Возникновение шагового напряжения
Почему существует шаговое напряжение. При контакте фазного провода с грунтом начинает течь ток. Согласно справочникам, почва имеет некое определенное сопротивление. Постоянным параметр считать нельзя, многое зависит от влажности. Очевидно, с ростом глубины почва более мокрая, лучше проводит электричество. По указанной причине (никакой другой) стальные колья контура громоотвода вкапываются на некоторое минимальное, заранее высчитанное расстояние.
Меж эпицентром (точкой контакта фазы и почвы), окраиной круга радиусом 20 метров образуется резистивный делитель. Рисунок показывает: напряжение падает нелинейно. Эквипотенциальная поверхность утечки тока близка формой эллипсоиду вращения. Заряды распространяются по трем направлениям. Привыкли видеть на уроках физики иной расклад (вспомним резистивный делитель электрической цепи).
Там ток двигается вдоль провода. Путь одномерный. Отношение потенциалов пропорционально сопротивлениям взятых резисторов. В случае шагового напряжения ток движется в прямоугольных координатах поверхности грунта, уходя одновременно вглубь. Этим объясняется нелинейность зависимости, представленной рисунком: опасность резко падает по мере удаления от центра аварии.
Закономерности свойственны обычной физике: выше сопротивления, меньше ток. Хорошо для поставщиков энергии, авария обходится дешевле
Почувствовавшим опасность важно соотношение сопротивления участка грунта и тела человека. Во влажной почве токи велики, малая часть ответвляется нанести удар. Образуется резистивный делитель, чем человек лучше сопротивляется электричеству, тем меньшим будет урон
Образуется резистивный делитель, чем человек лучше сопротивляется электричеству, тем меньшим будет урон.
Становится понятно, почему электрики носят специальную обувь с изолирующей подошвой. От переменного тока это неидеальная защита. Напряжение в десятки киловольт пробивает подошвы насквозь, даже если человек стоит на сухом грунте. Разница потенциалов растет, следуя ширине шага. Руководства по технике безопасности единогласно рекомендуют выходить за пределы опасной зоны «гусиной» походкой.
Для каждого отдельного человека нельзя заранее предсказать результат действия шагового напряжения. В конечном итоге, определено индивидуальными физиологическими особенностями (сопротивление тела). Стоит, однако, знать некоторые общие закономерности:
- Сопротивление кожи в несколько раз выше внутренних органов. Если эпидермис нездоров, повреждены нижележащие слои, исход столкновения с электричеством неблагоприятный.
- Физиологи выделяют следующие наиболее фатальные пути прохождения электрического тока по организму (нужно заметить, сюда входят почти все возможные траектории движения заряда): рука — рука (худший вариант), любая рука — ноги, обе руки — ноги. В этих случаях (по убыванию) значительная часть тока проходит через сердце, чревато летальным исходом. Становится понятно, почему нельзя падать на землю (чтобы руки находились под разным потенциалом).
При отрицательных температурах опасность ниже. Для суглинистых почв, влажности грунта 15 – 20% безопасное расстояние составляет 4 метра. По этой причине вдоль кабельных трасс зимой почву запрещено прогревать. Устанавливаются в каждом случае и другие нормативы. Например: конный транспорт не должен работать ближе 20 метров от огороженной области электроотогрева грунта. Цифра знакомая, фигурировала выше.
Первая помощь при поражении током
Постоянно думай о собственной безопасности!
- Начать оказание первой помощи необходимо немедленно. Первым делом нужно обязательно освободить пострадавшего от действия электрического тока.
- Затем сразу же вызвать скорую помощь!
- При отсутствии дыхания и сердцебиения приступить к искусственному дыханию и массажу сердца.
- По возможности наложить стерильную повязку на место электрического ожога.
- Обеспечить покой пострадавшему.
Пострадавшего независимо от его самочувствия следует направить в лечебное учреждение.
Что нельзя делать с пострадавшим и почему:
- Закапывать в землю (будет затруднено дыхание, что повлияет на работу сердца)
- Обливать водой (происходит охлаждение организма)
- Загрязнять поверхность ожога (начинает развиваться столбняк или гангрена)
Воздействие на человека
Шаговое напряжение, так же как и обычное напряжение, очень опасно для жизни и здоровья человека, т.к. при его воздействии протекает электрический ток. В зависимости от разных факторов величина тока может достигать очень опасного значения для человеческого организма.
