При условии равенства напряжения прикосновения при какой частоте электрического тока
Система стандартов безопасности труда
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов
Occupational safety standards system. Electric safety.
Maximum permissible valuies of pickp voltages and currents
Дата введения 1983-07-01
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.07.82 N 2987
Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)
* ПЕРЕИЗДАНИЕ (июнь 2001 г.) с Изменением N 1, утвержденным в декабре 1987 г. (ИУС 4-88)
Настоящий стандарт устанавливает предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, предназначенные для проектирования способов и средств защиты людей, при взаимодействии их с электроустановками производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц.
Термины, используемые в стандарте, и их пояснения приведены в приложении.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
ПРИКОСНОВЕНИЯ И ТОКОВ
1.1. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1.2. Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать значений, указанных в табл.1.
Измерение напряжения прикосновения
При работах в электроустановках, с ручным инструментом и даже при пользовании бытовыми электроприборами возникает опасность поражения электричеством. Для этого не обязательно хвататься за оголённый участок провода, находящегося под действием электрического тока. Напряжение прикосновения может нанести вред здоровью и создать прямую угрозу для жизни.
Напряжение прикосновения
Определение понятия
Само слово «прикосновение» выражает сущность этого понятия. Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками. Оно возникает по причине пробоя изоляции, наведённого статического электричества или аварийной ситуации в технологическом процессе. Напряжение прикосновения – это электричество, которое появляется на человеческом теле в результате его соприкосновения с точками, имеющими разные потенциалы.
Если в каком-то месте создаются условия для одновременного прикосновения к двум токопроводящим элементам, то при появлении там живого организма можно говорить об опасности напряжения прикосновения. Эту электрическую величину можно предварительно измерить, чтобы иметь представление о её предполагаемых максимальных значениях.
Измерение
Для измерения значений потенциалов используются стандартные измерительно-контрольные приборы: амперметр и вольтметр. Оценке подлежит возможное место касания человека с проводником, также измеряются значения на имитации живого организма – металлической пластине с подключённым резистором. Площадь пластины – 625 см2, резистор имитирует организм человека, его сопротивление должно быть эквивалентно сопротивлению тела человека. Для создания тока к проводнику подключается трансформатор, создающий ток критических величин, максимально возможный на данном участке энергосистемы. Так рассчитываются параметры на опасных участках.
Ток прикосновения
Важно! При измерении нельзя нарушать правила техники безопасности, так как используются критические величины тока, опасные для жизни и здоровья человека.
Безопасно ли напряжение прикосновения
Разность потенциалов, образовавшаяся в результате различных причин, достигает порой нескольких сотен вольт. В пояснение можно привести пример, когда человек дотрагивается до заземлённой части оборудования, по каким-то причинам вдруг оказавшейся под напряжением. Один из потенциалов (ϕ1) прикладывается к ногам, второй (ϕ2) – в месте прикасания к оборудованию. Значение напряжения прикосновения будет равно:
Задача и особенности заземления трансформаторов.
При малых полученных значениях вреда для здоровья не будет. Однако при удалении от места заземления оборудования в этом случае значение U будет расти и достигнет максимума там, где область растекания электричества от этой точки заземления закончится.
Присутствие в области растекания тока при касании проводом земли опасно поражением человека шаговым напряжением. В случае неприятных ощущений при попытке шагнуть необходимо уменьшить расстояние шага до минимума. Выбраться из опасной зоны можно либо, прыгая на одной ноге, либо идти, не отрывая подошв от поверхности земли и ставить ступни ног как можно ближе одна к другой.
Внимание! Напряжение прикосновения выше 42 В переменного тока опасно для жизни и здоровья человека. Если постоянное электричество достигает величины 120 В и более, прикосновение к нему также представляет существенную угрозу здоровью.
Нарушение изоляции кабелей или проводов, находящихся под напряжением, и одновременное касание тела человека заземлённых металлических конструкций и участка с повреждённой изоляцией приведут к электротравме.
Опасность напряжения прикосновения
Значения шагового напряжения
Из физических предпосылок возникновения такого эффекта становится понятным, что величина шагового напряжения зависит от величины удаления от заземлителя или упавшего провода, расстояния между ступнями ног.
При этом можно выделить следующие основные значения:
Именно на этих данных и обоснованы правила выхода из зоны шагового напряжения, возникающей при аварийной ситуации. Практика показала, что придерживаться этих рекомендаций следует до тех пор, пока расстояния до центра зоне не превысит значение 20 м.
Также читайте: Знаки и плакаты электробезопасности используемые в электроустановках
Пути снижения опасности
ГОСТ 12.1.038-82 (2001) от 01.03 2020 г. является основным нормативным документом, на который ориентируются при принятии необходимых мер. Этот ГОСТ рассматривает нормы максимально возможных значений напряжения прикосновения.
Единица измерения силы тока
Чтобы обеспечить электрическую безопасность для людей, применяют следующие шаги:
Заземляющие устройства предназначены для защиты от короткого замыкания фазы на корпус. Они монтируются для уменьшения напряжения между землёй и токоведущими частями электроустановок.
Важно! Обязательному заземлению подлежат все металлические части установок, двигателей, щиты, пульты, металлические корпуса электроинструмента и иные доступные прикосновению элементы, способные проводить ток.
