Определение напряжения прикосновения: что это такое, особенности, меры защиты, расчет

Содержание

что это такое, особенности, меры защиты, расчет

Определение и особенности.

Напряжение прикосновения (touch voltage) — это напряжение между проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека или животного (определение согласно СП 437.1325800.2018 [1]).

Примечание к определению: на значение напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление тела человека или животного, находящегося в электрическом контакте с этими проводящими частями.

Согласно ГОСТ Р МЭК 61557-1-2005 для рассматриваемого термина установлено следующее краткое обозначение: U_t

Харечко Ю.В., проведя, на мой взгляд, основательный анализ нормативной документации, в своей книге [2] описал особенности понятия “напряжение прикосновения” следующим образом:

« При одновременном прикосновении человека или животного к проводящим частям, находящимся под разными электрическими потенциалами, он попадает под напряжение, которое в нормативной документации называют напряжением прикосновения. В этих условиях через тело человека (животного) будет протекать электрический ток, который может вызвать смертельное поражение электрическим током, привести к серьезной электрической травме или спровоцировать механическую травму. Если человек (животное), имея электрическую связь с землей, прикоснется к какой-либо проводящей части, находящейся под напряжением, то он также окажется под напряжением прикосновения. Через тело человека (животного) также будет протекать электрический ток, величина которого зависит от напряжения прикосновения и полного сопротивления его тела. »
[2]

« Прикосновение человека (животного) к проводящим частям, находящимся под напряжением, обычно происходит в условиях единичного или множественных повреждений. Например, когда из-за повреждения изоляции частей, находящихся под напряжением, они становятся доступными для прикосновения. Однако наиболее вероятным является прикосновение к открытой проводящей части электрооборудования класса 0 или I, которая оказалась под напряжением из-за повреждения основной изоляции какой-то опасной токоведущей части. Возможно, но менее вероятно прикосновение человека к проводящей оболочке электрооборудования класса II, оказавшейся под напряжением при повреждении двойной или усиленной изоляции опасной части, находящейся под напряжением. »
[2]

Меры защиты.

О том какие меры защиты необходимо использовать, для того, чтобы уменьшить напряжение прикосновение в электроустановках зданий, писал Харечко Ю.В. в своем кратком терминологическом словаре [2]:

« С целью уменьшения напряжения прикосновения в электроустановках зданий выполняют защитное уравнивание потенциалов. При его осуществлении посредством защитных проводников соединяют между собой открытые проводящие части электрооборудования класса I, а с помощью защитных проводников уравнивания потенциалов соединяют сторонние проводящие части. В условиях повышенной вероятности поражения электрическим током, когда электрооборудование класса I используют, например, в помещениях здания, имеющих проводящие полы и стены, характеризующихся повышенной влажностью, температурой и другими неблагоприятными условиями, осуществляют дополнительное уравнивание потенциалов. При его выполнении с помощью защитных проводников дополнительного уравнивания потенциалов открытые проводящие части электрооборудования класса I соединяют со сторонними проводящими частями. »
[2]

Защитное уравнивание потенциалов обычно применяют в совокупности с другими мерами предосторожности, например – с автоматическим отключением питания. В этом случае посредством системы защитного уравнивания потенциалов, во-первых, создают искусственный проводящий путь для протекания тока замыкания на землю. Во-вторых, уменьшают напряжение прикосновения до момента срабатывания защитного устройства, которое отключает распределительную или конечную электрическую цепь с аварийным электрооборудованием класса I.

Ожидаемое напряжение прикосновения

Ожидаемое напряжение прикосновения (prospective touch voltage) — это напряжение между одновременно доступными проводящими частями, когда человек или домашний скот их не касается (определение согласно ГОСТ Р 58698-2019).

Ожидаемым напряжением прикосновения является напряжение между проводящими частями, доступными одновременному прикосновению, когда этих частей не касается ни человек, ни животное. Термин «ожидаемое напряжение прикосновения» характеризует максимальное значение напряжения между указанными проводящими частями. В случае прикосновения человека (животного) к этим проводящим частям величина напряжения прикосновения может уменьшиться по сравнению со значением ожидаемого напряжения прикосновения.

Для уменьшения ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановках зданий выполняют защитное уравнивание потенциалов, а в помещениях здания, характеризующихся повышенной вероятностью поражения электрическим током, например в ванных комнатах, осуществляют также дополнительное уравнивание потенциалов.