Попадание под шаговое напряжение происходит в момент времени, когда ноги человека одновременно касаются двух разных точек на грунте. Чем больше расстояние между точками (больше и шире шаг), тем больше значение шагового напряжения и тем опаснее его воздействие на организм. В момент попадания человека под большое шаговое напряжение, у него происходят непроизвольные сокращения мышц ног, вследствие чего человек может попросту упасть.
Каждая точка на поверхности грунта в зоне распространения шагового напряжения обладает определённым потенциалом. Чем ближе к проводнику, тем больше электрический потенциал конкретной точки в зоне шагового напряжения и тем опаснее человеку находиться в данном месте. Чем дальше расстояние от находящегося на поверхности грунта высоковольтного провода, тем меньшим становится электрический потенциал и, соответственно, уменьшается вероятность поражения электрическим током.
Площадь, на которой возможно попадание под шаговое напряжение, зависит от многих факторов, таких как величина рабочего напряжения линии электропередач (6кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ и т.д.), тип грунта (земля, песок, глина, супесь и др.), удельное сопротивление грунта, влажность грунта в данный момент времени и т.д.
https://youtube.com/watch?v=mdcSk6e-9Qo
Уровень воздействия
Воздействие шагового напряжения на организм человека зависит от нескольких факторов:
- удалённость от источника шагового напряжения;
- влажность грунта;
- физиологическое состояние человека (наличие алкоголя в крови);
- повреждение кожного покрова ног, наличие открытых ран;
- наличие обуви с изолированной подошвой (диэлектрические боты);
- температура окружающей среды.
Выход из зоны шагового напряжения
В зоне шагового напряжения и даже за её пределами необходимо строго соблюдать правила электрической безопасности.
Природа электричества такова, что оно не обладает ни цветом, ни запахом, поэтому наличие напряжения (в том числе и шагового) можно определить только при помощи специальных электроприборов и устройств, или в некоторых случаях визуально.
Визуально определить наличие шагового напряжения на определённой площади можно по оборванной линии электропередач и лежащим на земле высоковольтным проводам. В этом случае категорически запрещается приближаться к проводам, т.к. они могут находиться под опасным напряжением, а, следовательно, нести угрозу для жизни человека. Необходимо как можно быстрее покинуть место обрыва высоковольтной линии.
Для безопасного выхода необходимо передвигаться медленно и мелкими скользящими шагами («гусиным» шагом), не отрывая при этом ног от земли. Рекомендуется передвигаться по сухим непроводящим электрический ток предметам и, соответственно, стараться избегать кирпичей и железобетонных конструкций. Также необходимо обходить влажные участки грунта.
Есть и другой вариант. Покидать опасную зону можно прыгая на одной ноге, однако в этом случае появляется большая вероятность случайного падения, а это уже куда опаснее воздействия шагового напряжения. В случае полного падения человека на землю, появляется другой более опасный путь прохождения электрического тока через его тело, что может стать причиной летального исхода.
Другие варианты появления шагового напряжения
Кроме обрыва высоковольтной линии или провисания проводов существуют и другие случаи возникновения шагового напряжения.
Во время грозы возможны удары молнии в молниеотводы, деревья, опоры высоковольтных линий электропередач. В этом случае электрический ток, уходящий в землю, растекается по поверхности грунта на несколько метров от места попадания молнии. Таким образом, в зоне растекания появляется шаговое напряжение.
Отсюда следует вывод, что при большой грозе категорически запрещается находиться вблизи высоких металлических конструкций и вблизи высокой растительности. В противном случае велика вероятность не только попадания человека под шаговое напряжение, но и возможен прямой удар молнией.
На практике появление шагового напряжения может быть внезапным, поэтому свести к минимуму его воздействие на организм человека не всегда представляется возможным. Однако знание природы шагового напряжения, причин его появления, соблюдение техники безопасности при попадании под шаговое напряжение и обладание другой полезной информацией повысит практические шансы человека, оказавшегося в опасной зоне.
После выхода из опасной зоны
Первым делом необходимо оценить свое состояние (или состояние спасенного, оказав пострадавшему первую помощь). Обычно после выхода человек чувствует себя нормально, но в некоторых случаях наблюдаются проблемы со здоровьем
Необходимо сосредоточиться и оценить свое состояние, обратить внимание на сердце и легкие. По статистике ВОЗ у 20% людей после самостоятельного выхода из зоны шагового электричества наблюдаются проблемы с этими органами
После этого необходимо обратиться в МЧС для устранения опасности, а при подозрении на плохое состояние здоровья – вызвать «скорую». Не лишним будет и прохождение медицинского обследования в течение нескольких дней.
Что такое фазное и линейное напряжение?
