Что такое шаговое напряжение
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.
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.
Распределение напряжения на различных расстояниях от заземлителя: 1 — потенциальная кривая 2 — кривая характеризующая изменение шагового напряжения
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 (U a б > U бв; U бв > U вг)
Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов между этими точками
U ш = U в — U г = U з B
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.
Кривая 2 характеризует изменение шагового напряжения.
Опасное шаговое напряжение может, например, возникнуть вблизи упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В этом случае запрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние ближе 8 — 10 м.
Шаговое напряжение отсутствует, если человек стоит или на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока.
Максимальные значения шагового напряжения будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Объясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, как правило, в начале кривой.
Наименьшие значения шагового напряжения будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически за пределами поля растекания тока, т.е. дальше 20 м. Напряжение шага будет отсутствовать, когда человек стоит в зоне малых (близких к кулевому) потенциалов, на линии равного потенциала или на одной ноге (поэтому выходить из зоны растекания тока рекомендуется, перемещаясь прыжками на одной ноге и располагая ступню вдоль линии равного потенциала).
Шаговое напряжение при групповом заземлителе
В пределах площади, на которой размещены электроды группового заземлителя, шаговое напряжение меньше, чем при использовании одиночного заземлителя. Шаговое напряжение также изменяется от некоторого максимального значения до нуля — при удалении от электродов.
Максимальное шаговое напряжение будет, как и при одиночном заземлителе, в начале потенциальной кривой, т.е. когда человек одной ногой стоит непосредственно на электроде (или на участке земли, под которым зарыт электрод), а другой — на расстоянии шага от электрода.
Минимальное шаговое напряжение соответствует случаю, когда человек стоит на «точках» с одинаковыми потенциалами.
Опасность шагового напряжения
При обнаружении замыкания на землю до отключения поврежденного участка запрещается приближаться к месту повреждения на расстояние менее 4 — 5 м в закрытых распределительных устройствах и 8 — 10 м на открытых подстанциях. В случае необходимости (например, в целях ликвидации аварии, оказания подойди пострадавшему) можно приблизится к месту повреждения на меньшее расстояние, но при этом необходимо использовать защитные средства: боты, галоши, коврики, деревянные лестницы их т. п.
При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током. При попадании в область действия шагового напряжения необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками («гусиным шагом»).
Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Шаговое напряжение
Если коротко, то шаговое напряжение – это разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли, находящимися друг от друга примерно на расстоянии шага. Соответственно, зона шагового напряжения возникает не сама по себе, а в результате технологических нарушений в электроустановках, когда происходит повреждение изоляции токоведущих частей с замыканием на землю.
К сожалению, нет документа, однозначно определяющего зону шагового напряжения. В соответствии с отраслевыми Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, когда возникает шаговое напряжение радиус опасной зоны от места замыкания в электроустановках свыше 1000 В составляет не менее 4 метров в помещении и не менее 8 метров на открытой местности. Оказаться в закрытой электроустановке обычный прохожий конечно не сможет. А вот попасть под шаговое напряжение во время прогулок на природе при неблагоприятном стечении обстоятельств незначительная вероятность, но есть. Можно даже не сразу заметить лежащий на земле оголенный проводник воздушной линии электропередач. ВЛЭП проходят как в ненаселенной местности, так и в населенной. При этом замыкание на землю может длительно существовать, ведь в сетях свыше 1000 В с изолированной нейтралью допускается их работа с однофазным замыканием на землю. То есть эти линии не отключаются сразу же от действия автоматики. От момента, когда на рабочее место дежурного персонала поступит сигнал о возникновении замыкания, до принятия решения об обесточивании линии электропередач и до обнаружения места повреждения при осмотре может пройти некоторое время.
Поэтому при визуальном контакте с лежащим на земле проводом высоковольтной линии независимо от класса напряжения, следует без паники оценить ориентировочно расстояние до него. При этом необходимо по умолчанию считать, что воздушная линия под напряжением, ведь нет никаких визуальных признаков, что это не так. Уж точно не стоит убегать из этого места. Дело в том, что чем больше ширина шага, тем больше разность потенциала между точками – ногами человека. В электроустановках свыше 1000 В эта разность потенциалов может доходить до нескольких киловольт.
При попадании под шаговое напряжение через тело человека начинает протекать электрический ток, величина которого зависит от многих факторов, в том числе от сопротивления земли, обуви, тела человека, расстояния между точками опоры.
