косвенное прикосновение в электроустановках что это такое
Прямое и косвенное прикосновение. Определение, защитные меры. Система уравнивания потенциалов. Что подлежит заземлению в системе уравнивания потенциалов.
Для начала раскроем понятия, используемые в определении прямого и косвенного прикосновения.
Проводящая часть – это часть, которая может проводить электрический ток.
Токоведущая часть – проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением, в том числе нулевой рабочий проводник (но не PEN-проводник).
Открытая проводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.
Сторонняя проводящая часть – проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
Прямое прикосновение – это электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.
Меры защиты от прямого прикосновения:
Косвенное прикосновение – электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.
Меры защиты от косвенного прикосновения (по отдельности или в сочетании):
Уравнивание потенциалов – это электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:
Схема соединения проводящих частей в здании к основной системе уравнивания потенциалов:
Защита человека от поражения электрическим током, прямое и косвенное прикосновение
Вступление
Поражение человека электрическим током опасно для здоровья и жизни любого живого существа. Для защиты от поражений электрическим током в схемы электропроводки включают специальные устройства защиты. Это дифференциальные автоматы защиты, устройства защитного отключения, электрические расцепители и т.п. Каждый из них разработан для защиты человека от определенных прикосновений к токоведущим частям электропроводки.
В электротехнике касание человеком проводов и конструкций, находящихся под напряжением разделяют на прямое и косвенное прикосновение.
Прямое прикосновение
Под прямым прикосновением принимается контакт человеком с частью электропроводки, которая в рабочем режиме находится под напряжением. Иначе говоря, качание человека открытых проводов, контактов, клем по которым в нормальном (не аварийном) режимах протекает электрический ток это и есть прямое прикосновение.
Различаются несколько видов прямого прикосновения
При касании двух фаз тело человека оказывается включенным в полное линейное напряжение сети. Это самое опасное из всех прикосновений. При нем ток протекает по жизненно важным органам. Например, при касании двумя руками, то ток протекает через сердце и легкие.
Ток через тело человека при двойном прикосновении к фазным проводникам практически не зависит от режима нейтрали сети. При любой нейтрали ток через тело человека определяется по простому закону Ома. Ток через тело прямо пропорционален линейному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению человека.
Если принять во внимание сопротивление человека 1000 Ом, а напряжение сети 380 Вольт, то ток через тело человека равен 380 mA(миллиампер), что является смертельным порогом тока поражения.
Примечание: Допустимый интервал времени прохождения тока через тело человека равен 0,01 – 2сек. При этом величины токов, проходящие через тело человека, подразделяются на пять пунктов по типу последствий воздействия.
Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека.
При прямом прикосновении к фазному и нулевому проводу и касании одного провода значение тока через тело человека снижаются, за счет увеличения сопротивления, но все равно остаются смертельно опасными для человека.
Для защиты человека от прямого прикосновения нормативными документами определены меры защиты от прямого прикосновения.
Примечание: По международному электрическому кодексу (МЭК) защита от прямого прикосновения называется базовой защитой.
Базовую защиту от прямого соприкосновения разделяют на физическую защиту от прикосновения (изоляция проводов, огорождения, выделение отдельных помещений для электроустановок) и дополнительную защиту.
Физическая защита это предупредительные меры защиты человека от поражения электрическим током. В большинстве случаях, отдельно без дополнительной защиты, ее нельзя рассматривать как надежную.
Дополнительная защита от прямого прикосновения служит для защиты человека при отсутствии или повреждении первой защиты. Для дополнительной защиты от прямого соприкосновения используется устройство защитного отключения (УЗО) с высокой чувствительностью (I≤30 mA) и минимальным временем срабатывания.
Повторюсь. Прямое прикосновение это непосредственный контакт с частями проводки, по которому протекает ток в нормальном, рабочем режиме. Прямое прикосновение это, скорее всего случайность, вызванная с невнимательностью, оплошностью. Вряд ли кто либо самостоятельно схватится за провод находящейся под напряжением.
Другое дело если прикосновение к токоведущим частям происходит не преднамеренно, а при аварийных режимах. При аварийном режиме человек не предполагает, что токопроводная конструкция оказалась под напряжением. Такое прикосновение называется косвенным, а защита от косвенного прикосновение называется защита от короткого замыкания.
Косвенное прикосновение
Косвенное прикосновение по своей сути более опасно, по сравнению с прямым прикосновением. Если прямое прикосновение это скорее случайность вызванная оплошностью, то косвенное прикосновение происходит при аварийной ситуации и человек заранее не знает, что та или иная конструкция находится под напряжением.
