Проводник, находящийся под напряжением: что это такое, определение, примеры

Максимальный радиус

Чрезвычайно значимым показателем при перемещении по зоне токовой утечки считается определение радиуса действия. На уровень поражения человека электротоком оказывают действие следующие факты:

  • на какой дистанции от точки падения он находится;
  • на каких точках потенциала расположены ноги человека.

Максимальный радиус

Самая опасная зона проявляется, обычно, в радиусе 20 м от места падения провода, находящегося под напряжением. Необходимо не забывать, что сырая земля усиливает эффект воздействия и увеличивает радиус. Наиболее серьезным будет ШН от 5 до 8 м от места пробоя, при напряжении в сети более 1000 В. Когда напряжение в точке падения не превосходит 1000 В, то жизненно опасный радиус воздействия напряжения шага сокращается до 5 м.

Обратите внимание! Наибольший ущерб жизни человека будет причинен в той ситуации, если одной ногой пострадавший станет стоять на заземлителе, а второй — на шаговом расстоянии от точки заземления. Считается, что средний шаг зрелого мужчины равен примерно 0.80 м

Почему проводник “сопротивляется”?

Напряжение U, поданное на концы проводника, создает внутри него электрическое поле, которое приводит в движение свободные электроны вещества. Электроны, получив дополнительную кинетическую энергию, начинают двигаться упорядоченно в одном направлении, создавая тем самым электрический ток цепи.

В процессе движения электроны сталкиваются с нейтральными и заряженными атомами, из которых стоит проводник, теряют энергию. Масса атома превосходит массу электрона в тысячи раз, поэтому их столкновение приводит к изменению направления движения электронов и потере скорости (“торможению”).

Таким образом возникает сопротивление протеканию (нарастанию) тока.

Рис. 1. Электрический ток в проводнике ограничивается столкновением электронов с атомами.

В чем заключается опасность

Представьте ситуацию: на земле лежит оборванный провод и как может показаться на первый взгляд не представляет никаких признаков угрозы, а ведь он может быть под напряжением.

Напомню, земля — хороший проводник электричества. Когда человек оказывается в непосредственной близости с проводом, он незаметно попадает под действие шагового напряжения. Опасность заключается в том, что между ног образуется разность потенциалов.

Попадая под воздействие электрического тока, человек пытается сделать шире шаг, а в этот момент разница потенциалов становится выше. В итоге непроизвольные судорожные сокращения мышц приводят к падению человека на землю.

При падении происходит увеличение расстояния между точками касания земли, что в свою очередь представляет повышенною опасность.

Когда мы говорим про оборванный провод, касающийся земли своим оголенным концом, то и не задумываемся какую опасность он может представлять. Чем выше напряжение поврежденной линии, тем более опасна зона действия этого напряжения.

Целые воздушные линии или кабельные системы не представляют опасности, но при аварийной ситуации природного или технического характера они представляют большую угрозу.

Например попадание молнии в молниеотвод, опору электропередач или просто в дерево, вызывает растекание электрического тока через проводники на землю. В этом месте и образуется опасная зона шагового напряжения.

Правило выживания гласит:

В сырую погоду вообще старайтесь не приближаться к открытым (неизолированным) электроприборам и технике. Помните, если одной ногой стоять на заземлителе, а второй на расстоянии шага от него, то к добру это не приведет. И учитывайте, что среднестатистическая длина шага мужчины, равна 0,81 м.

Тело человека включается в электрическую цепь, как нагрузка, и происходит вредное воздействие электрического тока на организм. Но если обувь человека сделана из не проводящих ток материалов, например в резиновых сапогах – вероятность получения травмы меньше.

Риском в данной ситуации может стать наличие алкоголя в крови и наличие открытых ран на ногах. Потому что данный факт влияет на проводимость человека. А так как кожа является защитным диэлектриком, то нарушение кожного покрова снимает вашу защиту.

Помимо проводимости, риском может стать температура окружающей среды. Ведь чем она выше, тем более опасно находиться в зоне риска.

Во всех ранее перечисленных случаях представлена опасность шагового напряжения для жизни человека, животных и особенно детей. Поэтому ограничьте игру ваших детей вблизи электроустановок.

Определение назначения проводников по маркировке

При этом способе не потребуется даже снимать изоляцию с провода, так как именно её цвет раскрывает функционал проводника. Фазный провод покрыт изоляцией, окрашенной в различные цвета, кроме синего (голубого) и желто-зеленого. Синий цвет изоляции указывает на то, что это ноль. Проводник желто-зеленого цвета обозначает, что он соединен с шиной заземления.

