Какую опасность представляет для человека напряжение прикосновения: нормы, меры защиты, условия возникновения

Карта сайта

Карта сайта

Карта сайта

что это такое, особенности, меры защиты, расчет

Определение и особенности.

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

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

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

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

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

[2]

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

[2]

Меры защиты.

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

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

[2]

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

Ожидаемое напряжение прикосновения

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

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

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

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

Расчет

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

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

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

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

На рисунке 1 обозначено:

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

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

U_{Tp ЭЗ} = Z_{PE ЭЗ} × I_EF,

где I_EF – ток замыкания на землю, А.

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

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:

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

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

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

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

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

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

где 230 В – номинальное фазное напряжение.

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

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

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

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

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

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

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

На рисунке 2 обозначено:

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

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

U_{Tp ЭЗ} = Z_{PE ЭЗ} × I_EF.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Условный предел напряжения прикосновения

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

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

Список использованной литературы

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.;

Небольшое контактное воздействие напряжения не смертельно для человека

В электротехнической промышленности часто говорят: «Убивает не напряжение; это течение». Однако это выражение верно лишь отчасти.

На самом деле существует стандартная кривая время/ток для определения того, будет ли шок смертельным для человека или нет. Эта кривая время/ток — или ее небольшие вариации — является основой для уровня безопасности 50 В, используемого рядом организаций, разрабатывающих стандарты, включая OSHA, NFPA, ANSI, IEEE, UL и другие агентства. Достоверность кривой время/ток подтверждается фактической информацией о смертности. За исключением операторов электросварочного оборудования постоянного тока, не известно ни одного случая поражения человека электрическим током напряжением менее или равным 50 В.

Знания и практическое применение этой информации следует использовать, чтобы помочь государственным регулирующим органам, электроэнергетическим компаниям и испытательным фирмам лучше управлять действиями по реагированию на чрезвычайные ситуации после определения контактного напряжения и эффективно координировать текущий ремонт. Эта информация также может быть использована для опровержения действующих из лучших побуждений, но дезинформированных групп с особыми интересами, которые активно пытаются потребовать немедленного ремонта любого общедоступного объекта, на котором обнаружено напряжение 1 В переменного тока или выше.

Напряжение и ток должны присутствовать на правильном уровне (или выше), прежде чем удар окажется смертельным. Тем не менее, электробезопасность по-прежнему обычно преподается с использованием упрощенных схем тока, показывающих только силу тока в качестве источника травмы или поражения электрическим током. Можно подвергнуть сомнению достоверность этих типов таблиц, потому что не существует явного общепринятого стандарта относительно значения и воздействия различных уровней тока на человека. OSHA использует как минимум два разных набора цифр в своей литературе. Первый из них можно найти в публикации OSHA 3075 «Контроль опасностей, связанных с электричеством». Второй находится на веб-странице Construction eTool по адресу: http://www.osha.gov/SLTC/etools/construction/electrical_incidents/eleccurrent.html.

Применение этих текущих таблиц может иметь ограниченное применение в общем общественном образовании, но они почти не имеют практического применения в сценариях реального мира, потому что они слишком сильно различаются, чтобы их можно было применять последовательно. То есть существует слишком много вариантов этих диаграмм, чтобы их можно было считать фактическим документом или даже точным руководством, если уж на то пошло.

Работа Чарльза Ф. Далзила, Ричарда Х. Кауфмана, Эдварда К. Кантуэлла и других показала, что энергия в вольт-амперах (ВА) или мощность, измеренная в ватт-секундах (Вт-сек), в конечном итоге определяет, будет ли поражение электрическим током будет смертельным — это не совсем число на общей диаграмме тока.

