, во многом зависит эффективность СУП. Правила эксплуатации электроустановок требуют, чтобы их длина была как можно короче. В качестве материала используются медные многожильные провода. Если он в диэлектрической оболочке, то их сечение не менее 2,5 мм2, а при использовании так называемого гибкого металлорукава – 4,0 мм2. Можно применять и стальную полосу, но ее сечение не должно быть менее 16,00 мм2.

Вероятность наступления события, когда на водопроводных трубах и сантехнической арматуре появляется электрический потенциал, достаточно низка. Поэтому многие годами пользуются ванной комнатой, вообще не задумываясь о СУП. Однако его последствия могут быть слишком печальными. Поэтому лучше заземлите всю сантехнику.

Сторонняя проводящая часть

Проводник, который не является частью электроустановки, называется сторонней проводящей частью. Формальным примером служат металлическая дверная ручка или петля.

Можно ориентироваться на 2 принципа, согласно которым выбираются части для подключения на шину дополнительного уравнивания потенциалов. Задача – не делать систему чрезмерно перегруженной.

  • Фактическая или потенциальная возможность связи с «землей».
  • Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

В таблице ниже приведены примеры сторонних проводящих частей, которые стоит или нет подключать к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Сторонняя проводящая часть Схема Необходимость подключения
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала. Нет
Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона. Да (потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала. На полке расположен электроприбор. Да (возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)
Металлическая тумбочка с резиновыми или пластиковыми колесиками на бетонном полу. Нет
Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу. В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью. Да (потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)

Вопросы, связанные с уравниванием потенциалов в ванных и душевых помещениях, регулируются циркуляром № 23/2009.

Один из распространенных вопросов: может ли быть сторонней проводящей частью водопроводная вода, подающаяся по пластиковым трубам? Указанный циркуляр дает такой ответ: » …Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть». Это означает, что такая возможность существует, как минимум из-за значительного присутствия различных железистых соединений в воде. Циркуляр рекомендует использовать токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода, подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов.

Уравнивание и выравнивание

Разберем основные понятия и термины:

  • Уравнивание потенциалов — нивелирование разности значений электрических потенциалов между металлическими элементами электроустановки, в помещении, где размещается электроустановка, включая токопроводящие элементы здания. При этом опасной считается ситуация, когда появляется возможность одновременного касания человека проводящих частей. Достигается не размыкаемым соединением всех токоведущих частей между собой с помощью проводников.
  • Выравнивание потенциалов — это система снижения относительной разности электрических потенциалов между заземлением, доступными к прикосновению проводящими частями электроустановок, поверхностью земли и всеми металлоконструкциями здания. Для этого, система выравнивания потенциалов должна иметь не размыкаемое соединение с рабочим (защитным) заземлителем.

Кроме того, к выравниванию потенциалов относится снижение разности электрических потенциалов на поверхности грунта (пола, перекрытий) для предотвращения эффекта шагового напряжения.

Что означает термин «не размыкаемое»? Все токопроводящие линии соединены между собой постоянно (контактные колодки, винтовые соединения, пайка, сварка и прочее). Не допускается установка размыкающих устройств: плавких предохранителей, выключателей, защитных автоматов. То есть, вся система выравнивания потенциалов представляет собой единый токопроводящий контур, объединенный с аналогичным контуром защитного заземления.

Благодаря этим системам, во всех точках, которых может одновременно коснуться человек, происходит выравнивание электрического потенциала до одинакового значения. Ситуация, когда при одновременном касании в одной точке будет напряжение 220 вольт, а в другой 10 вольт, исключается.

Ваш дом становится абсолютно безопасным.

Важно! Система работает только в случае, когда все без исключения металлические предметы объединены. Если хотя бы один элемент или электроустановка исключены из соединения проводниками — считайте, что весь контур не работоспособен

Ситуации, возникающие на практике

То же самое происходит в быту. На электрическом приборе может возникнуть фаза из-за повреждения изоляции, наличия влаги в контактной группе, выхода из строя блока питания. Если прикоснуться к прибору, находящемуся под напряжением, и одновременно к металлическому объекту в помещении, связанному с землёй (например, к трубопроводу), может возникнуть удар током.

При грамотном подключении электрического прибора к заземлению происходит замыкание на корпусе, срабатывает автоматическая защита, разъединяющая цепь. При этом отсутствует опасность поражения электричеством, следовательно помещение оборудовано системой энергообеспечения по нормам Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Может возникнуть ещё такая ситуация. Один из соседей по подъезду подсоединил к радиатору нулевой провод (возможно, от неграмотности, а может быть с целью отмотать показания на электрическом счётчике). На отопительной системе возник потенциал, грозящий опасностью, от 50 до 220 вольт. По теории напряжение должно остаться в земле, где проложены стальные трубы. Но если между какой-нибудь квартирой и подвальным помещением часть трубопровода была заменена на пластик, произойдёт размыкание проводника.