Проводник, находящийся под напряжением: что это такое, определение, примеры

Но данный способ не обеспечивает стопроцентный результат, потому что нельзя гарантировать, что при проектировании и монтаже проводки соблюдались эти цветовые стандарты. Часто кладут провод не нужно цвета, а такой, какой есть в наличии.

Сайт

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

  • Касание двумя руками двух различных фаз;
  • Одновременное касание фазы и нуля;
  • Касание только одного провода в 2-х проводной сети.

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. Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека

Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека.

Ощутимый ток 0,6 -1,5 mA
Пороговый ток до 5 mA
Отпускающий ток 5 -10 mA
Не отпускающий ток 10-15 mA
Фибрялиционный ток

(гарантированая смерть)

100 mA

Что такое полупроводник

Полупроводник по обозначению – вещество, электрическая проводимость которого меньше, чем у металла, и больше, чем у диэлектрика.

Проводник, находящийся под напряжением: что это такое, определение, примеры
Полупроводники

Отличие полупроводника в том, что его электропроводность зависит от температурного режима и объема примесей в составе. Материал обладает характеристиками, как проводящими, так и диэлектрическими.

При увеличении температуры электропроводность вещества растёт, а уровень сопротивления падает. При уменьшении температуры сопротивление стремится к бесконечности.

Благодаря своим уникальным свойствам, полупроводники применяются во многих отраслях промышленности: это и маломощные SMD на печатных платах, и устройства высокой мощности, например, тиристоры в силовой преобразовательной технике.

Экскурс в историю

Итак, генератор на нашей электростанции преобразовывает механическую энергию в электрическую. А что дальше? В каком виде и как именно передавать энергию потребителю? Как избежать колоссальных потерь при передаче?

Поразительно, но подобная ситуация существовала на самом деле! В той же Российской Империи вплоть до начала 20 века была полная неразбериха. Рядом с каждым «крупным» потребителем электроэнергии (фабрика, подворье преуспевающего купца или гостиница для особ благородных кровей) строили отдельную электростанцию. Было множество конкурирующих фирм, предоставляющих услуги электрификации и, в последующем, своё электрическое оборудование заточенное только под свою сеть. Каждый поставщик электроэнергии задавал собственные параметры электросети – напряжение, частоту. Были даже электросети с постоянным током! Человек, купивший, к примеру, электролампочки в «Товариществе электрического освещения Лодыгин и Ко» смог бы использовать их лишь в электросети этой же компании. При подключении к сети «Дженерал электрик» эта лампочка тут же вышла бы из строя – напряжение сети этой фирмы было значительно выше необходимого, не говоря уже о других параметрах.

Лишь в 1913 году имперские инженеры решились передавать электроэнергию на большие расстояния по воздушным проводным линиям, избавив от необходимости постройки электростанций «у каждой розетки». В преддверии грядущей великой войны и нахлынувшего патриотизма власть задумалась об импортозамещении. Ну прям как в наше время, после кризиса 2014 года). Были финансово и юридически задавлены многие небольшие западные фирмы (кроме германских и французских), преференции и льготы давались лишь отечественным товариществам и предприятиям. В итоге, это привело к монополизму на рынке поставщика электроэнергии и, невольно, стандартизации параметров электрической сети.

Так как Берлин и Париж были уже электрифицированы единой энергосистемой с переменным напряжением сети 220 вольт, отечественные компании также приняли этот стандарт. Людям было удобнее использовать электрические приборы единого типа, не беспокоясь что их новомодный электрический пылесос сгорит на новом месте жительства из-за других параметров энергосети. Произошло полное вытеснение многих небольших фирм – никто уже не хотел пользоваться их услугами и их приборами, хотя они вынужденно подстроились под единый  стандарт электросети. Те самые 220 вольт переменного тока.

Сопротивление — металлический проводник

Какое явление приводит к увеличе шю сопротивления данного металлического проводника.

Сопротивление проводников зависит от температуры, причем сопротивление металлических проводников с повышением температуры увеличивается.

Метод сопротивления основан на учете изменения величины сопротивления металлического проводника от его температуры.

В частности, к числу факторов, увеличивающих сопротивление металлических проводников, относятся упругие искажения решетки, все виды дислокаций, внедрения чужеродных атомов в кристаллическую решетку и другие дефекты.

Ртутные термометры.

Измерение температуры с помощью термометров сопротивления основано на изменении сопротивления металлических проводников при нагревании. Термометры сопротивления выполняются из тонкой металлической проволоки, которая наматывается на каркас из изоляционного материала, питаются от постороннего источника тока и являются первичными приборами измерительного устройства.

