что такое защита при косвенном прикосновении
Защита при косвенном прикосновении
Стандарты и нормативные правила выделяют два вида опасных прикосновений: прямое и косвенное. В данной статье речь пойдет о мерах защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.
Косвенное прикосновение обозначает контакт человека с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением, например из-за повреждения изоляции. В этом случае случайный контакт человека с этой частью может оказаться крайне опасным, поскольку через тело человека потечет ток.
Для защиты при косвенном прикосновении, чтобы предупредить поражение людей или животных электрическим током в случае повреждения изоляции, применяют специальные меры, отдельно или сразу несколько из них:
Защитное заземление
Для обеспечения электробезопасности выполняют защитное заземление оборудования. Это заземление отличается от функционального заземления, и подразумевает соединение проводящей, потенциально опасной части оборудования с заземляющим устройством.
Функция защитного заземления — устранить опасность для человека стоящего на земле, и прикоснувшегося к части оборудования, которое оказалось под напряжением из-за замыкания. Все потенциально опасные проводящие части оборудования соединяются с землей посредством заземляющих проводников, соединенных с заземлителем. Благодаря защитному заземлению, напряжение заземленных частей уменьшается до безопасного относительно земли значения.
Защитное заземление применяется к оборудованию, работающему под напряжением до 1000 вольт:
Заземлителем для защитного заземления может служить специально для этой цели искусственно заземленный проводник (искусственный заземлитель), либо какой-нибудь проводящий объект, находящийся в земле, например железобетонный фундамент (естественный заземлитель). Коммуникационные трубопроводы, например канализационные, газовые или трубопровод системы отопления, для этой цели использовать запрещено.
Автоматическое отключение питания
В целях защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, реализуют автоматическое отключение питания путем размыкания сразу нескольких фазных проводников, а в некоторых случаях еще и нулевого проводника. Данный способ защиты сочетается с системами защитного заземления и зануления. Применим он и в тех случаях, когда защитное 
заземление реализовать невозможно.
Этот способ защиты относится к быстродействующим системам, способным за время менее 0,2 секунд отключить оборудование от сети в случае наступления опасной ситуации. Целесообразно применять защитное отключение ручных электроинструментов, мобильных электроустановок, бытовых электроприборов.
Когда фаза замыкается на корпус, либо сопротивление изоляции относительно земли сильно падает, или при соприкосновении токоведущей части с телом человека, электрические параметры цепи изменяются, и это изменение выступает сигналом для срабатывания УЗО, состоящего из прибора защитного отключения и выключателя. Прибор защитного отключения регистрирует изменение параметров цепи и подает сигнал на выключатель, который в свою очередь отключает опасный прибор от сети.
УЗО для защиты при косвенном прикосновении могут реагировать на различные параметры: на токи КЗ в системе зануления или на дифференциальный ток, на напряжение корпуса относительно земли или на напряжение нулевой последовательности.
По типу входного сигнала данный УЗО различаются. На оборудовании с автоматическими УЗО, после регистрации аварийной ситуации реализуется уравнивание потенциалов, затем происходит отключение питания.
Уравнивание потенциалов
Если в одной и той же электросети имеется несколько электроустановок, часть корпусов которых заземлена через отдельный заземлитель без соединения с PE-проводником, а часть оборудования имеет соединение с PE-проводником, такое положение дел опасно, и так заземлять электроустановки запрещается. Почему? Потому что если произойдет замыкание фазы на корпус, скажем, двигателя, заземленного отдельным заземлителем, то корпуса зануленных электроустановок окажутся под напряжением относительно земли. Напомним, что зануление — это соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулевым проводником сети.
Опасно здесь то, что оборудование с правильно организованной защитой окажется под напряжением. Печальный опыт из животноводческого хозяйства свидетельствует о том, что такое неправильное заземление оборудования имело следствием массовую гибель животных.
Чтобы избежать подобных опасностей, реализуют уравнивание потенциалов. Проводящие части защищаемого оборудования соединяют, чтобы потенциалы их были одинаковыми, и таким образом обеспечивается электробезопасность электросети при косвенном прикосновении.