Для защиты от постороннего напряжения в местах, где подключение к контуру заземления невозможно, применяется зануление. С помощью отдельного проводника корпус устройства соединяется с заземлённым нулём. При попадании на него фазы через этот проводник срабатывает устройство защиты от КЗ.
В производственных и бытовых помещениях для снижения опасности поражения людей электрическим током оборудуются системы уравнивания потенциалов (СУП). Они бывают основные (ОСУП) и дополнительные (ДОСУП). Основная система является самостоятельной и обеспечивает уравнивание потенциалов на доступных металлических поверхностях оборудования. ДОСУП осуществляет дополнительные меры по снижению уровня разности потенциалов в частных случаях.
Выполнение защитных ограждений и установка щитов защищают человека от случайного контакта с токоведущими частями. В виде дополнительных мер на ограждения вывешиваются предупреждающие плакаты.
В местах с повышенной опасностью и особо опасных работы могут производиться только с электроинструментом, напряжение питания которого не выше 42 В. Для этого используют понижающие трансформаторы.
Информация. К помещениям с повышенной опасностью относятся такие, где присутствуют: химически агрессивная среда, повышенная влажность (более 70%), повышенная температура (выше 500С), доступность контакта с металлическими частями или бетонные полы.
К средствам коллективной и индивидуальной защиты (СИЗ) относятся: диэлектрические коврики и подставки, боты, галоши, перчатки и инструмент с изолирующими рукоятками. Применение подобных защитных комплектов уменьшает опасность напряжения прикосновения.
УЗО – устройства защитного отключения, смонтированные в квартире, позволяют контролировать возникновение утечек тока и опасного вольтажа в местах с повышенной опасностью (кухня, ванная комната). При появлении опасных величин устройство отключает подачу электроэнергии до устранения причины их возникновения.
Способ снижения угрозы поражения электричеством
Коэффициенты напряжения шага.
Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, принимаемым равным 1 м, на которых одновременно стоит человек
, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека,В:
— ток, проходящий через человека по пути нога — нога, A;
Rh —
сопротивление тела человека, Ом.
В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др.— интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя. Без учета сопротивления растеканию тока основания напряжением шага будет являться разность потенциалов φ х
, В, и φ
х+а
, В, двух точек на поверхности земли в зоне растекания тока, которые находятся на расстоянии
х
и (
х
+
а
) от заземлителя и на расстоянии шага
а
одна от другой и на которых стоит человек (рис. 2.15).
Рис. 2.15. Напряжение шага при одиночном заземлителе
Таким образом, напряжение шага, В, будет:
, и φ
х+а
являются частями потенциала заземлителя
з
, то разность их также есть часть этого потенциала. Поэтому выражение (2.43) мы вправе записать в виде:
где β1— коэффициент напряжения шага или просто коэффициент шага, учитывающий форму потенциальной кривой:
Напряжение шага определяется отрезком АВ
(рис. 2.15), длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т. е. от типа заземлителя, и изменяется от максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя:
Напряжение шага с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек.
Как и в случае напряжения прикосновения, разность потенциалов между двумя точками, на которых стоит человек, т. е.
делится между сопротивлением тела человека и последовательно соединенным с ним сопротивлением растеканию основания, на котором он стоит, R
В данном случае сопротивление основания складывается из двух последовательно соединенных сопротивлений растеканию ног человека: R
Рис. 2.17. К определению напряжения шага с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию ног человека:
1 — потенциальная кривая; 2 — кривая, характеризующая изменение U
ш с изменением расстояния от заземлителя
откуда напряжение шага, В:
2— коэффициент напряжения шага, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:
Коэффициенты напряжения прикосновения.
Напряжение прикосновения
Другими словами напряжением прикосновения (для человека) U
пр
называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек
, или падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:
— ток, проходящий через человека по пути «рука — ноги», A;
Rh —
сопротивление тела человека,Ом.
В области защитных заземлений, занулений и т. п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя φз, а другая — потенциал основания в том месте, где стоит человек, φосн. При этом напряжение прикосновения:
Если принять во внимание характер изменения потенциала по поверхности грунта и пренебречь сопротивлением растеканию тока основания, то U
где α1 — коэффициент, прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой:
Напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек. Ток, стекающий в землю через человека, стоящего на земле, полу или другом основании, преодолевает сопротивление не только тела человека, но и этого основания, вернее, тех его участков, с которыми имеют контакт подошвы ног человека (сопротивление обуви в данном случае во внимание не принимается).
Сопротивление основания, на котором стоит человек, правильнее называть (аналогично сопротивлению заземлителя) сопротивлением растеканию тока основания ног; это сопротивление именуют также сопротивлением растеканию тока основания
Все положения, рассмотренные выше, справедливы для случаев, когда сопротивление растеканию основания, на котором стоит человек, равно нулю.
Следовательно, разность потенциалов (φз —
φосн) = φз
α
1,В, оказывается приложенной не только к сопротивлению тела человека
Rh
, Ом, но и к последовательно соединенному с ним сопротивлению основания
R
осн, Ом, на котором стоит человек (рис. 2.14):
Рис. 2.14. К определению напряжения прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию тока основания, на котором стоит человек:
кривая, характеризующая изменение
U
пр с изменением расстояния от заземлителя
Заменив в этом выражении ток Ih
, А, проходящий через человека, его значением из (2.35), получим:
откуда напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию основания,В:
где α2 — коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:
Виды электрических сетей.
