4.7.5 Небезпека напруг дотику та кроку.

Внаслідок замикання фази на землю (обрив і падіння фазного проводу на землю, замикання фази на корпус заземленого обладнання тощо) виникає розтікання стру­му в землі (фунті). На поверхні землі з'являється електричний потенціал (фх), ве­личина якого залежить від величини струму замикання на землю, питомого опору грунту (р) в зоні розтікання струму, відстані (х) від точки замикання А (мал. 4.7.9):

Як видно з мал. 4.7.8, на відстані 1 м від заземлювача падіння напруги складає 68%, на відстані 10м - 92%, а на відстані 20м по­тенціали ^ на стільки 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 малюнку 4.7.10, де показані три корпуси споживачів (А, Б, В ), приєднаних до одиночного заземлювача (Rз). Крива φ=f(х) характеризує зміну потенціалу на поверхні землі (відповідно до малюнку 4. 7.11). 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 () буде однаковим і рівним потенціалу корпусу (φ_p), тобто φ_p = φ_k.

Ноги, торкаючись землі, отримують потенціал точок землі (φ_нА, φ_нБ, φ_нВ). Внаслі­док людина опиниться під дією різниці потенціалів. Ця величина і буде напругою до­тику :

Мал. 4.7.10. Схема для визначення напруги дотику.

Для людини, яка знаходиться безпосередньо над заземлювачем (т. А), напруга

дотику U_дА= 0, так як потенціали руки і ніг тут однакові (φ_p = φ_нА ).

З віддаленням від заземлювача напруга дотику зростає: U_дА < U_дБ < U_дВ. Для людини, яка доторкається до корпусу електроспоживача В, потенціал ніг (φ_нБ) на­ближається до нуля і напруга дотику практично дорівнює фазній: U_дВ = 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 (U_Д) в полі розтікання струму з заземлювача визначається за форму­лою:

де, α₁- коефіцієнт напруги дотику;

α₂ - коефіцієнт, який враховує падіння напруги в додаткових опорах: людина - взуття - підлога.

Коефіцієнт α₁ залежить від відстані між точкою землі, на якій стоїть людина, і заземлювачем. Якщо людина знаходиться над заземлювачем, то α₁ = 0, якщо в положенні В (на відстані понад 20м від заземлювача),то α₁ = 1.

Коефіцієнт α₂ визначається за формулою:

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 4.7.1. 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 4.7.1.

Допустимі невідчутні рівні напруги дотику і струму (не більше).

Вид струму	11д, В, не більше	1, 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 глухо заземленою або ізольованою нейтраллю та понад 1000 В з ізольованою нейтраллю не повинні перевищувати зна­чень, вказаних в таблиці 4.7.2. Рівні напруг дотику і струму, які подані в цій таблиці, відповідають відпускним і не больовим рівням.

Таблиця 4.7.2.

Допустимі рівні напруг дотику (чисельник) і струмів (знаменник) у виробничих електроустановках

Вид струму	Тривалість дії струму т., с
	0,1	0,5	1.0	Понад 1,0
Змінний струм частотою 50Гц	500 500	100 100	50 50	36 6
Частотою 400Гц	500 500	200 200	100 100	36 8
Постійний струм	500 500	250 250	200 200	42 15

• Напруга кроку.

Як зазначалося вище, на поверхні землі ви­никає зона електричних потенціалів внаслідок обриву проводів електроліній і доторкування їх до землі Якщо біля цього місця опиниться лю­дина, то вона може підпасти під дію різниці еле­ктричних потенціалів і внаслідок через ії тіло пройде електричний струм.

Напруга між двома точками землі з різними електричними потенціалами на відстані кроку, на яких одночасно стоїть людина, називають напругою кроку (Uк).

Зі схеми, зображеній на малюнку 4.7.11, видно, що Uк = фл - Фп ,

де, фл та фп потенціали точок, на яких знаходяться ліва і права ноги людини.

або

де Із - струм замикання на землю;

рз- питомий опір грунту;

х - відстань від місця замикання проводу на землю;

а - ширина кроку.

Величина напруги кроку залежить від ширини кроку і відстані від місця зами­кання на землю.

З віддаленням від місця замиканнь небезпека крокових напруг зменшується ( > > ). На відстані 10-20м від місця замикання напруга кроку практично безпе­чна.

Зі збільшенням ширини кроку напруга кроку також збільшується. У разі кроку, рів­ному 0,8м, може виникнути доволі інтенсивна судома, якщо крокова напруга дорів

нює 100-150В. Така напруга під час проходження струму на шляху " нога-нога " без­печна, але внаслідок судоми м'язів ніг, людина може впасти на землю, при цьому че­рез збільшення відстані між точками землі, яких під час падіння вона буде торкатися руками і ногами, збільшиться різниця потенціалів. Крім того, струм буде проходити по більш небезпечному шляху "руки-ноги”. Сукупність цих факторів може призвести до ураження людини.

Із зони «рокової напруги треба виходити дрібними кроками, пересуваючи ступні по землі і не відриваючи їх одну від одної, у напрямі зниження дії струму (від джерела).