Явления при стекании тока в землю. Напряжение прикосновения и шага

Стекание тока в землю происходит через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называется заземлителем или электродом. Для упрощения считаем, что земля во всем своем объеме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым сопротивлением ρ (Ом·м). В этом случае ток будет растекаться во все стороны по радиусам полушария. Ток, стекая с заземлителя в землю, растекается по значительному ее объему. Пространство вокруг заземлителя, в котором наблюдается протекание тока замыкания, принято называть полем растекания. Потенциалы точек поверхности земли в поле растекания тока отли­чаются от нуля и определяются выражением: φ=(ρ· I_з)/(2·π·r), где φ - потенциал точки поверхности земли; r - расстояние точки от центра заземлителя; I_з - ток замыкания на землю; ρ - удельное сопротивление грунта.

По мере удаления от заземлителя потенциалы то­чек земли снижаются по закону гиперболы (потенциальная кривая). Гиперболический характер потенциальной кривой объясняется тем, что сечение возрастает во второй степени от величины r. Наи­большее сопротивление растеканию тока оказывают слои земли, лежащие вблизи заземлителя, так как ток проходит здесь по малому сечению. В этих слоях имеет место наибольшее падение напряжения. По мере удаления от заземлителя сечение земли увеличивается, а падение напряжения уменьшается. Практически потенциалы точек земли, лежащих на расстоянии более 20 м от заземлителя, можно считать равными нулю.

Шаговое напряжение (или напряжением шага) Uш – раз­ность потенциалов между двумя точками в зоне растекания электрического тока, находящимися на расстоянии шага человека, и на которых одновременно находятся ноги человека. Напряжение шага равно:

Uш = φ₁–φ₂, где φ₁ – потенциал одной ноги человека, В; φ₂ – потенциал другой ноги человека, В.

Поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног, человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле человека через жизненно важные органы. Кроме того, рост человека обусловливает большую разность потенциалов, приложенных к его телу.

Основным способов снижения шаговых напряжений является контурное зазем­ление, в котором заземлители располагаются по контуру вокруг за­щищаемого объекта на небольшом расстоянии друг от друга. При этом поля растекания – отдельных заземлителей накладываются (т.е. потенциальные кривые складываются), и любая точка поверхности земли внутри контура приобретает повышенный потенциал. Происхо­дит выравнивание потенциалов внутри контура.

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током.

Состояние окружающей воздушной среды влияет на опасность поражения электрическим током. Так, сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая угрозу перехода напряжения на корпуса, кожухи и другие токоведущие металлические части электрооборудования, к которым может прикасаться человек. Вместе с тем, в этих же условиях, как и при высокой температуре окружающего воздуха, понижается сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражение его током. По действующим правилам все помещения делятся по степени опасности поражения людей током на три класса: без повышенной опасности, с повышенной опасностью и особо опасные.

К помещениям без повышенной опасности относятся сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха, с изолирующими (например, деревянными) полами, в которых отсутствуют заземленные предметы или их очень мало.

К помещениям с повышенной опасностью относятся помещения относятся помещения, характеризующиеся наличием любого из пяти факторов:

1) сырые, в которых относительная влажность воздуха превышает 75 %;

2) жаркие, в которых под воздействием тепловых излучений температура воздуха превышает постоянно или периодически (более I сут.) 35°С;

3) пыльные, с токопроводящей пылью (например, угольная, металлическая и т.п.), в которых по условиям производства выделяется токоведущая технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на провода, проникать внутрь машин, аппаратов;

4) с токопроводящими полами (металлическими, земляными, железобетонными, кирпичными);

5) в которых возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциями зданий, технологическим аппаратам, механизмам с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования..

Пример: лестничные клетки с токопроводящими полами, склады, цехи и мастерские по механической обработке материалов.

К особо опасным относятся помещения, характеризующиеся наличием любого из трех условий:

1) особо сырее (с влажностью воздуха близкой к 100%);

2) с химически активной или органической средой, в которых постоянно или длительное время содержатся агрессивные газы, пары, образуются отложение или плесень, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования;

3) наличие двух или более факторов, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

Особо опасными являются большая часть производственных помещений.