Расчет напряжения прикосновения
Выполняя расчёты, определяют возможное значение тока в случае касания. Для расчётов рассматриваются две схемы электросетей:
Какое напряжение должно быть на аккумуляторе
В первом случае, при влиянии на человека фазного напряжения (220 В), величина тока через него сдерживается сопротивлением цепи: фаза – тело – обувь – пол (грунт). Исходя из этого, формула имеет вид:
Iч = Uф/(Rч + Rоб + Rп + R0) ≈ Uф / Rч,
Для линейного напряжения ток протекания рассчитывают, применяя формулу:
Iч = Uл/√3*( Rч + Rоб + Rп + R0).
Во втором случае, где нейтраль изолирована, работают с формулами:
Обратите внимание! Если заземлитель в единственном числе, то прикосновение к корпусу наиболее удалённого от него прибора будет самым опасным.
Способы измерения
Измерения производятся выездной бригадой специальной лаборатории, имеющей лицензию на выполнение подобных замеров. Измеряются рабочие и нерабочие места. Измерения проводятся при температуре окружающей среды 5-400С и влажности воздуха 35-80%.
Измерительная схема на рабочем месте
Внимание! Рабочим местом называется зона действия оперативного персонала в рамках штатного рабочего процесса. Нерабочим местом называется зона, где могут находиться люди, не выполняющие служебные обязанности по работам в электроустановках.
Перед производством измерений отсоединяют от щита нулевой проводник для предварительного замера сопротивления заземляющего контура. Далее при сборке схемы измерения один выход прибора присоединяют к шине защитного заземления, второй – к токовому электроду. Выдерживая расстояние более 25 м от заземлителя, забивают штырь в грунт и устанавливают пластину, на которую укладывают нагрузку 50 кг. Это имитация ноги человека. Грунт под пластиной увлажняется. Вольтметр V контролирует напряжение прикосновения, сопротивление R = 1 кОм является эквивалентом сопротивления человеческого тела.
Выполняя измерения на нерабочих местах, вывод прибора Т2 необходимо подключать к точке заземления корпуса оборудования, расположенного поблизости.
Размещение токового электрода должно быть выполнено так, чтобы искусственное воспроизведение цепи замыкания на землю фазного напряжения было как можно точнее.
Ещё один способ измерения – схема с использованием вольтметра и амперметра.
Первый тестирует напряжение касания, второй показывает величину тока, протекающую через заземлитель. Источником питания измерительной цепи является трансформатор с выходным напряжением 500 В и номинальной мощностью от 100 кВа.
Тестирование при помощи амперметра и вольтметра
Как измерить напряжение прикосновения
Измерение НП проводят при помощи вольтметра и амперметра. Если нет возможности заземления одной точки с вторичной обмоткой, то устанавливают разделительный трансформатор и заземляют этот контакт повторно, то есть создают условия максимальной «опасности».
Вам это будет интересно Измерение потребляемой мощности
Расчеты проводят квалифицированные специалисты электролаборатории по тестированию установок. Перед измерениями проводники проверяются на постоянство тока, сопротивления и непрерывность проводки.
ИНП проводят при температуре не ниже +5 градусов. Электроустановка должна быть полностью смонтирована и подключена к действующей сети. Величина испытательного тока составляет 50% от номинального. При подключении современного измерительного прибора MI 3102H CL к необходимым частям электроустановки, производятся измерения.
Устройство для измерения
Важно! При превышении максимальной величины напряжения, проверяют сопротивление заземления.
После всех проведенных процедур, результаты измерений оформляют в виде протокола.
Одиночное заземление
Это простейший вид заземления оборудования, при котором не нужно сооружать специальный контур. Тем не менее, очень эффективный защитный компонент, позволяющий обеспечить срабатывание защитного отключения и «зашунтировать» попавшего под напряжение человека.
Одиночное защитное заземление включает в себя:
В качестве заземляющего проводника внутри помещения допустимо использовать гибкий многожильный медный провод жёлто-зелёной окраски, сечением не менее 2,5 мм. Все соединения выполняются при помощи электросварки. Швы имеют длину не менее 10-15 мм. Места сварки и металлические части заземления (кроме вбитого в землю электрода) окрашиваются чёрной краской для защиты от коррозии.
Важно! Минимальное сопротивление заземления для сети 220 В должно быть не более 8 Ом, для трёхфазной линии на 380 В минимальное значение R ≤ 4 Ом.
Заземлитель забивается или закапывается в грунт так, чтобы его верхняя часть была ниже уровня земли на 0,4-0,5 м.
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.
Контур заземления
Выход из зоны шагового напряжения
Чтобы повысить свои шансы на спасение, при попадании в зону действия шагового напряжения действуйте по следующей схеме:
Также читайте: Назначение силикагеля в трансформаторах
После выхода из опасной зоны немедленно сообщите в службу спасения, так как телефона энергоснабжающей организации у вас под рукой, скорее всего, не будет. Не предпринимайте никаких действий для самостоятельной ликвидации аварии, тем более, не имея доступа к устройствам, позволяющим отключить питание отдельных участков сети или обесточить электрооборудование.
Типы электротравм
Травмы от электричества наступают по причине действия дуги или тока. Различают местное или общее поражение организма.