Далзил внес большой вклад в области электробезопасности, в том числе изобрел прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI) в 1961 году, но неясно, знал ли он о постоянной времени/тока (k) = 0,027. Однако в его статье «Влияние электричества на человека», таблица I, максимальная безопасная мощность, которой человек может подвергнуться кратковременному (менее или равному 3 с) разряду, составляет 13,5 Вт-с. Вт-сек – это произведение мощности в ваттах (Вт) на время (t). Никогда не бывает ситуации, когда удар 5 В, 60 Гц окажется смертельным для человека при воздействии на тело извне, потому что он никогда не превысит значение 13,5 Вт-сек. Если нарушение работы сердца не произошло примерно через 3 секунды, оно никогда не произойдет (перефразируя исследование Dalziel). Низкий уровень мощности является причиной того, что разряды низкого напряжения (<50 В) никогда не приводили к летальному исходу — электрической энергии недостаточно для нарушения функций организма. Наблюдение Далзила, равное 13,5 Вт-сек, подтверждается формулой Кауфмана время/ток (I2t=0,027).

Воздействие 25 В также явно безопасно и не представляет опасности для жизни человека. Только когда мы достигаем около 50 В, у нас начинаются проблемы с разрядами, которые способны обеспечить более 13,5 Вт-сек менее чем за 3 секунды. При 50В мощность равна 5Вт, расчетное время экспозиции 2,7 сек. (5 × 2,7 = 13,5). Это предполагает, что сопротивление тела в «худшем случае» составляет 500 Ом. Большинство людей в достаточно хорошей физической и умственной форме все еще могут реагировать достаточно быстро, чтобы избавиться от разряда 50 В за 2,7 секунды или меньше. Однако при уровне напряжения 50 В и выше он отдает слишком много энергии менее чем за 3 секунды, что приводит к смертельным исходам из-за поражения электрическим током.

В последние годы в ряде штатов и нескольких крупных городах были приняты правила тестирования «контактного напряжения» для регулярного тестирования всех общедоступных проводящих поверхностей, которые могут оказаться под напряжением из-за неисправности в электросети, таких как уличные фонари, светофоры, ограждения люков, люки. чехлы и другие подобные предметы. Большинство программ проверки контактного напряжения делают исключение для проверки проводящих поверхностей вдоль автомагистралей, платных дорог и автомагистралей между штатами. Причина такого подхода заключается в том, что движение автотранспорта может представлять больший риск для безопасности техника, выполняющего проверку электробезопасности, чем люди, вступающие в контакт с потенциально находящейся под напряжением поверхностью. Тем не менее, автомобилисты часто используют фонарные столбы ночью, часто парковаясь прямо под ними, чтобы обеспечить освещение, пока они меняют спущенное колесо или устраняют механические неисправности своего автомобиля.

Системы напряжения постоянного тока (DC) также не тестируются по большинству программ. Системы метро и надземных поездов, очевидно, не считаются общедоступными поверхностями при нормальных обстоятельствах, но тяговые устройства (троллейбусы), трамваи и электрические автобусы, которые часто работают в диапазоне от 600 до 700 В постоянного тока, находятся на уровне пешеходов. Утечки постоянного напряжения из транспортных систем, иногда называемые блуждающими токами, стали причиной ряда отказов трубопроводов в наших крупнейших городах. Утечка постоянного тока может и уже «прожигала» дыры в подземных водопроводах и газопроводах, вызывая течи и разрывы этих сосудов. Постоянный ток также может шокировать или убить людей электрическим током, но при признанных более высоких уровнях напряжения и силы тока, чем переменный ток.

Хотя мы можем доказать как с помощью математики, так и из реальных медицинских записей, что воздействие на человека 50 В переменного тока и менее не смертельно, эти более низкие напряжения не следует игнорировать, когда они обнаруживаются во время исследований контактного напряжения. Все подтвержденные контактные напряжения — независимо от значения — должны быть должным образом задокументированы и зарегистрированы.

Я беспокоюсь о том, чтобы избежать повторения того, что произошло в штате Нью-Йорк, где каждое указание на контактное напряжение 4,5 В или выше требует немедленной физической охраны до тех пор, пока бригады аварийного ремонта или технического обслуживания не отреагируют на «сделай это безопасным». Только в Нью-Йорке каждый месяц обнаруживается в среднем 550 поверхностей с уровнем напряжения 4,5 В или выше, но лишь немногие из них имеют напряжение выше 50 В. Тем не менее, ко всем 550 относятся одинаково, как если бы каждая была чрезвычайной ситуацией, непосредственно опасной для жизни или здоровья (IDLH). Эта чрезмерная реакция обходится нью-йоркцам в миллионы долларов ежегодно, но это не делает население безопаснее.