Полотенцесушитель в ванной комнате приобрёл потенциал, например, в 150 вольт. Во время прикосновения к нему и к заземлённой стиральной машине возникнет та же разница потенциалов, которая опасна для жизни. Проблема заключается не в электроприборе, а в полотенцесушителе, который находится под напряжением.

Вот ещё пример. В стене квартиры проходит силовой провод, а рядом проложен водопровод. Под нагрузкой (при включении бойлера или электродуховки) в трубопроводе может возникнуть ЭДС (электродвижущая сила). Поток воды при этом заряжается потенциалом до 50 вольт. Возможно, это неопасное для жизни напряжение, но прикасаясь к смесителю, находящемуся на кухне, можно ощутить уколы электрического тока.

Откуда в трубах электрический ток

К появлению электрического потенциала на сантехнической арматуре приводят:

  • Локальные аварии электрооборудования и нарушения технологии производства работ.
  • Статическое электричество.
  • Естественный электрический потенциал.
  • Блуждающие токи.
  • Токи, связанные с проявлениями феномена электрохимической коррозии.

К локальным авариям электрооборудования относятся: обрыв проводов линий электропередач с изолированной нейтралью, частичный пробой изоляции подземных электрических кабелей; неисправность электрооборудования в квартире – разрушение корпусов ТЭН водонагревательных приборов, что может произойти не только у вас, но и у соседей. Классический пример нарушения технологии производства работ – подключение нейтральной шины сварочных трансформаторов к трубам водоснабжения.

Статический заряд может появиться на сантехнической арматуре, подключенной к полихлорвиниловым трубам из-за непрерывного тока воды по ним. Широкое применение акрила для ремонта старых эмалированных ванн или установка емкостей из этого материала способствует накоплению заряда электричества на их поверхностях.

Естественный электрический потенциал имеет все, что находится на поверхности планеты Земля или в ее атмосфере. Происходит это из-за того, что земная твердь имеет отрицательный потенциал, а свод небесный – положительный. И чем выше расположено физическое тело, тем больше его величина. Например, на высоте человеческого роста он может быть равен 100-110 вольтам.

Так называемые блуждающие токи могут появляется там, где проложены пути электрифицированного транспорта. Дело в том, что рельсы используются в качестве заземляющей шины. Через них ток, вращающий электродвигатели вагонов, уходит в землю. Если вы живете возле трамвайных путей или депо метрополитена, вероятность того, что при умывании вы будете ощущать легкое пощипывание в кончиках пальцев, очень велика.

Если водопроводные трубы сделаны из разных материалов, то возникают токи электрохимической коррозии. Для человека они в наименьшей степени опасны, но оказывают разрушающее воздействие на сами трубы и сантехническую арматуру. Например, если вы подключаете полотенцесушитель из нержавеющей стали непосредственно к трубам из черного металла, то через некоторое время в соединительных муфтах появится неустранимая течь из-за ослабления резьбового сопряжения.

Виды заземляющих устройств

Группировать заземляющие устройства можно следующим образом:

Естественные заземлители

К естественным заземляющим устройствам относятся все конструкции, постоянно находящиеся в земле:

  • металлические конструкции здания и фундаменты;
  • металлические оболочки кабелей;
  • обсадные трубы артезианских скважин.

Категорически запрещено использовать в качестве заземлителей:

  • газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями;
  • алюминиевые оболочки подземных кабелей;
  • трубы теплотрасс;
  • трубы холодного и горячего водоснабжения.

К естественному заземлителю необходимо минимум 2 подключения в разных местах.

Искусственные заземлители

Искусственное заземление является специальным подсоединением к заземляющему устройству. К искусственным заземлителям относятся:

  • стальные трубы определенных размеров;
  • полосовая сталь толщиной от 4 мм;
  • угловая сталь от 4 мм;
  • прутковая сталь определенных размеров.

Пользуются популярностью глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами. Они существенно превосходят традиционные методы по долговечности и затратам на изготовление заземлителя.

Специфические проблемы существуют для грунта в условиях вечной мерзлоты. Здесь эффективным решением могут стать системы электролитического заземления:

Состояние обычного заземлителя через несколько лет эксплуатации в вечномерзлых грунтах. Пример схемы электролитического заземлителя

Примечания:

  • Достоинство контурного заземления состоит в выравнивании потенциалов в защищаемой зоне и уменьшении напряжения шага.
  • Выносные заземлители позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.
  • Более подробную информацию о заземлителях можно найти в ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «…Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов».

Схема выравнивания потенциалов

Ввиду того, что ванная относится к особо опасному типу помещений по электробезопасности из-за влажных условий и концентрации там металлических труб, именно в ней или сразу возле нее в санузле ставится пластиковая коробка с шиной. Под болтики шины заземления и зажимаются все проводники, подключенные на болтовое соединение или хомут ко всем металлическим частям ванной.