При местном воздействии электричества на тело человека могут возникнуть:
Опасности для жизни они не вызывают, требуется лечение локальных поражённых участков тела. Исключение составляют ожоги – если процент повреждения поверхности кожи слишком высокий, возможен летальный исход.
Степень поражения электрическим током зависит от того, по какому пути пройдёт электричество через тело пострадавшего. Различают пять степеней электрического удара током, в результате которого происходят следующие последствия:
Обратите внимание! Исход зависит от того, как быстро человека освободят от воздействия электричества, и как успешно будет оказана медицинская помощь.
Пути прохождения тока через тело человека
Профилактика
Своевременно, не реже 2 раз в год, нужно производить измерения защитного заземления и петли «фаза – нуль» на рабочих местах.
Исключить следующие причины возникновения электротравм:
На рабочих местах необходимо проводить обучающие мероприятия по электробезопасности.
Погодные и внешние условия
Заземления тестируют зимой в период наибольшего промерзания почвы и летом в момент наибольшего пересыхания грунта в местах расположения защитных контуров. От состояния почвы зависит величина сопротивления заземляющего устройства, значит, его эффективность. Если учесть, что разность потенциалов от статического электричества в момент грозы может достигать величины выше тысячи вольт, то система уравнивания потенциалов (ОСУП) должна выдерживать такие нагрузки.
Полного исключения разности потенциалов добиться невозможно. Всегда существует опасность воздействия напряжения прикосновения. Соблюдение мер предосторожности и комплекс защитных мероприятий помогут свести риск поражения электротоком к минимуму.
Ток прикосновения: что это такое, измерение, предельные значения
Ток прикосновения (touch current) — это электрический ток, протекающий через тело человека и животного, когда они касаются одной или нескольких доступных частей электроустановки или электрооборудования при нормальных условиях (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).
Харечко Ю.В., проанализировав большой перечень нормативной документации, в своей книге [2] охарактеризовал термин «ток прикосновения» следующим образом:
« Проведенный анализ термина «ток прикосновения» из различных международных и национальных стандартов характеризуют такой электрический ток, который может протекать через тело человека или животного, когда они касаются одной или нескольких доступных частей электроустановки или электрооборудования. В нормальных условиях доступными частями являются проводящие части электрооборудования, которые не находятся под напряжением. »
« Такими частями, например, являются открытые проводящие части электрооборудования классов 0, I и III, проводящие оболочки электрооборудования класса II. Доступными частями также могут быть некоторые токоведущие части электрооборудования класса III, находящиеся под сверхнизким напряжением. В условиях единичного или множественных повреждений доступные части, например открытые проводящие части, могут оказаться под опасным напряжением, а также могут стать доступными опасные токоведущие части, если в этих условиях произошло, например, повреждение их изоляции и разрушение оболочек электрооборудования. »
Особенности
Обратимся к книге [2] в которой Харечко Ю.В., на мой взгляд, очень предметно отразил основные особенности термина «ток прикосновения»:
В технической спецификации МЭК 60479-1 термин «ток прикосновения» использован при определении порогов ощущения (см. примечание ниже), реагирования, отпускания и фибрилляции желудочков, которые устанавливают четыре характерные реакции организма человека на электрический ток, протекающий через его тело. В нормальных условиях, когда отсутствует повреждение изоляции токоведущих частей, человек не может прикоснуться к проводящим частям, находящимся под напряжением.
« Примечание: Термин «порог ощущения» определен в технической спецификации МЭК 60479-1 так: «минимальное значение тока прикосновения, который вызывает любое ощущение для человека, через которого он протекает».»
Если такое прикосновение предусмотрено стандартами на конкретное электрооборудование, ток прикосновения обычно не превышает порога реагирования. Следовательно, термин «ток прикосновения» в определениях термина «порог отпускания» и особенно термина «порог фибрилляции желудочков» подразумевает возникновение аварийного режима, когда, например, в результате единичного или множественных повреждений проводящие части электрооборудования, доступные прикосновению человека, оказались под напряжением или стали доступными токоведущие части электрооборудования.
Харечко Ю.В. на основании анализа нормативной документации в своей книге [2] заключает:
« Иными словами, согласно информации технической спецификации МЭК 60479-1 ток прикосновения может протекать и в нормальных условиях, и в условиях повреждения. Однако это противоречит представленным выше требованиям стандарта МЭК 60990, согласно которым ток прикосновения измеряют при отсутствии повреждений в электрооборудовании. Поскольку термином «ток прикосновения» в этом стандарте заменили термин «ток утечки», ток прикосновения так же, как ток утечки, может протекать только в нормальных условиях. »
« С позиций основополагающего правила защиты от поражения электрическим током, установленного стандартом МЭК 61140, доступные части электроустановки и электрооборудования, упомянутые в определениях термина «ток прикосновения» в стандартах МЭК 60050-195 и МЭК 60050-826, не должны находиться под напряжением ни в нормальных условиях, ни в условиях единичного повреждения. Следовательно, ток прикосновения может протекать в этих условиях. Однако при единичном повреждении изоляции токоведущей части электрооборудования класса I и ее замыкании на открытую проводящую часть протекает ток замыкания на землю. Этот же ток протекает через тело человека, прикоснувшегося к открытой проводящей части, находящейся под напряжением. »
Поэтому для исключения путаницы между понятиями «ток прикосновения» и «ток замыкания на землю» ток прикосновения и для электрооборудования, и для электроустановок зданий следует определять только для нормальных условий, когда отсутствуют повреждения. То есть ток прикосновения представляет собой электрический ток, который протекает через тело человека или тело животного, когда они прикасаются к каким-то проводящим частям электроустановки здания или электрооборудования в нормальных условиях. Причем этот ток не может травмировать человека.