Измерение температуры с помощью термометров сопротивления основано на принципе изменения сопротивления металлических проводников при нагревании. Термометры сопротивления выполняются из тонкой металлической проволоки, которая наматывается на каркас из изоляционного материала, питаются от постороннего источника тока и являются первичными приборами измерительного устройства.

Однако измерение сопротивления электролита представляет значительные трудности по сравнению с измерением сопротивлений металлических проводников. Эти трудности обусловлены тем, что при измерении сопротивления электролита приборами, питаемыми постоянным током, возникает явление поляризации, которое вызывает добавочное падение напряжения в цепи.

За исключением области температур вблизи точки плавления, электросопротивление полупроводников значительно больше сопротивления хороших металлических проводников тока и одновременно значительно меньше электросопротивления хороших изоляторов. Пределы изменения сопротивления в твердых телах, вообще говоря, огромны. Хороший металлический проводник обладает при комнатной температуре удельным сопротивлением порядка 10 — 6 ом-см, тогда как сопротивление полупроводников при комнатной температуре находится, как правило, в пределах от 10 — 3 до 106 ом-см. Кроме того, имеется большое количество веществ, обладающих такими же примерно значениями электросопротивления, ноне являющимися полупроводниками в современном понимании этого слова. С другой стороны, хорошие изоляторы обладают сопротивлением порядка 1012 ом-см.

Этот метод применяется для определения температуры обмоток; он основан на изменении сопротивления металлического проводника в зависимости от его температуры.

Широко применяются ТС для компенсации влияния температуры окружающей среды, чаще всего компенсации изменения сопротивления металлических проводников. Например, ТС используются для компенсации изменения сопротивления рамок стрелочных электроизмерительных приборов, для чего ТС включают последовательно с рамкой прибора. Так как металлическое сопротивление с возрастанием температуры увеличивается по линейному закону, а ТС уменьшается по экспоненциальному, ТС шунтируют постоянным сопротивлением определенной величины.

При повышенных частотах приходится учитывать явление поверхностного эффекта ( скинэффект), которое вызывает увеличение сопротивления металлических проводников по сравнению с его значением, измеренным при постоянном токе.

Величину падения напряжения в материалах анода и катода, а также падение напряжения в контактах, подводящих ток к электродам, в данном расчете не учитываем, считая сопротивление металлических проводников в электролизере ничтожно малым.

В этой связи небезынтересно отметить, что для статического измерения нулевым методом до сих пор считается наиболее подходящим такое включение моста, которое применял при экспериментах лорд Кельвин в 1855 г. Им была установлена зависимость сопротивления металлических проводников от их деформации.

Применение термометров сопротивлений для измерения температуры основано на том, что электрическое сопротивление проводников изменяется при изменении их температуры. Сопротивление металлических проводников с повышением температуры увеличивается, с понижением — уменьшается.

Удельное электрическое сопротивление

Экспериментальным методом было установлено, что сопротивление электрического тока проводника зависит от его размеров: длина, ширина, высота. А также от его формы (сфера, цилиндр) и материала, из которого он сделан. Таким образом, формула удельного сопротивления, например, однородного цилиндрического проводника будет: R = р*l/S.

Если в этой формуле положить s = 1 м2 и l = 1 м, то R численно будет равен р. Отсюда вычисляется единица измерения для коэффициента удельного сопротивления проводника в СИ — это Ом*м.

Проводник, находящийся под напряжением: что это такое, определение, примеры

В формуле удельного сопротивления р — это коэффициент сопротивления, определяемый химическими свойствами материала, из которого изготовлен проводник.

Для рассмотрения дифференциальной формы закона Ома, необходимо рассмотреть еще несколько понятий.

Определение разницы потенциалов шага

Границы изменения напряжения в случаях инцидентов с аварийным или природным растеканием тока по земле — от 10 В до тысяч вольт на подвижку. Безопасная величина ШН — до 40, а переменного потенциала — до 50 В. Существует формула, которой пользуются для приблизительного определения напряжения шага — U = (I *ρ* a)/2π* R (R + a), где:

  • I — ток короткого замыкания или утечки на землю, ампер;
  • ρ — удельное сопротивление грунта в месте происшествия, Ом*м;
  • R — расстояние объекта или человека от точки пробоя, м;
  • a — заданный шаг в метрах;
  • π — постоянная величина, равная 3,14 (отношение длины окружности к диаметру).

Примеры косвенных прикосновений

Приведем несколько примеров рассматриваемого прикосновения, встречающихся в быту и на производстве. Допустим, у электрочайника с металлическим корпусом произошло повреждение изоляции нагревательного элемента. В результате на корпусе образуется опасное напряжение прикосновения. Если взять такой чайник в руку, ничего не произойдет, поскольку в данном случае мы будем иметь дело с однополюсным прикосновением.

