Шаговое напряжение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Распределение электрического потенциала вокруг упавшего провода; US1−US2 — шаговое напряжение.
Поваленные опоры электропередачи могут стать источником шагового напряжения.

Шаговое напряжение — напряжение, обусловленное электрическим током, протекающим по земле или по токопроводящему полу, и равное разности потенциалов между двумя точками поверхности земли (пола), находящимися на расстоянии одного шага человека. Шаговое напряжение зависит от длины шага, удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока, а также частоты тока и др. параметров (Ред. проф. Малышева С.Н.). В среднем (обычно) шаг человека около 0,7 метра, поэтому расстояние шага для расчётов растекания тока и опасности его влияния на человека необходимо, что кажется естественно, принимать равным 0,7 метра. В литературе часто встречаются величины длины шага 1,0 метра или 0,8 метра, и даже 1,4 метра для крупного рогатого скота и не рогатого тоже.Опасное шаговое напряжение может возникнуть, например, около упавшего на землю провода под напряжением или вблизи заземлителей электроустановок при аварийном коротком замыкании на землю (допустимые значения сопротивления заземлителей и удельное сопротивление грунта нормируются для того, чтобы избежать подобной ситуации).[1]

При попадании под шаговое напряжение прежде всего через тело человека начинает проходить ток (ред.проф.Малышева) и возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и, как следствие, падение человека на землю. К этому моменту уже происходит фатальное или менее серьёзное повреждение функционала человека (или скота рогатого). Далее ток начинает проходить между новыми точками опоры — например, от рук к ногам, что приводит к дальнейшему поражению и всё ближе приближает смертельное поражение. При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками («гусиным шагом») или прыжками, а еще лучше ускакать прочь на одной ноге.

Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, так как расстояние между передними и задними ногами у этих животных очень велико и, соответственно, велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.

Расчёт[править | править вики-текст]

Шаговое напряжение зависит от сопротивления разных слоёв почвы[2] — тем не менее, поддаётся прикидочным расчётам[3]. Для примера рассмотрим однофазное замыкание на землю в одной точке. Сначала надо вычислить ток однофазного замыкания.

I_\text{sc} = \frac{U_\text{phase}}{R_0+R_\text{cont}},

где Isc — ток короткого замыкания, Uphase — напряжение фазы, R0 — сопротивление рабочего заземления нейтрали (единицы ом), Rcont — сопротивление растеканию тока в месте контакта (обычно оценивают в 12 Ом). После этого можно вычислить шаговое напряжение:

U_\text{step} = \frac{I_\text{sc} \rho a}{2 \pi x (x+a)},

где ρ — удельное сопротивление земли (сотни ом-метров), x — расстояние от проводника, a — длина шага.

При определённых условиях (вспотевший человек, промокшая обувь) сопротивление между ногами может быть меньше 1 кОм — так что даже низкие (несколько десятков вольт) напряжения не всегда безопасны! На производстве имелось немало несчастных случаев от удара напряжением в 36 и менее вольт[4].

Лошадиная авария[править | править вики-текст]

В 1928 году в Ленинграде произошла авария, вошедшая в учебники под названием «лошадиной»[5].

Посреди площади, вымощенной деревянными шестиугольниками, стоял чугунный колодец с разъединителем на 2000 вольт. Однажды в колодце растрескался изолятор, и разъединитель повис на проводе в нескольких сантиметрах от стенки. Прошёл дождь, и мостовая стала проводящей и податливой. Когда рядом с колодцем проехала гружёная телега, мостовая прогнулась — и провод замкнуло на колодец.

Людей, чья длина шага не превышала метра, просто било током. А лошадь, с её двухметровым корпусом и железными подковами, убило насмерть. Мостовая была под напряжением в течение двух секунд, после чего на подстанции сработал «автомат».

Неожиданная гибель лошади вызвала интерес людей, прибыл конный патруль. Телегу оттащили, и короткое замыкание прекратилось. В это время дежурный по подстанции проверил сопротивление изоляции и, посчитав отключение ложным, подал ток. Разъединитель с колодцем образовали электрическую дугу, и на мостовой снова возникло шаговое напряжение, погибли две милицейские лошади.

Комментарии доц. Малышева С.Н.- Оценочные суждения про смерть лошадей были сделаны неверно, т.к. люди попадают под шаговое напряжение и при этом ток не протекает через жизненно важные органы! А у лошади, при попадании под их скотское шаговое напряжение, переменный ток протекает от задних ног к передним и наоборот через жизненно важные органы, в частности через нервы, спинной мозг и непосредственно органы, которые прекращают, или частично теряют, свои функции (это сердце, печень, почки, спинной мозг, вся вегетативная нервная система).

Например, попробуйте встать на четвереньки и попасть под шаговое напряжение на расстоянии 0,7 метров. Человека тряханёт с протеканием тока через сердечную область, область всех практически нервов спинного мозга - вегетативная нервная система вряд-ли выдержит такое испытание, особенно если кожа человека влажная (человек пьян, ему жарко, идет дождь или индивидуальная особенность со склонностью к потению).

Вообще лучший способ избежать смерти при попадании под шаговое напряжение это упрыгивать от точки касания провода с землёй на одной ноге или хотя-бы на двух ногах, прижатых в стопах друг к другу.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Что такое шаговое напряжение
  2. Манойлов В.Е. 10-5. Учёт неоднородности грунта при расчётах простых и сложных заземлителей // Основы электробезопасности. — Ленинград: Энергия, 1976. — С. 275. — 344 с. — 70 000 экз.
  3. Духанин Ю. А., Акулин Д. Ф. § 5. Условия поражения электрическим током // Техника безопасности и противопожарная техника в машиностроении. — Москва: Машиностроение.
  4. Манойлов В.Е. 3-1. Распределение электротравм по напряжениям установок // Основы электробезопасности. — Ленинград: Энергия, 1976. — С. 54—63. — 344 с. — 70 000 экз.
  5. Лошадиная авария :: Класс!ная физика