Внимание, на каждый металлический предмет ведется от коробки отдельный проводник- нельзя подключать одним проводом последовательно несколько металлических частей. В исключительных случаях можно сделать лишь одно последовательное соединение, но без разрыва проводника

Необходимо соединять вместе отдельными проводами не только корпуса ванной, светильников, водопроводных труб и отопления, но и заземляющие контакты розеток и коробку металлических дверей в ванной.

Как правило, коробка с шиной заземления устанавливается либо в ванной, но чаще- в санузле за зашивкой труб, там проходящих. Доступ к ней как и счетчикам воды всегда можно получить через дверцу в зашивке.

По современным требованиям по междуэтажному стояку с трубами ведется дополнительно заземленная полоса шириной 50 миллиметров или оцинкованная проволока диаметром не менее 6 мм, к которой отдельным медным проводником подключается коробка выравнивания потенциалов. Благодаря этому создается кольцо между электрощитом и заземлителем дома, а это двойная надежность.

Устройства для заземления

На территории расположения электроустановки изготавливается заземляющее устройство в виде контура, состоящего из электродов длиной 3−5 м. Они забиваются в грунт и соединяются между собой при помощи стальных полос.

Сооружение этой системы выполняется на глубине 0,6−0,7 м, имеет вид металлической сетки. Располагается в земле на территории, где размещено электрооборудование.

В условиях работы на электроустановках под напряжением, если нет возможности применять другие варианты защиты, используют изолирующие площадки с фарфоровыми ножками-изоляторами, являющимися надёжной изоляцией от земли. Стоя на такой площадке, человек может прикасаться к частям электрического устройства, находящегося под напряжением.

При проведении ремонта ЛЭП используют такую площадку, у которой металлический пол можно подсоединить к ремонтируемой сети для уравнивания потенциалов. При этом работать с проводами под напряжением можно незащищёнными руками, ток не пойдёт через тело человека. Здесь главное выполнять одно условие: стоя на изолирующей площадке, категорически запрещается касаться каких-либо элементов вышки, иначе ток от проводов пройдёт через человека и вышку на землю. Для безопасного подъёма на площадку изолируется звено лестницы.

Причины для создания схемы уравнивания

Каждый проводник имеет свой не представляющий опасности электрический потенциал. Угроза заключается именно в разности потенциалов между двумя металлическими изделиями, и чем разница больше, тем больше вероятность получения удара электротоком.

Для этого и создана специальная система уравнивания потенциалов. Обычно в квартирах от поражения током предусматривается такой способ защиты, но не всегда он срабатывает, особенно в старых многоэтажных постройках.

Для того чтобы объяснить доходчиво об уравнивании потенциалов, можно воспользоваться таким примером. У металлической поверхности холодильника и водопроводной трубы, находящейся поблизости, существуют свои потенциальные показатели, один из которых больше другого, а разница потенциалов, как известно, и есть напряжение. При одновременном случайном касании этих предметов может возникнуть опасная ситуация, так как человек в этом случае является проводником от большего потенциала к меньшему. Все трубы связаны между собой общедомовой системой коммуникации.

Многие думают, что такое напряжение не страшно для человека, так как к объектам нет подключения фазы. Но случается такое, что в вентиляционном коробе может возникнуть опасный электрический потенциал.

Для большей убедительности можно привести пример с электроприбором, например, с бытовой розеткой на 220 вольт. Фазный контакт обладает потенциалом в 220 в, а нулевой — 0 в, разница 220 в. При соединении контактов отрезком провода, имеющим небольшое сопротивление (примерно 1 Ом), в проводнике (проводе) появится напряжение в 220 ампер, произойдёт возгорание изоляции, а провод расплавится. Разумеется, этого не следует делать. Если человек возьмётся за оба контакта, то даже при высоком сопротивлении тела под действием силы тока исход будет трагическим.

Факторы, предопределяющие разницу

Все приборы, которые производят электроэнергию, имеют нулевое соединение с физическим грунтом. Это значит, что существует разница потенциалов между фазным проводом и «землёй», которая равна напряжению фазы. Явление разности потенциала может быть вызвано многими факторами:

  • локальными авариями электрооборудования;
  • статическим электричеством;
  • естественным электрическим потенциалом;
  • блуждающими токами;
  • токами, связанными с электрохимической коррозией.

Локальные аварии электрического оборудования сопровождаются: обрывами электрических проводов, частичными пробоями изоляционных подземных кабелей, неисправностью электрооборудования, находящегося в квартире. Сантехническая арматура, которая подключена к полихлорвиниловым трубам, может иметь статический заряд из-за постоянного движение воды по ним. Акриловое покрытие ванн или других ёмкостей накапливает заряд электричества на их поверхностях.

Естественным электрическим потенциалом наделено всё, что находится на земле, а также в её атмосфере, так как земная оболочка имеет отрицательный потенциал, а свод неба — положительный. Чем выше находится физическое тело, тем больше значение его потенциала, например, на высоте 2 м показатель достигает 110 вольт.