Напряжение между открытой проводящей частью, оказавшейся под напряжением из-за повреждения основной изоляции опасной токоведущей части, и землей или проводящей поверхностью, на которой может находиться человек, также является ожидаемым напряжением прикосновения. Его значение зависит от типа заземления системы, которому соответствует электроустановка здания.

Расчет

Оценим значения ожидаемых напряжений прикосновения для наиболее распространенной системы распределения электроэнергии, которая представляет собой электроустановку здания, подключенную к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из понижающей трансформаторной подстанции и воздушной или кабельной линии электропередачи.

Если произошло повреждение основной изоляции какой-либо опасной токоведущей части электрооборудования класса I и возникло ее замыкание на открытую проводящую часть, то в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TT, ток замыкания на землю из токоведущей части протекает в открытую проводящую часть. Далее из открытой проводящей части по защитному проводнику, главной заземляющей шине, заземляющим проводникам и заземлителю электрический ток протекает в локальную землю. Через землю ток замыкания на землю протекает к заземлителю заземляющего устройства нейтрали трансформатора, установленного в трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. (см. рис. 1 статьи «Ток замыкания на землю»).

Рассмотрим упрощенную схему замещения системы TT, представленную на рис. 1. Ток замыкания на землю протекает в
замкнутом контуре, образованном полными сопротивлениями фазного проводника линии электропередачи, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания, заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания, а также источником питания.

Рис. 1. Упрощенная схема замещения системы TT (рисунок заимствован из книги [2] Харечко Ю.В)

На рисунке 1 обозначено:

Z_{L ЛЭП} – полное сопротивление фазного проводника линии электропередачи от низковольтного распределительного устройства трансформаторной подстанции до вводных зажимов электроустановки здания;
Z_{L ЭЗ} – полное сопротивление фазных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{PE ЭЗ} – полное сопротивление защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от главной заземляющей шины заземляющего устройства электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{ЗУ ИП} – полное сопротивление заземляющего устройства источника питания;
Z_{ЗУ ЭЗ} – полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания;
I_EF – ток замыкания на землю;
U_{Tp ЭЗ} – ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания;
U_{Tp E}– ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли;
1 – открытая проводящая часть аварийного электрооборудования класса I;
2 – земля;
3 – главная заземляющая шина заземляющего устройства электроустановки здания.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания U_{Tp ЭЗ} равно падению напряжения на защитных проводниках электрических цепей Z_{PE ЭЗ} от места замыкания на землю 1, расположенного в открытой проводящей части аварийного электрооборудования класса I, до главной заземляющей шины 3:

U_{Tp ЭЗ} = Z_{PE ЭЗ} × I_EF,

где I_EF – ток замыкания на землю, А.

Ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания будет небольшим по двум причинам:

Во-первых, полное сопротивление защитных проводников электроустановки здания обычно менее 1 Ом.
Во-вторых, ток замыкания на землю в системе TT, как правило, не превышает нескольких ампер.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли U_{Tp E} равно сумме падения напряжения на защитных проводниках электрических цепей электроустановки здания Z_{PE ЭЗ} и падения напряжения на заземляющем устройстве электроустановки здания Z_{ЗУ ЭЗ} от главной заземляющей шины 3 до земли 2:

U_{Tp E}= (Z_{PE ЭЗ} + Z_{ЗУ ЭЗ}) × I_EF.

Поскольку сумма полных сопротивлений фазного проводника линии электропередачи, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания существенно меньше суммы полных сопротивлений заземляющего устройства источника питания и электроустановки здания, ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли можно приблизительно определить так:

U_{Tp E} ≈ Z_{ЗУ ЭЗ} × I_EF ≈ U_o × Z_{ЗУ ЭЗ} / (Z_{ЗУ ИП} + Z_{ЗУ ЭЗ} ),

где U_o – номинальное напряжение фазного проводника относительно земли, В.

Например, если номинальное напряжение электроустановки здания равно 230/400 В, полное сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора трансформаторной подстанции равно 4 Ом, а полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания – 10 Ом, то значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли будет приблизительно равно:

U_{Tp E} ≈ 230 В × 10 Ом / (4+10) Ом ≈ 164 В,

где 230 В – номинальное фазное напряжение.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли зависит от соотношения полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. При уменьшении полного сопротивления заземляющего устройства источника питания, а также при увеличении полного сопротивления заземляющего устройства электроустановки здания ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли возрастает.