Как измеряют ток прикосновения?
Токи прикосновения должны быть измерены согласно требованиям стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010.
ГОСТ Р МЭК 60990-2010, представляющий собой основополагающий стандарт по безопасности, установил методы измерения тока прикосновения и тока защитного проводника, которыми в международных стандартах постепенно заменяют методы измерения тока утечки. Международным стандартом предусмотрено измерение постоянного тока и переменного тока синусоидальной или несинусоидальной формы, которые могут протекать через тело человека и через защитный проводник, за исключением следующих электрических токов [3]:
Требования рассматриваемого стандарта применяют для электрооборудования классов 0, I, II, III. Методы измерений тока прикосновения основаны на возможных воздействиях электрического тока, протекающего через тело человека. Измерения тока прикосновения выполняют с помощью специальных многополюсников, представляющих собой приближенный эквивалент полного сопротивления тела человека.
Харечко Ю.В. проведя анализ стандарта МЭК 60990 заключил следующее [2]:
« В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (МЭК 60990) также отмечается, что в прошлом стандарты на электрооборудование использовали два традиционных метода для измерения тока утечки. Или измеряли фактический ток в защитном проводнике, или использовали простой резисторно-конденсаторный многополюсник, представляющий собой простую модель тела человека. В последнем случае ток утечки определяли как электрический ток, протекающий через резистор. Сейчас стандарт МЭК 60990 предусматривает методы измерения для четырех реакций организма на электрический ток (ощущение, реагирование, отпускание и электрический ожог), использующие более характерную модель тела человека. »
« Эта модель была выбрана в качестве обобщающей для большинства общих случаев поражения электрическим током. По отношению к пути протекания электрического тока и условий контакта, в международном стандарте использована модель тела человека, аппроксимирующая полный контакт рука-рука или рука-нога в нормальных условиях. Для маленьких площадей контакта (например, прикосновения одним пальцем) более соответствующей может быть другая модель тела человека. »
Ю.В. Харечко продолжает [2]:
« В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (МЭК 60990) установлено, что из указанных четырех реакций организма человека на электрический ток, ощущение, реагирование и отпускание связаны с амплитудным значением тока прикосновения и изменяются с частотой. Традиционно при рассмотрении проблем поражения электрическим током имели дело с синусоидальными формами волны, для которых действующие значения измерений являются самыми удобными. Амплитудные измерения являются более соответствующими для несинусоидальных форм волны там, где ожидаются существенные значения тока прикосновения, но одинаково подходящие для синусоидальных форм волны. »
« Многополюсники, предназначенные для измерения токов ощущения, реагирования и отпускания взвешены по частоте, т. е. они учитывают изменение полного сопротивления тела человека при изменении частоты протекающего через него электрического тока. Электрические ожоги связаны с действующим значением тока прикосновения и относительно независимы от частоты электрического тока, протекающего через тело человека. Однако для электрооборудования, токи прикосновения которого могут вызвать электрические ожоги, требуется выполнять два отдельных измерения, одно при амплитудном значении для поражения электрическим током и второе при действующем значении для электрических ожогов. »
На рис. 3–5 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] (соответственно рис. 1–3 в данной статье) приведены схемы трех многополюсников, которые следует применять при измерениях токов прикосновения для различных реакций организма человека на электрический ток. Эти многополюсники предназначены для измерения токов прикосновения в диапазоне от 100 мкА (действующее значение)/140 мкА (амплитудное значение) до соответственно 10 мА/14 мА постоянного тока или переменного тока частотой до 1 МГц синусоидальной или несинусоидальной формы волны. Ток прикосновения определяют расчетным путем как частное от деления соответствующего напряжения (U1, U2 или U3) на значение сопротивления RB, равное 500 Ом. Стандарт требует, чтобы напряжения измеряли вольтметром, который имеет входное сопротивление не менее 1 МОм, входную емкость не более 200 пФ и частотный диапазон не менее чем от 15 Гц до 1 МГц.
При измерении токов прикосновения, которые могут вызвать электрические ожоги, должен использоваться измерительный многополюсник, схема которого приведена на рис. 1. С его помощью измеряют действующее значение невзвешенного (по частоте) тока прикосновения IT, равного:
При измерении токов прикосновения, которые вызывают ощущение и реагирование, следует использовать измерительный многополюсник, схема которого приведена на рис. 2. С его помощью измеряют амплитудное значение взвешенного (по частоте) тока прикосновения, равного:
Измерение токов прикосновения, при которых возможно отпускание, следует выполнять с помощью измерительного многополюсника, приведенного на рис. 3. С его помощью измеряют амплитудное значение взвешенного тока прикосновения, равного:
Причем этот многополюсник должен использоваться только в случаях, когда неспособность отпускания является существенным учитываемым фактором, т. е. если выполнены все следующие условия:
В противном случае должен использоваться многополюсник, схема которого приведена на рис. 2.
Рис. 3. Измерительный многополюсник, взвешенный ток прикосновения для отпускания (на основе рисунка 3 из [2] автора Харечко Ю.В.)