Блуждающие токи проявляются на проложенных путях электротранспорта. Рельсы в этом случае выполняют роль заземляющих шин. Через них ток, приводящий в движение электродвигатели вагонов, проникает в землю. Люди, живущие возле трамвайных линий, могут чувствовать пощипывание в пальцах при умывании.

Если система состоит из труб, изготовленных из разных материалов, могут образоваться токи электрохимической коррозии. Они не опасны для человека, но разрушают водопровод и запорную арматуру. При подключении стального полотенцесушителя к линии труб, изготовленных из чёрного металла, со временем в их соединениях образуется течь из-за ослабления резьбы.

Разновидности системы

Чтобы не возникали подобные опасные ситуации, разработаны правила устройства электроустановок (ПУЭ), предусматривающие две разновидности системы уравнивания потенциалов, основную (ОСУП) и дополнительную (ДСУП). Первая считается главной и состоит из таких элементов:

  • заземлителя;
  • главной заземляющей шины уравнивания потенциалов, находящейся на вводе в здание;
  • металлической арматуры жилого многоэтажного дома;
  • вентиляционных коробов;
  • металлических водопроводов;
  • защитных элементов от молнии.

При объединении этих элементов можно было бы не опасаться разных потенциалов, но это в прошлом. В последние годы жильцы квартир всё чаще прибегают к замене металлических трубопроводов на пластиковые (полипропиленовые). В результате пластиком разрывается цепь защиты, возникает разница потенциалов, например, в ванной комнате между трубопроводом и полотенцесушителем.

Существует ещё один недостаток в применении только ОСУП. В многоэтажном доме линия трубопровода имеет большую протяжённость, и электрический потенциал её на 1 и на 14 этажах разный. Это опять же создаёт опасную ситуацию.

Чтобы исключить такие ситуации, необходимо изготовление дополнительной системы уравнивания, которая будет функционировать в каждой квартире. ДСУП устраивается в ванной комнате и состоит из таких элементов:

  • корпуса ванны или душевой кабины;
  • полотенцесушителя;
  • водопроводных и газовых труб;
  • канализации;
  • вентиляции, если металлический короб выходит в комнату.

К каждому элементу системы должен быть подключён отдельный одножильный провод, другой конец которого подключается к коробке уравнивания потенциалов (КУП). Следует знать определённые требования, предъявляемые ПУЭ к дополнительной системе, по которым запрещено:

  • подключать объекты ДСУП шлейфом;
  • обустраивать вспомогательную СУП, если в квартире отсутствует заземляющий контур (выполненный по ТN-С);
  • разрывать цепь системы по всей длине от клеммной коробки до щитка квартиры, а также включать в неё любую коммутационную аппаратуру.

Такая защитная мера необходима, учитывая большое количество проводников, находящихся в жилых домах. Кроме трубопроводов холодной и горячей воды, а также отопления, существуют ещё металлические трубы систем вентиляции, кондиционирования, молниезащиты. Уравнивание потенциала является необходимой мерой безопасности.

На территории расположения электроустановки изготавливается заземляющее устройство в виде контура, состоящего из электродов длиной 3−5 м. Они забиваются в грунт и соединяются между собой при помощи стальных полос.

Сооружение этой системы выполняется на глубине 0,6−0,7 м, имеет вид металлической сетки. Располагается в земле на территории, где размещено электрооборудование.

В условиях работы на электроустановках под напряжением, если нет возможности применять другие варианты защиты, используют изолирующие площадки с фарфоровыми ножками-изоляторами, являющимися надёжной изоляцией от земли. Стоя на такой площадке, человек может прикасаться к частям электрического устройства, находящегося под напряжением.

При проведении ремонта ЛЭП используют такую площадку, у которой металлический пол можно подсоединить к ремонтируемой сети для уравнивания потенциалов. При этом работать с проводами под напряжением можно незащищёнными руками, ток не пойдёт через тело человека. Здесь главное выполнять одно условие: стоя на изолирующей площадке, категорически запрещается касаться каких-либо элементов вышки, иначе ток от проводов пройдёт через человека и вышку на землю. Для безопасного подъёма на площадку изолируется звено лестницы.

Уравнивание потенциалов – снижение разности потенциалов между доступными одновременному прикосновению открытыми проводящими частями – ОПЧ. сторонними проводящими частями – СПЧ. заземляющими и защитными проводниками (РЕ – проводниками), а также РЕN – проводниками путем электрического соединения этих частей между собой.

Назначение уравнивания потенциалов с помощью эквипотенциальных связей – сделать среду обитания человека свободной от появления разности потенциалов и обезопасить человека от поражения электрическим током. Это означает, что все проводящие части электротехнического (ОПЧ) и неэлектротехнического оборудования, строительных конструкций (СПЧ) должны быть соединены между собой.