Согласно ПУЭ, у электроустановок на напряжение до 1000 вольт между собой соединяют нулевой защитный PEN- или PE-проводник питающей линии системы TN с заземляющим проводником заземляющего устройства систем IT и TT и с заземляющим устройством заземлителя повторного заземления на вводе в здание.
Сюда же присоединяют металлические коммуникационные трубы сооружения, проводящие части каркаса здания, проводящие части централизованных систем кондиционирования и вентиляции, заземляющие устройства системы молниезащиты 3 и 2 кат., проводящие оболочки телекоммуникационных кабелей, а также функциональное заземление, если нет ограничений по ПУЭ. Проводники системы уравнивания потенциалов от всех этих частей присоединяют затем к главной заземляющей шине.
Выравнивание потенциалов
Выравнивание потенциалов позволяет значительно снизить шаговое напряжение на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, которые прокладываются в земле, в полу, либо на их поверхности, и присоединяются к заземляющему устройству. В некоторых случаях применяют специальные покрытия земли. Можно рассматривать выравнивание потенциалов как частный случай уравнивания, если считать проводящий пол сторонней проводящей частью в электроустановке наряду с металлоконструкциями, трубопроводами.
Двойная или усиленная изоляция
Для защиты при косвенном прикосновении, в электроустановках напряжением до 1000 вольт, применяют двойную изоляцию. Основная изоляция защищена независимой дополнительной изоляцией. В случае повреждения дополнительной изоляции, основная изоляция оказывается защищена.
Усиленная изоляция по своей защитной функции аналогична двойной изоляции, ее степень защиты соответствует двойной изоляции.
Проводящие части электроустановок в двойной защитной и усиленной изоляции не присоединяют ни к защитному проводнику, ни к системе уравнивания потенциалов.
Здесь уместным будет отметить, что электроинструмент и ручные электрические машины по классу защиты от поражения электрическим током подразделяются на четыре класса: 0,I,II,III. Далее рассмотрим некоторые детали реализуемых в них защит.
Класс 0. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током. При повреждении изоляции, от косвенного прикосновения человека защищают изолирующие помещения, изолирующие зоны, площадки, изолирующие полы. Примером может служить дрель, металлический корпус которой не имеет заземляющего контакта, при этом вилка двухполюсная. Между кабелем и корпусом, в месте входа кабеля в корпус, обязательно установлена резиновая втулка, обеспечивающая изоляцию.
Класс I. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током, при этом открытые проводящие части соединены с PE-проводником сети, например стиральные машины с трехполюсной евровилкой защищены именно таким образом.
Класс II. Двойная или усиленная изоляция корпуса. Пример — пластмассовый корпус перфоратора с двухполюсной вилкой и без заземления.
Класс III. Напряжение источника питания не опасно для человека. Это так называемое сверхнизкое (малое) напряжение. Примером может служить бытовой шуруповерт.
Малое (сверхнизкое) напряжение
Малое, или по-другому сверхнизкое напряжение само по себе является защитой при косвенном прикосновении. В сочетании с защитным электрическим разделением цепей, например с применением разделительного трансформатора, безопасность оказывается столь же высокой. Цепи малого напряжения отделяются от цепей высокого напряжения, а в случаях, когда сверхнизкое напряжение выше 60 вольт по постоянному току или выше 25 вольт по переменному току, применяются дополнительные меры: изоляция, оболочка.
Применение сверхнизкого напряжения в электроприборах позволяет отказаться от защитного заземления их проводящих корпусов, кроме ситуаций вынужденного соединения с проводящими частями приборов опасного напряжения. Если малое напряжение используется совместно с автоматическим отключением питания, то один из выводов источника присоединяют к защитному проводнику сети, которая этот источник питает.
Защитное электрическое разделение цепей
В электроустановках напряжением до 1000 вольт реализуется защитное электрическое разделение цепей. При помощи усиленной либо двойной изоляции или основной изоляции и защитного проводящего экрана, одни токоведущие части или цепи отделяются от других. Наибольшее напряжение цепи, которая отделяется, не должно быть выше 500 вольт. Защитное электрическое разделение цепей реализовано например в разделительном трансформаторе. Токоведущие части питаемой цепи прокладываются отдельно от других цепей.
