2.2.3 Напряжение шага
Напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности локальной земли, расположенными на расстоянии 1м одна от другой, что соответствует длине большого шага человека.
Согласно закону Ома величина напряжения шага равна
.
(11)
Рассмотрим напряжение шага при растекании тока через одиночный полусферический заземлитель (см. рис.6).
Рисунок 6 - Распределение потенциалов на поверхности грунта и напряжение шага
Из рис. 6 видно, что напряжение шага увеличивается при приближении к заземлителю. С учетом выражения (5) напряжение шага будет равно:
,
(12)
где
- коэффициент напряжения шага для
одиночного полусферического заземлителя.
Его значение находится в пределах (0…1).
На практике используют
различные типы заземлителей: одиночный
протяженный (горизонтальный); ряд
вертикальных стержней, соединенных
горизонтальной полосой; контур из полос
с внутренними параллельными полосами;
групповой контурный из полос и стержней
и др. Функция
для каждого известного типа заземлителя
является справочной и принимает значения
(0…1).
При проектировании и
эксплуатации заземлителей необходимо,
чтобы выполнялось условие
В
(ГОСТ 12.1. 038-82).
Для снижения напряжения шага применяют диэлектрическую обувь, диэлектрические коврики и щиты. Выходить из зоны растекания тока нужно в противоположном направлении от места растекания мелкими шагами.
Напряжение прикосновения
Напряжение прикосновения - разность потенциалов между проводящими
частями (одна из которых может быть землей) при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
Согласно закону Ома напряжение прикосновения равно
.
(13)
Рассмотрим напряжение прикосновения при растекании тока через
одиночный заземлитель (см. рис. 7).
Рисунок 7 - Расположение рабочих мест (а) и зависимость напряжения прикосновения от расстояния до заземлителя (б)
Имеется несколько (три) рабочих мест с оборудованием, подключенным к одной сети и заземленным с помощью одного заземлителя. На одном из рабочих мест (не имеет значения, на каком именно) напряжение сети замкнуто на корпус. Через заземлитель происходит замыкание на землю.
Люди соприкасаются
руками с корпусами оборудования.
Следовательно их руки имеют потенциал
.
Их ноги имеют соответствующий потенциал
земли
,
который убывает по мере удаления от
заземлителя по гиперболическому закону.
При одиночном полусферическом заземлителе напряжение прикосновения равно
,
(14)
где
- коэффициент напряжения прикосновения
(0…1).
Для других типов заземлителей это выражение является справочным и также принимает значения (0…1).
Согласно ГОСТ 12.1.038-82 нормируется напряжение прикосновения в зависимости от времени воздействия на человека (см. рис. 8). Чем дольше протекает ток, тем выше опасность поражения. Следовательно, с увеличением длительности воздействия допустимое напряжение уменьшается. Эта зависимость лежит в основе требований, предъявляемых к различным средствам защиты от поражения электротоком (изоляция, заземление, автоматическое защитное отключение питания и др.).
Рисунок 8 - Зависимость допустимого напряжения прикосновения от времени воздействия на человека
Для снижения напряжения прикосновения применяют контурные заземлители, диэлектрическую обувь, диэлектрические коврики, щиты, перчатки и инструмент с изолированными рукоятками.