Части, которые не могут сохранить общий потенциал (не могут быть присоединены к общей системе уравнивания потенциалов), должны быть отделены от остального оборудования таким образом, чтобы они не были доступны для одновременного прикосновения. Если в результате повреждения изоляции или индукции возникает импульс напряжения на одной из доступных проводящих частей, то все доступные одновременному прикосновению проводящие части должны приобрести то же самое напряжение для исключения появления разности напряжений. опасной для человека. В случае, когда одна из доступных частей является землей, все окружающее оборудование должно быть соединено с землей через возможно более низкое сопротивление.

Выравнивание потенциалов – снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу (или на поверхности) и присоединенных к заземляющему устройству. либо путем применения специальных покрытий. При распределенном заземляющем устройстве безопасность обеспечивается не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциалов на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.

Изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя, происходит плавно. При этом напряжение прикосновения Uпр и напряжение шага Uш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя. Однако за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад потенциала. Чтобы исключить в этих местах опасные напряжения шага, которые особенно высоки при больших токах замыкания на землю, по краям контура за его пределами (в первую очередь в местах проходов и проездов ) укладывают в землю на различной глубине дополнительные стальные полосы. соединенные с заземлителем. Тогда спад потенциала в этих местах происходит по пологой кривой.

Внутри помещений выравнивание потенциалов происходит благодаря металлическим конструкциям, трубопроводам, кабелям и подобным им проводящим предметам, связанным с разветвленной сетью заземления. Арматура железобетонных зданий также способствует выравнивание потенциалов.

Уравнивание и выравнивание электрических потенциалов. Изолирующие площадки

Уравнивание потенциалов заключается в металлическом соединении между собой открытых проводящих частей электрооборудования (корпусов), а также сторонних проводящих частей (металлоконструкций, трубопроводов), чтобы устранить или уменьшить напряжение между ними при появлении электрического потенциала на одной из них, например при повреждении изоляции.
Выравнивание потенциалов — это снижение разности потенциалов между заземленными (зануленными) открытыми металлическими частями или заземлителем и поверхностью земли, пола путем укладки вблизи поверхности земли, пола неизолированных проводников, соединенных с заземленными (зануленными) частями. Это уменьшает напряжение прикосновения при повреждении изоляции. Можно рассматривать выравнивание потенциалов как частный случай уравнивания, если считать проводящий пол сторонней проводящей частью в электроустановке наряду с металлоконструкциями, трубопроводами.
В каждом здании должны быть соединены с системой уравнивания потенциалов следующие проводники: магистральный нулевой защитный проводник, магистральный заземляющий проводник или основной заземляющий зажим, стальные трубы коммуникаций в здании или между зданиями и металлические части строительных конструкций, система центрального отопления, система вентиляции и кондиционирования. Эти проводящие части должны быть также соединены между собой на вводе в здание.
Изолирующие от земли площадки используют, например, при ремонте воздушных линий под напряжением с телескопической вышки. Изоляцию площадки от земли рассчитывают так, чтобы ток через человека, работающего на ней, был безопасен. Если пол такой площадки металлический, но изолирован от земли, его можно соединить с проводом ВЛ для уравнивания потенциалов между ними. Тогда можно допустить большой ток утечки через изоляцию площадки, потому что ток через человека, стоящего на площадке и прикасающегося к проводу, не пойдет.

В жилых домах нужно делать металлическое соединение водопроводных труб с корпусом ванны, так как иначе человек, находясь в ванне и касаясь водопроводного крана, может попасть под напряжение, если на водопроводных или отходящих от ванны канализационных трубах появился электрический потенциал. Это может случиться при недопустимом использовании канализационных или водопроводных труб внутри дома в качестве естественного заземлителя или нулевого проводника. Выравнивание потенциалов применяют также и в коровниках между частями, которых касаются коровы (автопоилки), и неизолированными стальными проводниками, уложенными в пол.
При пробое изоляции между обмотками трансформатора на подстанции напряжением 6. 10/0,38 кВ или при падении на провода ВЛ напряжением 380/220 В проводов линии более высокого напряжения оно появляется на нулевом проводе и на зануленных частях.
В сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью на случай перехода на провода этой сети более высокого напряжения включают между заземленным корпусом трансформатора и любым из выводов обмотки пониженного напряжения пробивной предохранитель. Внутри фарфоровой пробки этого предохранителя между резьбой и пяткой среди двух металлических дисков зажата тонкая слюдяная пластинка с отверстиями. При появлении напряжения выше нормального происходит пробой воздуха в отверстиях пластинки и сеть оказывается заземленной.
Опасный потенциал на нулевом проводе может появиться и в результате пробоя изоляции высоковольтного оборудования трансформаторной подстанции, например разъединителя на раму, заземленную через то же заземляющее устройство, что и нулевая точка вторичной обмотки, от которой отходит нулевой провод, и при срабатывании грозоразрядников. Для защиты от поражения людей из-за заноса высоких потенциалов по нулевому проводу в коровник, в мастерскую наиболее эффективная мера — выравнивание потенциалов.