Электрическое разделение цепей значительно повышает безопасность протяженных сетей, благодаря именно разделительным трансформаторам. Участки сетей, изолированные от земли, и имеющие малую протяженность, отличаются незначительной электроемкостью и высоким сопротивлением изоляции, если сравнивать со всей разветвленной сетью. При косвенном прикосновении через тело человека от фазы к земле протечет небольшой ток. Отдельный участок цепи оказывается более безопасным при таком разделении.
Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки
Значительное электрическое сопротивление стен и полов некоторых помещений, зон, площадок, обеспечивает достаточную защиту при косвенном прикосновении даже в отсутствие заземления проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 вольт. Изолирующие помещения применяют для защиты людей при косвенном прикосновении в случаях, когда иные методы защиты неприменимы или нецелесообразны.
Однако есть важное условие: при напряжении электроустановки более 500 вольт, сопротивление изолирующих стен и пола относительно локальной земли не должно быть ниже 100 кОм в любой точке помещения, а при напряжении до 500 вольт — не менее 50 кОм. Изолированные помещения не предполагают наличия защитного проводника, поэтому в них всеми путями исключен занос потенциала извне на проводящие части зоны.
ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
Раздел 1. Общие правила
Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности
Меры защиты при косвенном прикосновении
1.7.76. Требования защиты при косвенном прикосновении распространяются на: ¶
1) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.; ¶
2) приводы электрических аппаратов; ¶
3) каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемных или открывающихся частей, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 50 В переменного или 120 В постоянного тока (в случаях, предусмотренных соответствующими главами ПУЭ — выше 25 В переменного или 60 В постоянного тока); ¶
4) металлические конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, кабельные муфты, оболочки и броню контрольных и силовых кабелей, оболочки проводов, рукава и трубы электропроводки, оболочки и опорные конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с зануленной или заземленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование; ¶
5) металлические оболочки и броню контрольных и силовых кабелей и проводов на напряжения, не превышающие указанные в 1.7.53, проложенные на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п., с кабелями и проводами на более высокие напряжения; ¶
6) металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников; ¶
7) электрооборудование, установленное на движущихся частях станков, машин и механизмов. ¶
При применении в качестве защитной меры автоматического отключения питания указанные открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания в системе TN и заземлены в системах IT и TT. ¶
1.7.77. Не требуется преднамеренно присоединять к нейтрали источника в системе TN и заземлять в системах IT и TT; ¶
1) корпуса электрооборудования и аппаратов, установленных на металлических основаниях: конструкциях, распределительных устройствах, щитах, шкафах, станинах станков, машин и механизмов, присоединенных к нейтрали источника питания или заземленных, при обеспечении надежного электрического контакта этих корпусов с основаниями; ¶
2) конструкции, перечисленные в 1.7.76, при обеспечении надежного электрического контакта между этими конструкциями и установленным на них электрооборудованием, присоединенным к защитному проводнику; ¶
3) съемные или открывающиеся части металлических каркасов камер распределительных устройств, шкафов, ограждений и т.п., если на съемных (открывающихся) частях не установлено электрооборудование или если напряжение установленного электрооборудования не превышает значений, указанных в 1.7.53; ¶
4) арматуру изоляторов воздушных линий электропередачи и присоединяемые к ней крепежные детали; ¶
5) открытые проводящие части электрооборудования с двойной изоляцией; ¶
1.7.78. При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или TT. При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети. ¶
В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов. ¶
Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток. ¶
1.7.79. В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в табл.1.7.1. ¶
Таблица 1.7.1. Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN. ¶
Номинальное фазное напряжение U0, В
Что такое косвенное прикосновение
Вступление
В прошлой статье мы рассмотрели, что в электротехнике называют прямое прикосновение и меры защиты от прямого прикосновения. Данная защита является базовой и априори не позволяет человеку коснуться рабочих токоведущих частей электроустановок.
Косвенное прикосновение
Более опасно для человека, прикосновение к частям электроустановки, которые случайно оказались под напряжением. Опасность заключается в незнании человека, что тот или иной элемент электроустановки попал под напряжение. Такое прикосновение называют косвенным, а мера по защите от него называют мерой защитой от косвенного прикосновения.