Оказание первой помощи пострадавшему от электрического тока
Что такое короткое замыкание по-простому?
Способы защиты электрической сети квартиры или дома от скачков напряжения
Какие виды систем заземления существуют и что такое защитное заземление?
Основные технические характеристики силового кабеля АВВГ
Как производится освобождение человека
В случае падения вашего спутника в зону шагового потенциала категорически запрещается бросаться на помощь бегом. Начинайте продвижение в его сторону мелкими шагами, а затем, применяя сухую одежду, оттягивайте пострадавшего из опасного места.
Не исключается подобная неприятность и в бытовых условиях. Прикосновение к неисправному устройству может спровоцировать образование электрической цепи и поражение током. Для профилактики такого явления организовывается система заземления или устанавливается УЗО в щитке квартиры.
Какие первоочередные действия предпринимаются в обстановке, когда вы оказались свидетелем воздействия на человека тока в помещении?
При любых обстоятельствах самое важное – не поддаваться панике и сохранять спокойствие.
Первый шаг – отключение питания автоматом или рубильником. Бывают обстоятельства, когда такое действие невозможно.
Тогда приступайте ко второму этапу спасения пострадавшего – обмотайте руки сухой одеждой и, соблюдая правила собственной безопасности, постарайтесь каким-либо деревянным предметом освободить человека от воздействия электричества.
Для этого надо поместить деревянный элемент между ним и источником или откинуть пострадавшего от соприкосновения с поверхностью прибора или пораженного участка
Таким образом, вы сможете разорвать образовавшуюся электрическую цепь.
Пошаговые действия, необходимые для освобождения людей, пострадавших от поражения подобного вида, можно увидеть на специальных картинках:
После того, как вы будете полностью уверены в том, что человек находится вне зоны опасности, необходимо выполнить ряд мероприятий, обязательных в подобной ситуации.
- Чтобы определить степень поражения и состояние пострадавшего, вначале проверяется пульс и реакция зрачков на световое воздействие.
- Затем незамедлительно вызывается скорая помощь, и выполняются элементы реанимации легких и сердца. Производится массаж сердца и искусственное дыхание вплоть до приезда бригады скорой.
- Необходимо положить человека набок, в том случае, если к нему вернулось сознание. Это делается для недопущения попадания в дыхательные пути жидкости при возможном рвотном рефлексе. Есть инструкции, в которых детально расписаны все этапы действий в подобной ситуации. Любое предписание в этих правилах – следствие печального опыта и возможность спасти человеческую жизнь.
Видео, рассказывающее об основных правилах освобождения при поражении электрическим током:
Таким образом, вы смогли ознакомиться с определением понятия шагового напряжения, разобраться в причинах, способствующих его возникновению, и составить представление о том, как правильно определить степень опасности и действовать при необходимости покинуть место поражения.
Понятие шагового напряжения и пути его преодоления
Что такое шаговое напряжение — это напряжение, которое может возникнуть вблизи от упавшего рабочего провода или кабеля, растекаясь по поверхности земли и создавая опасный потенциал между двумя точками, на расстоянии одного шага человека (обычный шаг взрослого мужчины около 80 см). В зависимости от напряжения и расстояния до точки контакта провода и нахождении человека эта величина может достигать от десяти до нескольких тысяч вольт на один шаг.
Часто, после бури упавшие деревья ложатся на воздушные линии, обрывая провода или ломая опоры кидают ВЛ на землю, создавая таким образом причину данного явления, и опасность возникновения потенциала в зоне возможного поражения. Во время таких аварий отключение на подстанции происходит в несколько этапов. Сначала автоматически подается повторно напряжение, проверяя устранилась ли причина
Это нужно в том случае, если возможно причина самоустранилась, освободив линию из своих ветвей или лап в случае мелких животных или птиц, которые по неосторожности перекрыли воздушный изолятор. Нет гарантии что автоматика отработает четко, определив обрыв или провисание провода с качающейся веткой и обесточив линию
Пересекая линии электропередач убедитесь в отсутствии на вашем пути свисающих проводов и лежащих на деревьях кабелей. По стволу также расходится ток, создавая потенциал вокруг него.
Пример опасной ситуации вы можете просмотреть на видео:
https://youtube.com/watch?v=hSMuq7zsVm4
Как освободить человека
Если вы были не одни и ваш спутник впереди внезапно упал, попав в зону растекания шагового напряжения, потому что электроток вызвал непроизвольное сокращение мышц ног, не стоит бросаться к нему бегом. Нужно оценить ситуацию и подходить к нему мелкими шагами, обмотав руки сухой одеждой, оттянув пострадавшего из зоны поражения.