Выравнивание потенциалов и его назначение

Разность потенциалов может быть вызвана различными явлениями: атмосферные перенапряжения, блуждающие токи, статическое электричество и т. п. Но особо опасны случаи возникновения утечек тока из электропроводки через металлические предметы в доме или корпуса электроприборов. Например, Вы находитесь в ванной и, прикасаясь к металлической водопроводной трубе, получаете поражение электрическим током, потому что у трубы другой потенциал, вызванный утечкой тока через нее из-за повреждения изоляции электропроводов в квартире этажами ниже.

Так вот, что бы избежать возможности возникновения разности потенциалов все металлические трубы, корпуса бытовой техники, светильников и т. д. соединяются металлическими проводниками между собой. В результате возникающей между ними электрической связи- у всех металлических предметов потенциал становится одинаковой величины.

Но только этого недостаточно. необходимо так же энергию электрического тока, возникающую в непредвиденных обстоятельствах отвести безопасно в землю, поэтому все металлические части объединяются проводами на шине заземления и дополнительно на нее проводится проводник с шины заземления PE электрощита.
Если этого не сделать. то например в случае пробоя изоляции и если на корпусе стиральной машины появится фаза. то человека ударит током не при соприкосновении с другими металлическими предметами, а с любым из них, стоя на земле. То есть возникнет электрическая цепь. проходящая через тело человека на землю. А если же все предметы заземлены через шину PE электрощита, тогда ток пойдет по пути наименьшего сопротивления через заземляющий проводник. А через человека пройдет пропорционально его достаточно большому сопротивлению- безопасной величины ток.

В многоквартирном доме обязательно выполняется при строительстве основная система выравнивания потенциалов. В подвале и на крыше все металлические лестницы, двери, трубы, металлоконструкции, корпуса электрощитов и т .д. заземляется .
Но к сожалению, эта связь может обрываться или быть не эффективной по законам электротехники из-за длинных расстояний, поэтому в каждой квартире делается обязательно дополнительная система уравнивания потенциалов.

Как сделать дополнительную систему выравнивания потенциалов

Систему выравнивания потенциалов легко будет сделать самостоятельно в своем частном доме или квартире, не обращаясь к специалистам.
Пошаговая инструкция:

  1. Устанавливаем коробку с шиной заземления.
  2. Прокладываем и подключаем с шины PE заземления электрощита медный провод в изоляции сечением 4 или 6 квадратных миллиметров.
  3. Прокладываем в штробе отдельные провода сечением 4 кв. мм. от коробки к светильникам, розеткам, ванне, трубам и другим металлическим предметам в ванной комнате.
  4. Прикручиваем под болтики провода в коробке.
  5. Подключаем проводники к ванной, светильникам и розеткам под специальные болты, на них расположенные. К трубам присоединения делаем при помощи обхватывающих хомутов. Покупайте только оцинкованные. что бы избежать коррозии в будущем.

Вот и все готово! Раз в год или несколько лет проверяйте надежность и подтягивайте все контакты.

  • Видео 13. Варианты установки освещения.
  • Заземление нулевого провода
  • Заземление дома своими руками
  • Разводка электропроводки в ванной.

Здравствуйте! Это зависит от «начинки» щитка. Существуют специальные автоматы, обеспечивающие защиту при таких ситуациях. Если замыкание проводов в щитке так уж вероятно, стоит заменить обычные автоматы на такие. Имеются прерыватели цепи, которые отключают сеть в данном случае, когда обычные автоматы не успевают сработать или же ток срабатывания слишком мал для них.
Если в щитке стоят не автоматы, а пробки с легкоплавкими вставками, эффективных способов второй защиты при замыкании именно в щитке мне неизвестно. Для защиты от последствий подобного замыкания за пределами щитка (т.е. в самом контуре), можно установить специальные защитные розетки. Достаточно одной в начале контура, чтобы защитить весь контур.

Полностью согласен с Юрием и Николаем. НЕ сбивайте людей с толку! НЕ путайте термины Уравнивание и Выравнивание Потенциалов! Лучше сами внимательней перечитайте П.У.Э.

Опасность шагового напряжения

Классификация электроустановок и помещений по электробезопасности

Основные требования к устройству электроустановок изложены в действующих «Правилах устройства электроустановок». Под электроустановками понимается совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, передачи, распределения и преобразования электрической энергии. Они делятся на электроустановки до 1000 В и свыше 1000 В, причем и те и другие могут эксплуатироваться в сетях с изолированной и заземленной нейтралями.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, защиты, контроля и т.п.

Если нейтраль присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то она называется заземленной.