Нужно заметить, что к мерам защиты от косвенного прикосновения относятся меры по быстрому отключению электропитания при возникновении аварийных ситуаций, могущих привести к поражению током. Ярким примером такой защиты, является установка в цепи УЗО, которое отключит электропитание цепи при появлении дифференциальных токов, тем самым защитит человека от поражений токами утечки, например.
Косвенное прикосновение это действие человека, которое привело к касанию токопроводящей части, которая в рабочем режиме, должно быть не под напряжением.
Примеры косвенных прикосновений
Для информации важно отметить, что в МЭК 61140, взамен термина «защита от косвенных прикосновений» используется более понятный термин, «защита от коротких замыканий», хотя он не до конца открывает суть вопроса. Например, ток которые появится на корпусе стиральной машины при повреждении изоляции провода, никак не отнести к токам короткого замыкания, но явно защита от касания такого корпуса нужно отнести к защите от косвенного прикосновения.
Защита от косвенного прикосновения
К защите от косвенных прикосновений относят:
По примеру выше, при появлении тока на корпусе стиральной машины, касание человеком этого корпуса приводит к моментальному (безопасному для здоровья) отключению электропитания данной цепи.
При этом номиналы приборов (устройств) автоматического отключения, должны обеспечить отключение максимально быстро, чтобы человек не успел пострадать, и при значениях тока, пороговых для опасности.
Например, для защиты человека от косвенного прикосновения в квартире или доме, ставятся устройства защитного отключения с порогом обнаруженных дифференциальных токов в 30 mA. В особо опасных цепях (влажные комнаты, детские) устанавливают УЗО на 10 mA.
Защита при косвенном прикосновении
Меры защиты от прямого прикосновения
1.7.67. Основная изоляция токоведущих частей должна покрывать токоведущие части и выдерживать все возможные воздействия, которым она может подвергаться в процессе ее эксплуатации. Удаление изоляции должно быть возможно только путем ее разрушения. Лакокрасочные покрытия не являются изоляцией, защищающей от поражения электрическим током, за исключением случаев, специально оговоренных техническими условиями на конкретные изделия. При выполнении изоляции во время монтажа она должна быть испытана в соответствии с требованиями гл.1.8.
В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным промежутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние, в том числе в электроустановках напряжением выше 1 кВ, должна быть выполнена посредством оболочек, ограждений, барьеров или размещением вне зоны досягаемости.
1.7.68. Ограждения и оболочки в электроустановках напряжением до 1 кВ должны иметь степень защиты не менее IP 2X, за исключением случаев, когда большие зазоры необходимы для нормальной работы электрооборудования.
Ограждения и оболочки должны быть надежно закреплены и иметь достаточную механическую прочность.
Вход за ограждение или вскрытие оболочки должны быть возможны только при помощи специального ключа или инструмента либо после снятия напряжения с токоведущих частей. При невозможности соблюдения этих условий должны быть установлены промежуточные ограждения со степенью защиты не менее IP 2X, удаление которых также должно быть возможно только при помощи специального ключа или инструмента.
1.7.69. Барьеры предназначены для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ, но не исключают преднамеренного прикосновения и приближения к токоведущим частям при обходе барьера. Для удаления барьеров не требуется применения ключа или инструмента, однако они должны быть закреплены так, чтобы их нельзя было снять непреднамеренно. Барьеры должны быть из изолирующего материала.
1.7.70. Размещение вне зоны досягаемости для защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ может быть применено при невозможности выполнения мер, указанных в 1.7.68-1.7.69, или их недостаточности. При этом расстояние между доступными одновременному прикосновению проводящими частями в электроустановках напряжением до 1 кВ должно быть не менее 2,5 м. Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные потенциалы и доступных одновременному прикосновению.
В вертикальном направлении зона досягаемости в электроустановках напряжением до 1 кВ должна составлять 2,5 м от поверхности, на которой находятся люди (рис.1.7.6).
Рис.1.7.6. Зона досягаемости в электроустановках до 1 кВ: S — поверхность, на которой может находиться человек; B — основание поверхности S;
— граница зоны досягаемости токоведущих частей рукой человека, находящегося на поверхности S; 0,75; 1,25; 2,50 м — расстояния от края поверхности S до границы зоны досягаемости.