Другие штаты, такие как Мэриленд и Род-Айленд, имеют или рассматривают результаты 1VAC как ситуацию экстренного реагирования. На электрические измерения в диапазоне 1 В часто влияют ошибки, вносимые оператором вольтметра, поэтому в этих двух штатах, несомненно, будет еще больше «аварийных» ситуаций, чем в Нью-Йорке. Город Сиэтл, с другой стороны, применил более практичный подход, установив 30 В переменного тока в качестве уровня действия напряжения — число, которое позволяет им добавить «защитный буфер» к признанным стандартам и уберечь плательщиков тарифов от чрезмерных затрат на ремонт. .

Фойгтсбергер управляет программой тестирования контактного напряжения мобильных устройств в компании Premier Utility Services LLC, расположенной в Хауппауге, штат Нью-Йорк. Он имеет более чем 30-летний опыт работы в области инспекции/испытаний электробезопасности, и с ним можно связаться по адресу [email protected].

Пороги потенциальной безопасности при касании

Если вы несете ответственность за защиту себя или других от последствий поражения электрическим током, вы, вероятно, знакомы с термином «9». 0035 Потенциальный порог безопасности касания ’.

Но знаете ли вы, каким должен быть ваш порог потенциальной безопасности при прикосновении? Вы знаете, кто его устанавливает? Вы знаете, как он был рассчитан? И, что важно, знаете ли вы, что порог, который вы используете, может повлиять не только на вашу безопасность, но и на вашу производительность?

Что такое порог безопасного напряжения, как он рассчитывается и кто его устанавливает?

Мотивация для исследования и написания этого документа возникла из демонстрации Volt Stick LV50 на Всемирной газовой конференции в Вашингтоне. Находясь там, мы воспользовались возможностью поговорить с несколькими менеджерами по безопасности со всего мира и вскоре обнаружили, что такие компании, как National Grid, Southern Company Gas, Center Point Energy и многие другие, используют совершенно разные правила безопасности.

То, что мы ранее считали универсальным стандартом безопасности, на самом деле было , а не одинаковым для всех, а иногда и разным в разных частях одной и той же страны; с чего бы это?

Нам нужно было выяснить, почему инженеры, выполняющие аналогичную работу, использовали очень разные пороги безопасности по напряжению . Почему некоторые менеджеры по безопасности говорили нам, что они использовали 50 вольт в качестве порога безопасности, а другие предлагали 12 или 15 вольт ?
Когда мы спросили их «Почему?», нам ответили: «, потому что мы следуем этим рекомендациям, и это то, что, как говорится, безопасно…».

Прежде чем мы начнем, мы должны объяснить, что как компания мы производим Бесконтактный детектор напряжения , который широко используется в коммунальной отрасли. Volt Stick LV50 — это искробезопасный бесконтактный детектор напряжения, который используется в качестве защитного устройства для выявления потенциально опасных паразитных напряжений 50 В переменного тока или более на металлических трубопроводах и металлических поверхностях.

Однако эта функция не пытается продать вам Volt Stick LV50 или сказать, что 50 вольт — это правильный порог безопасности; но мы надеемся поделиться информацией, которая позволит вам убедиться, что вы используете правильное оборудование и правила техники безопасности, чтобы обезопасить себя и своих коллег от поражения электрическим током!

На самом деле, в результате написания этой функции мы участвовали в разработке нового варианта 12 В стержня , который должен использоваться крупным поставщиком газовых услуг в США, который решил, что порог безопасности 50 В не подходит. один для их инженеров! Вместо этого они решили использовать пороговое значение 12 В, и команда Volt Stick разработала для них совершенно новый продукт для безопасного обнаружения 12 В переменного тока, который поможет защитить их рабочую силу.

Но почему они выбрали 12в, а не 15в, 24в или 50в? Далее будет объяснено, как рассчитываются пороги напряжения, и мы надеемся, что это даст вам лучшее понимание того, что вам нужно будет учитывать при расчете собственных Сенсорный потенциальный порог безопасности …

Если вы несете ответственность за защиту себя или других от последствий поражения электрическим током, то вы, вероятно, знакомы с термином «Потенциальный порог безопасности при прикосновении» (или TPST ). Если вы не знакомы с этой фразой, простыми словами, «Потенциальный безопасный порог прикосновения» — это уровень напряжения, который считается «безопасным» для прикосновения.

Если немного подробнее, это разность потенциалов напряжения между двумя точками. Более того, человек может случайно соединить промежуток между этими двумя точками, и электрический ток протечет через его тело, не причинив ему травм или смерти. Руководства по охране труда и технике безопасности используют этот порог для разработки безопасных методов работы, которые защитят людей от любых опасностей, возникающих в результате воздействия электричества на рабочем месте. Следуя таким рекомендациям и правилам, вы будете соблюдать местное законодательство и, что немаловажно, защитите свою рабочую силу.

Почему существуют разные TPST?

Если TPST предназначен для защиты от смертельных исходов на рабочем месте, то почему существуют разные пороговые значения?

Вот тут становится интересно. Во время бесед с многочисленными отраслевыми менеджерами по безопасности на выставке стало ясно, что разные компании используют разные пороги безопасности, компании выполняют очень похожую работу; замена счетчиков, открытие металлических ограждений или работа на трубопроводах в земляных работах. Так зачем их инженерам использовать разные пороги безопасности?

Мы обнаружили компании, использующие рекомендации по крайней мере 3 различных официальных органов; Великобритании Управление по охране труда и технике безопасности (HSE),   Ассоциация по охране труда (OSHA) и Национальная ассоциация инженеров по коррозии (NACE) .

Кто такие различные органы H&S?

• UK-HSE (Heath and Safety Executive) — правительственное агентство Великобритании, отвечающее за поощрение, регулирование и обеспечение соблюдения требований охраны здоровья, безопасности и благополучия на рабочем месте, а также за исследования профессиональных рисков в Великобритании.
В своем руководящем документе HSG85 HSE указывает порог безопасности 50Vac .

• США — OSHA (Ассоциация по охране труда) — входит в состав Министерства труда США и призвана обеспечивать безопасные и здоровые условия труда для работников путем установления и обеспечения соблюдения стандартов, а также обучения, разъяснительной работы и помощи.
В своем руководстве 1910.269(I)(3)(i) OSHA указывает в таблице R3, что все до 50Vac — безопасное рабочее напряжение.

• US — NESC (Национальный кодекс электробезопасности) — Публикация по технике безопасности США, выпускаемая исключительно IEEE и обновляемая каждые 5 лет и устанавливающая основные правила и рекомендации по практической защите работников коммунальных служб и населения во время установки, эксплуатации и технического обслуживания. электроснабжения, линий связи и сопутствующего оборудования. На стр. 296 и в таблице 431.1 указано, что 0–50 В переменного тока — безопасное рабочее напряжение.

• US-NACE (Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов) — всемирный орган по борьбе с коррозией, созданный в 1943 году инженерами-коррозионистами из отрасли трубопроводов. Организация предоставляет стандарты, предназначенные для защиты людей, имущества и окружающей среды от воздействия коррозии.
NACE RP0177-2000 — это стандарт по смягчению воздействия переменного тока и молнии на металлические конструкции и системы контроля коррозии, в котором установлен порог безопасности при потенциальном прикосновении на уровне 9.0035 15 В переменного тока .

Это тип официальных органов, которые установят для вас руководящие принципы и куда вам нужно будет обратиться, чтобы найти руководство при принятии решения о вашем TPST. Эти руководящие принципы могут быть общими или отраслевыми и могут исходить от частной компании или государственного органа.

