ПУЭ: «1.7.22. Замыкание на землю − случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей».
Представленное определение справедливо только для наружных электроустановок, например – воздушных линий электропередачи, в которых возможно прямое замыкание на землю частей, находящихся под напряжением. В закрытых электроустановках, например – в электроустановках зданий, прямого замыкания на землю частей, находящихся под напряжением не происходит. При повреждении основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением, электрооборудования класса I происходит её замыкание на открытую проводящую часть. Часть, находящаяся под напряжением, может также замкнуться на защитный проводник или стороннюю проводящую часть.
В главе 1.7 следует использовать определение рассматриваемого термина из п. 20.16 ГОСТ 30331.1 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/4077.html , http://y-kharechko.livejournal.com/7044.html ):
«замыкание на землю: Возникновение случайного проводящего пути между частью, находящейся под напряжением, и Землёй или открытой проводящей частью, или сторонней проводящей частью, или защитным проводником».
ПУЭ: «1.7.23. Напряжение на заземляющем устройстве − напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала».
Определение термина в п. 1.7.23 сформулировано некорректно.
Во-первых, в нём указана какая-то точка ввода тока в заземлитель, которая не определена в ПУЭ.
Во-вторых, из рассмотрения изъяты два элемента заземляющего устройства – заземляющий проводник и главная заземляющая шина. Однако практический интерес представляет напряжение на главной заземляющей шине, когда через заземляющее устройство в локальную землю протекает ток замыкания на землю.
В главе 1.7 рассматриваемый термин необходимо определить следующим образом:
напряжение на заземляющем устройстве: Напряжение между главной заземляющей шиной и эталонной землёй, возникающее при протекании электрического тока из заземлителя в землю.
ПУЭ: «1.7.24. Напряжение прикосновения − напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
Ожидаемое напряжение прикосновения − напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается».
В стандарте МЭК 60050-195 определены следующие термины:
(эффективное) напряжение прикосновения: напряжение между проводящими частями, когда их одновременно касается человек или животное.
Примечание − На значение эффективного напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление человека или животного в электрическом контакте с этими проводящими частями;
ожидаемое напряжение прикосновения: напряжение между одновременно доступными проводящими частями, когда этих проводящих частей не касается человек или животное.
Определения рассматриваемых терминов в главе 1.7 следует привести в соответствие с определениями в стандарте МЭК 60050-195. При этом из названия первого термина и примечания к его определению целесообразно исключить слово «эффективное»:
напряжение прикосновения: Напряжение между проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
Примечание – На значение напряжения прикосновения может существенно влиять полное сопротивление тела человека или животного, находящегося в электрическом контакте с этими проводящими частями;
ожидаемое напряжение прикосновения: Напряжение между доступными одновременному прикосновению проводящими частями, когда человек или животное к ним не прикасаются.
ПУЭ: «1.7.25. Напряжение шага − напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека».
Это определение соответствует определению термина «шаговое напряжение» в стандарте МЭК 60050-195. Его можно использовать в главе 1.7 без изменений. При этом рассматриваемый термин следует поименовать шаговым напряжением.
ПУЭ: «1.7.26. Сопротивление заземляющего устройства − отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю».
В определении этого термина нет ошибок. Поэтому его можно применять главе 1.7.
ПУЭ: «1.7.27. Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой − удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.
Термин удельное сопротивление, используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление».
В названии и определении рассматриваемого термина слово «земля» целесообразно заменить словом «грунт», поскольку в нормативной и справочной документации приводят значения удельного сопротивления для различных видов грунта: песка, глины, известняка и др. Такие значения, например, указаны в п. D.2 «Удельное сопротивление грунта» ГОСТ Р 50571.5.54 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/729.html ).
ПУЭ: «1.7.28. Заземление − преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством».
Процитированное определение имеет недостатки.
Во-первых, в электрических сетях и установках, а также в электрооборудовании заземляют проводящие части, а не какие-то точки.
Во-вторых, это определение не согласовано со следующим определением термина «заземлять» в стандарте МЭК 60050‑195: выполнять электрическое соединение между данной точкой в системе или в установке, или в оборудовании и локальной землёй. В примечании к определению термина разъяснено: присоединение к локальной земле может быть: преднамеренным или непреднамеренным или случайным и может быть постоянным или временным.
В определении стандарта МЭК 60050‑195 вместо точки следует указать проводящую часть. Это также позволит исключить из определения перечисление объектов без ухудшения его качества.
В главе 1.7 следует использовать термин из п. 20.11 ГОСТ 30331.1, лишённый указанных недостатков:
«заземление: Выполнение электрического присоединения проводящих частей к локальной земле.
Примечание – Присоединение к локальной земле может быть:
— преднамеренным;
— непреднамеренным или случайным;
— постоянным или временным».
ПУЭ: «1.7.29. Защитное заземление − заземление, выполняемое в целях электробезопасности».