Под шаговое напряжение можно попасть и дома, прикоснувшись к включенному в сеть неисправному электроприбору, образовав таким образом электрическую цепь. Для избежания таких несчастных случаев в квартирном щитке необходимо установить УЗО либо организовывать систему заземления вместе с системой уравнивания потенциалов.
Что делать если на ваших глазах человек попал под действие электротока в помещении? Не паниковать, первым делом нужно разорвать цепь, выключив рубильник или автомат питания. Если нет такой возможности, сухим деревянным предметом, обмотав руки сухой одеждой, помня о своей безопасности, попытаться освободить пострадавшего этим предметом, откинув его или поместив между человеком и источником, чтобы разорвать цепь. На картинках ниже показаны меры, которые нужно предпринять для освобождения пострадавшего, в том числе после поражения шаговым напряжением:
Радиус действия шагового напряжения
Освободив человека, оттяните его в безопасное место, прощупайте пульс и посмотрите на реакцию зрачков на свет. Вызовите скорую и начинайте экстренную сердечно-легочную реанимацию, искусственное дыхание и массаж сердца, до приезда бригады скорой помощи. Если пострадавший пришел в сознание положите его набок, чтобы внезапный рвотный рефлекс не попал в дыхательные пути. Более наглядные пошаговые действия вы можете узнать в нашей статье — как оказать помощь при поражении электрическим током. Помните что каждый пункт в правилах, это жизнь или горький опыт пострадавшего.
В чем заключается опасность
Представьте ситуацию: на земле лежит оборванный провод и как может показаться на первый взгляд не представляет никаких признаков угрозы, а ведь он может быть под напряжением.
Напомню, земля — хороший проводник электричества. Когда человек оказывается в непосредственной близости с проводом, он незаметно попадает под действие шагового напряжения. Опасность заключается в том, что между ног образуется разность потенциалов.
Попадая под воздействие электрического тока, человек пытается сделать шире шаг, а в этот момент разница потенциалов становится выше. В итоге непроизвольные судорожные сокращения мышц приводят к падению человека на землю.
При падении происходит увеличение расстояния между точками касания земли, что в свою очередь представляет повышенною опасность.
Когда мы говорим про оборванный провод, касающийся земли своим оголенным концом, то и не задумываемся какую опасность он может представлять. Чем выше напряжение поврежденной линии, тем более опасна зона действия этого напряжения.
Целые воздушные линии или кабельные системы не представляют опасности, но при аварийной ситуации природного или технического характера они представляют большую угрозу.
Например попадание молнии в молниеотвод, опору электропередач или просто в дерево, вызывает растекание электрического тока через проводники на землю. В этом месте и образуется опасная зона шагового напряжения.
Правило выживания гласит:
В сырую погоду вообще старайтесь не приближаться к открытым (неизолированным) электроприборам и технике. Помните, если одной ногой стоять на заземлителе, а второй на расстоянии шага от него, то к добру это не приведет. И учитывайте, что среднестатистическая длина шага мужчины, равна 0,81 м.
Тело человека включается в электрическую цепь, как нагрузка, и происходит вредное воздействие электрического тока на организм. Но если обувь человека сделана из не проводящих ток материалов, например в резиновых сапогах – вероятность получения травмы меньше.
Риском в данной ситуации может стать наличие алкоголя в крови и наличие открытых ран на ногах. Потому что данный факт влияет на проводимость человека. А так как кожа является защитным диэлектриком, то нарушение кожного покрова снимает вашу защиту.
Помимо проводимости, риском может стать температура окружающей среды. Ведь чем она выше, тем более опасно находиться в зоне риска.
Во всех ранее перечисленных случаях представлена опасность шагового напряжения для жизни человека, животных и особенно детей. Поэтому ограничьте игру ваших детей вблизи электроустановок.
Что такое напряжение прикосновения
Пользу электроэнергии трудно переоценить – это источник «жизни» практически всего, что нас окружает, начиная от элементарного освещения и заканчивая работой мощного технологического оборудования. Тем не менее, электричество несет серьезную угрозу человеку, ведь удары электрического тока способны принести:
- болевые ощущения;
- ожоги тела;
- смерть человека.
Вопросами ограничения общения человека с электричеством, точнее с его опасными последствиями занимается электробезопасность, среди ее терминологии можно встретить такое понятие, как напряжение прикосновения – попробуем разобраться, что это такое.
