2.7.2. Напруга дотику та кроку

Напруга кроку. У випадку обриву проводів ліній електропередач i їx контакті з землею, пробої кабельних лiнiй на землю, замиканні на неструмоведучі елементи електроустановок, що мають контакт з землею, доторканні людини, яка стоїть на землі, до струмоведучих частин під напругою тощо земля стає елементом електричної мережі замикання на землю.

Коли струм проходить по землі, на її поверхні виникає специфічне поле потенціалів, характер якого визначається конструкцією заземлювача, властивостями ґрунту тощо.

Закон розподілу потенціалів на поверхні ґрунту залежить від геометричної форми електрода і для різних заземлювачів наведений у довідниках.

Для напівсферичного заземлювача, який знаходиться на поверхні землі (рисунок 2.6) за умови однорідності і електричної ізотропності ґрунту можна вважати, що струм у всіх напрямках буде розтікатися piвномірно – як показано стрілками на рисунку 2.6, i буде дорівнювати Із.

Рисунок 2.6 – Розподіл потен-ціалів на поверхні землі навколо напівсферичного за-землювача

Розподіл потенціалів на поверхні землі навколо напівсферичного заземлювача відповідає рівнянню гіперболи, а значення потенціалів змінюється від свого максимального значення φз до нуля при віддаленні від заземлювача (рисунок 2.6).

Практично зона підвищених потенціалів на поверхні землі відносно її нульового потенціалу при замиканні на землю через напівсферичний заземлювач i однорідному ґрунті обмежується колом із радіусом близько 20 м. Переміщуючись в цій зоні, людина попадає під так звану напругу кроку –  напругу між двома точками на поверхні землі, які знаходяться одна від одної на відстані кроку i на яких одночасно стоїть людина.

З наближенням до заземлювача величина крокової напруги зростає i при напрузі мережі живлення 0,4 кВ вона може бути небезпечною для людини. Тому “Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів” за наявності замикання на землю забороняють наближатися до місця замикання ближче 8 м поза приміщенням i 4 м в приміщенні без застосування засобів захисту – діелектричні боти, калоші, суха дошка тощо.

В загальному вигляді величина напруги кроку може бути визначена як piзниця між φх та φх+а , де а – величина кроку, м 

(0,8 м ), відповідно до чого

,                                        (2.33)

тобто величина напруги кроку прямо пропорційна силі струму замикання на землю, питомому опору провідника та величині кроку і обернено пропорційна відстані від заземлювача.

У цілому, заходи захисту людини від дії напруги кроку зводяться до розірвання мережі струму через людину по петлі “нога-нога”, або до різкого збільшення опору в цій петлі зі рахунок використання різних підручних засобів. За необхідності невідкладного входу в зону небезпечної напруги кроку для надання допомоги потерпілим і т.ін. та за відсутності засобів захисту, доцільно переміщуватись в цій зоні обережно, пересуваючи ступні по землі так, щоб вони постійно торкалися одна одної.

Напруга дотику. Дотик людини до корпусу ушкодженого обладнання або до корпусу обладнання, з’єднаного з ушкодженим загальним колом заземлення, зумовлює потрапляння людини під напругу дотику. Напруга дотику – це напруга між двома точками кола електричного струму, яких одночасно торкається людина, і дорівнює різниці потенціалів корпусу і точок поверхні ґрунту, де знаходяться ноги людини:

Uдот = φк – φх ,                                                                (2.34)

де φк – потенціал корпусу електроустановки, якої торкається людина; φх – потенціал в точці на поверхні ґрунту, де знаходяться ноги людини.

Напруга дотику, на відміну від напруги кроку, збільшується при віддаленні від заземлювача і за межами зони розтікання струму вона дорівнює напрузі на корпусі обладнання відносно землі. Захист від напруги дотику – вирівнювання потенціалів (встановлення електропровідної підлоги).

Таким чином, згідно з зазначеним вище, до основних факторів, які впливають на тяжкість ураження електричним струмом (на ІЛ) при попаданні людини під напругу, можна віднести:

– величину напруги мережі живлення, U, В;

– величину напруги дотику Uдom, В;

– конструкційні особливості мережі живлення – кількість фаз i режим нейтралі;

– величину опору i стан ізоляції – перш за все в мережах живлення, ізольованих від землі;

– протяжність i розгалуженість мережі живлення, які впливають на rіз i ємність відносно землі.

Завдання 2.10 Визначити напругу кроку при переміщенні людини в зоні розтікання струму з напівсферичного заземлювача для різної відстані від заземлювача. Ширина кроку 0,8 м. За одержаними даними побудуйте залежність Uкр=f(х), зробіть висновки. Необхідні вихідні дані: струм замикання на землю ІЗ, А, вид грунту, відстань від заземлювача х, м наведені в таблиці 2.23.

Таблиця 2.23 – Вихідні дані до завдання 2.10

Напругу кроку розраховують за формулою:

φкр = φх – φх+а,                                                (2.35)

де а = 0,8 м – ширина кроку.

Для напівсферичного заземлювача формула потенційної кривої:

φх = Ізρ/(2πх),                                                (2.36)

де ρ – питомий опір ґрунту, Омм, взяти з таблиці 2.24.

Таблиця 2.32 – Значення опору підлоги