5.5. Небезпека напруг дотику та кроку.
В
наслідок
замкнення фази на землю (обрив і падіння
фазного проводу на землю, замикання
фази на корпус заземленого обладнання
тощо ) виникає розтікання струму в землі
(ґрунті). На поверхні землі з’являється
електричний потенціал (x),
величина якого залежить від величини
струму замикання на землю, питомого
опору ґрунту ()
в зоні розтікання струму, відстані (х)
від точки замикання А (рис. 5.11):
Iз
x
= .
2 x
Як видно з мал. 5.10, на відстані 1 м від заземлювача падіння напруги складає 68%, на відстані 10м – 92%, а на відстані 20м потенціали так малі, що практично можуть бути прийняті рівними нулю. Ці точки поверхні землі можна вважати такими, що знаходяться поза зоною розтікання струму і називати “землею” в електротехнічному розумінні цього слова.
Напруга дотику
Напруга між двома точками електричного кола, яких одночасно торкається людина, називають напругою дотику.
Уявлення про напругу дотику можна отримати зі схеми, зображеній на рисунку 5.12, де показані три корпуси споживачів (А, Б, В ), приєднаних до одиночного заземлювача (Rз). Крива = f(x) характеризує зміну потенціалу на поверхні землі (відповідно до рисунку 5.13). Якщо людина торкається до будь-якого корпусу електроспоживача А, Б чи В, то її рука отримує потенціал корпусу. Для випадків А, Б, В потенціал руки (р) буде однаковим і рівним потенціалу корпусу (К), тобто р = К.
Ноги, торкаючись землі, отримують потенціал точок землі (нА, нБ, нВ). Внаслідок людина опиниться під дією різниці потенціалів. Ця величина і буде напругою дотику :
UдА = р - нА; UдБ = р - н ; = р - нВ.
Для людини, яка знаходиться безпосередньо над заземлювачем (т. А), напруга дотику UдА = 0, так як потенціали руки і ніг тут однакові (р = нА). З віддаленням від заземлювача напруга дотику зростає: UдА < UдБ < UдВ. Для людини, яка доторкається до корпусу електроспоживача В, потенціал ніг (нВ) наближається до нуля і напруга дотику практично дорівнює фазній:
UдВ = Uф.
Усі вищенаведені висновки базуються на тому, що опір основи, на який стоїть людина, розтіканню струму дорівнює нулю. Насправді цей опір має певні значення, а напруга дотику (Uд) в полі розтікання струму з заземлювача визначається за формулою:
Uд = Uф 12 ,
де, 1 – коефіцієнт напруги дотику;
2 – коефіцієнт, який враховує падіння напруги в додаткових опорах: людина - взуття – підлога.
Коефіцієнт 1 залежить від відстані між точкою землі, на якій стоїть людина, і заземлювачем. Якщо людина знаходиться над заземлювачем, то 1 = 0, якщо в положенні В (на відстані понад 20м від заземлювача), то 1 = 1.
Коефіцієнт 2 визначається за формулою:
Rл
2
= ,
Rл + Rв + Rп
де, Rв та Rп - опори взуття і підлоги відповідно.
Напруга дотику залежить від величини потенціалу на заземлювачі та відстані від місця замикання на землю до місця, де знаходиться людина – з віддаленням від місця замикання небезпека напруги дотику зростає збільшується і досягає максимуму поза зоною розтікання струму.
Нормування напруги дотику.
Гранично допустимі рівні напруг дотику і струмів, що протікають через тіло людини, у разі нормального (неаварійного) режиму електроустановки, не повинні перевищувати значень, вказаних в таблиці 5.1. Рівні напруги дотику і струму наведені в цій таблиці за умовою тривалості впливу струму не більше 10 хвилин протягом доби та встановлені, виходячи з реакції відчуття.
Таблиця 5.1.
Допустимі невідчутні рівні напруги дотику і струму (не більше).
Вид струму |
Uд, В, не більше |
І, мА, не більше |
Змінний струм частотою 50 Гц |
2,0 |
0,3 |
Частотою 400 Гц |
3,0 |
0,4 |
Постійний струм |
8,0 |
1,0 |
Гранично допустимі рівні напруг дотику і струмів у разі аварійного режиму виробничих електроустановок напругою до 1000 В з глухозаземленою або ізольованою нейтраллю та понад 1000 В з ізольованою нейтраллю не повинні перевищувати значень, вказаних в таблиці 5.2. Рівні напруг дотику і струму, які подані в цій таблиці, відповідають відпускним і небольовим рівням.
Таблиця 5.2.