В зависимости от условий, повышающих или понижающих опасность поражения человека электрическим током, все помещения делятся на помещения с повышенной опасностью, особо опасные и без повышенной опасности.

К помещениям с повышенной опасностью относятся помещения с повышенной влажностью (более 75%) или высокой температурой (выше 35 o С). При наличии токопроводящих пыли и полов, а также при наличии возможности одновременного прикосновения к элементам, соединенным с землей, и металлическим корпусам электрооборудования, помещение относится к классу повышенной опасности.

Помещения с высокой относительной влажностью (близкой к 100%), химически активной средой или одновременным наличием двух и более условий, соответствующих помещениям с повышенной опасностью, называют особо опасными.

В помещениях без повышенной, опасности отсутствуют все вышеуказанные условия

Однако опасность поражения электрическим током существует всюду, где используются электроустановки, поэтому помещения без повышенной опасности нельзя назвать безопасными.

К особо опасным относятся механические, литейные, кузнечные, сборочные, гальванические, термические и т. п. цехи, компрессорные и водонасосные станции, помещения для зарядки аккумуляторов и т. п. По степени опасности электроустановки вне помещений приравнивают к электроустановкам, эксплуатирующимся в особо опасных помещениях.

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. 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.

Опасность шагового напряжения

Напряжение между двумя точками поверхности земли, от стоящими друг от друга на расстоянии шага (0,7-0,8 м), в зоне растекания токов замыкания в радиусе до 20 м при пробое изоляции на землю случайно оборванного электрического провсда называется шаговым напряжением. Наибольшую величину шаговое напряжение будет иметь при подходе человека к упавшему проводу, а наименьшее – при нахождении его на расстоянии 20 м и более от него.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 или прыжками на одной ноге.

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.

Рядом с проводом высокого напряжения на поверхности земли в радиусе 8 метров образуется опасная зона, проводящая электрический ток – зона «шагового» напряжения.

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.

Читайте также: Фазное напряжение

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.

Шаговое напряжение обнаружите на грунте при замыкании фазы силовой линии на землю, либо вследствие заноса потенциала токопроводящим предметом (рельс железнодорожного полотна, неисправный, сломанный контур заземления, неправильно обустроенный, недостаточно глубоко вбитый металлический кол громоотвода). Ситуация усугубляется: при поражении человек падает на землю, ток будет течь через тело. Пострадают внутренние органы. Поскольку общепринятая частота сети (50 Гц) не защищает человека от внутренних повреждений. Предупреждал Никола Тесла, указывая нижний лимит безопасности 700 Гц.

Схема формирования шагового напряжения

Схема формирования шагового напряжения показана рисунком. Видно: на расстоянии 20 метров от источника опасность сводится к нулю. Высока разность потенциала эпицентра, где техника безопасности рекомендует двигаться исключительно «гусиным» шагом. Приставляя носок одной ноги к пятке другой. Разница потенциалов снижается до нуля. Инструкции безопасности запрещают приближаться к месту дислокации утечки электричества ближе 8 метров. Помимо указанного способа отхода из опасной зоны выдуманы два:

  1. Прыжки на одной ноге сводят вероятность поражения электрическим током к нулю. Каждое перемещение по отдельности не должно быть слишком большим. Некоторые источники не совсем логично запрещают порядок действий. Следует опасаться падения: шанс уцелеть зависит от случайных факторов. Высока вероятность летального исхода, иных неприятных последствий.
  2. Если почва ровная, обувь удобная, попробуйте прыгать на двух ногах. Стопы ставятся вместе, не должны отрываться друг от друга. Опасность прежняя – упасть на землю. Простое прикосновение руки (неловкое движение) к почве способно вызвать пагубные последствия. Прыжки, как в предыдущем случае, по возможности короткие.

Правила поведения для избежания поражения шаговым напряжением приводятся памятками. Категорически избегайте руководствоваться сетевыми обзорами. Полистайте учебник по технике безопасности. Некоторые приведенные выше способы маркируются опасными, недопустимыми. По причине элементарного незнания авторами (не портала ВашТехник) простейших законов физики.

Из опасной зоны выходим, ступая по сухим, не проводящим ток предметам. Доскам. Опасно наступать на кирпичи, железобетонные конструкции, землю (избегайте луж). Покрытия, согласно ПУЭ, считаются небезопасными, проводят электричество. Аккуратно следует перемещаться по песку. Опасным окажется подлежащий влажный слой. Меньше сопротивление грунта, меньше опасность. При условии, что стопа не проваливается. Рассмотрим, почему происходит.

Возникновение шагового напряжения

Почему существует шаговое напряжение. При контакте фазного провода с грунтом начинает течь ток. Согласно справочникам, почва имеет некое определенное сопротивление. Постоянным параметр считать нельзя, многое зависит от влажности. Очевидно, с ростом глубины почва более мокрая, лучше проводит электричество. По указанной причине (никакой другой) стальные колья контура громоотвода вкапываются на некоторое минимальное, заранее высчитанное расстояние.

Читайте также: Коронный разряд

Меж эпицентром (точкой контакта фазы и почвы), окраиной круга радиусом 20 метров образуется резистивный делитель. Рисунок показывает: напряжение падает нелинейно. Эквипотенциальная поверхность утечки тока близка формой эллипсоиду вращения. Заряды распространяются по трем направлениям. Привыкли видеть на уроках физики иной расклад (вспомним резистивный делитель электрической цепи ).

Там ток двигается вдоль провода. Путь одномерный. Отношение потенциалов пропорционально сопротивлениям взятых резисторов. В случае шагового напряжения ток движется в прямоугольных координатах поверхности грунта, уходя одновременно вглубь. Этим объясняется нелинейность зависимости, представленной рисунком: опасность резко падает по мере удаления от центра аварии.

Закономерности свойственны обычной физике: выше сопротивления, меньше ток. Хорошо для поставщиков энергии, авария обходится дешевле. Почувствовавшим опасность важно соотношение сопротивления участка грунта и тела человека. Во влажной почве токи велики, малая часть ответвляется нанести удар. Образуется резистивный делитель, чем человек лучше сопротивляется электричеству, тем меньшим будет урон.

Становится понятно, почему электрики носят специальную обувь с изолирующей подошвой. От переменного тока это неидеальная защита. Напряжение в десятки киловольт пробивает подошвы насквозь, даже если человек стоит на сухом грунте. Разница потенциалов растет, следуя ширине шага. Руководства по технике безопасности единогласно рекомендуют выходить за пределы опасной зоны «гусиной» походкой.

Для каждого отдельного человека нельзя заранее предсказать результат действия шагового напряжения. В конечном итоге, определено индивидуальными физиологическими особенностями (сопротивление тела). Стоит, однако, знать некоторые общие закономерности:

  1. Сопротивление кожи в несколько раз выше внутренних органов. Если эпидермис нездоров, повреждены нижележащие слои, исход столкновения с электричеством неблагоприятный.
  2. Физиологи выделяют следующие наиболее фатальные пути прохождения электрического тока по организму (нужно заметить, сюда входят почти все возможные траектории движения заряда): рука — рука (худший вариант), любая рука — ноги, обе руки — ноги. В этих случаях (по убыванию) значительная часть тока проходит через сердце, чревато летальным исходом. Становится понятно, почему нельзя падать на землю (чтобы руки находились под разным потенциалом).

При отрицательных температурах опасность ниже. Для суглинистых почв, влажности грунта 15 — 20% безопасное расстояние составляет 4 метра. По этой причине вдоль кабельных трасс зимой почву запрещено прогревать. Устанавливаются в каждом случае и другие нормативы. Например: конный транспорт не должен работать ближе 20 метров от огороженной области электроотогрева грунта. Цифра знакомая, фигурировала выше.

У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение. Распределение электрического потенциала вокруг упавшего провода; US1−US2 — шаговое напряжение. Поваленные опоры электропередачи могут стать источником шагового напряжения.

Шаговое напряжение — напряжение, обусловленное электрическим током, протекающим по земле или по токопроводящему 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, а также частоты тока и других параметров. 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).

При попадании под шаговое напряжение через тело человека начинает проходить ток, 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 приводит к дальнейшему поражению и всё больше приближает смертельное поражение. Даже если первый удар оказался не смертельным, пострадавший не может покинуть зону шагового напряжения самостоятельно. При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками («гусиным шагом»).

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.

Расчёт

Шаговое напряжение зависит от сопротивления разных слоёв почвы — тем не менее, поддаётся прикидочным расчётам. Для примера рассмотрим однофазное замыкание на землю в одной точке. Сначала надо вычислить ток однофазного замыкания.

I sc = U phase R 0 + R cont {\displaystyle I_{\text{sc}}={\frac {U_{\text{phase}}}{R_{0}+R_{\text{cont}}}}} ,

где Isc — ток короткого замыкания, Uphase — напряжение фазы, R0 — сопротивление рабочего заземления нейтрали (единицы ом), Rcont — сопротивление растеканию тока в месте контакта (обычно оценивают в 12 Ом). После этого можно вычислить шаговое напряжение:

U step = I sc ρ a 2 π x ( x + a ) {\displaystyle U_{\text{step}}={\frac {I_{\text{sc}}\rho a}{2\pi x(x+a)}}} ,

где ρ — удельное сопротивление земли (сотни ом-метров), x — расстояние от проводника, a — длина шага, для человека от 0,7 м (средняя) до 1,0 м (с запасом), для скота 1,4 м.

При определённых условиях (вспотевший человек, промокшая обувь) сопротивление между ногами может быть меньше 1 кОм — так что даже низкие (несколько десятков вольт) напряжения не всегда безопасны! На производстве имелось немало несчастных случаев от удара напряжением в 36 и менее вольт.

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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *