Шаговое напряжение, электрическое напряжение шага — что это такое и почему оно опасно.

Шаговое напряжение (или ещё его называют напряжением шага) — это опасное напряжение, возникающее между двух точек цепи электрического тока, расстояние между этих двух точек равно длине шага. Шаговое напряжение в первую очередь зависит от удельного электрического сопротивления поверхности и силы тока, что протекает через него. Шаговое напряжение может возникать на местах защитных заземляющих устройств — зануление, заземления и др. Также на местах аварий, где токоведущие части касаются поверхности грунта.

Напряжение шага определяется расстоянием, длина которого напрямую зависит от непосредственной формы кривой напряжения, то есть от конкретного типа заземлителя, и меняется от определённого значения максимальной величины до нуля с изменением промежутка от электрического заземлителя. Предположим, что на грунте в точке «О» установлен один заземлитель (металлический электрод) и через него проходит электрический ток замыкания на землю.

Около этого защитного заземлителя создается некоторая зона рассеивания электрического тока в почве. То есть, зона поверхности, за пределами которой потенциал, что обусловлен токами защитного заземления на грунт, может быть принят условно за ноль.

Основная причина подобного явления лежит в том, что объем грунта, через который течёт электрический ток замыкания на почву, по мере удаления от защитного электрического заземлителя увеличивается, при этом происходит рассеивание тока по грунту. На расстоянии 20 метров и более от защитного заземлителя объем грунта так увеличивается, что действительная плотность электрического тока становится довольно малой, а электрическое напряжение между точками поверхности грунта и точками более удаленными не проявляет себя ощутимо.

Если мы с Вами измерим электрическое напряжение между точками, которые располагаются на некотором расстоянии в любом векторном направлении от защитного заземлителя, а после построим наглядный график прямой зависимости этих электрических напряжений от имеющегося расстояния до защитного заземлителя, то в результате появиться потенциальная кривая. Если поделить линию на промежутки по 0.8 метров, что будет соответствовать расстоянию человеческого шага, то его ноги могут оказаться в непосредственных точках различного электрического потенциала. Чем ближе к защитному заземлителю, тем электрическое напряжение между данными точками на поверхности грунта будет больше.

Слишком опасное шаговое напряжение может появиться неподалёку упавшего на поверхность земли и находящегося под небезопасным для жизни электрическим напряжением провода. В таком случае категорически запрещается приближаться к электрическому проводу, который лежит на поверхности земли, на расстояние ближе 8-10 метров. Напряжение шага отсутствует, если человек стоит, либо вне зоны растекания тока, либо на линии равного потенциала.

Наиболее опасные значения напряжения шага будут при малом расстоянии от защитного заземлителя, в том случае, когда человек своей одной ногой касается заземлителя, а другой ногой стоит на расстоянии шага от него. Это объясняется тем, что электрические потенциал вокруг защитного заземлителя равномерно распределяется по определённым вогнутым кривым, и значит, максимальный перепад разности потенциалов оказывается в начале этой кривой.

Минимальные значения шагового напряжения будут при бесконечно дальнем удалении от электрического защитного заземлителя, то есть за пределами территории растекания электрического тока, примерно дальше 20 метров от центра электрического заземлителя. На территории, где располагаются электроды группового защитного заземлителя, шаговое напряжение будет немного меньше, по сравнению с применением одиночного заземлителя.

В случае попадании под шаговое напряжение появляются судорожные непроизвольные сокращения мышц ног человека (или животного). В данный момент заканчивается воздействие шагового напряжения на человека и появляется другая, более тяжелая ситуация: образуется новый путь протекания электрического тока — от рук к ногам, что порождает смертельную угрозу для жизни. Если Вы вдруг попали в зону действия шагового напряжения, в первую очередь следует выйти из этой зоны маленькими шажками (гусиным шагом).

P.S. Хуже всего то, что данное явление нельзя обнаружить сразу, если заранее не знаешь.

Просто нужно быть достаточно внимательным, когда проходишь возле высоковольтных линий электропередач. Любой оборванный провод, лежащий на земле, должен сразу же насторожить и повысить ваше внимание. Лучше не испытывать судьбу, и не подходить близко к такому месту. Шаговое напряжение невидимо, но оно способно в считанные секунды забрать вашу жизнь! Будьте внимательны и осторожны с электричеством. Это опасно!

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 напряжение

 бывает 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 напряжение человек 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. 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. 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:

Шаговое напряжение | Полезные статьи

Если коротко, то шаговое напряжение – это разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли, находящимися друг от друга примерно на расстоянии шага. Соответственно, зона шагового напряжения возникает не сама по себе, а в результате технологических нарушений в электроустановках, когда происходит повреждение изоляции токоведущих частей с замыканием на землю. 

К сожалению, нет документа, однозначно определяющего зону шагового напряжения. В соответствии с отраслевыми Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, когда возникает шаговое напряжение радиус опасной зоны от места замыкания в электроустановках свыше 1000 В составляет не менее 4 метров в помещении и не менее 8 метров на открытой местности.

Оказаться в закрытой электроустановке обычный прохожий конечно не сможет. А вот попасть под шаговое напряжение во время прогулок на природе при неблагоприятном стечении обстоятельств незначительная вероятность, но есть. Можно даже не сразу заметить лежащий на земле оголенный проводник воздушной линии электропередач. ВЛЭП проходят как в ненаселенной местности, так и в населенной. При этом замыкание на землю может длительно существовать, ведь в сетях свыше 1000 В с изолированной нейтралью допускается их работа с однофазным замыканием на землю. То есть эти линии не отключаются сразу же от действия автоматики. От момента, когда на рабочее место дежурного персонала поступит сигнал о возникновении замыкания, до принятия решения об обесточивании линии электропередач и до обнаружения места повреждения при осмотре может пройти некоторое время. 

Поэтому при визуальном контакте с лежащим на земле проводом высоковольтной линии независимо от класса напряжения, следует без паники оценить ориентировочно расстояние до него. При этом необходимо по умолчанию считать, что воздушная линия под напряжением, ведь нет никаких визуальных признаков, что это не так. Уж точно не стоит убегать из этого места. Дело в том, что чем больше ширина шага, тем больше разность потенциала между точками – ногами человека. В электроустановках свыше 1000 В эта разность потенциалов может доходить до нескольких киловольт. 

При попадании под шаговое напряжение через тело человека начинает протекать электрический ток, величина которого зависит от многих факторов, в том числе от сопротивления земли, обуви, тела человека, расстояния между точками опоры. 

Каким образом передвигаться в зоне шагового напряжения? Чтобы уменьшить шаговое напряжение расстояние между точками опоры должно быть минимальным или отсутствующим вовсе. Самый простой и безопасный способ передвижения – «гусиным шагом». Если следовать этому способу, то перемещаться следует, при каждом шаге поочерёдно касаясь пяткой одной ноги носка другой и не отрывая их от земли.

У обеих ног при этом будет одинаковый потенциал. Также при выходе из опасной зоны ни в коем случае не стоит касаться других предметов и людей.

Но как быть, если другой человек попал под действие шагового напряжения? Ведь в такой момент дорога каждая минута, так при длительном протекании тока шансов на спасение человека остается все меньше. По существующим инструкциям освобождение пострадавшего от действия электрического тока в электроустановках свыше 1000 В необходимо выполнять с использованием средств защиты (диэлектрические перчатки, боты, изолирующие штанги) и только после отключения электроустановки на ПС или методом наброса, создав искусственное межфазное короткое замыкание. К сожалению, оказание самостоятельной помощи человеку, оказавшемуся в беде, для случайного прохожего будет опасной затеей, не имея вышеперечисленной оснастки и соответствующих навыков. Тем более класс напряжения ВЛ прохожий визуально оценить не сможет. Самым лучшим будет решение о вызове на место происшествия соответствующих спасательных служб.

При этом до их прибытия необходимо ограничить приближение к месту замыкания других людей.

порядок действий в зоне поражения и методы снижения

Шаговое напряжение — разница потенциалов на участке земли, на котором происходит растекание тока, при расстоянии между точками, равном стандартному шагу человека, то есть 0,8–1 м

. Величина этого показателя зависит от физических свойств грунта (удельного сопротивления), частоты и силы тока, растекающегося по участку, и ряда других параметров.

Попавший под его воздействие чувствует покалывание в ногах, в тяжёлых случаях появляются судороги. При панических попытках покинуть аварийную зону неподготовленный человек старается убежать, причём быстро с максимально возможной длиной шага. Во многих случаях это становится причиной летальных исходов.

Благодаря эффекту рассеивания электрического тока опасность поражения шаговым напряжением уменьшается при удалении от точки соприкосновения аварийного провода с землёй. На расстоянии в пределах 20 м при нормальных условиях вероятность получения удара током уже стремится к нулю.

Причины его появления

В непосредственной близости от высоковольтных ЛЭП, на участках с кабельными коммуникациями представляет опасность возникновения такого явления, как шаговое напряжение. Возникает подобный эффект при различных обстоятельствах. Например, причиной появления может стать обрыв линии ЛЭП, при котором один из проводников упал на землю. Кроме того, опасность представляют и зоны, расположенные вокруг штатных заземлителей электрооборудования, при аварийных ситуациях с КЗ на землю.