При измерении постоянных токов прикосновения, не имеющих пульсации или имеющих пульсацию не более 10%, если иначе не определено в стандарте на электрооборудование, следует использовать любой из трех представленных многополюсников. Ток прикосновения равен:
В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] установлены девять схем подключения однофазного и трехфазного электрооборудования при измерениях токов прикосновения, которые моделируют его функционирование в низковольтных электроустановках, соответствующих различным типам заземления системы. В качестве примеров на рис. 4 и 5 приведены две схемы, представленные соответственно на рис. 6 и 11 стандарта.
Харечко Ю.В. описывает методику измерения тока прикосновения следующим образом [2]:
« Во время испытаний зажим «A» измерительного многополюсника должен быть по очереди присоединен к каждой доступной части электрооборудования. Для электрооборудования, имеющего защитное заземляющее присоединение или функциональное заземляющее присоединение, зажим «A» измерительного многополюсника присоединяют к заземляющему зажиму испытываемого электрооборудования. При испытаниях электрооборудования класса 0 и класса II защитный проводник игнорируют. Зажим «B» измерительного многополюсника должен быть присоединен к заземляющему устройству (защитному заземляющему проводнику). »
Харечко Ю.В. продолжает конкретизировать методику измерения тока прикосновения [2]:
« Измерение токов прикосновения следует выполнять в нормальном режиме, когда замкнуты все испытательные выключатели «I», «n» и «e», и в нескольких анормальных режимах функционирования электрооборудования и его питания. В частности, в стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 предусмотрено выполнение измерений в условиях повреждения защитного проводника, присоединенного к открытой проводящей части электрооборудования класса I, которое моделируют размыканием выключателя «e». »
« Стандартом также предписано выполнять измерения в условиях повреждения нейтрального проводника, моделируемого размыканием выключателя «n», и линейных проводников, моделируемых размыканием выключателей «I». Для однофазного электрооборудования дополнительно выполняют измерения при разных вариантах подключения линейного и нейтрального проводников, которые моделируют с помощью переключателя «р». »
Стандарт ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] предписывает проводить измерение токов прикосновения при нормальных условиях оперирования электрооборудования и в условиях некоторых повреждений, которые относятся только к системе питания и к низковольтной электроустановке и не происходят в испытываемом электрооборудовании.
Предельные значения тока прикосновения
Произведя анализ большого количества нормативной документации Харечко Ю.В. в своей книге [2] пишет:
« Информация о воздействии электрического тока, протекающего через тело человека, из которой могут быть получены его предельные значения, содержится в технической спецификации МЭК 60479-1. Однако, несмотря на это, а также на то, что конкретизация или включение определенных предельных значений тока прикосновения не являются областью действия стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (МЭК 60990), в этот стандарт было включено справочное приложение D «Выбор пороговых значений тока». В нем приведены примеры пределов электрического тока и их выбора, которыми могут воспользоваться технические комитеты, когда они выбирают пределы тока прикосновения для конкретного электрооборудования. »
Рассмотрим примеры пределов электрического тока.
В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] отмечается, что предел тока фибрилляции желудочков не принят. Предполагается, что пределы, выбранные для токов прикосновения, будут значительно ниже порога для фибрилляции желудочков.
« Примечание: 1) Термин «порог отпускания» определен в технической спецификации МЭК 60479‑1 так: максимальное значение тока прикосновения, при котором человек, удерживающий электроды, может выпускать из рук электроды.
Примечание: 2) В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 указано, что мужчины и женщины имеют средний порог отпускания соответственно 16 мА и 10,5 мА, а 99,5% мужчин и женщин – соответственно 9 мА и 6 мА. Порог отпускания для детей ниже. »
« Примечание: 3) Термин «порог реагирования» определен в технической спецификации МЭК 60479-1 следующим образом: минимальное значение тока прикосновения, который вызывает непроизвольное мышечное сокращение. »
Харечко Ю.В. в своей книге [2] акцентирует внимание на следующем:
« В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] также отмечается, что ток прикосновения можно ощущать при очень маленьких его значениях, таких как несколько микроампер. Если этот ток не сопровождается непреднамеренным реагированием, приводящим к вредным последствиям, его не рассматривают в качестве опасного электрического тока. Максимально допустимое значение токов утечки и прикосновения для электрооборудования класса II в стандартах МЭК обычно установлено равным половине порога реагирования – 0,25 мА (действующее значение). Пределы меньше 0,25 мА (действующее значение) определены для некоторых медицинских применений. »
В приложении D стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] также содержатся общие рекомендации по выбору пределов электрического тока, которые обычно выражают максимальными значениями постоянного тока и переменного тока на частотах до 100 Гц. Для электрооборудования с частями, которые можно захватить рукой, самым высоким предельным значением электрического тока является порог отпускания.
Между порогами реагирования и отпускания может появиться побочная опасность травмирования из-за удивления или непроизвольного сокращения мышц. Однако при этом обычно не ожидают получения травм человеком, непосредственно вызванных протеканием электрического тока через его тело. Когда для электрооборудования применяют предел отпускания, такой электрический ток можно рассматривать в качестве допустимого в условиях единичного повреждения, представляющего собой, например, дефектное соединение при выполнении защитного заземления.