Для защиты от косвенного прикосновения, она же защита от короткого замыкания, применяются более разнообразные способы. Можно выделить несколько основных из них.
Нужно помнить: Максимальное значение напряжения прикосновения Uc, которое человек может выдержать бесконечно долго составляет 50 Вольт переменного тока.
Каждый способ защиты от короткого замыкания различается по своей организации для различных электросетей. Для систем электропитания с глухозаземленной нейтралью (системаTN), с изолированной нейтралью (система IT),с независимым от нейтрали заземлением корпусов электроустановок (система TT) защита от короткого замыкания делается по своим схемам и принципам.
В конце статьи хочу отметить. Нужно помнить что, несмотря на отсутствие запаха, и внешних проявлений электрический ток это жизненно опасен для человека при любом взаимодействии. Только комплексная защита электросети может служить гарантом от любого прикосновения человека к токоведущим частям и поражения человека электрическим током. На этом все!
ПУЭ, глава 1.7: терминология, часть 2
ПУЭ: «1.7.12. Косвенное прикосновение − электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции».
В этом определении не указан вид повреждаемой изоляции. Отрытая проводящая часть может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции (см. п. 1.7.9).
Этот термин для главы 1.7 следует определить так:
косвенное прикосновение: Прикосновение человека или животного к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении основной изоляции.
Необходимо учитывать, что область применения термина «косвенное прикосновение» сократилась, поскольку в современной нормативной документации не используют понятие «защита от косвенного прикосновения». Поэтому рассматриваемый термин не определён в ГОСТ 30331.1.
ПУЭ: «1.7.14. Защита при косвенном прикосновении − защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.
Термин повреждение изоляции следует понимать как единственное повреждение изоляции».
Определение в п. 1.7.14 имеет несколько недостатков.
Во-первых, в названии термина речь должна идти о защите от косвенного прикосновения, поскольку автоматическое отключение питания нацелено на упреждающее отключение аварийного электрооборудования класса I в тот момент, когда на его открытой проводящей части появилось опасное напряжение вне зависимости от того, прикасается ли к ней человек или животное.
Во-вторых, применение в электроустановках зданий электрооборудования класса II, имеющего двойную или усиленную изоляцию опасных частей, находящихся под напряжением, является мерой защиты от косвенного прикосновения.
В-третьих, в определении рассматриваемого термина следовало указать основную изоляцию.
Защита от косвенного прикосновения является защитой от поражения электрическим током, которая предотвращает появление косвенного прикосновения или используется при его возникновении.
Рассматриваемый термин следует исключить из главы 1.7, поскольку в требованиях современной нормативной документации не применяют понятие «защита от косвенного прикосновения» (см. http://y-kharechko.livejournal.com/11731.html ).
В требованиях стандартов МЭК 61140, МЭК 60364‑4‑41, ГОСТ IEC 61140, ГОСТ Р 50571.3, ГОСТ 30331.1 и др. применяют понятия «основная защита» и «защита при повреждении», которые следует включить в главу 1.7. Определения этих терминов необходимо заимствовать из п. 3.1.1 и 3.1.2 ГОСТ IEC 61140:
«основная защита: Защита от поражения электрическим током при нормальных условиях»;
«защита при повреждении: Защита от поражения электрическим током при условиях единичного повреждения».
В главе 1.7 следует определить термины «защита от поражения электрическим током», «нормальные условия» и «условиях единичного повреждения», которые использованы в определениях других терминов. Они определены в п. 20.18, 20.37 и 20.88 ГОСТ 30331.1 следующим образом:
«защита от поражения электрическим током: Выполнение мер, понижающих риск поражения электрическим током»;
«нормальные условия: Условия, при которых все средства защиты являются неповрежденными»;
«условия единичного повреждения: Условия, при которых имеется единичное повреждение какого-то средства защиты».
ПУЭ: «1.7.15. Заземлитель − проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду».
В процитированном определении не указана локальная земля, в электрическом контакте с которой находятся проводящие части, образующие заземлитель. Поэтому рассматриваемое определение в главе 1.7 необходимо заменить определением из п. 20.13 ГОСТ 30331.1:
«заземлитель: Проводящая часть или совокупность электрически соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с локальной землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду».
ПУЭ: «1.7.16. Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
1.7.17. Естественный заземлитель − сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления».