Каким образом передвигаться в зоне шагового напряжения? Чтобы уменьшить шаговое напряжение расстояние между точками опоры должно быть минимальным или отсутствующим вовсе. Самый простой и безопасный способ передвижения – «гусиным шагом». Если следовать этому способу, то перемещаться следует, при каждом шаге поочерёдно касаясь пяткой одной ноги носка другой и не отрывая их от земли. У обеих ног при этом будет одинаковый потенциал. Также при выходе из опасной зоны ни в коем случае не стоит касаться других предметов и людей.
Но как быть, если другой человек попал под действие шагового напряжения? Ведь в такой момент дорога каждая минута, так при длительном протекании тока шансов на спасение человека остается все меньше. По существующим инструкциям освобождение пострадавшего от действия электрического тока в электроустановках свыше 1000 В необходимо выполнять с использованием средств защиты (диэлектрические перчатки, боты, изолирующие штанги) и только после отключения электроустановки на ПС или методом наброса, создав искусственное межфазное короткое замыкание. К сожалению, оказание самостоятельной помощи человеку, оказавшемуся в беде, для случайного прохожего будет опасной затеей, не имея вышеперечисленной оснастки и соответствующих навыков. Тем более класс напряжения ВЛ прохожий визуально оценить не сможет. Самым лучшим будет решение о вызове на место происшествия соответствующих спасательных служб. При этом до их прибытия необходимо ограничить приближение к месту замыкания других людей.
Шаговое напряжение
Шаговое напряжение – это разность потенциалов (напряжения) на участке в токовой цепи. Показатель шагового напряжения зависит от силы тока и удельного сопротивления почвы. Он представляет собой расстояние (разность потенциалов) между двух ног человека. Величина шагового напряжения используется при создании зануления и заземления, измерении опасности в местах аварий. На значение влияет форма кривой напряжения.
Возле упавшего провода находящегося под напряжением, возникает область рассеивания электричества. На расстоянии от 20 метров до места падения провода, напряжение может не ощущаться, плотность тока становится минимальной.
Опасное для жизни шаговое напряжение наблюдается в местах падения электрического провода высокой мощности на голый грунт. К этому объекту запрещается приближаться на расстояния менее 8 метров. Угроза присутствует и на расстоянии одного метра от заземлителя (металлоконструкции труб, забор из арматуры). Человек рискует, стоя в месте растекания шагового напряжения прикоснуться к металлокострукциям (естественному заземлителю). Опасность кроется в поражении нервной системы – возникают судороги и падение человека на землю.
Действие шагового напряжения прекращается, но внутри тела возникает новый путь электричества. Ток протекает от рук к ногам, в результате возникает реальная угроза смерти. При попадании в такую ситуацию человек должен выходить с опасной зоны гусиным шагом. Минимальное расстояние между ногами – это залог безопасности и благополучного выхода.
Угроза исчезает через 20 метров от источника напряжения высокого потенциала. Категорически запрещается выпрыгивать из области действия высоких потенциалов. При падении на конечности уровень шагового напряжения возрастет, после чего человека ждет смерть.
Максимальный радиус шагового напряжения
8 метров – это максимальный радиус поражения (выше 1000 В). Расстояние с 5 метров характеризуется мощностью ниже 1000 В. При спасении пострадавшего стоит действовать рассудительно. Предварительно обмотайте руки сухой тканью, передвигайтесь небольшими шагами, медленно оттяните человека с опасной зоны.
Угроза попадания в область шагового напряжения существует и в бытовых условиях. В такую ситуацию вы можете попасть, прикоснувшись к оголенному проводу неисправного прибора. В таком случае образуется электрическая цепь, опасная для жизни. Для устранения угрозы в щитке устанавливается устройство защитного отключения. Альтернативный вариант – это разработка системы заземления и контроля потенциалов.
Правила перемещения в зоне шагового напряжения
В промышленных условиях для перемещения в зоне высокого риска шагового напряжения перемещаться следуют в галошах или диэлектрических ботах. При случайном попадании в опасное место нужно замедлить шаг. Максимально сократите расстояние между ногами во время ходьбы – приставляйте носок к пятке, имитируя гусиный шаг. Запрещается приближаться к оголенным проводам на расстояние менее 8 метров, выполнять такие действия допускается при наличии средств защиты.