Указанные размеры даны без учета применения вспомогательных средств (например, инструмента, лестниц, длинных предметов).
1.7.71. Установка барьеров и размещение вне зоны досягаемости допускается только в помещениях, доступных квалифицированному персоналу.
1.7.72. В электропомещениях электроустановок напряжением до 1 кВ не требуется защита от прямого прикосновения при одновременном выполнении следующих условий:
При выполнении автоматического отключения питания в
электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть
присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена
система TN, и
заземлены, если применены системы IT или TT. При этом характеристики защитных аппаратов
и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось
нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным
аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.
В электроустановках, в которых в качестве защитной меры
применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание
потенциалов.
Для автоматического отключения питания могут быть применены
защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на
дифференциальный ток.
Защита от косвенного прикосновения: основные меры защиты с пояснениями
В прошлой статье мы говорили о понятии косвенное прикосновение. Напомню, косвенным называют прикосновение к частям электроустановки, которые не должны быть под напряжением в рабочем режиме, но оказались под напряжением в результате аварийной ситуации.
Примером из быта, может послужить, так называемый, пробой изоляции проводки холодильника на корпус. Касаясь такого корпуса, человек попадает под напряжение с протеканием тока через руку-ногу в пол.
При малых токах, результатом такой аварийной ситуации может стать проблема «холодильник бьет током», а при больших токах, если не выполнена защита от косвенного прикосновения, может быть серьезное поражение электрическим током.
Защита от косвенного прикосновения
Защита от косвенного прикосновения должна применяться во всех электроустановках напряжением 50В (переменное напряжение) и 120В (постоянное напряжение).
Основная задача защиты от косвенного прикосновения это выполнения основного правила зашиты от поражений элеткротоком, вовремя отключить питание опасной цепи, чтобы избежать поражения.
1. Автоматическое отключение электрического питания за безопасное время. Это значит, что в цепи, должны быть предусмотрены все меры, чтобы электропитание цепи отключилось автоматически при аварии или опасной ситуации. На практике это установка устройств автоматического отключения (автоматов защиты) и устройств защитного отключения (УЗО).2. Создание систем уравнивания и выравнивания электрических потенциалов токопроводящих приборов и устройств. Иначе, физическое соединение всех частей, которые могут проводить ток, с заземляющей шиной. 3. Использование кабелей и шнуров с двойной или усиленной изоляцией;4. Применение малых (сверх низких) напряжений. Данная мера направлена на намеренное снижение напряжения цепи в целях безопасности. Например, использование понижающих трансформаторов 220/40В на стройплощадках. Изделия из нержавейки
Следующие меры
5. Защитное разделение электроцепей. Эта мера предполагает, установку разделяющих трансформаторов для цепей в опасных зонах. Например, установка разделяющего трансформатора на электрическую цепь в ванной (мокрой) комнате.
Важная мера защиты
6. Электроустановка и её части должны быть заземлены. Иначе, соединение частей установки, проводящих ток, с потенциалом земли. В качестве заземлителей могут использоваться и применяться искусственные и естественные заземлители.
Схемы заземления выбираются по типу электропитания и обозначаются, как системы заземления:
TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) – питание от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлителями присоединенными к нейтрали.
Данные системы заземления исторически наиболее применяемые в России и СНГ. Более подробно обсудим их в следующих статьях. Здесь кратко, система TN предполагает, что электропитание осуществляется от трансформатора, общая точка обмоток которого заземлена.
Заземление частей самой электроустановки (дома, подъезда, квартиры, производства) осуществляется подсоединением провода заземления к нейтрали трансформатора. В зависимости от фактической точки подсоединения к нейтрали разделяют схемы TN-C, TN-S, TN-C-S.
TT – питание от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлителями не присоединенными к нейтрали;
Данная система не характерна для нашей страны. Однако, находит применение в загородном строительстве индивидуального домостроения.
IT – система заземления питание от источника с изолированной нейтралью.
Данная система заземления, по своей автономности, стоит рядом с системой TT. Во всех документах они так и описываются в паре, отдельно от системы TN.
Стоит отметить, что системы TT и IT более широко распространены на западе, именно по этому, им больше внимание уделяется в МЭК, чем в ПУЭ