Существует вероятность возникновения шагового напряжения и при пробое изоляции высоковольтных подземных кабелей при отказе автоматических защитных устройств, которые должны обесточить линию в аварийных ситуациях.

По этой причине не рекомендуется находиться в зонах расположения ЛЭП и подземных коммуникаций, особенно в условиях повышенной влажности, а тем более при дожде.

Виды шагового напряжения

Наиболее опасным считается шаговое напряжение, возникающее при одиночном заземлителе. К этому случаю можно приравнять ситуацию с упавшим на землю проводом ЛЭП. При этом максимальный потенциал будет именно в точке соприкосновения с поверхностью или в месте установки заземлителя.

За счёт рассеивания тока по грунту с увеличением расстояния от точки заземления величина потенциала падает, причём значение меняется по изогнутой кривой, с максимальным уменьшением именно на первом её участке. Поэтому самым опасным считается шаг, при котором одна нога расположена непосредственно на проводе или над заземлителем, а вторая на расстоянии 0,8–1 м. Потенциально опасным считается нахождение на расстоянии до 8 м при напряжении не более 1 кВ, а для высоковольтных сетей этот показатель уменьшается до 4-5 м.

Аналогичная картина наблюдается и при наличии групповых заземлителей, с той только разницей, что общий потенциал распределяется по всем заземляющим проводникам. То есть, общее шаговое напряжение (разница потенциалов) на расстоянии одного шага человека будет меньшим. А при нахождении ног на разных заземлителях никаких последствий ощущаться не будет, так как величина потенциала у них одинаковая.

Значения шагового напряжения

Из физических предпосылок возникновения такого эффекта становится понятным, что величина шагового напряжения зависит от величины удаления от заземлителя или упавшего провода, расстояния между ступнями ног.

 

При этом можно выделить следующие основные значения:

• Максимальное — возникает в случаях, когда одна ступня находится на проводе или на грунте над заземлителем, а вторая на расстоянии 80–100 см. Это объясняется крутизной падения кривой графика зависимости потенциала от расстояния до точки заземления. Именно на этом участке разница потенциалов будет максимальной.
• Минимальное значение возможно только при значительном удалении от точки контакта провода с землёй. В этой зоне уже не наблюдается рассеивание электрического тока, поэтому разница потенциалов не возникает при любой величине шага.
• Нулевое значение характерно для тех ситуаций, когда ступни ног находятся на точках, для которых характерны одинаковые потенциалы. Такое становится возможным, если стать на элементы группового заземлителя или держать ступни практически вплотную.

Именно на этих данных и обоснованы правила выхода из зоны шагового напряжения, возникающей при аварийной ситуации. Практика показала, что придерживаться этих рекомендаций следует до тех пор, пока расстояния до центра зоне не превысит значение 20 м.

Перемещения в зоне шагового напряжения

Главная задача — ставить ноги так, чтобы между точками соприкосновения с землёй была минимально возможная разница потенциалов. В том случае никаких последствий для организма за исключением неприятного покалывания не наблюдается.

Так как изменить величину потенциалов человек не может, а оставаться на месте также не вариант, ведь неизвестно, сработает ли защитная автоматика или нет, безопасный выход возможен только при максимальном уменьшении величины шага. Поэтому рекомендуется покидать зону поражения «гусиным шагом». Этот способ предполагает следующие действия:

• Не отрывайте ноги от поверхности земли, перемещайте ступни, перетягивая по грунту.
• За каждый шаг переставляйте ногу так, чтобы пятка одно поравнялась с носком другой(рис.б).
• Если делать такие шажки ещё меньшими, это может увеличить время выхода, но снизит риск поражения электрическим током.

Не рекомендуется прыгать на одной ноге, хотя такие советы можно услышать. Если рассматривать ситуацию с точки зрения разницы потенциалов, то такой вариант хорош. Но не стоит забывать об опасности споткнуться, попасть на кочку или в яму, ведь идеальных условий в поле не бывает. В результате таких происшествий удержаться на ногах будет сложно, а при падении разница потенциалов увеличится, так как расстояние между точками будет равняться росту человека. Именно такие падения становятся причиной большинства летальных исходов. Не спешите, передвигайтесь «гусиным шагом».

Выход из зоны шагового напряжения

Чтобы повысить свои шансы на спасение, при попадании в зону действия шагового напряжения действуйте по следующей схеме:

• Если находитесь недалеко от ЛЭП, действующих трансформаторных подстанций, другого электрооборудования, при возникновении ощущения пощипывания в ногах, появлении судорог остановитесь.
• Не предпринимайте попытки панического бегства, это основная ошибка, которую можно допустить.
• Осмотритесь по сторонам, определите возможное место падения провода и КЗ на землю. Даже если видимых ориентиров нет, выбирайте направление движение на удаление от любых электрических линий или оборудования.
• Выходите «гусиным шагом», минимальное пройденное расстояние должно быть не менее 20 м, лучше перестраховаться.

После выхода из опасной зоны немедленно сообщите в службу спасения, так как телефона энергоснабжающей организации у вас под рукой, скорее всего, не будет. Не предпринимайте никаких действий для самостоятельной ликвидации аварии, тем более, не имея доступа к устройствам, позволяющим отключить питание отдельных участков сети или обесточить электрооборудование.

Как освободить человека

Какие-либо действия можно предпринимать только в тех случаях, когда есть угроза жизни другого человека. И то, только тогда, когда вы чётко знаете что делать и уверены в своих силах. Если авария произошла в районе действия линий до 1 кВ, действуют по следующей схеме:

• К пострадавшему передвигаются «гусиным шагом».
• Чтобы убрать с него провод, применяют заранее приготовленную сухую деревянную жердь.
• Эвакуируют пострадавшего, предварительно обмотав руки сухой одеждой, она сыграет роль изолятора.

Если авария произошла на высоковольтной линии, то спасение возможно только при наличии СИЗ(диэлектрические перчатки, галоши) или после отключения линия. Ускорить процесс можно закоротив фазы, набросив на них ветку или проволоку. Если такой возможности нет, не старайтесь рисковать, это опасно для жизни. Вход в возможную зону поражения без индивидуальных защитных средств запрещён. Лучшая помощь — вызов спасателей.

Методы снижения шагового напряжения на предприятиях

На промышленных предприятиях используют простой метод, доказавший эффективность на практике. Для этого необходимо выровнять потенциалы в зоне возможного рассеивания электрического тока. Для этого монтируют групповые заземлители, выполненные в виде сетки с небольшим размером ячейки. Во всех точках потенциал будет одинаковым, поэтому даже при аварийных КЗ на землю эффект шагового напряжения не возникнет.

Подобная схема защиты применяется в местах установки открытых распределительных устройств, трансформаторных подстанций, мощного электрооборудования и электрических машин. Следует понимать, что обеспечить такую защиту на всём протяжении существующих линий ЛЭП вокруг каждой опоры невозможно, слишком дорого. Поэтому при обнаружении первых признаков (пощипывание, потряхивание), покидайте опасную зону, передвигаясь «гусиным шагом», не отрывая ног.

радиус опасного участка, способ безопасного выхода за контур

В естественной среде электричество обнаруживает себя разрядами молнии, которые иногда приводят к поражению человека. Причиной становится поза стояния на двух ногах: между точками опоры возникает разность потенциалов, меняющаяся в широких пределах. Избежать удара током можно, если знать правила перемещения в зоне шагового напряжения (ШН). Обнаруживают электризованную зону только по косвенным признакам: расчётному расстоянию до эпицентра источника.

Понятие о шаговом напряжении

Опасное напряжение на почве возникает при касании оборванным электрическим проводом, свисающим с линии электропередач, земли, когда в жиле протекает ток. Если авария случилась на болоте, воде или мокром асфальте, человеку, оказавшемуся вблизи, грозит опасность быть поражённым электротоком. Шаговое напряжение — это разность потенциалов, снятых с двух взаимоудалённых на расстояние человеческого шага точек на земле. Этот базис составляет 0,7―0,8 м, а растекается энергия на площади с радиусом до 20 метров.

Чем больше дистанция между оставляемыми следами, тем значительнее потенциал возникает, возрастает вероятность травмирования электрическим током. Причинами возникновения ШН становятся:

• обрыв или провисание до земли провода ЛЭП вследствие падения деревьев от урагана, бури или повреждения опор;
• аварии на электроподстанциях;
• попадание молнии в громоотвод или высокое дерево;
• короткое замыкание кабельных жил на улице или в здании.

Величина пошагового напряжения и площадь распространения обусловливается силой тока источника энергии и удельного электросопротивления земли. Типовые значения потенциала ЛЭП — 6, 10, 35, 100 и больше киловольт. Проводимость грунта определяется его составом — песок, суглинок, дресва — и степенью влажности.