В определении термина «естественный заземлитель» допущена ошибка, поскольку в нём указана сторонняя проводящая часть. Однако если эту проводящую часть, например здания, используют в качестве заземлителя, её классифицируют как элемент электроустановки здания. Следовательно, её нельзя называть сторонней проводящей частью. Поэтому в определении п. 1.7.17 термин «сторонняя проводящая часть» следует заменить термином «проводящая часть», а термин «земля» − термином «локальная земля». В главе 1.7 целесообразно использовать следующее определение:
естественный заземлитель: Проводящая часть здания или сооружения, находящаяся в электрическом контакте с локальной землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
В главу 1.7 следует включить определение термина «электрически независимый заземлитель», который используют в определении типа заземления системы TT и требованиях к системе TT. Этот термин определён в п. 20.102 ГОСТ 30331.1 так:
«электрически независимый заземлитель: Заземлитель, расположенный на таком расстоянии от других заземлителей, что электрические токи, протекающие между ними и Землёй, не оказывают существенного влияния на электрический потенциал независимого заземлителя».
ПУЭ: «1.7.18. Заземляющий проводник − проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем».
Процитированное определение сформулировано некорректно, поскольку не понятно, о заземлении какой части здесь сказано. Оно хорошо характеризует заземляющий проводник переносного заземляющего устройства, которое используют для выполнения заземления проводящих частей электроустановки во время проведения в ней ремонтных или профилактических работ. Однако это определение не подходит, например, для электроустановок зданий.
Из рассматриваемого определения следует, что заземляющий проводник является универсальным защитным проводником. Этот проводник соединяет открытые проводящие части электроустановки здания с заземляющим устройством, исключая из употребления другие защитные проводники. Он же соединяет с заземляющим устройством все сторонние проводящие части здания, подменяя собой проводники уравнивания потенциалов.
В главе 1.7 следует чётко установить зону действия заземляющего проводника, а именно обеспечение электрической связи заземлителя с главной заземляющей шиной. Иначе заземляющее устройство, по его определению, приведённому в п. 1.7.19, будет «накрывать» собой всю электроустановку. В главу 1.7 рекомендуется включить определение рассматриваемого термина из п. 20.15 ГОСТ 30331.1:
«заземляющий проводник: Защитный проводник, соединяющий заземлитель с главной заземляющей шиной».
ПУЭ: «1.7.19. Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников».
Это определение противоречит определению термина «главная заземляющая шина» в п. 1.7.37, в котором эта шина идентифицирована как часть заземляющего устройства. Заземляющее устройство электроустановки здания всегда состоит из трёх элементов: заземлителя, заземляющих проводников и главной заземляющей шины. В других низковольтных электроустановках вместо шины могут использовать зажим. Поэтому в рассматриваемом определении следует указать третий элемент заземляющего устройства − главную заземляющую шину и определить термин так же, как в п. 20.14 ГОСТ 30331.1:
заземляющее устройство: Совокупность заземлителя, заземляющих проводников и главной заземляющей шины.
ПУЭ: «1.7.20. зона нулевого потенциала (относительная земля) – часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю».
Название термина в п. 1.7.20 не соответствует международному наименованию – «эталонная земля», которое применяют в национальной нормативной документации.
В стандарте МЭК 60050‑195 термин «эталонная земля» определён следующим образом: часть Земли, рассматриваемая в качестве проводящей, электрический потенциал которой условно принят в качестве нуля, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземляющего устройства.
Термин «зона нулевого потенциала (относительная земля)» в главе 1.7 следует заменить термином «эталонная земля», заимствовав его определение из п. 20.110 ГОСТ 30331.1:
«эталонная земля: Часть Земли, проводящая электрический ток и находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземляющего устройства, электрический потенциал которой условно принят равным нулю.
Примечание – Понятие «Земля» означает планету со всеми её физическими свойствами».
ПУЭ: «1.7.21. Зона растекания (локальная земля) − зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
Термин земля, используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания».
В этом определении имеются недостатки.
Во-первых, только вторая часть наименования рассматриваемого термина – «локальная земля» соответствует названию международного термина.
Во-вторых, процитированное определение существенно отличается от следующего определения термина «локальная земля» в стандарте МЭК 60050‑195: часть Земли, которая находится в электрическом контакте с заземляющим электродом и электрический потенциал которой не обязательно равен нулю.
В главе 1.7 целесообразно использовать термин из п. 3.17.2 ГОСТ IEC 61140:
«локальная земля: Часть Земли, находящаяся в электрическом контакте с заземлителем, электрический потенциал которой не обязательно равен нулю».
Защита при косвенном прикосновении
Стандарты и нормативные правила выделяют два вида опасных прикосновений: прямое и косвенное. В данной статье речь пойдет о мерах защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.
Косвенное прикосновение обозначает контакт человека с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением, например из-за повреждения изоляции. В этом случае случайный контакт человека с этой частью может оказаться крайне опасным, поскольку через тело человека потечет ток.
Для защиты при косвенном прикосновении, чтобы предупредить поражение людей или животных электрическим током в случае повреждения изоляции, применяют специальные меры, отдельно или сразу несколько из них:
Защитное заземление
Для обеспечения электробезопасности выполняют защитное заземление оборудования. Это заземление отличается от функционального заземления, и подразумевает соединение проводящей, потенциально опасной части оборудования с заземляющим устройством.
Функция защитного заземления — устранить опасность для человека стоящего на земле, и прикоснувшегося к части оборудования, которое оказалось под напряжением из-за замыкания. Все потенциально опасные проводящие части оборудования соединяются с землей посредством заземляющих проводников, соединенных с заземлителем. Благодаря защитному заземлению, напряжение заземленных частей уменьшается до безопасного относительно земли значения.
Защитное заземление применяется к оборудованию, работающему под напряжением до 1000 вольт:
Заземлителем для защитного заземления может служить специально для этой цели искусственно заземленный проводник (искусственный заземлитель), либо какой-нибудь проводящий объект, находящийся в земле, например железобетонный фундамент (естественный заземлитель). Коммуникационные трубопроводы, например канализационные, газовые или трубопровод системы отопления, для этой цели использовать запрещено.
Автоматическое отключение питания
В целях защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, реализуют автоматическое отключение питания путем размыкания сразу нескольких фазных проводников, а в некоторых случаях еще и нулевого проводника. Данный способ защиты сочетается с системами защитного заземления и зануления. Применим он и в тех случаях, когда защитное 
заземление реализовать невозможно.
Этот способ защиты относится к быстродействующим системам, способным за время менее 0,2 секунд отключить оборудование от сети в случае наступления опасной ситуации. Целесообразно применять защитное отключение ручных электроинструментов, мобильных электроустановок, бытовых электроприборов.
Когда фаза замыкается на корпус, либо сопротивление изоляции относительно земли сильно падает, или при соприкосновении токоведущей части с телом человека, электрические параметры цепи изменяются, и это изменение выступает сигналом для срабатывания УЗО, состоящего из прибора защитного отключения и выключателя. Прибор защитного отключения регистрирует изменение параметров цепи и подает сигнал на выключатель, который в свою очередь отключает опасный прибор от сети.
УЗО для защиты при косвенном прикосновении могут реагировать на различные параметры: на токи КЗ в системе зануления или на дифференциальный ток, на напряжение корпуса относительно земли или на напряжение нулевой последовательности.
По типу входного сигнала данный УЗО различаются. На оборудовании с автоматическими УЗО, после регистрации аварийной ситуации реализуется уравнивание потенциалов, затем происходит отключение питания.
Уравнивание потенциалов
Если в одной и той же электросети имеется несколько электроустановок, часть корпусов которых заземлена через отдельный заземлитель без соединения с PE-проводником, а часть оборудования имеет соединение с PE-проводником, такое положение дел опасно, и так заземлять электроустановки запрещается. Почему? Потому что если произойдет замыкание фазы на корпус, скажем, двигателя, заземленного отдельным заземлителем, то корпуса зануленных электроустановок окажутся под напряжением относительно земли. Напомним, что зануление — это соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулевым проводником сети.
Опасно здесь то, что оборудование с правильно организованной защитой окажется под напряжением. Печальный опыт из животноводческого хозяйства свидетельствует о том, что такое неправильное заземление оборудования имело следствием массовую гибель животных.
Чтобы избежать подобных опасностей, реализуют уравнивание потенциалов. Проводящие части защищаемого оборудования соединяют, чтобы потенциалы их были одинаковыми, и таким образом обеспечивается электробезопасность электросети при косвенном прикосновении.
Согласно ПУЭ, у электроустановок на напряжение до 1000 вольт между собой соединяют нулевой защитный PEN- или PE-проводник питающей линии системы TN с заземляющим проводником заземляющего устройства систем IT и TT и с заземляющим устройством заземлителя повторного заземления на вводе в здание.
Сюда же присоединяют металлические коммуникационные трубы сооружения, проводящие части каркаса здания, проводящие части централизованных систем кондиционирования и вентиляции, заземляющие устройства системы молниезащиты 3 и 2 кат., проводящие оболочки телекоммуникационных кабелей, а также функциональное заземление, если нет ограничений по ПУЭ. Проводники системы уравнивания потенциалов от всех этих частей присоединяют затем к главной заземляющей шине.
Выравнивание потенциалов
Выравнивание потенциалов позволяет значительно снизить шаговое напряжение на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, которые прокладываются в земле, в полу, либо на их поверхности, и присоединяются к заземляющему устройству. В некоторых случаях применяют специальные покрытия земли. Можно рассматривать выравнивание потенциалов как частный случай уравнивания, если считать проводящий пол сторонней проводящей частью в электроустановке наряду с металлоконструкциями, трубопроводами.
Двойная или усиленная изоляция
Для защиты при косвенном прикосновении, в электроустановках напряжением до 1000 вольт, применяют двойную изоляцию. Основная изоляция защищена независимой дополнительной изоляцией. В случае повреждения дополнительной изоляции, основная изоляция оказывается защищена.
Усиленная изоляция по своей защитной функции аналогична двойной изоляции, ее степень защиты соответствует двойной изоляции.
Проводящие части электроустановок в двойной защитной и усиленной изоляции не присоединяют ни к защитному проводнику, ни к системе уравнивания потенциалов.
Здесь уместным будет отметить, что электроинструмент и ручные электрические машины по классу защиты от поражения электрическим током подразделяются на четыре класса: 0,I,II,III. Далее рассмотрим некоторые детали реализуемых в них защит.
Класс 0. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током. При повреждении изоляции, от косвенного прикосновения человека защищают изолирующие помещения, изолирующие зоны, площадки, изолирующие полы. Примером может служить дрель, металлический корпус которой не имеет заземляющего контакта, при этом вилка двухполюсная. Между кабелем и корпусом, в месте входа кабеля в корпус, обязательно установлена резиновая втулка, обеспечивающая изоляцию.
Класс I. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током, при этом открытые проводящие части соединены с PE-проводником сети, например стиральные машины с трехполюсной евровилкой защищены именно таким образом.
Класс II. Двойная или усиленная изоляция корпуса. Пример — пластмассовый корпус перфоратора с двухполюсной вилкой и без заземления.
Класс III. Напряжение источника питания не опасно для человека. Это так называемое сверхнизкое (малое) напряжение. Примером может служить бытовой шуруповерт.
Малое (сверхнизкое) напряжение
Малое, или по-другому сверхнизкое напряжение само по себе является защитой при косвенном прикосновении. В сочетании с защитным электрическим разделением цепей, например с применением разделительного трансформатора, безопасность оказывается столь же высокой. Цепи малого напряжения отделяются от цепей высокого напряжения, а в случаях, когда сверхнизкое напряжение выше 60 вольт по постоянному току или выше 25 вольт по переменному току, применяются дополнительные меры: изоляция, оболочка.
Применение сверхнизкого напряжения в электроприборах позволяет отказаться от защитного заземления их проводящих корпусов, кроме ситуаций вынужденного соединения с проводящими частями приборов опасного напряжения. Если малое напряжение используется совместно с автоматическим отключением питания, то один из выводов источника присоединяют к защитному проводнику сети, которая этот источник питает.
Защитное электрическое разделение цепей
В электроустановках напряжением до 1000 вольт реализуется защитное электрическое разделение цепей. При помощи усиленной либо двойной изоляции или основной изоляции и защитного проводящего экрана, одни токоведущие части или цепи отделяются от других. Наибольшее напряжение цепи, которая отделяется, не должно быть выше 500 вольт. Защитное электрическое разделение цепей реализовано например в разделительном трансформаторе. Токоведущие части питаемой цепи прокладываются отдельно от других цепей.
Электрическое разделение цепей значительно повышает безопасность протяженных сетей, благодаря именно разделительным трансформаторам. Участки сетей, изолированные от земли, и имеющие малую протяженность, отличаются незначительной электроемкостью и высоким сопротивлением изоляции, если сравнивать со всей разветвленной сетью. При косвенном прикосновении через тело человека от фазы к земле протечет небольшой ток. Отдельный участок цепи оказывается более безопасным при таком разделении.
Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки
Значительное электрическое сопротивление стен и полов некоторых помещений, зон, площадок, обеспечивает достаточную защиту при косвенном прикосновении даже в отсутствие заземления проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 вольт. Изолирующие помещения применяют для защиты людей при косвенном прикосновении в случаях, когда иные методы защиты неприменимы или нецелесообразны.
Однако есть важное условие: при напряжении электроустановки более 500 вольт, сопротивление изолирующих стен и пола относительно локальной земли не должно быть ниже 100 кОм в любой точке помещения, а при напряжении до 500 вольт — не менее 50 кОм. Изолированные помещения не предполагают наличия защитного проводника, поэтому в них всеми путями исключен занос потенциала извне на проводящие части зоны.