Ситуация резко изменится, если второй рукой коснуться смесителя, в этом случае образуется электрическая цепь, проходящая через тело человека (двухполюсное прикосновение). Это будет равносильно прямому контакту с нулем и фазой. Описанная угроза может исходить от многих бытовых приборов, например, пылесоса, накопительного водонагревателя (бойлера), стиральной машины и т.д.

Примеры косвенного прикосновения в быту

Характерный пример на производстве – пробой изоляции фазного провода и его контакт с корпусом электроустановки. При одновременном прикосновении к металлической оболочке оборудования (где произошел пробой) и открытой, проводящей ток замыкания, конструкции с нулевым потенциалом, человек будет поражен электротоком. При нарушении изоляции нуля или защитного провода, максимум, что может произойти – однофазное замыкание, что приводит к отключению АВ.

Проверка изоляции

Для тестирования изоляции мегаомметром или мультиметром принцип прозвонки такой же, как при поиске электрической связи между жилами кабеля.

Алгоритм тестирования следующий:

  • устанавливаем на приборе максимальный диапазон — 2000 кОм;
  • подсоединяем щупы к проводам и смотрим, что показывает дисплей прибора. Учитывая, что провода обладают определенной емкостью, пока она не зарядится, показания могут изменяться. Через несколько секунд табло прибора может отображать следующие значения:
  • единица, это говорит о том, что изоляция между проводами в норме;
  • ноль – между жилами короткое замыкание;
  • какие-то средние показания, это может быть вызвано как «утечкой» в изоляции, так и электромагнитными помехами. Для установления причины следует переключить прибор на максимальный диапазон 200 кОм. При неисправной изоляции на табло отобразятся стабильные показания, если они будут меняться, то можно с уверенностью говорить об электромагнитных помехах.

Внимание! Перед проверкой изоляции электропроводки ее необходимо обесточить. Второй важный момент – проводя измерения, не прикасайтесь к щупам руками, этим можно внести погрешности

Видео: Прозвонка провода — проверка целостности.

Способы защиты, электробезопасность

Если вы увидите лежащий на земле провод – ни в коем случае нельзя к нему приближаться. Опасная зона может быть от 5-8 метров вокруг точки соприкосновения провода с землей и больше, в зависимости от класса напряжения линии и состояния земли (мокрая земля увеличивает пространство растекания электрического тока).

При ударе молнии в дерево, молниеотвод или опору электропередач электрический ток поступает в землю и растекается в грунте во все стороны до нескольких десятков метров. В таких местах и может быть шаговое напряжение. То же самое происходит и возле упавшего на землю электрического провода, находящегося под напряжением. Представим себе, что разряд молнии пришелся в дерево, вблизи которого в это время стоял человек. Электрический ток молнии, попадая в землю и растекаясь в ней, проходит и под ногами человека. Если ноги расставлены, то ток входит в одну ногу и, пройдя через тело, уходит в землю через другую. Это и есть шаговое напряжение, в этом случае человек находится под шаговым напряжением.

Чтобы человек не подвергался воздействию тока, там где шаговое напряжение, необходимо все устройства защитного заземления размещать там, где нет людей. В частности, молниеотводы в сельской местности следует заземлять не ближе 4 метров от стен домов и обязательно их ограждать.

Во время грозы надо держаться подальше от опор электропередач, нельзя стоять вблизи высоких деревьев, особенно на открытой местности. Это необходимо и потому, что возле любого выделяющегося на поверхности земли предмета (дерево, мачта, опора ЛЭП, молниеотвод) во время грозы создаются условия, при которых молния устремляется именно к этому предмету, где может случиться шаговое напряжение. Как правило, она поражает все, находящееся в радиусе десятков метров.

При поражении молнией человека, там где произошло шаговое напряжение, пострадавшему надо обязательно сделать искусственное дыхание и закрытый массаж сердца. И немедленно доставить в лечебное учреждение или вызвать «скорую помощь».

В энергетике существует такой термин как «Техника безопасности» – он появился не просто так. Каждая строчка этого свода правил безопасности на действующих и отключенных электроустановках имеет свою историю, которая закончилась плачевно. Поэтому не стоит пренебрегать этими простыми советами, чтобы не попасть под действие электрического тока совершенно неожиданно для себя.

