От чего зависит величина напряжения прикосновения

Измерение напряжения прикосновения и шага и методика проведения испытаний

Напряжение между двумя точками расположенными на расстоянии усредненной длины шага, называется шаговым.

Места контакта проводников с поверхностью земли или полом, обладают наибольшим потенциалом. Отдаляясь от поверхности, потенциал уменьшается. Увеличение сечения проводника пропорционально полному квадрату радиуса, на расстояниях около 18-25м может условно приравниваться к 0. При увеличении площади опоры возрастает опасность шагового напряжения.

Напряжение между точками, до которых можно одновременно дотронуться, называют напряжением прикосновения.

Величина напряжения зависит от нескольких факторов:

• схемы замеряемой цепи;
• нейтрали и её исполнения;
• реализации изоляции токопроводящих элементов;
• величины емкостей токопроводящих элементов.

Для безопасности персонала обязательно проводятся измерение и расчет напряжений шага и прикосновения. Не проводя проверок не реализуешь защиту оборудования при скачках напряжения.

Нормы и методика проведения испытаний

В соответствии с нормативной документацией измерения проводятся в помещениях где электроустановки замыкаются на землю, в помещениях с большой протяженностью металлических и токопроводящих установок. В таких помещениях при пробое изоляции возможно появление потенциалов.

Измерения напряжения прикосновения проводят:

• при отсутствии возможности отключения заземления на время проведения замеров;
• при высоком риске пробоев на землю в небольшой удаленности от тестируемого заземления или около оборудования, подключенного к данному заземлению;
• если контур оборудования, соприкасающийся с землей, несущественно отличается от размеров проверяемого заземления.

Для осуществления замеров используют специальное оборудование, с его помощью проверяется правильность подключения оборудования. Нормы величин отличаются типами и свойствами критического режима:

• однофазное замыкание частей под напряжением на землю в сетях до 1кВ;
• замыкание элементов установок на землю от высшего напряжения подстанции 6-10кВ/0,4;
• замыкание на землю в сетях с напряжением 6-35 кВ;
• однофазное замыкание на корпус в сетях до 1кВ;
• замыкание на землю от высшего напряжения с глубоким вводом при напряжении в 110кВ;
• замыкание на землю в сетях с напряжением 110 кВ с глубоким вводом;

В каждом конкретном случае рассчитываются величина напряжения, максимальная длительность воздействия, время отклика элементов защиты.

Совершая измерения разрабатывается комплекс мер для предотвращения любых несчастных случаев, для реализации рабочего плана, а также для реализации процесса эксплуатации в соответствии с нормами электробезопасности.

Что такое напряжение прикосновения

Напряжением прикосновения называется электрическое напряжение, возникающее на теле человека или животного в момент одновременного его контакта с парой точек проводника под напряжением или с парой проводящих частей электрического оборудования, например — с проводом в поврежденной изоляции.

Вообще понятие «напряжение прикосновения» относится к двум открытым для контакта проводящим частям либо к открытой проводящей части и месту на поверхности земли или пола, на котором стоит человек или животное. Если даже человек или животное не находятся в данный момент на указанном месте, можно по крайней мере судить об ожидаемом напряжении прикосновения, то есть о его предполагаемой величине.

Опасность напряжения прикосновения

Если изоляция электрического оборудования, или изоляция питающих проводов, линий, хотя бы частично повреждена, то велика вероятность того, что на корпусах такого оборудования и на конструкциях, с которыми данное оборудование находится в контакте, появится определенное напряжение.

К примеру, стоящий на земле человек дотрагивается до каркаса какой-нибудь установки, который (каркас) по какой-то причине оказался под напряжением, хотя и заземлен при этом. В таком случае разность потенциалов между точками на земле, где расположены стопы человека, и корпусом, в том месте где происходит контакт, и будет численным значением напряжения прикосновения.

Если данное напряжение безопасно (в пределах 2 вольт переменного напряжения), то нет причин для волнения, но если оно значительно выше (если хотя бы превышает 36 вольт переменного), то это может быть опасно.

По мере того, как человек удаляется от места заземления установки, величина напряжения прикосновения для него увеличивается. За пределами зоны растекания тока от установки, напряжение прикосновения будет равно напряжению непосредственно на корпусе оборудования относительно земли. Здесь зона растекания — это та часть земли, за пределами которой потенциал при замыкании частей установки под напряжением на землю принимается равным нулю.

Главный путь защиты от поражения электрическим током — надежная изоляция

Основные способы защиты людей от попадания под напряжение прикосновения — изоляция токоведщих частей электрооборудования, расположение опасных частей на недосягаемой без специального оснащения высоте, установка ограждений и сигнализации опасного приближения, наличие плакатов и знаков, предупреждающих об опасности, и конечно диэлектрические средства индивидуальной защиты. Между тем ни один из перечисленных способов защиты не является универсальным, поэтому лучше применять сразу несколько.

Итак, наличие надежной изоляции токоведущих частей — вот главное условие безопасности при эксплуатации электроустановок. Важнейшая характеристика изоляции — ее сопротивление.

Согласно ПУЭ, сопротивление изоляции кабелей, даже тех, которые работают при напряжении ниже 1000 вольт, не должно быть ниже 0,5 МОм для провода каждой из фаз, а для обмоток статоров электродвигателей регламентированное значение доходит до 1 МОм при комнатной температуре!

Суть в том, что когда человек касается, к примеру оголенного провода, ток через его тело определяется сопротивлением непосредственно тела и напряжением прикосновения в текущих условиях. Но когда человек касается изолированного провода, то сопротивление изоляции включается в цепь последовательно с телом человека, и падение напряжения, а так же ток через тело, получаются значительно меньше, и человек в данных условиях оказывается более защищен от поражения током.

• Как правильно заземлить стиральную машину
• Сопротивление тела человека — от чего зависит и как может изменяться
• Чем опасно самостоятельное выполнение заземления в квартире (переделка TN-C в TN-C-S)

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Техника безопасности

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика

Поделитесь этой статьей с друзьями:

КАЛИ-С

» Статьи » Защита от напряжения прикосновения на доступных частях аппаратуры

Защита от напряжения прикосновения на доступных частях аппаратуры

Основным средством защиты от поражения электрическим током является обеспечение недоступности находящихся под напряжением частей. Однако одна эта защита не может обеспечивать необходимого уровня электробезопасности. Главная причина этого заключается в том, что основная изоляция, т.е. изоляция токоведущих частей от корпуса, крышек и других средств защиты от прикосновения имеет ограниченную надежность.

Во время эксплуатации под влиянием процессов старения, механических, тепловых и других воздействий изоляционные качества материалов, применяемых для выполнения основной изоляции, ухудшаются. Неправильная эксплуатация аппаратуры, проникновение в неё влаги, пыли, грязи ускоряют износ изоляции. Все эти причины могут в конечном счете привести к нарушению, пробою основной изоляции и как следствие этого появлению опасных напряжений на доступных металлических частях.

В случае возникновения пробоя изоляции между сетевой цепью и корпусом аппарата говорят о «замыкании на корпус» (рис. 2). При замыкании на незащищенный корпус в нем возникает напряжение относительно земли. Человек, касающийся такого корпуса, оказывается включенным в цепь замыкания. Падение напряжения на сопротивлении тела человека U н.п., называемое напряжением прикосновения, зависит от многих причин, главным образом от изоляции человека от земли и соединенного с ней оборудования. Так, если человек стоит на полу с хорошими изолирующими свойствами или имеет сухую обувь с резиновой подошвой, напряжение прикосновения составит только часть от напряжения на корпусе относительно земли. При расчете напряжения прикосновения основное значение имеет сопротивление пола Rп. Сопротивление обуви, которая может иметь сырую кожаную подошву, как правило, не учитывается.

Рис. 2. Схема возникновения напряжения прикосновения при замыкании на защищенный корпус.

Дощатые, паркетные полы имеют электрическое сопротивление, составляющее сотни килоом, что достаточно для снижения напряжения прикосновения до допустимой величины.

Однако влага на полу (вода, реактивы, кровь, моча и др.) уменьшает его сопротивление в сотни раз, лишает пол практически полностью его защитных свойств. Во взрывоопасных помещениях (операционная) полы намеренно выполняются из токопроводящего материала для снятия электростатических зарядов. Такой пол также не может обеспечить существенного уменьшения напряжения прикосновения.

Даже при наличии пола с высоким электрическим сопротивлением прикосновение к корпусу аппарата с нарушенной изоляцией представляет серьезную опасность. Это объясняется большим количеством аппаратуры и оборудования в медицинских помещениях, в связи с чем приходится считаться с возможностью одновременного прикосновения к аварийному аппарату и соединенному с землей оборудованию. При этом защитное действие пола не имеет места, а напряжение прикосновения равно полному напряжению между корпусом поврежденного аппарата и землей. Таким образом, рассматривая появление напряжения на доступных частях аппаратуры и говоря о напряжении прикосновения на этих частях, имеют в виду наихудший случай одновременного касания этих частей и заземленного предмета.

Для обеспечения защиты человека от поражения электрическим током при нарушении рабочей изоляции вся электромедицинская аппаратура имеет одно из дополнительных средств защиты.

В зависимости от способа дополнительной защиты от поражения током питающей сети вся аппаратура делится на четыре класса: классы 01 и I — защитное заземление (зануление); класс II — защитная изоляция; класс III — питаниеот изолированного источника низкого напряжения. Использование в медицинских учреждениях аппаратуры класса 0, не имеющей дополнительной защиты от поражения электрическим током запрещено.

Защитное заземление и зануление. Аппаратура классов 01 и I.

Защитное заземление старейшая мера защиты от напряжений, возни­кающих на доступных металлических частях аппаратуры, в случае соединения с ними сетевой цепи. Такое соединение может возникнуть в результате нарушения основной изоляции (замыкание на корпус), при каких-либо поломках деталей, обрывах проводов и при других аварийных обстоятельствах.

Идея защитного заземления чрезвычайно проста. В результате соединения с сетевым проводом доступные части оказываются под напряжением относительно земли, с которой источник сетевого напряжения соединен непосредственно (глухое заземление одного из фазных проводов однофазной сети или нейтрали трехфазной сети), либо через сопротивление изоляции и распределенную емкость сетевых проводов (сети, изолированные от земли). Чтобы уменьшить напряжение, под действием которого может оказаться человек, коснувшись таких доступных металлических частей (корпус аппарата), они соединяются с помощью специального низкоомного заземляющего устройства с землей.

Эффективность защитного заземления (рис. 3) в сильной степени зависит от вида сети в которой оно применяется.

Рис 3. Замыкание на корпус в трехфазной изолированной от земли сети.

В сети с изолированной нейтралью напряжение прикосновения в случае применения защитного заземления снижается примерно во столько раз, во сколько сопротивление заземления меньше сопротивления тела человека, и становится меньше допустимой величины.

Недостаток защитного заземления заключается в том, что при замыкании на заземленный корпус в сети с изолированной нейтралью напряжение на корпусе сохраняется, как правило, длительное время. При этом, если своевременно не обнаружить дефект изоляции и не устранить его, опасность поражения может резко возрасти при двойном замыкании на корпус (рис, 4).

Рис. 4. Двойное замыкание на корпус в трехфазный изолированной от земли сети.

Для того, чтобы избежать появляющихся при двойных замыканиях недопустимо больших напряжений на корпусах аппаратуры, в сетях с изолированной нейтралью необходимо: контролировать качество изоляции, немедленно устраняя возникшие нарушения; не иметь нескольких заземляющих устройств, а если этого нельзя избежать, надежно соединять корпуса аппаратов между собой. В последнем случае двойное замыкание превращается в короткое замыкание, что обеспечивает быстрое срабатывание защиты.

В сетях с заземленной нейтралью защитное заземление доступных металлических частей; аппаратуры оказывается малоэффективным. В случае замыкания на заземленный корпус аппарата на нем устанавливается напряжение, величина которого определяется соотношением между сопротивлением рабочего заземления нейтрали и сопротивлением защитного заземления аппарата R3

Рис. 5. Защитное заземление в трехфазной сети с заземленной нейтралью

Поскольку сопротивление защитного заземления обычно не меньше сопротивления рабочего заземления нейтрали, корпус оказывается по отношению к земле под напряжением, равным или несколько большим половины фазного. Таким образом до срабатывания предохранителя или автоматического выключателя напряжение прикосновения при нарушении рабочей изоляции сетевой цепи превышает допустимую величину. В то же время отключение сетевого напряжения может длительное время или совсем не произойти. Поэтому в сетях с заземленной нейтралью должен применять другой вид защиты — зануление.

Ввиду того, что в сетях с заземленной нейтралью защитное заземление не обеспечивает эффективной защиты при обычно применяемых сетевых предохранителях с номинальным током 15-20А, надежность защиты в этих условиях может быть обеспечена за счет уменьшения времени срабатывания предохранителей автоматических выключателей и тем самым уменьшения времени, в течение которого существует напряжение на корпусе поврежденного изделия относительно земли. С этой целью корпуса защищаемой аппаратуры соединяются зануляющими проводниками с нулевым проводом (рис.6).

Рис. 6. Зануление в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью.

При замыкании на защищенный корпус в сети возникает однофазное короткое замыкание, ток которого превышает рабочий ток предохранительных устройств, что и обеспечивает их быстрое срабатывание.

При замыкании на зануленный корпус в системе зануления, имеющей только заземление нейтрали, напряжение на нулевом проводе по отношению к земле имеет наибольшую величину в месте, замыкания. Это же напряжение имеется и на участках нулевого провода, лежащих дальше от нейтрали. По мере приближения к нейтрали напряжение на нулевом проводе уменьшается (линейно с расстоянием), т.к. снижается сопротивление оставшейся до нейтрали части провода. Для того, чтобы увеличить ток короткого замыкания и одновременно уменьшить падение напряжения на нулевом проводе, его сопротивление желательно иметь возможно малым.

Для уменьшения напряжения на зануленных корпусах в случае нарушения изоляции, а также при обрыве нулевого провода он должен иметь повторное заземление (рис. 7).

Рис. 7. Повторное заземление нулевого провода

В физиотерапевтических и рентгеновских кабинетах, операционных нулевой провод должен повторно заземляться на групповых щитах.

Сопротивление повторных заземлений должно быть не более 10 Ом. При наличии повторного заземления напряжение на нулевом проводе относительно земли при замыкании на корпус будет значительно меньше, чем без него.

Еще более важно повторное заземление в случае обрыва нулевого провода. Если нулевой провод заземлен только за счет рабочего заземления нейтрали (повторное заземление отсутствует), то напряжение на всех зануленных корпусах на месте обрыва провода при пробое в одном из них равно фазному. Весьма существенно, что напряжение соизмеримое с фазным, будет иметь место на защищенных корпусах и при исправных аппаратах. Напряжение на корпусах в этом случае возникает за счет нагрузок, подключенных между фазными и нулевым проводом. Повторное заземление уменьшает напряжение на корпусах при обрыве нулевого провода. Напряжение уменьшается в соответствии с соотношением сопротивлений заземления нейтрали и повторного заземления, т.е. аналогично тому, как это имеет место в сети с заземленной нейтралью при защитном заземлении.

АППАРАТУРА КЛАССОВ 0I и I

Аппаратура, на доступных металлических частях которой защита от напряжения прикосновения осуществляется с помощью защитного заземления или зануления, относится к классу 0I или I. Различие между этими двумя классами заключается в способе присоединения изделий, имеющих штепсельное соединение с питающей сетью, к системе защитного заземления или зануления.

Заземление (зануление) доступных для прикосновения металлических частей аппаратуры класса 0I производится независимо от подключения к питающей сети. Зажим для подключения заземляющего провода, идущего от изделия, не связан с сетевой розеткой, а заземляющий провод должен быть присоединен к нему до включения вилки сетевого шнура в розетку. У изделий класса I заземление (зануление) доступных металлических частей осуществляется автоматически при включении вилки сетевого шнура в сетевую розетку. При этом замыкание цепи защитного заземления производится до замыкания цепей питания, а размыкание — в обратном порядке.

Хотя сущность методов защиты изделий классов 0I и I одинакова, различие в способе присоединения их к системе заземления обусловливает принципиальную разницу между этими двумя классами защиты.

Дополнительная защита аппаратуры класса I осуществляется независимо от желания медицинского персонала и условий, в которых она эксплуатируется. Сетевая вилка с заземляющим контактом не может войти в гнезда обычной розетки, поэтому изделие класса I не может оказаться незаземленным или незануленным.

В отличие от аппаратуры класса I безопасность при использовании аппаратуры класса 0I зависит от обученности, внимательности и добросовестности медицинского персонала. До включения изделия в сеть заземляющий провод должен быть подключен, однако если это по каким-либо причинам не будет сделано, ничто не помешает включить прибор или аппарат в сеть и провести лечебную либо диагностическую процедуру. Таким образом изделие класса 0I по небрежности медицинского персонала либо из-за отсутствий условий для его заземления или зануления может оказаться без дополнительной защиты и при первом нарушении изоляции — замыкании на корпус — явиться причиной поражения электрическим током.

Для присоединения заземляющего провода у изделий класса 0I или I должен иметься специальный винтовой зажим. Изделия, рассчитанные на постоянное присоединение к питающей сети, имеют и постоянное присоединение заземляющего провода, т.е. отключение провода от зажима может осуществляться только с помощью инструмента. Все аппараты с постоянным присоединением к сети относятся к классу I, поскольку присоединение производится однажды при их монтаже специально обученным техническим персоналом.

Качество соединения доступных металлических частей прибора или аппарата с зажимом защитного заземления обеспечивается конструкцией изделия и должно периодически проверяться. Сопротивление между этим зажимом либо заземляющим контактом приборной вилки (при съемном сетевом шнуре) и любой подлежащей защитному заземлению частью не должно превышать 0,1 Ом.

При несъемном трехжильном сетевом шнуре сопротивление измеряют от защитного контакта сетевой вилки (у аппаратов класса I). Величина сопротивления в этом случае не должна превышать 0,2 Ом.

Защита по классам 0I и I — наиболее распространенный способ обеспечения безопасности при нарушении основной изоляции. Во многих случаях применение дополнительной изоляции или питание малым напряжением практически неосуществимы и защита с помощью заземления или зануления оказывается единственно возможной. Так, например, аппараты с нагревательными элементами (кипятильники, термостаты, автоклавы и др.) могут быть выполнены только по классу I или 0I, поскольку дополнительная изоляция подвергалась бы интенсивному воздействию тепла и влаги и ее надежность было бы трудно обеспечить. Применение же малого напряжения при значительной потребляемой мощности приводит к большим токам в низковольтной цепи и практически не может быть обеспечено.

Высокочастотные аппараты, в сетевой цепи которых должны быть установлены сетевые фильтры для подавления радиопомех, содержащие соединенные с корпусом конденсаторы, могут быть выполнены только по классу 0I или I. Такие крупные изделия, как рентгеновские аппараты, операционные столы с электропитанием и др., также изготовляют, как правило, с защитным заземлением (занулением). Использование штепсельных соединений с заземляющими контактами представляет большое удобство в эксплуатации и автоматически обеспечивает надежное заземление доступных для прикосновения частей изделий класса I до подачи сетевого напряжения. Однако необходимо помнить, что имеется потенциальная опасность появления на корпусах изделий класса I напряжения сети, связанная с неправильным монтажом сетевой розетки в помещении или вилки сетевого шнура изделия.

Рис. 8. Схемы правильного (а) и неправильного (б, а) монтажа розеток с заземляющими контактами.

В сетях с глухозаземленной нейтралью к сетевой розетке подходят три провода: фазный (Ф), рабочий нулевой (N) и зануляющий (3) (рис. 8а). Если рабочий нулевой провод окажется ошибочно присоединенным к заземляющему контакту розетки, а зануляющий провод — к ее токоведущему гнезду, это практически не повлияет на безопасность пациента и персонала (рис. 86). В случае же присоединения к заземляющему контакту фазного провода корпус подключенного к розетке прибора или аппарата окажется под фазным напряжением относительно земли (рис. 8в). Такая ситуация чрезвычайно опасна, особенно, если накладываемый на тело пациента электрод соединен с корпусом, как это обычно имеет место для нейтрального электрода кардиографа. В последнем случае напряжение на сетевую обмотку трансформатора не подается (оба токоведущих гнезда розетки соединены с нулевым проводом) и функционирование прибора невозможно, тогда как в первом случае неправильный монтаж розетки на работе прибора не сказывается.

Ошибки в монтаже вилок сетевого шнура встречаются значительно чаще, поскольку из-за постоянного изгиба шнура его жилы периодически обрываются, и возникает необходимость перезаправки вилки, которая часто производится случайными лицами. Вероятность случайных ошибок при этом тоже значительно выше, т.к. присоединение заземляющей жилы к любому токоведущему контакту приведет при неблагоприятной полярности включения вилки к появлению фазного напряжения на корпусе изделия. В зависимости от полярности включения неправильно. заправленной вилки на сетевую обмотку либо будет подано напряжение (рис. 9а ) либо нет (рис. 96). В первом случае корпус соединен с нулевым проводом и опасность отсутствует, во втором — корпус находится под фазным напряжением относительно земли. Таким образом, при неправильном монтаже розетки или вилки, приводящем к появлению напряжения на корпусе изделия, напряжение питания на сетевую обмотку трансформатора не подается и включить изделие нельзя. Это позволяет во многих случаях обнаружить и исправить ошибку монтажа. Однако неисправность не всегда выявляется своевременно.

Рис. 9. Схемы благоприятной (а) и неблагоприятной (б) полярности включения неправильно смонтированной вилки.

Касание находящегося под напряжением корпуса или подключение к прибору наложенных на пациента электродов (один из которых соединен с корпусом) может произойти до включения сетевого тумблера. В этом случае поражение произойдет раньше, чем будет обнаружена ошибка в монтаже. Пример: В связи с помехами кардиомонитора его сетевая вилка была включена в другую розетку. При этом анестезиолог, касаясь пациента руками, ощутил удар током, а пациент дернулся, затем у него исчез пульс и остановилось дыхание. Монитор немедленно отключили, а у пациента благодаря энергичным мерам было восстановлено нормальное кровообращение и дыхание. Анализ показал, что вилка кардиомонитора была неверно смонтирована. В результате при первом включении его корпус оказался соединенным с рабочим нулевым проводом, несущим значительную помеху. После того, как вилку вставили в другую розетку, полярность включения стала неблагоприятной и электрод, наложенный на правую ногу пациента и соединенный- с корпусом прибора, оказался под фазным напряжением относительно земли.

Из анализа возможных ошибок в монтаже сетевых розеток и вилок с заземляющими контактами следует вывод, что до наложения электродов на пациента следует проверить работоспособность прибора или аппарата класса I включением его в сеть. Если напряжение на первичную обмотку трансформатора не подается, то должна быть найдена и устранена неисправность и только после этого изделие может быть допущено к эксплуатации.

Не следует во время проведения процедуры при наложенных на пациента электродах переключать вилку из одной розетки в другую. В случае крайней необходимости новая розетка должна быть предварительно проверена, например включением в нее другого прибора, не связанного с пациентом.

К появлению фазного напряжения на корпусе прибора или аппарата приводят также обрыв заземляющего провода в сетевом шнуре и касание его с токоведущими проводами. В этом случае опасность поражения током еще больше, так как изделие функционирует нормально и нарушение сразу не обнаруживается.

ЗАЩИТНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ.

Аппаратура класса II.

Виды защитой изоляции

Гораздо более эффективным и перспективным способом защиты от поражений электрическим током, по сравнению с защитным заземлением (занулением), служит применение защитной изоляции. Сущность этого метода заключается в том, что дополнительно к основной изоляции в приборе или аппарате применяется в той или иной форме защитная изоляция, исключающая возможность появления напряжений прикосновения на доступных металлических частях.

Функции защитной изоляции существенно отличаются от функций основной изоляции. Основная изоляция предназначена для защиты от прикосновения к токоведущим, находящимся под напряжением частям и может своевременно обеспечить нормальное функционирование электрической части аппаратуры.

Защитная изоляция является дополнительной к основной изоляции и в случае ее нарушения защищает доступные для прикосновения, нормально не находящимся под напряжением части от возникновения на них напряжения прикосновения.

В отличие от защитного заземления (зануления), обеспечивающего уменьшение напряжения прикосновения на доступных металлических частях или отключение питающей сети только после возникновения этого напряжения, защитная изоляция полностью исключает, возможность появления напряжения прикосновения.

При эксплуатации изделий, имеющих защитную изоляцию, с медицинского и технического персонала снимаются ответственность и какая-либо забота о защитном заземлении аппаратуры. Обеспечение безопасности при использовании изделий класса II находится поэтому в минимальной зависимости от знаний, внимательности и добросовестности лиц, обслуживающих аппаратуру, а также систему электропитания и заземления медицинских помещений. Практически это означает, что сетевая вилка аппарата класса II может быть вставлена в любую по конструкции сетевую розетку, и аппарат готов к работе.

Наиболее надежной формой выполнения защитной изоляции является изолирующая оболочка, защищающая от прикосновения как к находящимся под напряжением частям, так и ко всем металлическим частям, которые могут оказаться под напряжением, при нарушении основной изоляции (шасси, сердечник трансформатора и др.). Обычно оболочка выполняется в виде закрытого корпуса из изоляционного материала, внутри которого на металлическом шасси монтируется электрическая часть изделия.

Изолирующая оболочка применяется в ручных изделиях, т.е. приборах и аппаратах, которые во время работы находятся в руках обслуживающего персонала или пациента. В этом случае требования к защите от напряжения прикосновения особенно велики; в то же время прикосновение заземляющего провода утяжеляет сетевой шнур и уменьшает его гибкость, что усложняет работу с изделием.

Кроме того, по условиям эксплуатации сетевой шнур ручного прибора или аппарата подвергается постоянным механическим нагрузкам — изгибу, натяжению, кручению, что значительно увеличивает вероятность обрыва заземляющего провода. В связи с этим электрифицированный медицинский инструмент — ручные бормашины, хирургические пилы, электродерматомы и др. — выполняют с изолированной оболочкой.

Другой формой выполнения защитной изоляции является промежуточная изоляция. Промежуточная изоляция отделяет все доступные для прикосновения металлические части от частей, которые могут оказаться под напряжением при нарушении основной изоляции. При применении промежуточной изоляции, аппаратура класса II может быть выполнена в металлическом корпусе. Детали сетевой цепи таких приборов и аппаратов, имеющие только основную изоляцию — трансформатор, тумблер, держатель предохранителя и др., монтируются на панелях, изготовленных из изоляционного материала. Панели являются промежуточной изоляцией и обеспечивают надежное отделение указанных частей от металлических шасси и корпуса.

Так как защитная изоляция является дополнением к основной, поэтому параметры и состояние дополнительной изоляции следует проверять отдельно, независимо от проверки основной изоляции. Электрическое сопротивление дополнительной изоляции должно быть не менее 5 мОм.

Во многих случаях невозможно так расположить основную и защитную изоляцию, чтобы между ними находилась какая-либо металлическая часть или чтобы эту металлическую часть при проведении испытаний можно было поместить между основной и защитной изоляцией. Совокупность основной и защитной изоляцией, не отделенных друг от друга, образует так называемую усиленную изоляцию. По своим механическим и электрическим свойствам усиленная изоляция должна быть равноценна совместно примененным основной и защитной изоляцией.

С точки зрения электробезопасности одно из наиболее ответственных мест в конструкции всех типов изделий класса II, как, впрочем, и других классов, — ввод внешних находящихся под напряжением проводов, в первую очередь сетевого шнура. В изделиях класса II опасность заключается в том, что в месте ввода несъемного сетевого шнура нарушается непрерывность изолирующей оболочки, либо (при промежуточной изоляции) находящиеся под напряжением питающей сети провода проходят в непосредственной близости от доступных незаземленных металлических частей. Значительно усугубляют эту потенциальную опасность многократные механические нагрузки, которым подвергается сетевой шнур в условиях эксплуатации: натяжение, изгиб, кручение, стягивание оболочки с жил.

Конструкция ввода и крепления шнура должна обеспечивать защиту его от всех указанных воздействий. Для защиты от чрезмерного изгиба в месте ввода шнур должен проходить сквозь изоляционную выступающую из аппарата втулку. Длина выступающей части втулки должна составлять не менее 5 диаметров шнура (если шнур плоский, то диаметр заменяется шириной шнура). Втулка должна иметь достаточную жесткость, чтобы изгиб шнура в месте выхода не превышал допустимую величину.

Для того чтобы отличить изделия класса II от запрещенных к применению в медицинских целях изделий класса 0, приборы и аппараты класса II должны иметь нанесенный на видном месте условный знак-символ. Этот условный знак имеет вид двух расположенных один внутри другого квадратов, символизирующих двойную изоляцию (рис. 10,6).

Рис. 10. Символы для маркировки изделий.

а — изделия типа CF;

б — изделия класса II;

в — изделия типа CF с защитой от дефибрилляции;

г — внимание! Обратиться к документации.

Сравнительно с защитным заземлением (занулением) защитная изоляция имеет ряд существенных преимуществ. Эффективность защиты не зависит от состояния системы заземления или от сопротивления цепи фаза-нуль (при занулении); не имеет значения величина номинального тока сетевого предохранителя или автоматического выключателя, также как и другие параметры системы электропитания медицинских помещений. Это позволяет использовать изделия класса II в любых помещениях, при любых сетях без заботы о какой-либо дополнительной защите.

Отсутствие защитного заземляющего провода позволяет избежать в приборах и аппаратах класса II ряда серьезных недостатков аппаратуры с защитным заземлением (занулением).

Присоединение к аппаратуре заземляющего проводника само по себе может явиться причиной поражения электрическим током. К наиболее частым причинам поражения электрическим током относятся ошибки при монтаже сетевой проводки, неправильная сборка сетевой вилки, обрыв нулевого провода в сетевом шнуре и касание им токоведущей жилы.

В аппаратуре с заземляющим проводом условия эксплуатации основной изоляции более тяжелые, чем в аппаратуре класса II. Это объясняется тем, что металлические части ее корпусов заземлены и основная изоляция, отделяющая корпус от сетевой цепи, постоянно находится под действием фазного напряжения сети. В аппаратуре же с защитной изоляцией в большинстве случаев изоляция работает в более легком режиме, не находясь постоянно под действием напряжения питающей сети. Легкий двужильный сетевой шнур сам по себе немало облегчает эксплуатацию приборов и аппаратов, особенно переносных.

Одной из областей, где применение приборов класса II дает существенные преимущества по сравнению с приборами, использующими защитный провод, является комплексное наблюдение за больным в операционной или палате интенсивной терапии. Необходимость получения значительного количества данных заставляет использовать несколько измерительных приборов. Все они имеют одну общую точку — источник полезного сигнала, т.е. тело пациента. Однако защитные провода каждого из приборов класса I (или 0I), соединяясь между собой, образуют петли (шлейфы) из проводников, на которые переменные электромагнитные поля, создаваемые главным образом током в проводах, питающей сети, могут наводить переменные потенциалы. Поскольку регулируемые приборами полезные сигналы имеют величины порядка милливольт, наводимые потенциалы могут оказывать значительное мешающее действие.

Другим следствием соединения между собой корпусов диагностических приборов через защитные провода является возможность протекания в этих провода уравнительных токов с частотой питающей сети. Уравнительные токи могут протекать в цепях зануляющих проводов из-за изменения потенциала нулевого провода по отношению к металлическим частям здания, водопроводной сети и другим искусственным или естественным заземлителям, используемым в качестве рабочего заземления. Изменение потенциала нулевого провода связано с неравномерной нагрузкой фаз и протеканием по нему рабочего тока однофазной аппаратуры. При протекании указанных уравнительных токов также создаются интенсивные помехи чувствительной диагностической аппаратуре. Борьба с ними представляет большие трудности и часто не дает положительных результатов.

При использовании приборов класса II, не имеющих защитного провода, проблема борьбы с наводками в петлях цепей заземления, а также с потенциалами, вызванными протеканием уравнительных токов в этих цепях, полностью снимается.

Изделия класса II лишены основного недостатка аппаратуры с автономным питанием, т.к. не требуют смены гальванических элементов или зарядки аккумуляторов.

Однако, защитная изоляция, не смотря на все ее достоинства, не является универсальным средством защиты от напряжения прикосновения.

Ряд причин ограничивает возможности применения защитной изоляции. Так, изолирующая оболочка используется только для приборов и аппаратов относительно небольших габаритов и массы. Недостаточная механическая прочность литьевых пластмасс не позволяет пока изготовлять пластмассовые корпуса для напольных изделий или для изделий массой более 10 кг.

Применение промежуточной изоляции не лимитируется габаритами аппаратуры, однако вызывает значительные трудности при обеспечении изоляции деталей сетевой цепи.

Защитная изоляция не может использоваться в высокочастотных аппаратах, имеющих сетевые помехоподавляющие фильтры. В таких фильтрах применяются конденсаторы, включаемые между сетевой цепью и металлическим корпусам аппарата.

Отсутствие заземляющего провода, уменьшающего величину тока утечки в нормальных условиях, ограничивает возможность применения аппаратуры класса II при проведении исследований и терапевтических (хирургических) процедур, связанных с непосредственным контактом с сердцем (катетеризация, электро­кардиостимуляция сердца). Это объясняется опасностью использования в этих случаях аппаратуры с током утечки на корпус (в нормальных условиях) более 10 мкА. Без соединения металлического корпуса аппарата с шиной заземления такую малую величину тока утечки обеспечить достаточно трудно.

ПИТАНИЕ ОТ ИЗОЛИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА

НАПРЯЖЕНИЯ

Аппаратура класса III

Использование для питания аппаратуры изолированного источника низкого напряжения (не более 50В постоянного тока или 24В переменного тока) — одно из наиболее эффективных средств защиты от напряжений прикосновения на доступных металлических частях. Хотя эти напряжения при отягчающих обстоятельствах и могут представить опасность для организма, если исключить возможность микрошока, их можно условно считать «безопасными». Если в аппарате, который питается переменным напряжением 24В и не имеет других цепей с большим напряжением, произошло нарушение основной изоляции и питающий провод оказался соединенным с доступными для прикосновения частями, то серьезной опасности не возникает. Помимо величины напряжения, большое значение имеет и то, что провода источника низкого напряжения в отличие от проводов обычной сети надежно изолированы от земли и сопротивление этой изоляции ограничивает ток в цепи замыкания.

Смысл понятия «низкое напряжение» с точки зрения электробезопасности не ограничивается величиной напряжения между питающимися проводами. Если, например, с помощью автотрансформатора, подключенного к сети, получить 24В, это не будет низким напряжением, обеспечивающим электробезопасность.

Сетевая цепь аппарата, который будет питаться от автотрансформатора, в зависимости от способа включения его в сеть, вида сети, нарушений ее изоляции и других причин может оказаться под различными напряжениями относительно земли, значительно превышающими 24В (вплоть до полного фазного напряжения). Поэтому, если низкое напряжение получается путем преобразования сетевого напряжения, это должно осуществляться с помощью понижающего трансформатора с разделенными обмотками.

Надежность разделения цепи низкого напряжения от питающей сети должна

быть очень велика и к изоляции между обмотками предъявляются требования к двойной либо усиленной изоляции. Электрическая прочность испытывается напряжением 4 кВ, а сопротивление изоляции должно составлять не менее 7 МОм.

Трансформатор для питания изделий класса III представляет собой самостоятельное изделие и должен удовлетворять всем требованиям электробезопасности, в частности быть выполненным по классам 0I, I или III.

Изделия класса III значительного распространения не имеют, т.к., прежде всего, требуется отдельный трансформатор, что во многих случаях крайне неудобно. Из-за низкого напряжения питания потребляемые аппаратом токи увеличиваются по сравнению с обычными. В ряде случаев выполнение аппаратуры по классу III недопустимо. Это связано с тем, что ток утечки приборов и аппаратов класса III не нормируется, т.к. он определяется током утечки разделительного понижающегося трансформатора В связи с этим изделия класса III нельзя применять для диагностики и лечения пациентов с введенным в сердце электродом или катетером.

Аппараты для эндоскопии различного назначения выполняются по классу III. Это связано с ограничением напряжения, которое может быть использовано для питания осветительных ламп эндоскопических приборов.

По классу III выполняют налобные лампы для врача, ручные лампы для освещения полости рта и другие осветительные устройства, которые во время работы находятся в руке врача.

Аппаратура класса III имеет то преимущество, что в руках врача и в полости тела пациента нет частей с электрическими цепями, напряжение на которых превышает 24В переменного тока или 50В постоянного тока.

Напряжение прикосновения: что это такое, особенности, меры защиты, расчет

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.

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:

где I_EF – ток замыкания на землю, А.

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

1. Во-первых, полное сопротивление защитных проводников электроустановки здания обычно менее 1 Ом.
2. 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:

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:

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.

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:

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:

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

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