В момент попадания человека под ШН у него случаются судороги мышц ног, что вызывает падение. Такая поза способствует образованию опасного пути электротока: от стоп к рукам — это грозит смертельным поражением.

Максимальная площадь распространения тока

Территория возможного неблагоприятного воздействия на живые организмы, попавшие в зону аварии или чрезвычайного происшествия, определяется радиусом шагового напряжения. Для человека имеет значение расстояние до провода, и на каких точках земли расположены его ноги. Изменение ШН подчиняется следующим положениям:

• 20 метров — внутрь круга означенного радиуса заходить небезопасно, в центре обнаруживается источник растекания тока: провод на земле, дерево, поражённое молнией или пробой питающего кабеля энергоприёмника;
• расстояние 8 м от места утечки электричества считается допустимым, когда напряжение в точке контакта ≥1000 В;
• 5 метров — настолько можно приблизиться к эпицентру, если разность потенциалов там меньше тысячи вольт.

Максимальный ущерб здоровью будет от шагового напряжения в радиусе поражения, если одной ногой человек находится на заземлителе, а другой — на земле в пределах 80 см от первой. Для животных расстояния будут иными.

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).

Размерность полученной из формулы цифры — вольт. Точное значение ШН получают посредством мультиметра.

Порядок движения на участке поражения

Чтобы не попасть в затруднительную ситуацию, надо быть внимательным и замечать касающиеся земли провода, искрящие контакты электрооборудования, избегать нахождения вблизи высоких отдельно стоящих объектов во время грозы. Если случилось стать участником инцидента с растеканием тока, знание правил передвижения в зоне шагового напряжения поможет выйти из ситуации без ущерба для здоровья:

1. Первоочередное действие при внезапной аварии — быстро сдвинуть вплотную обе ноги. Это позволит исключить условие возникновения разности электропотенциалов.
2. При нахождении человека в зоне шагового напряжения передвигаться необходимо, как гуси — неторопливо и мелкими шаркающими шажками. Маршрут покидания опасного радиуса прокладывать по сухим токонепроводящим поверхностям.
3. Уходить с поражённой территории надо незамедлительно, предварительно известив о местоположении службу МЧС, если такая возможность имеется. Нельзя бежать — широкий шаг влечёт возрастание напряжения. Прыжки приведут к падению.

Ремонтный персонал в опасную зону допускают после расчёта потенциала и в диэлектрической обуви, резиновых перчатках. При себе они несут инструменты с изолирующими ручками и приборы для измерения напряжения. Основная задача — отключить источник тока и оказать первую помощь пострадавшему.

причины явления и меры защиты

Шаговое напряжение – особенное физическое явление, возникающее около упавшего провода. Ток растекается по земле, таким образом создается потенциал между точками. Примерное расстояние потенциала составляет один человеческий шаг – приблизительно 80 см. Часто потенциал имеет опасной для здоровья и жизни напряжение. В зависимости от величины напряжения и расстояния между точками может быть от 10 до нескольких киловольт.

Такое часто происходит после бури или урагана, когда порывы ветра обрывают провода, и они падают на землю, при этом питание на них еще подается. В данной статье будет рассказано о том, как появляется подобное явление, какую физическую природу оно имеет и как возможно его избежать. В качестве дополнения в статье содержатся несколько видеороликов и одну научно-популярную статью.

Что такое шаговое напряжение

Что такое напряжение шага

 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. Шаговое напряжение – это напряжение между двумя точками на земле на расстоянии шага, возникающее вокруг точки замыкания на землю токоведущей линии. Наибольшая величина этого напряжения наблюдается на расстоянии 80 – 100 см от точки касания провода с землей, затем оно бистро понижается и на расстоянии 20 м практически становится равным нулю.

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. Очень часто путают напряжения прикосновения и напряжение шага. Напряжение прикосновения – это разность потенциалов двух точек электрической цели, которых одновременно касается человек, а напряжение шага есть напряжение между двумя точками поверхности земли в зоне растекания тока, отстоящими друг от друга на расстоянии одною шага.

Как образуется шаговое напряжение

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.

Материал в тему: как определить мощность тока.

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.

Шаговое напряжение

Безопасный выход из зоны поражения

Безопасным считается расстояние более 20 метров от источника высокого потенциала. Несмотря на это, считается, что максимальный радиус поражения шагового напряжения составляет 8 метров, если в месте обрыва опасное напряжение составляет выше 1000 вольт и 5 метров, если значение не превышает 1000 вольт. В то же время начиная с 380 В и выше, напряжение считается опасным, т.к. способно вызвать такой шаговый потенциал.

Чтобы покинуть опасную зону, безопасно выйти, не нужно быстро бежать, делая длинные шаги. Шаговое напряжение увеличивается при увеличении длины шага, и наоборот. Пока ноги рядом угрозы для жизни не возникнет. Выходить из зоны высокого электрического потенциала нужно, переступая с ноги на ногу, делая небольшой шаг в пределах размера ступни (такое перемещение еще называют гусиным шагом).

Ни в коем случае не пробуйте выпрыгнуть из зоны поражения на одной ноге. Такой способ выхода конечно действенный, но если вы упадете на руки либо локти, возникнет шаговое напряжение более высокой величины, что может сразу же привести к летальному исходу.

Шаговое напряжение и выравнивание потенциалов

Многие из нас еще с детства помнят о том, что оголенный оборванный провод, упавший на землю, – это очень опасно. Помнятся различные страсти-мордасти про мокрую погоду и про несчастных жертв, даже не имевших «счастья» прикоснуться к металлу, находящемуся под напряжением и ставшему причиной их травмы. Всего-то их и угораздило пройти в опасной близости от поврежденной линии – и этого оказалось более чем достаточно.

Но что же это за явление, благодаря которому провод, «невинно» полеживающий в стороне становится смертельной угрозой? Всем известно, что электротравму человеку может нанести только проходящий через его тело электрический ток. А электрическому току нужен свободный путь. Необходимо, как минимум, две точки приложения на теле того, кому не повезло: одна из них – фаза, откуда ток может прийти, а вторая – ноль, куда он может свободно уйти.

Но позвольте, какая «фаза»? Ну, «ноль» – еще понятно, но откуда «фаза», если человек спокойно шагает себе по земле и никаких проводов даже не трогает? Ничего ведь такого, кажется, и нет – просто влажная земля. Тропинка, например. Ну да, фазный оборванный провод лежит неподалеку в кустах. Но он же непосредственно на землю и замкнулся – цепь не включает в себя прогуливающегося пешехода и ток через него идти не должен. Но это только так кажется.

Механизм появления шагового напряжения

Бояться было бы нечего, если бы земля была отличным проводником с сопротивлением, близким к сопротивлению металла. Тогда обрыв провода и падение его на землю завершались бы банальным коротким замыканием. Срабатывала бы максимально-токовая защита, или сгорал бы оборванный провод, но в любом случае долго бы это не продолжалось. А на самом же деле удельное электрическое сопротивление грунта составляет минимум 60 Ом*м, а чаще всего и больше, даже если погода влажная и идет дождь. Поэтому при обрыве повода и замыкании его на землю для электрического тока просто возникает новая цепь: фазный провод – земля – заземленная нейтраль трансформатора.

Из-за не очень-то высокой проводимости земли току приходится изрядно потрудиться, чтобы пройти по этой цепи, но вариантов у него нет. Ток «с удовольствием воспользовался бы» какой-нибудь еще другой, «параллельной дорогой», которая позволила бы ему сократить путь. И такой дорогой может стать тело пешехода.

Говоря по-научному, на единственном существенном сопротивлении цепи провод-земля-нейтраль – влажном грунте – происходит падение напряжения (изменение электрического потенциала) от 220 вольт возле упавшего провода до нуля у нейтрали трансформатора.

Падение это происходит нелинейно, но суть сводится к тому, что чем ближе к проводу – тем стремительнее возрастает потенциал земли. Значит, чем ближе к месту обрыва – тем большая разность потенциалов между двумя точками поверхности, расположенными на определенном расстоянии. А несчастный прохожий может стоять одной ногой на первой из этих точек и другой ногой – на второй из них. При этом он, конечно, воспримет на себя возникшую разность потенциалов, а это может оказаться практически все фазное напряжение, если провод близко.

Разумеется, там, где появилось напряжение, – там и ток не заставит себя ждать. Вот и все. Не успев осознать тяжесть своего положения, прохожий получает удар током, возможно смертельный. Напряжение, возникающее в таких случаях между ступнями человека, называется «шаговым напряжением» или «напряжением шага», и для борьбы с ним есть некоторые меры.

Что такое шаговое напряжение

Физика и физиология

Шаговое напряжение — это разность потенциалов между двумя участками почвы. При ударе молнии ток «растекается» в почве, создавая зону с высоким потенциалом. При наличии поблизости проводников, может формироваться цепь. Таким проводником может стать человек: ток входит через одну ногу, а выходит через другую, превращая тело в «нагрузку». Ситуация эта крайне опасная, поскольку высокое напряжение вызывает паралич мышц, как от электрошокера. В результате человек может упасть на руки, и, при многокомпонентных молниях, ток последующих разрядов пойдет через сердце, повышая риск его остановки. Если же земли коснется голова, резко увеличивается риск необратимых повреждений центральной нервной системы.