Суть и опасность напряжения прикосновения
По сути, под этим термином принято считать напряжение, характеризующееся разностью потенциалов между двумя точками, доступными при одновременном прикосновении человеком и образующими электрическую цепь. В нашем случае это участок земли под ногами и часть корпуса электрооборудования (электрической установки) с которым происходит соприкосновение. Понятие напряжения прикосновения необходимо рассматривать с учетом:
- шаговых напряжений;
- зоны растекания токов.
Эти определения позволяют делать вывод, что наибольшее значение величины напряжения прикосновения (величины тока поражения) будет соответствовать максимальному возможному расстоянию при случайном прикосновении.
Государственным стандартом ГОСТ 12.1.038-82 регламентированы величины допустимого напряжения прикосновения при условии их суммарного суточного воздействия на человека не более 10 минут:
- 2 В для переменного тока 50 Гц;
- 3 В для переменного тока 400 Гц;
- 8 В для постоянного тока.
Более высокие падения напряжения принято считать вредными.
Пути защиты от напряжения прикосновения
Основной защитой от поражений электрическим током является надежная электрическая изоляция проводов. При случайном прикосновении человека к токоведущим частям через его тело протечет наибольший электрический ток, равный частному от деления напряжения на сопротивление тела. При исправной изоляции ее сопротивление составляет не менее 1 мОм (для цепей до 1000 В) и 0.5 мОм (220/380 В).
Учитывая, что величина сопротивления изоляции, включенной последовательно с сопротивлением человека несоизмеримо выше, она ограничивает токи, протекаемые через тело человека безопасными, практически равными нулю величинами. Изоляция токоведущих частей должна регулярно проверяться на соответствие нормам, измерения величины сопротивления производятся мегаомметром.
Эффективным средством является защитное заземление, с сопротивлением переходных контактов не превышающим 0.01 Ом. Контакт присоединения электроустановки переменного тока к заземлению должен обеспечиваться сварным или болтовым соединением.
Для систем заземления TN-C-S или TN-S эффективной мерой защиты является применение устройств защитного отключения или дифференциальных автоматов. Другими способами защиты от напряжения прикосновения можно считать:
- расположение опасного оборудования на недосягаемой высоте;
- установка защитных ограждений опасных зон;
- оснащение предупреждающей сигнализацией;
- использование плакатов и знаков.
Важным моментом считается обязательное применение средств индивидуальной защиты.
Для чего нужно заземление
Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.
Подробнее…
Для чего применяется УЗО
Защитным отключением в случае появления дифференциальных токов, равных току утечки занимается устройство защитного отключения (УЗО). При этом контролируемый ток утечки зависит от типа прибора и может начинаться от 10 мА. Устанавливать защитный прибор необходимо последовательно с входным автоматом. Подробнее…
Что такое напряжение шага
Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока. Шаговое напряжение – это напряжение между двумя точками на земле на расстоянии шага, возникающее вокруг точки замыкания на землю токоведущей линии. Наибольшая величина этого напряжения наблюдается на расстоянии 80 – 100 см от точки касания провода с землей, затем оно бистро понижается и на расстоянии 20 м практически становится равным нулю.
В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др. — интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя. Очень часто путают напряжения прикосновения и напряжение шага. Напряжение прикосновения – это разность потенциалов двух точек электрической цели, которых одновременно касается человек, а напряжение шага есть напряжение между двумя точками поверхности земли в зоне растекания тока, отстоящими друг от друга на расстоянии одною шага.
Как образуется шаговое напряжение
Шаговое напряжение при одиночном заземлителе
Шаговое напряжение определяется отрезком, длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т.е. от типа заземлителя, и изменяется от некоторого максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя. Допустим, что в земле в точке О размещен один заземлитель (электрод) и через этот заземлитель проходит ток замыкания на землю. Вокруг заземлителя образуется зона растекания тока по земле, т. е. зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами заземления на землю, может быть условно принят равным нулю.
Причина этого явления заключается в том, что объем земли, через который проходит ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя увеличивается, при этом происходит растекание тока в земле. На расстоянии 20 м и более от заземлителя объем земли настолько возрастает, что плотность тока становится весьма малой, напряжение между точками земли и точками еще более удаленными не обнаруживается сколько нибудь ощутимо.
Если измерить напряжение Uз между точками, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится потенциальная кривая ) Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала Чем ближе к заземлителю, тем напряжение между этими точками на земле будет больше (Uaб > Uбв; Uбв > Uвг)
Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов между этими точками
Uш = Uв – Uг = UзB
где B —коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой 1. Наибольшие значения напряжения шага и коэффициента B будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага.
Шаговое напряжение