Согласно требованиям ГОСТ Р 50571.3-2009 в электроустановках зданий, имеющих тип заземления системы TT, в качестве защитного устройства в составе автоматического отключения питания обычно применяют устройства дифференциального тока. Поэтому полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания может быть больше 100 Ом. Если полное сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора равно 4 Ом, а полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания – 100 Ом, то значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли будет приблизительно равно фазному напряжению:

U_{Tp E} ≈ 230 В × 100 Ом / (4+100) Ом ≈ 221 В.

В отличие от системы TT в системе TN-C-S ток замыкания на землю в основном протекает не в земле, а по PEN-проводнику линии электропередачи (см. рис. 2 статьи «Ток замыкания на землю»).

То есть преобладающая часть тока замыкания на землю протекает в замкнутом контуре, образованном полными сопротивлениями фазного проводника и PEN-проводника линии электропередачи, фазных и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания, а также источником питания (рис. 2). Сумма полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания многократно превышает полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи, параллельно которому они включены. Поэтому через эти два сопротивления протекает незначительная часть тока замыкания на землю.

Фазный проводник и PEN-проводник линии электропередачи от трансформаторной подстанции до электроустановки здания обычно имеют одинаковые протяженности и сечения. Протяженности и сечения фазных и защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю также, как правило, равны. Следовательно, равны между собой полные сопротивления фазного проводника и PEN-проводника линии электропередачи, а также фазных и защитных проводников электроустановки здания. Поэтому при замыкании на землю падение напряжения на полных сопротивлениях PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электроустановки здания будет приблизительно равно половине фазного напряжения – 115 В.

Рис. 2. Упрощенная схема замещения системы TN-C-S (рисунок заимствован из книги [2] Харечко Ю.В)

На рисунке 2 обозначено:

Z_{L ЛЭП} – полное сопротивление фазного проводника линии электропередачи от низковольтного распределительного устройства трансформаторной подстанции до вводных зажимов электроустановки здания;
Z_{L ЭЗ} – полное сопротивление фазных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{PEN ЛЭП} – полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи от низковольтного распределительного устройства трансформаторной подстанции до вводных зажимов электроустановки здания;
Z_{PE ЭЗ} – полное сопротивление защитных проводников распределительных и конечных электрических цепей от вводных зажимов электроустановки здания до места замыкания на землю;
Z_{ЗУ ИП} – полное сопротивление заземляющего устройства источника питания;
Z_{ЗУ ЭЗ} – полное сопротивление заземляющего устройства электроустановки здания;
I_EF – ток замыкания на землю;
U_{Tp ЭЗ} – ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания;
U_{Tp E} – ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли;
1 – открытая проводящая часть аварийного электрооборудования класса I;
2 – земля;
3 – вводной зажим электроустановки здания, на котором выполняют разделение PEN-проводника линии электропередачи на защитный и нейтральный проводники электроустановки здания фазного проводника и PEN-проводника линии электропередачи, а также фазных и защитных проводников электроустановки здания.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TN‑C‑S, равно падению напряжения на защитных проводниках распределительных и конечных электрических цепей от места замыкания на землю 1, расположенного в открытой проводящей части аварийного электрооборудования класса I, до вводного зажима 3, на котором выполняют разделение PEN-проводника линии электропередачи на защитный и нейтральный проводники электроустановки здания:

U_{Tp ЭЗ} = Z_{PE ЭЗ} × I_EF.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания зависит от соотношения полных сопротивлений PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электрических цепей электроустановки здания. При равенстве этих сопротивлений значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания приблизительно составляет одну четвертую часть фазного напряжения:

U_{Tp ЭЗ} ≈ U_o × 0. 5 × 0.5 ≈ 230 × 0.25 ≈ 57,6 В.

Если полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи в 2 раза меньше полного сопротивления защитных проводников электроустановки здания, значение ожидаемого напряжения прикосновения в электроустановке здания будет приблизительно равно двум шестым частям фазного напряжения:

U_{Tp ЭЗ} ≈ U_o × 1/2 × 2/3 ≈ 230 × 2/6 ≈ 76,7 В.