В правой части рисунка схематично изображено воздействие шагового напряжения, которое создает нагрузку через ноги (красная стрелка) — поэтому оно и получило название шагового. Обычная молния может нести десятки тысяч ампер тока (I1-2), в результате чего разность потенциалов (V1-V2) может превысить десятки тысяч вольт. Поскольку существует разность напряжений между двумя точками (ногами), то человеческое тело представляет собой комплексное электрическое сопротивление и выступает в роли нагрузки. Величина тока (Ib), проходящего через тело, в этом случае зависит от сопротивления стопы (Rf) и тела (Rb).

Опасность шагового напряжения

Проблема в том, что воздействие импульсного тока молнии на живые организмы изучено плохо. Возможность рассчитать ориентировочную величину тока и напряжения шага есть, а вот результат их взаимодействия с организмом человека менее предсказуем.  Удары молний, в том числе шаговым напряжением, имеют уникальные «физиологические особенности». Прежде всего, это связано с тем, что молнии хоть и несут огромное количество энергии, но выделяется она в очень короткий промежуток времени: 1/10000—1/1000 секунды. Такие удары редко вызывают сильные ожоги и повреждения внутренних органов, как в случае ударов током от обычного электрооборудования. Но молния способна воздействовать на сердце и нервную систему, в том числе периферические нервы.

Поэтому последствия удара шаговым напряжением могут быть неожиданно значительными и очень разнообразными: от катаракты, паралича конечностей и хронических болей до нарушений сна и умственной деятельности, потери слуха, памяти и т. д. Наиболее частая причина смерти — остановка сердца.

В своих вебинарах для проектировщиков систем молниезащиты доктор технических наук, профессор Эдуард Меерович Базелян неоднократно отмечал отсутствие четкого определения опасной величины шагового напряжения. Так, известно, что импульсное воздействие молнии 6 кВ может вызвать фибрилляцию сердца и возможную остановку сердцебиения. Но физиология организма людей сложна, и даже меньшее воздействие способно вызвать тяжелые травмы и привести к смерти. В случае с кардиостимуляторами и другими каналами прямого доступа тока к сердечной мышце, иногда достаточно кратковременного воздействия 1 мА для фибрилляции.

При этом и высокое сопротивление сухой кожи не является надежной защитой. С шаговым напряжением все еще сложнее, так как ток обычно течет через конечности, а суставы имеют более высокое сопротивление, чем сосуды и мышцы. Из-за этого ткани вблизи суставов могут получить очень сильные повреждения, что приведет к инвалидности. Яркой иллюстрацией грозной силы шагового напряжения стал случай массовой гибели оленей в Норвегии во время грозы. Удар молнии убил 323 диких оленей на участке примерно в 50 метров.

Интересно почитать: что такое конденсаторы.

Как освободить человека

Если вы были не одни и ваш спутник впереди внезапно упал, попав в зону растекания шагового напряжения, потому что электроток вызвал непроизвольное сокращение мышц ног, не стоит бросаться к нему бегом. Нужно оценить ситуацию и подходить к нему мелкими шагами, обмотав руки сухой одеждой, оттянув пострадавшего из зоны поражения.

Под шаговое напряжение можно попасть и дома, прикоснувшись к включенному в сеть неисправному электроприбору, образовав таким образом электрическую цепь. Для избежания таких несчастных случаев в квартирном щитке необходимо установить УЗО либо организовывать систему заземления вместе с системой уравнивания потенциалов.

Что делать если на ваших глазах человек попал под действие электротока в помещении? Не паниковать, первым делом нужно разорвать цепь, выключив рубильник или автомат питания. Если нет такой возможности, сухим деревянным предметом, обмотав руки сухой одеждой, помня о своей безопасности, попытаться освободить пострадавшего этим предметом, откинув его или поместив между человеком и источником, чтобы разорвать цепь. На картинках ниже показаны меры, которые нужно предпринять для освобождения пострадавшего, в том числе после поражения шаговым напряжением:

 

Радиус действия шагового напряжения

 

Освободив человека, оттяните его в безопасное место, прощупайте пульс и посмотрите на реакцию зрачков на свет. Вызовите скорую и начинайте экстренную сердечно-легочную реанимацию, искусственное дыхание и массаж сердца, до приезда бригады скорой помощи. Если пострадавший пришел в сознание положите его набок, чтобы внезапный рвотный рефлекс не попал в дыхательные пути. Более наглядные пошаговые действия вы можете узнать в нашей статье — как оказать помощь при поражении электрическим током. Помните что каждый пункт в правилах, это жизнь или горький опыт пострадавшего.

Правила перемещения в опасной зоне

Нельзя:

• Приближаться бегом или обычным шагом к лежащему проводу или человеку на земле!
• Отрывать подошвы от поверхности земли и делать широкие шаги!
• Передвигаться следует только «гусиным шагом» — пятка шагающей ноги, не отрываясь от земли, приставляется к носку другой ноги.
• Прикасаться к пострадавшему или к металлическим предметам без предварительного обесточивания!

Необходимо как можно быстрее отключить электричество с помощью выключателя, рубильника, вынуть вилку из розетки.

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.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о шаговом напряжении рассказано в материале  Шаговое напряжение. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electricalschool.info

www.samelectrik.ru

www.zandz.com

www.electrik.info

www.studfile.net

www.powercoup.by

Предыдущая

ТеорияЧто такое мощность электрического тока и как ее рассчитать

Следующая

ТеорияЧто такое электрическое сопротивление

Page 7 | Безопасность жизнедеятельности

Страница 7 из 12

 

Задача 3

Оценить опасность приближения к месту несчастного случая (человек лежит на земле в месте падения оборванного электрического провода его на землю) на расстояние x 1=10 м и x 2=1 м . Электрическая сеть напряжением U=380/220 В с заземленной нейтралью трансформатора, сопротивление рабочего заземления нейтрали Rзаз=4 Ом. Сопротивление растеканию тока в месте замыкания провода на землю Rp и  удельное сопротивление грунта ρ (по вариантам) приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Выбор задания для оценки опасности приближения к месту падения электрического провода

Вариант	Сопротивление растеканию тока Rp, Ом	Удельное сопротивление грунта ρ , Ом-м	Вариант	Сопротивление растеканию тока Rp, Ом	Удельное сопротивление грунта ρ , Ом-м
1	18	80	6	18	180
2	19	100	7	21	200
3	20	120	8	22	220
4	21	140	9	23	240
5	22	160	0	24	260

Указания к решению задачи 3

1. Рассчитать ток однофазного замыкания на землю Iзаз, А  по формуле:

Iзаз =Uф/(Rзаз+Rр), где Uф – фазное напряжение, В. Uф=220 В.

2. Определить шаговое напряжение Uшаг,В при нахождении человека на расстоянии x 1=10 м от места замыкания провода на землю:

, где a=0,8м (расстояние  шага).

3. Аналогично определить шаговое напряжение на расстоянии x2=1 м от точ­ки замыкания провода на землю.

4. На основании расчетных данных оценить опасность приближения к месту замыкания если допустимое шаговым напряжение считается Uшаг.доп. =80 В.

5. Описать способы оказания помощи пострадавшему.

Задача 4

Определить предел огнестойкости несгораемых строительных материалов четырехэтажного здания фабрики для случая тушения пожара стан­дартными установками. В качестве огнегасительного средства используется вода. Площадь отсеков между противопожарными стенами Fст, расход огнегасительных средств G, интенсивность огнегасительных средств I приведены в таблице 7. Время горения до начала тушения = 10мин.

Таблица 7 – Выбор задания для определения предела огнестойкости строительных материалов

Вариант	Fст х 10-2,м2	G, л/с	I, л/м2 с	Вариант	Fст х 10-2,м2	G, л/с	I, л/м2 с
1	12	80	0,09	6	17	110	0,12
2	13	85	0,1	7	18	120	1,2
3	14	90	0, 1	8	19	115	1,15
4	15	95	0,15	9	20	125	1,2
5	16	100	0,25	0	21	120	0,1

Указания к решению задачи 4

1 . Определить предел огнестойкости строительных материалов с учетом продолжительности тушения пожара.  При этом предел огнестойкости определяется по формуле:

где I — интенсивность огнегасительных средств, л/м2с;

tн- нормальная продолжительность тушения пожара, мин;

Δt— время горения до начала тушения твердых горючих веществ, мин;

G — гарантийный расход огнегасительных средств для пожаротушения, л/с.

2. При тушении пожара водой в производственных помещениях (тушение твердых веществ) тн определяется по формуле:

3. Пользуясь данными формулами, определить предел огнестойкости стен и колонн при К=2.

4. Определить предел огнестойкости перекрытий и покрытий при К=1.

5. Определить предел огнестойкости перегородок при К=0,5

Потенциал шага

и потенциал касания — необходимо прочитать

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

Потенциал прикосновения — это напряжение прикосновения между объектом под напряжением и ступнями человека, контактирующего с объектом. Равно разнице напряжений между объектом и точкой на некотором расстоянии.

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

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

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

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

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

В технических стандартах

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

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

• Снижение сопротивления заземления системы заземления

• Правильное размещение заземляющих проводов

• Добавление резистивных поверхностных слоев

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

Повышение потенциала земли, скачок и потенциал прикосновения — нарушение напряжения

Повышение потенциала земли [GPR]

Повышение потенциала земли (GPR) в соответствии со стандартом IEEE 80 определяется как “ Максимальный электрический потенциал, который может достигнуть сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления , предположительно находящейся на потенциале удаленной земли.Это напряжение, известное как GPR, равно максимальному току сети, умноженному на сопротивление сети ».

Рисунок 1: Пример графика повышения потенциала земли

В нормальных условиях потенциал заземленного объекта будет таким же, как потенциал удаленной земли (0 В). Когда ток короткого замыкания протекает на землю или течет от земли к объекту, местный потенциал земли повышается. Это потому, что местная земля (или земля) имеет конечное сопротивление. Прохождение тока заземления через это сопротивление создает повышение потенциала относительно удаленной точки на земле .График моделирования повышения потенциала земли показан на рисунке 1. В этом примере можно увидеть, что местный потенциал земли повышен до 75 В относительно удаленной земли.

GPR-исследования часто проводятся для определения градиентов потенциала напряжения вокруг пораженного оборудования. Этим оборудованием могут быть вышки сотовой связи, силовые подстанции, вышки электропередач и т. Д. Во время неисправности энергосистемы, связанной с землей (землей), местный потенциал земли относительно удаленной земли может значительно возрасти (тысячи вольт).Все заземленное оборудование в этом месте (металлические предметы, заземление и т. Д.) Также будет находиться под этим высоким напряжением. Коммуникационный кабель, идущий от этой точки к удаленному месту (при 0 В), может испытывать значительный ток из-за этой разности потенциалов и часто будет поврежден, если не будут приняты меры предосторожности.

Рассмотрим случай заземляющего электрода (заземляющего стержня), вбитого на 10 футов в землю с удельным сопротивлением почвы 25,25 Ом · м.

Рисунок 2: Заземляющий электрод

Используя калькулятор сопротивления заземления, мы можем рассчитать, что ожидаемое сопротивление заземления для этой установки равно 8.16 Ом. Предположим, что через заземляющий электрод на землю подается ток 100 А. Ожидаемый GPR в этом случае будет 100A * 8.16Ω = 816V.

Калькулятор сопротивления заземления

Рисунок 3: Повышение потенциала земли

На рисунке выше пунктирная красная линия указывает профиль георадара от заземляющего электрода до удаленной «удаленной земли», который, как предполагается, имеет нулевое напряжение. Обратите внимание, что профиль георадара очень крутой вблизи электрода и постепенно «выравнивается», когда достигает удаленной земли.

Два термина, относящиеся к георадарам, — это потенциал шага и потенциал касания. Обратите внимание, что и ступенчатый, и контактный потенциалы являются прямым результатом повышения потенциала земли.

Шаг потенциала

Ступенчатый потенциал определяется как « Разница в поверхностном потенциале, испытываемая человеком, преодолевая расстояние в 1 м ногами, не касаясь какого-либо заземленного объекта » в соответствии с IEEE-Std 80 .

Рисунок 4: Градиент ступенчатого потенциала

Обратите внимание на две воображаемые точки, обозначенные на рисунке 3 выше как P1 и P2.Напряжение P1 относительно удаленной земли равно V1, а P2 — V2. Если расстояние между P1 и P2 составляет 1 м и человек ставит одну ногу на P1, а другую — на P2, то он испытает ступенчатое напряжение (V2-V1).

Для примера заземляющего электрода (заземляющего стержня), вбитого на 10 футов в землю с удельным сопротивлением почвы 25,25 Ом · м, можно построить ступенчатый потенциал, как показано на рисунке 4. Обратите внимание, что, когда человек переходит из одной зоны в другую, он будет испытывать разность потенциалов и, следовательно, шок. Потенциал шага приведет к передаче тока от ступни к ступне . В центре рисунка находится заземляющий электрод. Видно, что ступенчатое напряжение не является постоянным и может изменяться с расстоянием от центра электрода. Чем ближе человек к электроду, тем круче или хуже потенциал ступеньки будет .

Рисунок 5: Гранитный камень # 57

Ступенчатые потенциалы необходимо контролировать на подстанции, чтобы обеспечить безопасность персонала. Обычно это делается путем выполнения инженерного анализа грунта.Обычная практика заключается в том, чтобы «заставить» заземляющий ток течь под поверхностью, либо закопав глубокие заземляющие проводники, либо положив на поверхность слой щебня с высоким удельным сопротивлением подстанции класса (гранит № 57 или аналогичный) на поверхности.

Прочтите: роль щебня в заземлении подстанции

Сенсорный потенциал

Потенциал прикосновения определяется как – Разность потенциалов между повышением потенциала земли [GPR] и поверхностным потенциалом в точке, где человек стоит, в то же время имея руку в контакте с заземленной конструкцией .”В соответствии с IEEE-Std 80 .

Когда на подстанции происходит короткое замыкание и ток заземления течет в подземную сеть заземления, потенциал сети заземления на подстанции повышается до значения, равного GPR. Поскольку все металлические объекты на подстанции связаны с одной и той же сеткой заземления, все металлические объекты (стальные балки, корпуса трансформаторов и т. Д.) Также получают напряжение GPR. Теперь поверхностный потенциал (потенциал в месте, где стоит человек) может иметь другой потенциал в зависимости от профиля георадара (формы кривой георадара от точки повреждения до удаленного участка земли).В зависимости от профиля георадара может быть разница в потенциале (напряжении) между металлическим предметом, к которому прикасается человек, и поверхностным потенциалом, на котором он стоит. Эта разница напряжений называется потенциалом прикосновения или напряжением прикосновения.

Рисунок 6: Иллюстрированный шаг и потенциал касания

Потенциал прикосновения приведет к передаче тока от руки к ноге . На подстанции необходимо свести к минимуму возможность прикосновения для обеспечения безопасности персонала. Это достигается за счет того, что поверхностные потенциалы внутри подстанции остаются неизменными.Было показано, что добавление слоя измельченной породы с высоким удельным сопротивлением сводит к минимуму потенциалы прикосновения.

Как уменьшить величину подъема потенциала земли (GPR)?

GPR можно минимизировать, управляя следующими переменными:

* Уменьшение сопротивления сети заземления : Самый эффективный способ уменьшить сопротивление сети заземления — это увеличить площадь сети, вбить стержни с глубоким заземлением, химическую обработку или любые другие подходящие методы.

* Путь управления током повреждения : Если можно отвести значительную величину тока повреждения от затронутого заземляющего стержня, то можно управлять георадаром.Примером этого может быть многозаземленная распределительная система, в которой нейтраль заземлена на каждом отдельном полюсе. Таким образом, GPR любого отдельного полюса уменьшается, поскольку ток короткого замыкания может иметь несколько параллельных путей.

* Управление величиной тока повреждения : Контролируя величину тока повреждения, GPR можно удерживать ниже желаемых пределов. Примером этого может быть вставка сопротивления или реактивного сопротивления в соединении нейтраль-земля распределительных трансформаторов.Затем ток замыкания на землю обычно ограничивается до менее 400 А (обычно), что минимизирует GPR на распределительных секциях при замыкании фазы на землю.

Сведение к минимуму повреждений оборудования из-за повышения потенциала земли (GPR)

Некоторые идеи по предотвращению дорогостоящего повреждения оборудования связи на подстанции из-за георадара представлены ниже:

* Используйте оптический изолятор или преобразователь из меди в оптоволокно, чтобы отключить заземление от точки A к точке B.

* Используйте оптоволоконный канал связи, когда требуется канал связи от подстанции до удаленного места, которое может иметь другой потенциал земли.

* Проверьте, подходит ли изолятор контура заземления для вашего приложения.

* Спроектируйте наземные сеточные системы таким образом, чтобы все представляющие интерес местоположения имели одинаковый потенциал.

* Внутри подстанции все металлические предметы, силовые и коммуникационные заземления должны быть подключены к общей сети заземления. Заземление (заземление) их отдельно (как в случае заземления связи, заземления питания) — , не рекомендуется .

Шаг и напряжение прикосновения | Скачать научную диаграмму

Контекст 1

… На Рисунке 7 использование уравнения 8 даст меньшую ошибку по сравнению с уравнением 2 относительно результатов измерений. Следует отметить, что структура удельного сопротивления грунта в Элизабет Кресент была измерена как однородная. Полевые работы, как показано ниже, не выявили никаких отклонений в результатах, когда структура удельного сопротивления почвы неоднородна. На рисунке 8 показана схема установленного электрода, который покрывает различную структуру почвы. Когда удельное сопротивление поверхности почвы отличается от удельного сопротивления почвы первого слоя, ток в электроде разделяется между обоими слоями, как показано на Рисунке 9.Полевые испытания показывают, что это разделение тока не повлияет на измерение и расчет напряжения почвы. При полевых испытаниях UWS электрод устанавливают в середине пути, где устанавливаются щебень и нарушенный грунт. На рис. 10 показано рассчитанное удельное сопротивление грунта данной области с использованием данных полевых измерений с помощью инженерного программного обеспечения. На рисунке 11 показаны результаты расчетов по уравнениям (2), (8) и результаты полевых испытаний. Рисунок показывает опережающую точность разработанного уравнения по сравнению с существующим.В дополнение к работам по испытанию одиночных электродов, в рамках проекта были выполнены измерения напряжения почвы для сложной сети заземления, которая установлена ​​на земле UWS. Установленная комплексная сетка электродов показана на рисунке 5. Рисунок 12 представляет моделирование напряжения почвы с использованием уравнения 8 для EPR 1V. На рисунке показано, что напряжение почвы падает с расстоянием, что также поддерживает поведение контура EPR при оценке ступенчатого напряжения и напряжения прикосновения, как показано на рисунке 1. Работа автора в [11] используется для вычисления эквивалентного радиуса сложной земли. сеточная система.Для измерения напряжения на расстоянии X полевые испытания включали следующие шаги: 1. Найдите датчик впрыска на расстоянии 24 метра от сети. Это в 10 раз больше диагонального размера сетки. 2. Измерьте напряжение с помощью потенциального щупа. 3. Измерьте подаваемый ток для каждого измерения. 4. Используйте фактическое сопротивление сетки, которое было измерено ранее, для вычисления EPR сетки. 5. Напряжение на расстоянии X вычисляется путем вычитания напряжения, измеренного на этапе (2), из сеточного EPR.На рисунке 13 представлена ​​схема тестирования. Результаты тестирования показаны на Рисунке …

Контекст 2

… Соседние ставки среди инфраструктуры высокого напряжения (ВН) и жилого фонда быстро снижаются из-за роста населения. Это соседство требует наличия удовлетворительной системы заземления, чтобы гарантировать соответствие требованиям безопасности высоковольтной инфраструктуры. В аварийной ситуации повышение потенциала земли (EPR) может выйти за небезопасные пределы, что может привести к ущербу для людей и собственности.EPR напрямую связан с сопротивлением сети заземления подстанции [1, 2]. Расчет земной сетки напрямую связан с удельным сопротивлением грунта данной местности [3-5]. Напряжения шага и прикосновения напрямую связаны с напряжением почвы у ног персонала [6]. При личном прикосновении к столбу, человек стоит на расстоянии X от столба, как показано на рисунке 1, напряжение прикосновения различается между потенциалом руки и ног, так как ЭПР с расстоянием приближается к нулевому значению, тем больше Расстояние X тем выше напряжение прикосновения.Многие исследователи обращаются к напряжению почвы на расстоянии X от EPR [6-8]. Работа основана на одноэлектродной заземляющей сетке и на оценке эквивалентного радиуса полусферы, которая представляет собой одиночный электрод. Этот метод усложняется, когда дело доходит до сложной земной сетки. Усилия в этой статье направлены на создание уравнения для расчета напряжения почвы на расстоянии X для одиночного электрода и комплексного кольца электродов. Включены многочисленные полевые испытания для проверки предложенного метода.В условиях неисправности повышение потенциала земли распространяется на окружающую почву. В работе [7] показан контур ЭПР вокруг передающего полюса. Полюса передачи изготавливаются из токопроводящих материалов, бетонных или стальных опор. Следовательно, напряжение прикосновения к полюсу становится проблемой при неисправности. Напряжение прикосновения — это разница между ЭПР полюса и напряжением почвы у ног человека, стоящего на расстоянии 1 или 1,5 метра от столба. Согласно [8], относительное значение потенциала на расстоянии X от центра круглого плоского заземляющего электрода с диаметром D дается в уравнении…

Измерение шагового напряжения и напряжения прикосновения

Что такое ступенчатое напряжение и напряжение прикосновения?

Ступенчатое напряжение между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом под напряжением. Он равен разнице в напряжении, определяемой кривой распределения напряжения, между двумя точками, находящимися на разном расстоянии от электрода. Человек может получить травму во время неисправности, просто стоя рядом с точкой заземления.
Напряжение прикосновения между объектом под напряжением и ступнями человека, контактирующего с объектом.Он равен разнице в напряжении между объектом и точкой на некотором расстоянии. Потенциал прикосновения или напряжение прикосновения может быть почти полным напряжением на заземленном объекте, если этот объект заземлен в точке, удаленной от места, где с ним контактирует человек.
Почему нужно измерять?

1. Безопасность персонала
2. Требование национальных стандартов или правил техники безопасности

Испытания системы заземления необходимо проводить после строительства электрооборудования и регулярно каждые 4-5 лет.Это необходимо для обеспечения безопасности персонала при однофазном КЗ и для проверки качества конструкции системы заземления в соответствии с расчетными параметрами в течение периода планирования. Следовательно, необходимо доказать, что не возникает опасных скачков напряжения и напряжения прикосновения внутри и вокруг подстанции или на полюсе воздушной линии электропередачи.

Измерение импеданса заземления, шагового напряжения и напряжения прикосновения

Наша компания Intertest Ltd проводит испытания напряжения Step и Touch с использованием устройств Omicron CU1 и HGT1.С помощью этих устройств мы можем измерять сопротивление заземления, шаг и напряжение прикосновения.

ИМПЕДАНС НА ЗЕМЛЮ

Для определения импеданса заземления через удаленный электрод заземления в грунт вводят испытательный ток. Обычно удаленный заземляющий электрод представляет собой другую подстанцию, где ток вводится через существующую линию электропередачи между тестируемой подстанцией и удаленной подстанцией
. Если линия недоступна для тестирования, тест также может быть введен через токовый зонд.
Испытательный ток подается источником переменного тока от устройства CU1, что вызывает повышение потенциала системы заземления, как это было бы в случае реальной неисправности. Напряжение первоначально измеряется между заземленной контрольной точкой на подстанции и местом на краю сети заземления.
Напряжение, относящееся к начальному измерению, должно быть довольно небольшим, поскольку стержень находится на
близко к системе заземления, которая теоретически имеет одинаковый потенциал в каждом месте. Для следующих измерений расстояние стержня до системы заземления увеличивается на 90 ° от системы заземления.

Увеличение расстояния между стержнями приводит к увеличению импеданса соотв. напряжение. Измерение можно остановить, как только результаты для импеданса и напряжения больше не изменятся, как это имеет место для последних 3 точек. Значение плоской части кривой импеданса — это полное сопротивление земли, значение плоской части кривой напряжения — это повышение потенциала земли.

ШАГОВОЕ И СЕНСОРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Для измерения шагового напряжения и напряжения прикосновения ввод испытательного тока остается таким же, как и для измерения импеданса заземления.Единственное отличие — это измерение напряжения, которое теперь выполняется в выбранных точках на подстанции и за ее пределами.
EN 50522 предлагает метод моделирования персонала путем измерения напряжения прикосновения через резистор 1 кОм и использования металлической пластины, которая имитирует босые ноги на расстоянии 1 м от объекта. Тарелка должна иметь размеры 20 см х 20 см и выдерживать нагрузку не менее 50 кг, в идеале человек, который на нее наступает. EN 50522 также рекомендует намочить почву под металлической пластиной, чтобы смоделировать худший случай.
Для получения полных и качественных измерений необходимо измерить напряжение прикосновения к каждой стальной конструкции, установленной на подстанции.

Испытание системы заземления: упрощенное испытание на падение напряжения и скачкообразное напряжение

Проверка работоспособности и целостности системы заземления имеет решающее значение для поддержания безопасного рабочего места. К сожалению, тесты, используемые для достижения этой цели, а также стандарты, используемые для их оценки, требовали специального набора навыков, что часто приводило к тому, что эти тесты выполнялись неправильно или вообще не выполнялись.Теперь, когда отрасль прогрессирует в направлении управляемого тестирования, новые решения позволяют выполнять эти тесты правильно и точно при ограниченном обучении по конкретным тестам. В конечном итоге это делает испытание сети заземления похожей на испытание трансформатора или выключателя. В этой статье объясняется цель и теория, лежащая в основе тестирования системы заземления, а также объясняется, как выполняется тест.

ТЕОРИЯ

Во время замыкания на землю ток замыкания циркулирует между местом замыкания и источником подстанции, который его возбуждает.Чтобы установить низкоомный обратный путь для тока короткого замыкания, системы заземления спроектированы так, чтобы обеспечить проводящее низкоомное соединение между почвой и нейтралью системы, в которой находится короткое замыкание.

В принципе, система заземления состоит из проводящих элементов, включая провода, стержни и т. Д. Эти элементы имеют прямой контакт с почвой и, следовательно, позволяют току течь между почвой и нейтралью. Каждый проводящий элемент, помещенный в почву, увеличивает площадь поверхности системы заземления, контактирующей с землей, и снижает полное сопротивление системы заземления.С каждым последующим элементом, добавленным к наземной сетке в пределах данной области, дополнительная выгода уменьшается; однако остается верным, что чем больше проводящих элементов в почве, тем лучше система заземления.

На рис. 1 показан потенциал в случае замыкания на землю опоры воздушной линии электропередачи. Обратный ток через почву вызывает повышение потенциала системы заземления и опоры, где происходит замыкание, по сравнению с опорным заземлением (здесь показано плоской зеленой равниной, окружающей сетку заземления и место повреждения).Согласно теории электромагнитного поля, результатом такого события являются два восходящих и нисходящих конусообразных повышения потенциала, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Потенциалы при замыкании на землю

Результирующее повышение потенциала, V _G , представлено как напряжение между системой заземления и удаленной землей (теоретическое опорное заземление в бесконечно удаленном месте, обычно считается нулевым потенциалом). Для целей тестирования удаленная земля представляет собой плоскую часть вокруг повышения потенциала системы заземления, называемую опорным заземлением.Эта зона считается находящейся за пределами зоны воздействия системы заземления.

Для измерения соединения между системой заземления и землей введено полное сопротивление заземления Z _G :

Уравнение 1

Высокое сопротивление заземления указывает на плохое соединение с опорной землей. Чтобы уменьшить полное сопротивление заземления, систему заземления необходимо либо расширить за счет дополнительных токопроводящих элементов, либо отремонтировать путем замены токопроводящих элементов, которые вышли из строя.В этом разделе объясняется, как определить полное сопротивление заземления.

Рисунок 2: Градиенты потенциала наземной сети

Рисунок 3: Напряжение шага и прикосновения

На рисунках 2 и 3 подробно показано повышение потенциала заземляющей сети. В отличие от упрощенной иллюстрации на Рисунке 1, контур потенциала внутри системы заземления не плоский. Поэтому в целях безопасности персонала необходимо учитывать скачкообразные напряжения как внутри, так и снаружи подстанции.Напряжение прикосновения определяется как разность потенциалов между заземленным объектом и местом на расстоянии 1 м в случае замыкания на землю. Этот сценарий представляет собой наихудший случай для человека, касающегося этого объекта; Предполагается, что максимальный размах рук составляет 1 м. Точно так же ступенчатое напряжение определяется как разность потенциалов между двумя точками на расстоянии 1 м друг от друга в случае замыкания на землю. Этот сценарий представляет собой наихудший случай для человека, подвергающегося ступенчатому напряжению, когда он стоит, расставив ноги на расстоянии 1 м.

Чтобы рекомендовать пределы для напряжения шага и прикосновения, IEEE Std. 80-2013, Руководство IEEE по безопасности при заземлении подстанций переменного тока и EN 50522: 2011, Заземление силовых установок с напряжением более 1 кВ переменного тока. определяют допустимые токи тела (рисунок 4). IEEE 80 предлагает три различных ограничения (согласно Бигельмайеру и Далзилу), но не рекомендует их явно. Независимо от того, какой предел используется, допустимый ток тела зависит от максимальной продолжительности короткого замыкания; следовательно, более высокая продолжительность короткого замыкания приводит к более низкому допустимому току тела.В обоих стандартах расчетное сопротивление тела, используемое для оценки напряжения шага и прикосновения, составляет 1 кОм. Для удобства это означает, что согласно закону Ома допустимый ток тела, показанный в мА по вертикальной оси на рисунке 4, также является допустимым напряжением шага и прикосновения в В.

Рисунок 4: Допустимые токи тела и напряжения срабатывания и прикосновения

Воздушные линии электропередачи обычно снабжены заземляющим проводом, который обеспечивает параллельный путь тока в случае замыкания на землю.Это означает, что часть общего тока короткого замыкания возвращается через заземляющий провод, тогда как другая часть возвращается через землю. Это приводит к более низкому повышению потенциала земли, а также к более низким напряжениям шага и прикосновения, поскольку оба они вызваны током, протекающим через почву (ток сети I _G ), и на них не влияет ток, возвращающийся через заземляющий провод. . То же самое относится к кабелям, снабженным токопроводящим экраном кабеля. Это можно учесть с помощью понижающего коэффициента, который будет объяснен ниже.

ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ

Два основных теста, используемых для проверки целостности и функционирования сети заземления, — это полное сопротивление заземления и напряжение шага и прикосновения.

Тестирование сопротивления заземления

Тест на полное сопротивление заземления используется для проверки соединения между системой заземления и окружающей почвой. Существует несколько методов проверки импеданса заземления, но для целей этой статьи мы сосредоточимся на методе проверки падения потенциала.Другие методы, такие как двухточечный метод, трехточечный метод и поэтапные тесты неисправностей, используемые для определения полного сопротивления заземления, не рассматриваются в этой статье из-за их ограничений. Если требуется дополнительная информация, эти методы, а также метод падения потенциала описаны в IEEE Std. 81-2012 Раздел 8.2.2.

Процедура проверки падения потенциала относительно проста, и ее можно упростить с помощью набора для испытаний, который обеспечивает управляемый рабочий процесс. Ток вводится в почву с помощью токового датчика на расстоянии от тестируемой системы заземления.IEEE Std. 80 рекомендует, чтобы это расстояние было как минимум в пять раз больше наибольшего размера системы заземления. При подаче испытательного тока напряжение измеряется в нескольких точках вдоль линии, перпендикулярной подаче испытательного тока, и используется для расчета полного сопротивления между каждой испытательной точкой и проверяемой системой заземления (рисунок 5).

Рисунок 5: Измерение падения потенциала с использованием существующей линии для закачки

Хотя можно измерять напряжение в том же направлении, что и подача тока, это вводит возможность помех, вызванных кабелем, используемым для этой цели.Тестирование перпендикулярно пути впрыска тока дает надежные измерения с меньшим риском помех. Используя эти измерения импеданса, мы можем затем создать график, показывающий зависимость импеданса от расстояния, чтобы мы могли определить точку, в которой измерение стабилизируется. Этот плоский участок кривой, обычно определяемый тремя последовательными точками измерения с незначительным отклонением результатов или без них, представляет собой измеренный импеданс между системой заземления и удаленной землей. Поскольку мы уже определили удаленную землю в качестве теоретического эталона заземления, для целей этого теста это, по сути, расстояние, на котором потенциал земли не зависит от повышения потенциала земли датчика подачи тока или заземляющей сети.

Сложность этого теста определяется размером тестируемой области и расстоянием между тестовыми точками, а не сложностью теории или процесса тестирования. Как упоминалось выше, IEEE Std. 80 указывает на типичное расстояние, по крайней мере, в пять раз превышающее наибольший размер системы заземления между системой заземления и токовым щупом. Для небольших сетей заземления этого легко добиться, раскатав кабель и проведя токовый пробник на нужном расстоянии. Однако для более крупных систем заземления это становится значительно труднее, поскольку перемещение на необходимое расстояние для размещения токового датчика часто требует пересечения проезжей части, частной собственности или других препятствий.Помимо размещения токового пробника, вам также необходимо измерить напряжение на различных расстояниях от системы заземления, в идеале в направлении, перпендикулярном кабелю подачи тока.

Один из способов преодолеть трудности с размещением датчика тока — использовать линию передачи для подачи тока. Заземляя линию на удаленной подстанции и вводя на локальном конце, мы можем использовать систему заземления удаленной подстанции в качестве нашего токового пробника, что дает нам лучшее соединение с землей, чем было бы возможно с базовой ставкой, и устраняя хлопот протянуть кабель на необходимое расстояние.Помимо улучшения заземления и упрощения настройки, этот метод часто позволяет увеличить расстояние до токового пробника, что снижает вероятность того, что токовый пробник или система заземления повлияют на результаты. Другими словами, увеличение расстояния между системой заземления и токовым пробником также увеличивает возможность измерения стабильной опорной точки на удаленной земле.

Хотя введение в линию передачи увеличивает точность и сокращает время настройки, оно сопряжено с определенными трудностями, и необходимо учитывать несколько моментов.Во-первых, для ввода в линию передачи необходимо, чтобы линия была отключена на время испытания. Это само по себе может помешать использованию этого метода в некоторых ситуациях. Если линию можно вывести из эксплуатации, следующее, что необходимо учитывать, — это безопасность.

Для защиты персонала от любых потенциальных опасностей, связанных с подключением к линии передачи, таких как индуцированное напряжение, замыкания на землю и удары молнии, следует принять некоторые меры предосторожности. В целях проверки удаленный конец линии будет заземлен, и его не нужно будет снимать, пока он не будет снова введен в эксплуатацию.Однако во время испытания локальный конец линии необходимо изолировать от земли. Для обеспечения безопасности при проведении испытаний рекомендуется использовать испытательное устройство, которое не только гальванически изолировано от линии передачи, но также обеспечивает метод шунтирования тока от линии передачи к земле в случае неисправности. Используя испытательный комплект с этими функциями, испытание может быть выполнено при сохранении уровня безопасности, близкого к тому, что линия заземлена на обоих концах.