Пределы электрического тока реагирования и меньшие пределы используют для электрооборудования, для которого существует необходимость избегать непреднамеренного реагирования там, где в результате его могут происходить тяжелые последствия (например, падение человека с лестницы или падение электрооборудования). Предел электрического тока менее 0,25 мА (действующее значение) или 0,35 мА (амплитудное значение) устанавливают там, где пользователь особенно чувствителен или имеется опасность из-за экологических или биологических причин.
В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. приложение D.3) [3] также указано, что не установлено общепринятое предельное значение тока прикосновения, который во всех случаях не будет вызывать электрические ожоги. По данным исследований ожоги кожи начинают происходить при плотности электрического тока приблизительно от 300 мА/см 2 до 400 мА/см 2 (действующее значение).
Нормативные документы ограничивают максимально допустимые значения токов прикосновения для электрооборудования. Например, в таблице 5A «Максимальный ток» стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 [4], часть которой воспроизведена ниже, приведены максимально допустимые значения тока прикосновения информационного оборудования. Измерение токов прикосновения предписано производить посредством измерительного многополюсника, схема которого приведена на рис. 4 стандарта МЭК 60990 (см. рис. 2 данной статьи), или с помощью альтернативного измерительного прибора, схема которого показана на рис. D.2 стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 (рис. 6 текущей статьи).
| Тип оборудования 1 | Действующее значение максимального тока прикосновения, мА |
| Любое | 0,25 |
| Переносное оборудование | 0,75 |
| Передвижное оборудование (иное, чем переносное, но включающее транспортируемое оборудование) | 3,5 |
| Стационарное оборудование с разъемным подключением типа А 2 | 3,5 |
| Все другое стационарное оборудование, не подпадающее под условия п. 5.1.7 3 | 3,5 |
Извлечение из таблицы 5A стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014
Примечания к таблице 5А стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014:
1) У этого электрооборудования, как ошибочно указано в стандарте МЭК 60950-1, доступные части и цепи не присоединены к защитной земле. То есть здесь упомянуто электрооборудование, которое не имеет доступных проводящих частей и электрических цепей, подлежащих защитному заземлению.
2) Электрооборудование с разъемным подключением типа A представляет собой электрооборудование, которое предназначено для присоединения к питающей цепи через непромышленную штепсельную вилку и штепсельную розетку или (и) непромышленное соединительное устройство.
3) Для электрооборудования, подпадающего под условия п. 5.1.7, в стандарте МЭК 60950-1 установлен максимальный ток защитного проводника, который не должен превышать 5% тока линейного проводника при нормальных условиях оперирования.
Пункт 5.1.7 стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 [4] содержит требования к оборудованию, которое имеет ток прикосновения, превышающий 3,5 мА (действующее значение). Подобное оборудование должно иметь главный защитный заземляющий зажим и представлять собой:
В стандарте ГОСТ IEC 60950-1-2014 [4] приведены некоторые примеры национальных требований. В Финляндии, Норвегии и Швеции оборудование с током прикосновения более 3,5 мА (действующее значение) может быть:
– стационарным оборудованием с разъемным подключением типа А, которое:
предназначено для использования в зоне ограниченного доступа, где применено уравнивание потенциалов, например в телекоммуникационном центре;
имеет меру предосторожности для постоянного присоединения защитного заземляющего проводника;
обеспечено инструкциями для монтажа этого проводника обслуживающим лицом;
– стационарным оборудованием с разъемным подключением типа В;
– стационарным постоянно подключенным оборудованием.
В Дании указанное оборудование может быть только постоянно подключенным оборудованием и стационарным оборудованием с разъемным подключением типа B.
Рядом с местом подключения оборудования, имеющего ток прикосновения более 3,5 мА (действующее значение), к питающей цепи переменного тока должен быть прикреплен один из следующих ярлыков или ярлык с подобной формулировкой:
| ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ВЫСОКИЙ ТОК УТЕЧКИ НЕОБХОДИМО ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЕРЕД ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ПИТАНИЯ | ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ВЫСОКИЙ ТОК ПРИКОСНОВЕНИЯ НЕОБХОДИМО ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЕРЕД ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ПИТАНИЯ |
Требования к измерению тока прикосновения, приведенные в подразделе 5.1 (Touch current and protective conductor current) стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 [4], основаны на аналогичных требованиях, изложенных в стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3]. Ток прикосновения измеряют с помощью специальных многополюсников, моделирующих полное сопротивление тела человека. Принципиальная схема основного измерительного прибора заимствована из рис. 4 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. рис. 2 этой статьи). Этим прибором измеряют значение напряжения U2 в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц. Значение тока прикосновения IT в амперах вычисляют по формуле:
Возможно также применение альтернативного измерительного прибора, представленного на рис. D.2 стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 (рис. 6), который был разработан для более ранних редакций этого стандарта. Однако его применение для измерения тока прикосновения менее предпочтительно, так как он дает менее точные измерения, чем основной измерительный прибор, если форма волны несинусоидальная и основная частота превышает 100 Гц.
