3.6.3.2 Шаговое напряжение

В процессе заводских ремонтов (на судоремонтных заводах, верфях) электроснабжение судов иногда осуществляется с берега. В случае повреждения изоляции и замыкания питающих проводов на Землю на определенном расстоянии от места замыкания может возникнуть опасная для человека разность потенциалов. Кроме того, опасное для жизни человека растекание тока на поверхности грунта происходит также в месте контакта с Землей штатных заземлителей. Пространство вокруг заземлителя, где обнаруживается заметный электрический потенциал оттока, стекающего с заземлителя, называют зоной растекания. Проходя через заземлитель, ток равномерно распространяется от него в земле во всех направлениях (радиальных) по полусфере к поверхности Земли. Кривая изменения электрического потенциала на поверхности Земли имеет гиперболический характер. В слое грунта толщиной dl на расстоянии l от центра заземлителя падение напряжения может быть выражено уравнением потенциальной кривой заземлителя любой формы [ 9 ]:

dU_l = Iз * ρ * dl / (2 * π * l²), (33)

где Iз – сила тока, проходящего через заземлитель, А;

ρ – удельное сопротивление грунта, Ом*м.

Из этого выражения видно, что величина электрического потенциала изменяется обратно пропорционально расстоянию l. Человек, случайно оказавшийся в зоне растекания тока, подвергается опасности, если он сделает нормальный шаг (0,8 м) в направлении к заземлителю или от него (рис.16).

Рис. 16

Практически максимальное расстояние растекания тока от одиночного сосредоточенного заземлителя не превышает 20 м, т.е. на расстоянии более 20 м от заземлителя падение напряжения в слоях Земли от тока уже практически не обнаруживается т.е. потенциал, условно, можно считать равным нулю.

Напряжение (В), возникающее на поверхности грунта между двумя точками цепи тока, которые находятся одна от другой на расстоянии шага (≈0,8 м) и на которых одновременно стоит человек, называют шаговым напряжением [ 1,9 ]

, (34)

где l₁ и l₂ - расстояния от центра заземлителя до точек грунта, которых коснулся человек, сделав шаг в направлении заземлителя или от него.

Из выражения видно, что напряжение шага будет больше в непосредственной близости от заземлителя и будет уменьшаться по мере удаления от него.

Максимальное шаговое напряжение будет в том случае, если одна точка лежит на заземлителе, а другая - на расстоянии шага от него. Минимальное шаговое напряжение U_ш = 0 будет при бесконечно большом удалении от заземлителя, т.е. за пределами поля растекания тока, а, практически, дальше 20 м, или в том случае, если человек окажется на точках грунта с одинаковыми электрическими потенциалами, т.е. с сомкнутыми ногами (когда ступни человека находятся рядом, на одной эквипотенциальной линии¹⁰, а следовательно, на одном расстоянии от заземлителя).

В целях предотвращения поражений шаговым напряжением необходимо выполнить следующие рекомендации: без диэлектрической обуви (резиновые боты, галоши) нельзя подходить близко (8…10 м) к лежащим на грунте проводам, находящимся под напряжением; из опасной зоны растекания тока необходимо

выходить, не делая нормальных шагов, т.е. надо двигаться боком с сомкнутыми ступнями, переступая с носков на пятки.

Подключение судовой сети к береговой должно осуществляться в соответствии с Правилами по электробезопасности при электроснабжении ремонтируемых судов и специальными портовыми или заводскими инструкциями.