Следует отметить, что для небольших систем заземления, а также в ситуациях, когда вывод линии передачи из эксплуатации нецелесообразен, может быть проще выполнить проверку падения потенциала с использованием токового пробника, а не линии передачи, и результаты аналогичны по точности при условии, что зонд находится на достаточном расстоянии от системы заземления. Возможность и оборудование для проведения теста с использованием любого метода может быть очень гибким с точки зрения гибкости.

Независимо от используемого метода определение правильного испытательного тока и наличие устройства, способного его подавать, являются обязательными. Необходимо определить несколько ключевых моментов. Первый вопрос заключается в том, как получить надежный результат измерения, избегая шума и помех от окружающего оборудования. Это легко решается путем тестирования на частотах выше и ниже линейной частоты и интерполяции между этими контрольными точками для определения результата. Использование трех контрольных точек позволяет получить более точную интерполяцию, поскольку частотная характеристика не обязательно является линейной.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это импеданс пути впрыска, особенно при впрыске в существующую линию передачи. Знание импеданса и возможность регулировки выходной мощности тестового устройства позволяет нам максимизировать тестовый ток, не превышая выходную мощность тестового набора.

После завершения настройки тестирования следующим шагом будет проведение измерений. Есть несколько вариантов, но общий процесс заключается в измерении напряжения на различных расстояниях от системы заземления путем вытягивания провода, размещения зонда и измерения напряжения между зондом и системой заземления.Исторически это делается с помощью испытательного комплекта, расположенного на подстанции, которая обеспечивает подачу тока.

В качестве альтернативы доступны устройства, которые выполняют измерения с помощью портативного устройства, которое может передавать результаты обратно в основной набор для испытаний. Это устраняет трудности связи между человеком, устанавливающим тестовый зонд, и человеком, запускающим тестовый набор, поскольку оба находятся в одном месте. Кроме того, портативное устройство имеет то преимущество, что оно находится в том же месте, что и контрольная точка, что позволяет этому устройству использовать данные о местоположении по GPS и добавлять данные о местоположении к результатам испытаний, избавляя оператора от необходимости вручную измерять расстояние. между контрольными точками.Эти контрольные точки следует снимать примерно через каждые 50 м, с уменьшением расстояния между точками в пределах 100 м, ближайших к наземной сети.

Затем эти результаты анализируются путем умножения измеренного импеданса заземления на максимальный ток сети для определения повышения потенциала земли и сравнения его с применимым стандартом. В стандарте EN 50522 указано, что если повышение потенциала земли менее чем вдвое превышает допустимое напряжение прикосновения, измерение напряжения шага и прикосновения можно пропустить.IEEE Std. 80, с другой стороны, не рекомендует никаких ограничений для импеданса земли или повышения потенциала земли. Если доступны эталонные значения, полученные при моделировании наземной сети, их также можно сравнить с измеренным падением потенциала для перекрестной проверки результатов моделирования и измерений.

Испытание напряжения шаг-и-прикосновение

Для измерения напряжения шага и прикосновения подача испытательного тока остается такой же, как и при измерении импеданса заземления. Единственное отличие состоит в том, что измерение напряжения теперь выполняется в выбранных местах как внутри, так и за пределами подстанции.

IEEE Std. 81 рекомендует измерять напряжение прикосновения с помощью вольтметра с высоким входным сопротивлением, используя стержень, вбитый как минимум на 8 дюймов в почву. Таким образом, измеренное напряжение прикосновения выше, чем напряжение прикосновения, которому может подвергнуться человек. Точно так же для измерения ступенчатого напряжения два стержня вбиваются в почву на расстоянии 1 м друг от друга. Для оценки ступенчатых напряжений IEEE Std. 80 учитывает дополнительные сопротивления, которые приводят к более высоким допустимым напряжениям шага и прикосновения, чем показано на рисунке 4.IEEE Std. 80 В разделе 8.3 приведены точные уравнения для расчета допустимых ступенчатых напряжений и напряжений прикосновения.

EN 50522 предлагает метод моделирования персонала, который выполняется путем измерения напряжения прикосновения на резисторе 1 кОм и использования металлической пластины для моделирования босых ног на расстоянии 1 м от объекта. Плита должна иметь размеры 20 см x 20 см и быть загружена не менее 50 кг, в идеале — человеку, который на нее наступит. EN 50522 также рекомендует намочить почву под металлической пластиной для моделирования худшего случая.Для оценки измеренных напряжений прикосновения пределы, указанные на рисунке 4, применяются после того, как измеренное напряжение было рассчитано с учетом максимального тока на землю, I _G , как показано в уравнении 2. В таблице 1 стандарта EN 50522 приведен расчет I _G для любой нейтральной конфигурации. Измерение и оценка ступенчатого напряжения прямо не упоминается в EN 50522.

Уравнение 2

Коэффициент понижения

Измерение коэффициента уменьшения определяет часть введенного испытательного тока, которая возвращается через почву, а не через заземляющий провод.Для этого вводится испытательный ток, такой же, как при измерении импеданса заземления, а обратный ток измеряется с помощью пояса Роговского, намотанного на заземленный провод, или аналогичным способом. Этот заземленный провод может быть, например, соединением заземляющего провода с землей. Если полный возвратный ток не может быть учтен при первом измерении, измерение повторяется на всех проводниках, которые служат в качестве обратного пути. Затем необходимо сложить отдельные токи, учитывая их фазовый угол, чтобы получить истинное значение для общего обратного тока.Затем рассчитывается коэффициент уменьшения в соответствии с уравнением 3.

Уравнение 3

Стандарт не устанавливает пределов для оценки понижающего коэффициента. Один из способов оценить измерение коэффициента уменьшения — проверить, меньше ли измеренный коэффициент уменьшения, чем уменьшение, полученное моделированием. Если это так, то сетевой ток, полученный в результате моделирования, даже более консервативен, чем сетевой ток, полученный в результате измерения коэффициента уменьшения. В качестве альтернативы, измеренный коэффициент уменьшения также можно использовать для непосредственного определения напряжения шага и прикосновения в соответствии с уравнением 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на репутацию сложной системы заземления, тестирование системы заземления может выполняться с использованием набора тестов, основанного на управляемом подходе, и легкодоступных обучающих ресурсов, что дает надежные и точные результаты без обширного специального обучения.

Логан Меррилл — инженер по приложениям в компании OMICRON electronics Corp USA. Он получил степень бакалавра в области электротехники в Университете штата Мэн.

без названия

% PDF-1.5 % 74 0 объект > эндобдж 71 0 объект > эндобдж 81 0 объект > поток Acrobat Distiller 8.0.0 (Windows) 2008-10-25T20: 20: 16 + 08: 002008-10-25T20: 20: 16 + 08: 00application / pdf

без названия

uuid: bcdbfe81-4359-407d-9c9c-85d50f2ac651uuid: a898093a-3db1-4234-931a-4481886ea663 конечный поток эндобдж 10 0 obj > эндобдж 68 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 1 0 объект > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > поток h ެ [r6} WiRs ^ @ Қ * GelR2

EvHd3?:? p dwKr2RQ 7Z] e ~ Tq) I ب 8 \] ޾ E ^ Di0U / ~ TƋ_ / xyL 义 kiDc] pOSUAusOmST | ckFj [ ? V7c \ ۶EЂlV & ꨶUOdzev? VJ / WqG:; C

Что такое ШАГОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ?

каковы меры безопасности трансформаторов.

16 ответов Amtek, Hotel Jobs, HP, RMU, SKFM, Taj Group,

---

почему мощность трансформатора указана в кВА, а не в кВт?

3 ответа

---

Какой тип генератора постоянного тока используется для дуговой сварки?

7 ответов CPCL, Рубикон,

---

В чем разница между векторной группой Dy11 и Dyn11 трансформатор.Могут ли оба этих трансформатора работать в параллельно.

5 ответов Джейпи, РАДОСТЬ,

---

1. Значения сопротивления многопроволочных электродвигателей? 2. как рассчитать значения сопротивления однофазной и 3-фазные двигатели?

2 ответа Белл, L&T,

---

---

Можно ли использовать полифенилсульфид вместо полифенли? Эфир? Уточните свое мнение.

1 ответов

---

Каковы свойства резистора?

0 ответов

---

какая разница между Земля / Земля и Нейтраль?

4 ответа

---

каковы различные функции mccb, rccb / elccb?

2 ответа

---

По какой формуле рассчитывается номинальная мощность теплового реле перегрузки

2 ответа

---

почему ты присоединился к нтпк

0 ответов NTPC,

---

БУДЕТ ЛИ ПРОЦЕНТНОЕ ВЛИЯНИЕ ДЛЯ ТРАНСФОРМАТОРА ONAN ТО ЖЕ СРАВНЕНИЕ С ТРАНСФОРМАТОРОМ ONAF ТАКОГО РЕЙТИНГА ???

5 ответов

---

.

No related posts.