18.8. Земля как элемент электрической сети. напряжение шага

В случае обрыва проводов воздушных линий электропередач и их контакта с землей, пробой кабельных линий на землю, замыкания на нетоковедущие элементы электроустановок, имеющих контакт с землей, прикосновение человека, стоящего на земле, к токоведущим частям, находящимся под напряжением и т.д., земля становится элементом электрической сети замыкания на землю.
Структурные элементы возможной сети замыкания на землю и последовательность включения этих элементов в сеть зависят от конструктивных особенностей сети и будут рассмотрены ниже (см. 18.9). Но во всех перечисленных случаях в сетях замыкания на землю обязательно структурный элемент "земля".
Земля является специфическим проводником электрического тока-неоднородным и нелинейным - с переменной площадью поперечного сечения. Поэтому, при прохождении тока в земле, на ее поверхности образуется специфическое поле потенциалов, характер которого определяется конструкцией заземлителя параметрами электрической сети, свойствами почвы тощо.
Более подробно остановимся на явлении протекания тока в земле для полусферического заземлителя, который находится на поверхности земли
Для такого заземлителя, при условии однородности и электрической изотропности почвы, можно считать, что ток во всех направлениях будет растекаться равномерно - как показано стрелками на рисунке, а его величина в любом поперечном сечении проводника "земля" будет равна И33. •
При этом площадь поперечного сечения проводника "земля" S, за сделанных допущений (однородность почвы) будет определяться площадью поверхности полушария радиусом Г;. С увеличением (уменьшением) Г, площадь поперечного сечения проводника "земля" будет увеличиваться (уменьшаться) пропорционально квадрату Г; (S = 2nr ^), а сопротивление прохождению тока будет соответственно уменьшаться или збильшуватись.
Падение напряжения на любом участке электрической сети AU, в том числе и при прохождении тока в земле, зависит от величины тока и от электрического сопротивления R.
Поэтому на поверхности земли в зоне растекания тока между ривновид-Дален в радиальном направлении точками (при одинаковых 1) AU будет тем больше, чем ближе эти точки будут к месту замыкания на землю.
По этой причине, согласно приведенному, на поверхности земли в зоне растекания тока возникает локальное поле повышенных потенциалов радиусом около 20 м, распределение потенциалов (фг.) в котором относительно нулевого потенциала земли (ф0)
При перемещении человека в зоне растекания тока в земле (рис. 18.1) ее ноги будут касаться участков земли с разными потенциалами, а на человека будет действовать напряжение, определяется разностью этих потенциалов и известна под названием напряжение шага (UK) - разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли в зоне растекания тока, находящихся на расстоянии шага (0,8 м) друг от друга. С приближением к месту замыкания на землю величина напряжения шага будет расти, и она может достичь опасных для человека значений уже при напряжении электроустановок 0,4 кВ, а в сырую погоду и при увлажненного грунта и при меньшем напряжении. Поэтому Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей при наличии замыкания на землю запрещают приближаться к месту замыкания ближе 8 м вне помещения и 4 м в помещении без применения средств защиты - диэлектрические боты, галоши, сухая доска, сухая резиновая обувь тощо.
В целом, меры защиты человека от действия напряжения шага сводятся к расторжению сети тока через человека по петле "нога-нога" или резкого увеличения сопротивления в этой петле за счет использования различных подручных средств. При необходимости безотлагательного входа в зону опасных напряжений шага для оказания помощи пострадавшим и т.д.. и отсутствия под рукой средств защиты, целесообразно перемещаться в этой зоне осторожно, передвигая ступни по земле так, чтобы они постоянно касались друг друга.
18.7. причины электротравм 18.9. Физические основы электробезопасности