Этот термин определён в стандарте МЭК 60050‑195 иначе: заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей безопасности. Поскольку определение имеет недостатки, указанные выше, его нельзя рекомендовать для применения в ПУЭ.
В главе 1.7 целесообразно использовать определение рассматриваемого термина, заимствованное из п. 20.20 ГОСТ 30331.1:
«защитное заземление: Заземление, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности».
ПУЭ: «1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление − заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности)».
Представленное определение содержит недостатки.
Во-первых, в нём использован устаревший термин «токоведущая часть».
Во-вторых, для обеспечения нормального оперирования электрооборудования не всегда требуется заземление его частей, находящихся под напряжением. Часто заземляют проводящие части электрооборудования, которые являются экранами, предназначенными для снижения влияния электромагнитных полей на его чувствительные элементы, а также для защиты человека и животных от электромагнитного излучения. Поэтому в рассматриваемом определении вместо частного термина «токоведущая часть» следовало использовать общий термин «проводящая часть».
Во-третьих, заземляют не точки, а проводящие части.
В-четвёртых, только второе название рассматриваемого термина − «функциональное заземление» соответствует наименованию термина в стандарте МЭК 60050‑195, в котором он определён так: заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей иных, чем электрическая безопасность. Однако это определение имеет недостатки, указанные выше. Поэтому его нельзя рекомендовать для применения в ПУЭ.
В главе 1.7 целесообразно использовать определение рассматриваемого термина, заимствованное из п. 20.93 ГОСТ 30331.1:
«функциональное заземление: Заземление, выполняемое по условиям функционирования не в целях электрической безопасности».
ПУЭ: «1.7.31. Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ − преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности».
В процитированном определении допущены грубые ошибки, поскольку в нём упомянуты однофазный ток и трёхфазный ток, которых не существует.
Рассматриваемый термин не применяют в документах МЭК. В них используют термин «защитное заземление», которым обозначают соединение открытых проводящих частей с защитными проводниками, имеющими в системах TN-C, TN-S, TN-С-S электрический контакт с заземлёнными частями источников питания, находящимися под напряжением.
Термин «защитное зануление» следует исключить из ПУЭ и другой национальной нормативной документации. В главе 1.7 необходимо надлежащим образом определить типы заземления системы TN-C, TN-S, TN-С-S (см. https://y-kharechko.livejournal.com/62252.html ), посредством которых более точно идентифицируют присоединение открытых проводящих частей низковольтной электроустановки к заземлённой части источника питания, находящейся под напряжением.
ПУЭ: «1.7.32. Уравнивание потенциалов − электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
Защитное уравнивание потенциалов − уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
Термин уравнивание потенциалов, используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов».
В стандарте МЭК 60050‑195 термин «уравнивание потенциалов» определён иначе: обеспечение электрических соединений между проводящими частями, предназначенное достичь эквипотенциальности.
В главе 1.7 этот термин целесообразно определить так же, как в п. 3.16 ГОСТ IEC 61140:
«уравнивание потенциалов: Выполнение электрических соединений между проводящими частями, для обеспечения эквипотенциальности.
Примечание – Эффективность уравнивания потенциалов может зависеть от частоты электрического тока в соединениях».
Термин «защитное уравнивание потенциалов» целесообразно определить в главе 1.7 так же, как он определён в п. 20.21 ГОСТ 30331.1:
«защитное уравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов, выполняемое с целью обеспечения электрической безопасности».
В главу 1.7 следует включить исходный термин «эквипотенциальность» из п. 20.95 ГОСТ 30331.1:
«эквипотенциальность: Состояние, при котором проводящие части находятся под практически равными электрическими потенциалами».
ПУЭ: «1.7.33. Выравнивание потенциалов − снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли».
Выравнивание потенциалов является уравниванием потенциалов, выполняемым на поверхности, по которой перемещаться люди и животные. Поэтому рассматриваемый термин целесообразно определить в главе 1.7 кратко:
выравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов, выполняемое на поверхности земли или пола.
Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
Прямое прикосновение — электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.
Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.
Защита от прямого прикосновения — защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
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.
Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
Искусственный заземлитель — заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
Естественный заземлитель — сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.
Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Зона нулевого потенциала (относительная земля) — часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.
Зона растекания (локальная земля) — зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
Термин земля, используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.
Замыкание на землю — случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.
Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.
Напряжение прикосновения — напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
Ожидаемое напряжение прикосновения — напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.
Напряжение шага — напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой — удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.
Термин удельное сопротивление, используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.
Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ — преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.
Уравнивание потенциалов — электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
Защитное уравнивание потенциалов — уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
Термин уравнивание потенциалов, используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов.
Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.
Защитный (PE) проводник — проводник, предназначенный для целей электробезопасности.
Защитный заземляющий проводник — защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.
Защитный проводник уравнивания потенциалов — защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.
Нулевой защитный проводник — защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.
Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (
) — проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.
Совмещенные нулевой защитный и нулевой рабочий (
) проводники — проводники в элетроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.
Главная заземляющая шина — шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.
Защитное автоматическое отключение питания — автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
Термин автоматическое отключение питания, используемый в главе, следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.
Основная изоляция — изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.
Дополнительная изоляция — независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.
Двойная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.
Усиленная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.
Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) — напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.
Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей.
Безопасный разделительный трансформатор — разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением.
Защитный экран — проводящий экран, предназначенный для отделения электрической цепи и/или проводников от токоведущих частей других цепей.
Защитное электрическое разделение цепей — отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью:
основной изоляции и защитного экрана;
Непроводящие (изолирующие) помещения, зоны, площадки — помещения, зоны, площадки, в которых (на которых) защита при косвенном прикосновении обеспечивается высоким сопротивлением пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части.
Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.
Шаговое напряжение — это напряжение между двумя точками на земле на расстоянии шага, возникающее вокруг точки замыкания на землю токоведущей линии. Наибольшая величина этого напряжения наблюдается на расстоянии 80 — 100 см от точки касания провода с землей, затем оно бистро понижается и на расстоянии 20 м практически становится равным нулю.
В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др. — интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя.
Очень часто путают напряжения прикосновения и напряжение шага. Напряжение прикосновения — это разность потенциалов двух точек электрической цели, которых одновременно касается человек, а напряжение шага есть напряжение между двумя точками поверхности земли в зоне растекания тока, отстоящими друг от друга на расстоянии одною шага.
Шаговое напряжение при одиночном заземлителе
Шаговое напряжение определяется отрезком, длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т.е. от типа заземлителя, и изменяется от некоторого максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя.
Допустим, что в земле в точке О размещен один заземлитель (электрод) и через этот заземлитель проходит ток замыкания на землю. Вокруг заземлителя образуется зона растекания тока по земле, т. е. зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами заземления на землю, может быть условно принят равным нулю.
Причина этого явления заключается в том, что объем земли, через который проходит ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя увеличивается, при этом происходит растекание тока в земле. На расстоянии 20 м и более от заземлителя объем земли настолько возрастает, что плотность тока становится весьма малой, напряжение между точками земли и точками еще более удаленными не обнаруживается сколько нибудь ощутимо.
Распределение напряжения на различных расстояниях от заземлителя: 1 — потенциальная кривая 2 — кривая характеризующая изменение шагового напряжения
Если измерить напряжение Uз между точками, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится потенциальная кривая ) Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала Чем ближе к заземлителю, тем напряжение между этими точками на земле будет больше (U a б > U бв; U бв > U вг)
Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов между этими точками
U ш = U в — U г = U з B
где B —коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой 1 . Наибольшие значения напряжения шага и коэффициента B будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага.
Кривая 2 характеризует изменение шагового напряжения.
Опасное шаговое напряжение может, например, возникнуть вблизи упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В этом случае запрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние ближе 8 — 10 м.
Шаговое напряжение отсутствует, если человек стоит или на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока.
Максимальные значения шагового напряжения будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Объясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, как правило, в начале кривой.
Наименьшие значения шагового напряжения будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически за пределами поля растекания тока, т.е. дальше 20 м. Напряжение шага будет отсутствовать, когда человек стоит в зоне малых (близких к кулевому) потенциалов, на линии равного потенциала или на одной ноге (поэтому выходить из зоны растекания тока рекомендуется, перемещаясь прыжками на одной ноге и располагая ступню вдоль линии равного потенциала).
Шаговое напряжение при групповом заземлителе
В пределах площади, на которой размещены электроды группового заземлителя, шаговое напряжение меньше, чем при использовании одиночного заземлителя. Шаговое напряжение также изменяется от некоторого максимального значения до нуля — при удалении от электродов.
Максимальное шаговое напряжение будет, как и при одиночном заземлителе, в начале потенциальной кривой, т.е. когда человек одной ногой стоит непосредственно на электроде (или на участке земли, под которым зарыт электрод), а другой — на расстоянии шага от электрода.
Минимальное шаговое напряжение соответствует случаю, когда человек стоит на «точках» с одинаковыми потенциалами.
Опасность шагового напряжения
При обнаружении замыкания на землю до отключения поврежденного участка запрещается приближаться к месту повреждения на расстояние менее 4 — 5 м в закрытых распределительных устройствах и 8 — 10 м на открытых подстанциях. В случае необходимости (например, в целях ликвидации аварии, оказания подойди пострадавшему) можно приблизится к месту повреждения на меньшее расстояние, но при этом необходимо использовать защитные средства: боты, галоши, коврики, деревянные лестницы их т. п.
При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током. При попадании в область действия шагового напряжения необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками ("гусиным шагом").
Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.