В пределе оно может достигнуть половины фазного напряжения – 115 В, если полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи равно нулю, например, когда электроустановка здания подключена непосредственно к трансформаторной подстанции, встроенной в здание:

U_{Tp ЭЗ} ≈ U_o × 1/2 × 1 ≈ 230 × 1/2 ≈ 115 В.

Ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли равно сумме падения напряжения на защитных проводниках электрических цепей электроустановки здания и падения напряжения на заземляющем устройстве электроустановки здания от главной заземляющей шины до земли 2. Последнее зависит от падения напряжения на PEN-проводнике линии электропередачи и соотношения полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. Ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли можно определить так:

U_{Tp E} = (Z_{PEN ЛЭП} × Z_{ЗУ ЭЗ} / (Z_{ЗУ ИП} + Z_{ЗУ ЭЗ}) + Z_{PE ЭЗ}) × I_EF.

Значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли, с одной стороны, зависит от соотношения полных сопротивлений PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электроустановки здания. С другой стороны, оно зависит от соотношения полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания. При равенстве полных сопротивлений PEN-проводника линии электропередачи и защитных проводников электроустановки здания, с одной стороны, и полных сопротивлений заземляющих устройств источника питания и электроустановки здания, с другой стороны, ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли будет приблизительно равно трем восьмым частям фазного напряжения:

U_{Tp E} ≈ U_o × 1/2 × (1/2 ×1/2 +1/2) ≈ 230 × 3/8 ≈ 86,3 В.

Если полное сопротивление PEN-проводника линии электропередачи равно половине полного сопротивления защитных проводников электроустановки здания, а полное сопротивление заземляющего устройства источника питания также равно половине полного сопротивления заземляющего устройства электроустановки здания, ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли будет больше:

U_{Tp E} ≈ U_o × 1/2 × (1/3 × 2/3 + 2/3) ≈ 230 × 8/18 ≈ 102,2 В.

Максимальное значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли равно половине фазного напряжения – 115 В, если электроустановка здания подключена непосредственно к трансформаторной подстанции, которая встроена в здание. В этом случае ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли равно ожидаемому напряжению прикосновения в электроустановке здания. Такое же значение ожидаемого напряжения прикосновения относительно земли будет в том случае, когда произошло замыкание на землю на вводе в электроустановку здания. Ожидаемое напряжение прикосновения в электроустановке здания при этом равно нулю. Ожидаемое напряжение прикосновения относительно земли может достигнуть половины фазного напряжения также, если в электроустановке здания нет заземляющего устройства.

Условный предел напряжения прикосновения

Условный предел напряжения прикосновения (conventional touch voltage limit) — это максимальное значение ожидаемого напряжения прикосновения, продолжительность воздействия которого не ограничивается при определенных внешних условиях. Это определение на основе ГОСТ Р МЭК 60050-195-2005. В этом стандарте данный термин назван иначе – “допустимое напряжение прикосновения”. Обозначается как U_L .

Условный предел напряжения прикосновения устанавливает значение максимального ожидаемого напряжения прикосновения, которое может иметь место в электроустановке здания в течение неограниченного промежутка времени. Значение этого напряжения, как правило, не должно превышать верхней границы сверхнизкого напряжения, равной 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока. Однако, если электрооборудование применяют в условиях, характеризующихся повышенной опасностью поражения электрическим током, указанные максимальные значения ожидаемого напряжения прикосновения обычно уменьшают, чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током.

Список использованной литературы

СП 437.1325800.2018
Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 3// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2013. – № 4. – 160 c.;

Измерение напряжения прикосновения и шага

Согласно требованиям ПУЭ, ПТЭЭП, ПОТ и ГОСТ измерение напряжения прикосновения следует проводить для обеспечения электробезопасности при работе с разными видами электроустановок, ручных инструментов и оборудования. В их число входят как промышленные станки, приборы или машины, так и бытовая техника, при использовании которой есть вероятность поражения током при касании к корпусу, органам управления, другим частям конструкции.

Когда необходимо измерять напряжение прикосновения?

Измерение напряжения прикосновения — одно из ключевых мероприятий электроиспытаний, которые проводятся в таких случаях:

Ввод в строй сетей энергоснабжения промышленных, коммерческих, административных, общественных или жилых объектов.
Текущий или капитальный ремонт заземляющих устройств электроустановок, электрооборудования.
Модернизация устройств заземления, электрооборудования или электроустановок.
В соответствии с планом межремонтных, профилактических проверок, но не реже, чем через 6 лет.
При подключении к электросети дополнительных линий, электроустановок, оборудования.
По распоряжению представителей надзорных органов, судебного решения, др.

Основные понятия

Напряжение прикосновения (НП) — величина напряжения, которое может возникать при повреждении токопроводящих элементов (пробоях) на открытых частях электрооборудования, с которыми возможен контакт людей. Другими словами, это определенное электричество, которое может появиться на теле человека при касании к электроинструменту, станку, бытовой технике или другому электрооборудованию, элементы которого контактируют с проводами с поврежденной изоляцией.

Чтобы оценить степень вероятной опасности, требуются замеры напряжения соприкосновения на рабочих и нерабочих местах. Они измеряются как разница потенциалов между точкой касания электрооборудования и положением человека на земле. Выполнение таких операций разрешено только сотрудниками специальных лабораторий, имеющих лицензии на электроиспытания электроустановок с классом электробезопасности выше 5.

Средства для измерений

Инженеры нашей электролаборатории измеряют напряжение прикосновения согласно методике с использованием с таких приспособлений:

Мегаомметры Е6-24 — цифровые приборы, обеспечивающие замеры параметров сопротивления изоляции электрических проводников и напряжения электроцепей.

ПИНП — полевые измерители напряженности полей, позволяющие контролировать характеристики сопротивления заземляющих контуров (ЗК).
АНЧ-3 — аппаратура низкой частоты необходима для измерения разности потенциалов токов между двумя точками (местами контактов).
ЭКЗ-01 — измерители параметров глухозаземленных нейтралей.
КДЗ-1 — приборы, обеспечивающие диагностику характеристик заземляющих устройств.
ОНП-1 — комплексы для контроля над параметрами заземляющих контуров.
Медная сетка 250х250 мм.
Пластина из стального сплава размерами 250х250 мм, имитирующая стопы человека.

Порядок измерения НП.

Измерение НП сотрудниками нашей лаборатории проводится в следующем порядке:
Подготовка.

Изучение технической документации: схем электроснабжения, электроцепей подключения оборудования, заземляющих устройств в местах, где есть вероятность соприкосновения персонала с частями электрооборудования, инструментов, техники.

Ознакомление с протоколами предыдущих электроиспытаний, результатами ремонтных, электромонтажных работ.
Выполнение полного списка организационных мероприятий по обеспечению электробезопасности при проведении электроиспытаний.
Проверка мегаомметра: визуальный осмотр на предмет повреждений, целостности проводов и пломбы поверки СИ, а также контроль величины напряжения аккумуляторных батарей.

Измерение НП. Подключение измерительных устройств и приспособлений согласно установленной схеме. При этом токовый электрод монтируется так, чтобы получилась точная имитация цепи, которая образуется при замыкании проводников на землю. Провода контролируемых электроцепей подключаются с помощью отдельных струбцин. Токовый проводник всегда соединяется через заземляющий контур, а потенциальный — через ЗК либо через любую точку корпуса электрооборудования, где есть вероятность прикосновения человека.

Потенциальная электроцепь собирается на базе металлической пластины 250х250 мм, которая имитирует стопы человека, находящегося на расстоянии одного метра от электроустановки. Поверхность под пластиной предварительно увлажняется. Инженер измеряет разность потенциалов на всех рабочих и нерабочих участках, где может находиться оператор (персонал).

В аналогичном порядке измеряется величина сопротивления основания после подготовки соответствующей схемы. Все результаты измерений и расчетов фиксируются в протоколе электроиспытаний согласно ГОСТ.

Заключение. В завершении инженеры электролаборатории готовят заключение о соответствии текущих напряжений прикосновений величинам, указанным в проектной документации. На его основании принимается решение о допуске электросети к дальнейшей эксплуатации.

Чтобы узнать больше подробностей и заказать услуги электролаборатории, звоните нашему менеджеру!