Харечко Ю.В. описал в своей книге [2] устройство и принцип работы альтернативного измерительного прибора следующим образом:
« Альтернативным измерительным прибором измеряют действующее значение тока прикосновения. Этот измерительный прибор состоит из магнитоэлектрического измерительного прибора M, имеющего диапазон измерений 0–1 мА, выпрямителя D1-D4 (диодного моста), двух дополнительных сопротивлений R1 и RV1, зашунтированных конденсатором С, уменьшающим чувствительность к гармоникам и другим частотам выше промышленной частоты. При этом должны быть обеспечены следующие численные значения характеристик при постоянном токе 0,5 мА: R1 + RV1 + Rm = 1500 Ом ± 1% и С = 150 нФ ± 1% или 2000 Ом ± 1% и С = 112 нФ ± 1%. Измерительный прибор должен также иметь диапазон измерений × 10, который получают шунтированием обмотки измерительного прибора неиндуктивным резистором RS. Для обеспечения максимальной чувствительности прибора нужно нажать на кнопку S. »
Для испытаний однофазного оборудования, которое применяют в системах TN или TT, имеющих источник питания, соединенный звездой, используют испытательную цепь, приведенную на рис. 5A стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 [4], трехфазного оборудования – на рис. 5B (соответственно рис. 7 и 8). Эти схемы разработаны на основе рис. 6 и 11 стандарта МЭК 60990 (см. соответственно рис. 4 и 5). В случае применения информационного оборудования в низковольтных электроустановках, имеющих тип заземления системы IT или подключаемых к источнику питания, соединенному треугольником, стандарт ГОСТ IEC 60950-1-2014 предписывает использовать другие испытательные цепи, отвечающие требованиям стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010.
Разделительный трансформатор T, предназначенный для обеспечения защиты, необязательно применять при испытаниях. Порт оборудования (на рисунках – порт), предназначенный для его присоединения к телекоммуникационной сети, во время испытаний к указанной сети не присоединяют. Если однофазное оборудование подключают между двумя линейными проводниками, его проверяют, используя трехфазную испытательную цепь такую, как на рис. 8.
Во время испытаний зажим «B» измерительного многополюсника присоединяют к заземленному (нейтральному) проводнику источника питания. Зажим «А» измерительного многополюсника присоединяют следующим образом. Для оборудования, имеющего защитное или функциональное заземляющее соединение, зажим «А» присоединяют через измерительный выключатель «s» к главному защитному заземляющему зажиму оборудования, при этом выключатель «e» защитного заземляющего проводника разомкнут. Испытание также проводят на всем оборудовании, с зажимом «А», присоединенным через измерительный выключатель «s» к каждой незаземленной или непроводящей доступной части и каждой незаземленной доступной цепи, по очереди, при этом выключатель «e» замкнут. К непроводящей части зажим «А» измерительного многополюсника присоединяют с помощью металлической фольги 100 × 200 мм, которую накладывают на эту часть. Посредством испытания с применением фольги имитируют контакт между оборудованием и рукой человека.
Однофазное оборудование дополнительно проверяют при обратной полярности (переключатель «p1»). Трехфазное оборудование также испытывают при обратной полярности (переключатель «p1»), за исключением такого оборудования, которое чувствительно к последовательности чередования фаз.
Информационное оборудование генерирует в подключенных к нему телекоммуникационных сетях и кабельных распределительных системах токи прикосновения, которые стандарт ГОСТ IEC 60950-1-2014 [4] ограничивает величиной, равной 0,25 мА (действующее значение). Проверку оборудования выполняют, используя испытательные цепи, представленные на рис. 7 и 8.
Для электронной аппаратуры класса I требованиями раздела 9 «Опасность поражения электрическим током при нормальных условиях оперирования» стандарта ГОСТ IEC 60065-2013 [5] установлено максимально допустимое значение тока прикосновения, равное 3,5 мА. Измерение токов прикосновения предписано производить посредством измерительного многополюсника, схема которого приведена на рис. 4 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. рис. 2). Такое же максимальное значение тока прикосновения предусмотрено ГОСТ IEC 60065-2013.
В подразделе 10.3 «Ток прикосновения, ток защитного проводника и электрический ожог» стандарта ГОСТ IEC 60598-1-2017 [6] указано, что ток прикосновения или ток защитного проводника, который имеет место при нормальном функционировании светильника, не должен превышать значения, установленные таблицей 10.3 «Предельные значения тока прикосновения или тока защитного проводника и электрический ожог». Для всех светильников класса II и класса I с номинальным током до 16 А включительно, оснащенных штепсельной вилкой, присоединяемой к незаземленной штепсельной розетке, международным стандартом установлен максимальный предел тока прикосновения, равный 0,7 мА (амплитудное значение). Измерение токов прикосновения предписано производить посредством измерительных многополюсников, схемы которых приведены на рис. 4 и 5 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. рис. 2 и 3), на испытательной установке, показанной на рис. 6 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. рис. 4).
В п. 18.5.1 «Ток прикосновения» стандарта ГОСТ IEC 61558-1-2012 [7] указано, что измеренный ток прикосновения должен быть равен или меньше, чем в таблице 8b «Предельные значения для токов». В этой таблице максимально допустимое значение тока прикосновения установлено равным 0,5 мА (действующее значение) для всех трансформаторов класса I и класса II, оснащенных штепсельной вилкой в соответствии с техническим отчетом МЭК 600831. Для остальных трансформаторов стандарт нормирует максимальное значение тока защитного проводника. Измерение токов прикосновения предусмотрено выполнять в испытательной цепи, схема которой приведена на рис. 6 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. рис. 4). В качестве измерительного многополюсника следует применять многополюсник, схема которого приведена на рис. 4 стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 (см. рис. 2 настоящей статьи).