Стоит отметить, что стандарты HSE, OSHA и NACE предназначены для защиты людей от металлических поверхностей, которые могут оказаться под напряжением; так почему же NACE устанавливает TPST на уровне 15Vac 9?0036 и состояние HSE, OSHA и NESC 50Vac ?
Может быть, причина в том, что NACE в основном занимается трубопроводами (защищает инженеров, которые могут работать удаленно в суровых условиях)?
Чтобы ответить на этот вопрос и выяснить, почему существуют разные TPST, мы исследовали каждый из пороговых значений HSE, NACE и OSHA, чтобы выяснить, как рассчитывается TPST и почему они пришли к разным уровням напряжения TPST.

Как рассчитать порог потенциальной безопасности при прикосновении (TPST)

Чтобы лучше понять, как рассчитывается TPST, давайте разобьем расчет на его различные компоненты.
Упрощенный расчет: V=IR (закон Ома) , 
Пороговое значение напряжения = пороговое значение тока x сопротивление тела

Если вы хотите узнать пороговое значение напряжения, отправной точкой расчета является определение порогового значения на основе тока, а затем умножение его на сопротивление тела.

Каков текущий порог?

Порог тока – это уровень электрического тока, при котором у человека возникают различные физиологические реакции.
Различные независимые научные организации проводили эксперименты и документировали результаты в отчетах, в которых указаны следующие ключевые текущие пороговые значения:

• Порог восприятия (Tingle Sensation)
• Реакция вздрагивания   (Малый шок)
• Мышечная реакция (Неспособность отпустить)
• Фибрилляция желудочков (сердечная недостаточность)

При расчете TPST вам необходимо решить, от какой физиологической реакции потребуется защититься. Например, если вы рассчитываете TPST для области рядом с бассейном, вам, скорее всего, понадобится очень низкая TPST , основанная на текущем пороговом значении, которое защитит от «90».0029 ощущение покалывания ’.

В качестве альтернативы, если вам необходимо установить TPST для инженеров, которые часто работают на высоте, вы можете защитить их от « сильной мышечной реакции », которая может вызвать вторичную травму при падении с лестницы. В этом случае вы должны начать расчет с текущего порога, который вызовет « Сильная мышечная реакция ».
Однако, если вы удовлетворены тем, что ваши инженеры приняли все необходимые меры предосторожности, и вам особенно нужно было защитить их от фатальное напряжение, то вы должны выбрать порог тока, который защитит от возможности фибрилляции сердца .

Мы уже видим, что TPST будет варьироваться в зависимости от физиологической реакции, для защиты от которой он предназначен, и вы увидите в следующей части расчета, что есть еще больше переменных, которые могут влиять на результирующее напряжение TPST, когда мы умножаем ток порог по сопротивлению тела.

Что такое Сопротивление тела?

Сопротивление или импеданс тела измеряется в Омах и является мерой того, насколько трудно пропустить электрический ток через тело.
Из тех же научных экспериментов, что и выше, было обнаружено, что на импеданс влияют следующие факторы:

• Путь тока через тело
• Зона контакта с кожей
• Влажность кожи
• Солёность воды
• Приложенное напряжение
• Продолжительность текущего применения

Мы видим, что на импеданс тела могут влиять многие факторы, поэтому при расчете порога напряжения вам нужно решить, какими будут наиболее вероятные условия. Например, будут ли условия влажными или сухими? Кто будет сидеть или стоять? Какая защитная одежда будет на нем? и т. д.

Как упоминалось выше, HSE, OSHA и NACE ссылались на научные отчеты, документирующие текущие пороговые значения физиологических реакций и значения сопротивляемости организма. Далее следует краткое описание научных организаций, стоявших за этими отчетами, и сравнительная таблица их выводов. ..

• IEC (Международная электротехническая комиссия) – указан в HSE

.
МЭК является международной организацией по стандартизации, которая готовит и публикует международные стандарты для всех электронных и связанных с ними технологий (электротехника). IEC была основана в 1906 году представителями Австрии, Бельгии, Канады, Дании, Франции, Германии, Великобритании, Голландии, Венгрии, Японии, Норвегии, Испании, Швеции, Швейцарии и США. Целью IEC является разработка и распространение стандартов и единиц измерения для унификации терминологии, относящейся к электрическим, электронным и связанным с ними технологиям. Сегодня организация базируется в Женеве, и более 160 стран-членов используют их стандарты

• IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) – указан в OSHA и NACE

.
IEEE — это профессиональная ассоциация электронной и электротехнической инженерии (и смежных дисциплин) со штаб-квартирой в Нью-Йорке. Он был образован в 1963 году в результате слияния Американского института инженеров-электриков и Института радиоинженеров. Его целями являются образовательный и технический прогресс в области электротехники и электронной техники, телекоммуникаций, вычислительной техники и подобных дисциплин. IEEE насчитывает 423 000 членов в более чем 160 странах.

• Чарльз Ф. Далзил из Калифорнийского университета в Беркли – указан NACE

.
Автор книги « Эффекты поражения электрическим током на человеке» , опубликованной в 1956 году и представляющей собой документацию обширных исследований и экспериментов, проведенных на людях для определения уровней тока, приводящих к различным физиологическим реакциям. В 1961 году Чарльз Далзил изобрел «прерыватель цепи замыкания на землю », который мы теперь знаем как УЗО или ВДТ.

• Джордж Бодье из Колумбийского университета – указан NACE

.
В нем, опубликованном в Bulletin de la Societe Francoise Des Electriciens, октябрь 1947 г., и в стандарте NACE RP0177-2000 говорится, что Джордж Бодье показал, что среднее сопротивление рук и ног взрослого мужчины может диапазоне от 600 до 10000 Ом. Разумное безопасное значение для оценки токов тела составляет 1500 Ом при контакте между руками и ногами.

Из приведенной выше таблицы видно, что оба руководства, выпущенные HSE и OSHA, защищают от фибрилляции сердца, и оба достигли TPST 50 вольт с помощью различных и независимых научных экспериментов, отчетов и расчетов.

Стандарт NACE использует более низкое значение TPST, равное 15 В, для защиты от порога «Безопасно отпустить», который также рассчитывается с использованием пороговых значений тока Далзила, но в отличие от более сложных расчетов стандартов HSE и OSHA, которые также учитывают продолжительность и размер контакта. и вес и т. д., стандарт NACE использует среднее значение сопротивления тела для расчета.

Теперь мы можем понять, как пороги безопасности по току, основанные на ряде физиологических реакций, переводятся в пороги безопасности по напряжению. Расчеты могут быть довольно сложными и могут включать в себя путь тока через тело, продолжительность контакта, условия (влажные или сухие) и многие другие факторы. Расчет можно модифицировать, чтобы он подходил для многих различных ситуаций и условий окружающей среды, и его можно использовать для расчета пороговых значений для защиты от различных физиологических реакций.

Таким образом, понятно, что TPST может отличаться для инженера, работающего на улице во влажных условиях, и для инженера, работающего в помещении в сухих условиях.

Но объясняет ли это, почему инженеры, выполняющие аналогичную работу, будут использовать разные TPST?

Что ж, может, потому что две компании, выполняющие одинаковую работу, все же могут решить защитить своих инженеров от разных физиологических реакций или условий окружающей среды. Полное понимание причин использования конкретного TPST, а не просто заимствование из других источников, позволит вам соблюдать местные правила, а также даст вам знания для адаптации и изменения выбранного TPST, если будущие обстоятельства изменятся.

Возвращаясь к тому, с чего мы начали, и использованию бесконтактных детекторов напряжения для проверки паразитных напряжений на металлических поверхностях; очень важно убедиться, что используемые вами бесконтактные тестеры напряжения действительно определяют желаемое пороговое напряжение. На рынке существует много бесконтактных тестеров напряжения, разработанных и изготовленных для общего определения напряжения, но, если они не изготовлены с очень высокими техническими характеристиками, их чувствительность может отличаться от заявленной, и вам нужно будет задаться вопросом, действительно ли это устройство обнаруживает.