Проверка контактного напряжения: хитрости

Обнаружение неконтролируемого электричества на городских улицах и тротуарах является проблемой для многих муниципалитетов и коммунальных служб. Предпочтительный метод определения этих мест – упреждающий поиск этих напряжений, а не ожидание, пока гражданин сообщит о ударе током себе или, что более типично, своей собаке. Как только подозреваемый объект под напряжением идентифицирован, необходимо провести точные измерения, чтобы подтвердить или опровергнуть наличие потенциала напряжения на проверяемом объекте. Практика использования трубопроводов или компонентов системы водоснабжения в качестве квалифицированного эталонного грунта является общепринятой, но представленное здесь тематическое исследование показывает подводные камни использования этих элементов.

В этой статье рассматривается инцидент, в ходе которого было зарегистрировано 237 контактных напряжений на относительно небольшой площади в течение девяти циклов испытаний. Это было правильное применение Руководства IEEE 1695-2016, по пониманию, диагностике и смягчению паразитного и контактного напряжения, , которое определило, что «квалифицированное» опорное заземление, используемое для снятия показаний напряжения, само по себе находилось под напряжением, способствуя большому количеству заявленные контактные напряжения.

Обнаружение контактного напряжения/отчетность

Нежелательное напряжение на таких объектах, как токопроводящие уличные фонари, светофорное оборудование и распределительные коробки на тротуарах, можно определить несколькими способами. Если вы работаете в муниципалитете или на коммунальном предприятии, наименее желательным методом идентификации будет звонок от вашего босса в воскресенье вечером и вопрос о том, почему какой-то горожанин рассказывает в местных новостях о том, как его собака была поражена или убита уличным фонарем. ваш отдел поддерживает.

Более практичным методом обнаружения этих напряжений является наличие программы упреждающего тестирования, подробно описанной в IEEE 169.5. Это может быть пешее патрулирование для небольшого города или мобильное обследование для более крупных географических районов и крупных городов. Опросы пешего патрулирования включают использование портативных тестеров и ходьбу от объекта к объекту; мобильные обследования включают оборудование, установленное на транспортном средстве (обычно на грузовике), которое движется по улице. Каждый вид обследования имеет свои преимущества и недостатки, но оба являются методами первоначального массового скрининга, то есть каждый метод используется для того, чтобы быстро определить, требует ли объект дополнительной проверки или более детального обследования. Каждый метод обследования, при положительном указании соответствующих технологий, требует дополнительного исследования и понимания электрической системы для дальнейшей оценки результатов.

Подтверждающее тестирование

Поскольку двумя основными технологиями, используемыми для проверки контактных напряжений, являются анализаторы спектра или детекторы электрического поля, любое значение силы сигнала выше определенного заданного уровня требует дальнейшего изучения техником-испытателем. Это делается с помощью вольтметра и измерения между двумя разными точками. Одна из этих точек должна быть квалифицированным эталонным заземлением (т. е. какой-либо объект, находящийся в прямом контакте с землей на достаточном расстоянии от тестируемого объекта, чтобы на нем не было напряжения), а вторая точка должна быть тестируемым/исследуемым объектом.

Соответствующие эталонные основания могут включать, помимо прочего, переносные заземляющие стержни, болты или другие металлические предметы, встроенные в бетон тротуара, водопроводные трубы и пожарные гидранты. Один щуп вольтметра подключается к квалифицированному эталонному заземлению, а другой щуп касается или подключается к тестируемому/исследуемому объекту. Затем техник-испытатель отмечает показания вольтметра. Затем любые подтвержденные показания напряжения оцениваются и обрабатываются в соответствии с местными правилами.

Водопроводные трубы в качестве квалифицированного эталона

Самая большая проблема с использованием водопроводных труб и пожарных гидрантов в качестве квалифицированного эталона заключается в том, что вы, как правило, не можете видеть, что происходит под землей или внутри стены здания. Это означает, что вы не знаете, является ли закопанная/скрытая часть трубы, которую вы используете, металлической, пластиковой или имеет какую-либо другую проблему.

По оценкам одной группы предприятий водного хозяйства, одна треть всех городских водопроводных и распределительных систем в настоящее время изготовлена из ПВХ или ПЭИ. Во многих новых зданиях для водопровода используется ПВХ или PEX. Рабочие концы этих труб (пожарные гидранты, краны или нагрудники) обычно сделаны из металла, чтобы обеспечить некоторую защиту самого водопровода. Только по этой причине водопровод не следует рассматривать в качестве надежного квалифицированного эталонного заземления, поскольку он может не иметь прямого соединения с землей с низким импедансом.