Выход из зоны шагового напряжения

При выходе из зоны шагового напряжения стоит придерживаться осторожности. Нельзя допускать падения на поверхность земли – такая ситуация может привести к летальному исходу

На грунте влияние электричества повышается, у человека возникают судороги. При отсутствии своевременной помощи, поражение нервной системы приводит к параличу. В этот момент человек испытывает сильную боль и не может шевелить конечностями.

Выбор способа выхода из опасной зоны зависит от конкретной ситуации. После идентификации проблемы необходимо быстро сомкнуть обе ноги вместе, что снизит разницу электрических потенциалов. При передвижении нужно стараться не отрывать нижние конечности от земли.

Помощь могут оказать сухие доски, оказавшиеся по пути выхода с опасной территории. Сухая древесина – это отличный диэлектрик, поэтому смело ступайте на нее во время движения. По пути избегайте кирпичных и железобетонных конструкций.

В некоторых ситуациях целесообразно перемещаться на одной ноге. Выбирать этот способ надо только при полной уверенности в адекватности своего состояния. Напуганный человек может потерять ориентацию и упасть на поверхность земли, что приведет к летальному исходу. Самый надежный способ – это перемещение «гусиным шагом». Не делайте резких движений, не ускоряйте шаг и не бегите. Действуйте спокойно и принимайте взвешенные решения.

При выходе стоит исключить вариант с шагом по спирали и в направлении другого кабеля. При соблюдении правил, у человека есть большие шансы покинуть опасную зону без последствий для здоровья, такие ситуации встречаются в 80% случаев.

Групповое заземление

Из одиночных заземлителей формируют заземляющий контур. Их располагают в один ряд или в виде геометрической фигуры для уменьшения общего сопротивления конструкции. Предварительно делаются расчеты, в результате которых выявляют необходимое количество элементов в контуре.

Информация. Расстояние между соседними электродами в контуре выдерживают равным длине электрода. Это обусловлено тем, что максимальная эффективность одиночного заземлителя (90%) достигается зоной его действия. В зону входят все равноудалённые от него точки на расстоянии его длины. Зоны действия ближайших заземлителей не должны пересекаться.

Проводник, находящийся под напряжением: что это такое, определение, примеры
Контур заземления

Причины возникновения

Наведенное напряжение в большинстве случаев будет возникать на выведенной в ремонт и обесточенной воздушной линии электропередач. Также возникновение может произойти в том случае если рядом с высоковольтной линией будет располагаться электромагнитное поле. Таким образом, ВЛ, которая приходит параллельно отключенной линии наводит сторонний потенциал, который в дальнейшем будет предоставлять опасность для ремонтной бригады.

На данный момент значение наведенного напряжения в проводе может меняться в зависимости от протяженности участка, на котором ВЛ будут идти параллельно. Также на изменение значения будет влиять отдаленность фазных проводов, метеорологических условий. Потенциал, который будет наведен на ВЛ может объединять в себе два вида воздействия – электромагнитную и электростатическую составляющую:

  • Электромагнитная часть будет появляться под действием магнитного поля, которая возникает от протекания тока по работающей рядом ВЛ. Отличительной особенностью считается то, что при заземлении, даже в нескольких местах линии она не будет изменять свою величину. Единственное, что можно будет изменить с помощью заземления, так это то, что это расположение точки нулевого потенциала.
  • Электростатическая часть в отличии электромагнитной устраняется путем заземления линии в ее концах и вместе ведения работ. Чтобы снизить величину наведенного напряжения необходимо установить хотя бы в одной точке ВЛ.

Узнайте, также про переносное заземление и его принцип работы.

Теперь необходимо более детально разобраться про наведенное напряжение и природу его возникновения. Чтобы понять, как оно появляется изучите фото, которое расположено ниже:

Если будет иметься проводник, который на картинке обозначен, как А-А. Если по нему будет протекать переменный ток, тогда будет создаваться электромагнитное поле интенсивность, которого будет уменьшаться по мере отдаления от проводника. Также могут изменяться пульсации электромагнитного поля с изменением направления и величины тока. Если в поле попадет любой другой в нем может индуцироваться наведенное напряжение. Ниже на картинке будут показаны проводники с подключенными измерительными приборами для определенной величины напряжения:

На данный момент многие не знают, какое значение будет опасным для персонала? Если на отключенной ВЛ будет присутствовать напряжение и его значение не будет превышать 25 В. Все ремонтные мероприятия будут проводиться с применением обычных средств защиты. Если величина будет превышена, тогда необходимо будет пользоваться специальными средствами защиты и выполнять разнообразные технические мероприятия. На данный момент такими мерами безопасности могут быть разземление вначале и конце линии, разрез провода.

Это интересно: Диэлектрические перчатки — назначение, правила пользования, испытания

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: