Розтікання струму при замиканні на землю. Напруга кроку та напруга дотику. Аналіз ступеня ураження людини напругою кроку та напругою дотику

Причинами стікання струму в землю є замикання струмовідної частини на заземлений корпус електричного устаткування, падіння проводу на землю, пробій чи пошкодження ізоляції електричних кабелів тощо. При замиканні струму на землю відбувається різке зниження потенціалу – напруга визначається як добуток струму замикання на землю Iз на опір розтіканню струму в землі R_з:

Струм у землі призводить до появи потенціалів на заземлювачі, на металевих частинах комунікацій, що розташовані поблизу заземлювача, у землі та на її поверхні навколо місця замикання і стікання струму в землю.

Різниця потенціалів поблизу замикання може досягати великих значень і тому є небезпечною для людини, що наближається чи рухається в зоні замикання. Людина при цьому зазнає впливу електричного струму шляхом «нога – нога».

Розтікання струму в землі, різниця потенціалів між сусідніми точками, а отже, і небезпека ураження людини залежать:

• від значення струму замикання на землю;

• провідності ґрунту;

• опору заземлених конструкцій;

• їхньої форми і ступеня зіткнення з ґрунтом;

• напруги в мережі (до 1000 В);

• розгалуженості;

• стану ізоляції та ін.

Слід розглянути, як розтікається електричний струм у землі від проводу, що впав на землю, який закон розподілу потенціалів від місця падіння його і яка небезпека крокової напруги.

Напругою кроку U_кр називається напруга між двома точками кола струму, що розташовані одна від іншої на відстані кроку, на яких одночасно стоїть людина.

Якщо прийняти, що ґрунт однорідний, струм у ньому буде розтікатися від півкулі рівномірно і симетрично в усі сторони (від радіуса півкулі), щільність його в землі буде зменшуватися з віддаленням від заземлювача (рис 3). На відстані Х, м, від центра півкулі густина струму, А/м²,

Схема розтікання струму при короткому замиканні на землю

В об'ємі землі, де проходить струм, виникає так зване поле розтікання струму. Теоретично воно займає простір до нескінченності. Однак у дійсних умовах вже на відстані 20 м від заземлювача переріз шару землі, через який проходить струм, виявляється настільки великим, що густина струму тут практично дорівнює нулю. Отже, поле розтікання можна вважати обмеженим об'ємом півсфери, радіус якої дорівнює приблизно 20 м.

Потенціал точки в полі розтікання буде дорівнювати:

Відповідно, потенціали точок ґрунту у полі розтікання змінюються за гіперболічним законом.

У загальному вигляді величина напруги кроку може бути визначена як piзниця між потенціалами двох точок землі на відстані а:

а – величина кроку, м, а = 0,8 м.

Дотик людини до корпусу пошкодженого обладнання або до корпусу обладнання, з’єднаного з пошкодженим загальним колом заземлення, зумовлює потрапляння людини під напругу дотику.

Напруга дотику – це напруга між двома точками кола електричного струму, яких одночасно торкається людина, і дорівнює різниці потенціалів корпусу і точок поверхні ґрунту, де знаходяться ноги людини.

де $\phi$_З – потенціал заземлювача або за його відсутності – корпусу електроустановки, В;

$\phi$_осн – потенціал основи в тому місці, де стоїть людина, В

Дайте відповіді на питання

1. Що розуміється під напругою кроку?

2. Що розуміється під напругою дотику?

3. Як вийти з зони крокової напруги?

4. Що небезпечніше напруга кроку чи напруга дотику?