Металлические трубы в зданиях создают дополнительную проблему, если они используются в качестве квалифицированного эталонного заземления. Согласно правилам, он должен быть подключен к электрической системе, даже если он не используется в качестве заземляющего электрода. Из-за ошибок в проводке и/или отсутствия технического обслуживания электрической системы нередко можно обнаружить небольшое напряжение на металлических водопроводных трубах здания… та самая проблема, обнаруженная в этом тематическом исследовании.

Растущая проблема

Несколько лет назад мобильное тестовое оборудование обнаружило возможную проблему перед зданием. Первые три цикла тестирования были типичными результатами, ожидаемыми от обычного исследования мобильного напряжения. Однако что-то резко изменилось во время тестирования 4-го цикла, как видно из 9-го цикла.0032 Рисунок ниже.

Значительное увеличение напряжения в цикле 4 должно было насторожить кого-то о том, что:

1) в этом месте надвигался катастрофический подземный сбой электроснабжения, или

2) процесс измерения напряжения (подтверждающие испытания) каким-то образом был скомпрометирован.

В данном случае это было последнее. Цикл 4 был первым случаем, когда мобильные техники-геодезисты использовали нагрудник с водой снаружи соседнего здания в качестве квалифицированной контрольной площадки. То же самое верно и для последующих пяти циклов испытаний (т. е. система водоснабжения здания использовалась в качестве квалифицированной точки отсчета). Только после цикла 9, и другой набор глаз смотрит на ситуацию, что ошибка измерения напряжения выявлена.

IEEE 1695 содержит хорошо разработанную блок-схему определения и количественного определения контактного напряжения. Один из этих шагов включает в себя процесс проверки того, что квалифицированное эталонное заземление само по себе не имеет существовавшего ранее потенциала напряжения.

На фото 1 , ниже показан один из методов, рекомендуемых стандартом для проверки квалифицированного эталонного заземления. В этом случае используется портативный детектор напряжения. Оранжевая буква «G» на тротуаре — это первоначальный знак подрядчика, показывающий, что это был нагрудник для воды, используемый в качестве их квалифицированного эталона. Красные светодиоды на портативном детекторе напряжения указывают на то, что на нагруднике есть потенциал напряжения. Нагрудник находится за металлической защитной крышкой.

Другим шагом, упущенным подрядчиком в этом тематическом исследовании, было то, что он не использовал контактный детектор напряжения для дополнительного скрининга объектов на наличие возможного напряжения, как показано на Фото 2 ниже. Эта металлическая решетка расположена примерно в 15 футах от нагрудника для воды на Фото 1. Окрашенный в оранжевый цвет «X» означает, что сообщалось о контактном напряжении, но детектор напряжения ясно показывает, что электрическое поле не излучается. Во время мобильного опроса скрининг, показанный на Фото 2, является вторым шагом в блок-схеме IEEE. В пешей патрульной съемке, также называемой «ручной съемкой», Фото 2 является первым шагом в блок-схеме. Когда напряжение измеряется между решеткой и нагрудником под напряжением, на самом деле существует измеряемое напряжение (1,4 В с общим гармоническим искажением 6,5% [THD]). При измерении между этой решеткой и истинным квалифицированным эталонным заземлением потенциал, подтверждающий показания детектора контактного напряжения, отсутствует.

На фото 3 показан фонарный столб с напряжением 2,1 В (6,6% THD), но индикатор контактного напряжения не показывал электрического поля, а вольтметр подтверждает милливольты на столбе. В этом случае, как и на Фото 2, использовался надлежащий квалифицированный эталон, а не нагрудник с водой под напряжением.

Извлеченные уроки

Поскольку водопровод здания сам по себе находился под напряжением и был истинным источником напряжения, любой проводящий объект, которого техник-испытатель коснулся вторым щупом вольтметра, ошибочно показал бы, что объект имеет контактное напряжение на нем. Это объясняет резкое увеличение результатов, начиная с цикла испытаний 4 — изменение квалифицированного эталонного грунта по сравнению с предыдущими тремя циклами испытаний. К счастью, коммунальное предприятие решило отслеживать эту ситуацию с течением времени, а не сразу начинать масштабную модернизацию подземной системы распределения электроэнергии, которая обошлась бы в десятки тысяч долларов. Это привело бы их в недоумение, почему «исправление» не сработало во время следующего цикла испытаний, поскольку техник-испытатель снова использовал тот же нагрудник с водой под напряжением в качестве квалифицированного эталонного заземления.

Фойгтсбергер является президентом компании Utility Testing and Geographic Information Systems LLC, расположенной во Флориде. За последние 20 лет он много писал об электробезопасности и проверке контактного напряжения. С ним можно связаться по телефону [email protected] .

Боковая панель: практический совет

Любое падение напряжения короткого замыкания на землю вызовет градиент напряжения. Если у вас есть истинная квалифицированная контрольная точка с нулевым потенциалом, то ваши показания напряжения будут увеличиваться (или уменьшаться) по мере того, как вы двигаетесь к объекту, находящемуся под напряжением, или от него, когда вы делаете свои показания напряжения. Используя этот метод, вы часто можете точно определить фактическое место неисправности. Если ваши показания напряжения согласуются на большой площади, то, вероятно, виновником является напряжение на квалифицированной эталонной земле.

Испытания шаговым и контактным напряжением

JavaScript не активен

Вы отключили JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы использовать все функции, которые мы предлагаем.

В критических местах, таких как заборы или другие металлические детали, могут возникать опасные шаговые напряжения и напряжения прикосновения. Поэтому крайне важно измерять шаговое напряжение и напряжение прикосновения в местах внутри и вокруг подстанции, чтобы обеспечить безопасность людей и животных.

Токи, имитирующие условия неисправности, подаются таким же образом, как и при измерении импеданса земли, через источник переменного тока с переменной частотой в точку заземления в удаленном месте.

Измеренные напряжения сопоставляются с наихудшими сценариями неисправности и реакции защиты, чтобы определить, соответствует ли система заземления национальным нормам.

Эксперт рекомендует

CPC 100 + CP CU1 + HGT1

С помощью CPC 100 возможны прямые измерения напряжения на устройстве, тогда как с PTM снятие напряжения выполняется с помощью нашего мобильного портативного измерителя HGT1.

HGT1 — портативный вольтметр с батарейным питанием и встроенным анализатором спектра на основе БПФ. Встроенные резисторы с электронной настройкой позволяют пользователям имитировать импеданс человеческого тела. Он обеспечивает широкий динамический диапазон в сочетании с высокой чувствительностью, что позволяет пользователям измерять даже очень малые напряжения и надежно отличать их от помех и помех.

CPC 100

Универсальный комплект для проверки первичного ввода объектов подстанций

CP CU1

Соединительный блок для ввода в линии электропередачи и высоковольтные кабели

HGT1

Ручной тестер заземления

Преимущества этого решения

Безопасность персонала

Испытания шаговым напряжением и напряжением прикосновения являются очень важным фактором, когда речь идет об обеспечении безопасности людей на подстанции и прилегающих территориях, особенно во время электрической неисправности.

Умный и мощный

С помощью CPC 100 + CP CU1 вы можете генерировать тестовый ток на частоте, отличной от сети, чтобы избежать ошибок измерения, и подавать его в линию электропередачи для измерения истинных значений шага и напряжения прикосновения.

Шумоподавление

С помощью частотно-селективного вольтметра HGT1 шаговое напряжение и напряжение прикосновения можно измерять на тех же частотах, что и подаваемый испытательный ток. Это обеспечивает эффективное подавление шума для высокоточного измерения.

Полностью автоматизированное тестирование

PTM для HGT1 обеспечивает полностью автоматизированное тестирование шагового напряжения и напряжения прикосновения, а также использует GPS для отслеживания контрольных точек и оценки в реальном времени в соответствии с применимыми стандартами.

Другие решения

COMPANO 100 + HGT1

COMPANO 100 позволяет легко генерировать испытательный ток на частоте, отличной от сетевой, чтобы избежать ошибок измерения. Это делает результаты испытаний шаговым напряжением и напряжением прикосновения особенно точными.

В сочетании с ручным частотно-селективным вольтметром HGT1 вы можете измерять шаговое напряжение и напряжение прикосновения на тех же частотах, что и подаваемый испытательный ток, и легко получать доступ к различным точкам измерения.