При возникновении аварий на ЛЭП устранением последствий занимаются специально обученные электрики. Релейная защита отключает участок электрической линии в месте повреждения. Устранив неисправность, специалисты осматривают территорию на предмет обвисших кабелей. Высокая опасность возникает в местах соединения поврежденных кабелей (проводов) и деревьев. Ствол – это проводник электричества, создающий высокий уровень опасности для людей и животных.
Класс напряжения и удельное сопротивление грунта определяют шаговое напряжение. Радиус действия увеличивается при повышении влажности из-за увеличения территории растекания тока.
Выход из зоны шагового напряжения
При выходе из зоны шагового напряжения стоит придерживаться осторожности. Нельзя допускать падения на поверхность земли – такая ситуация может привести к летальному исходу. На грунте влияние электричества повышается, у человека возникают судороги. При отсутствии своевременной помощи, поражение нервной системы приводит к параличу. В этот момент человек испытывает сильную боль и не может шевелить конечностями.
Выбор способа выхода из опасной зоны зависит от конкретной ситуации. После идентификации проблемы необходимо быстро сомкнуть обе ноги вместе, что снизит разницу электрических потенциалов. При передвижении нужно стараться не отрывать нижние конечности от земли.
Помощь могут оказать сухие доски, оказавшиеся по пути выхода с опасной территории. Сухая древесина – это отличный диэлектрик, поэтому смело ступайте на нее во время движения. По пути избегайте кирпичных и железобетонных конструкций.
В некоторых ситуациях целесообразно перемещаться на одной ноге. Выбирать этот способ надо только при полной уверенности в адекватности своего состояния. Напуганный человек может потерять ориентацию и упасть на поверхность земли, что приведет к летальному исходу. Самый надежный способ – это перемещение «гусиным шагом». Не делайте резких движений, не ускоряйте шаг и не бегите. Действуйте спокойно и принимайте взвешенные решения.
При выходе стоит исключить вариант с шагом по спирали и в направлении другого кабеля. При соблюдении правил, у человека есть большие шансы покинуть опасную зону без последствий для здоровья, такие ситуации встречаются в 80% случаев.
Расчет шагового напряжения
Для расчета шагового напряжения необходимо знать особенности распределения тока в месте аварии. Электричество растекается в толще земли и кругами на ее поверхности. Для нахождения значения учитывается величина сопротивления грунта. Напряжение зависит от ряда факторов:
- расстояние между точками контактов;
- напряжение воздушной линии;
- мощность;
- состояние и удельное сопротивление грунта;
- состав почвы в опасной зоне.
При расчете шагового напряжения применяются средние величины. Сначала определяется короткое замыкание по формуле:
ICS=UPHASE/(R0+RKONT)
где UPHASE – это напряжение фазы;
RKONT и R0- величина сопротивления для электрического контура (заземления и растекания тока вместе аварии);
ICS – это ток короткого замыкания в сети.
Длину шага принято считать за 0,8 метра. Для нахождения шагового напряжения применяют соотношение:
Где, р – сопротивление поверхности земли удельное;
х- расстояния от оголенного контура;
а – это длина шага.
В промышленных условиях расчетом показателей занимаются отдельные специалисты. Они периодически проводят замеры и находят средние значения для подведения итогов об уровне безопасности.
Как освободить человека?
Для спасения человека необходимо разорвать электрическую сеть – выключить автомат питания (линию) или рубильник. При отсутствии такой возможности обмотать руки сухой тканью, попытаться освободить человека от воздействия электрического тока с помощью деревянной палки.
Далее следуйте алгоритму действий:
- оттянуть тело в безопасную область;
- проверить пульс;
- проконтролировать реакцию зрачков на свет.
Убедитесь, что электрическая линия отключена от источника питания и выходите с опасной зоны.
Начните делать непрямой массаж сердца, легочную реанимацию и вызовите бригаду неотложной помощи. Если человек находится в сознании, поверните его на бок, так вы устраните риск попадания рвотных масс в дыхательные пути.
Методы снижения шагового напряжения на предприятиях
В промышленных условиях создаются правила безопасности и способы предупреждения аварийных ситуаций. Для разработки методов снижения шагового напряжения на предприятии необходимо выделить виды воздействия тока на человека:
- электрическое;
- термическое;
- биологическое.
Для предупреждения воздействия высоких температур специалисты работают в костюме с высоким уровнем защиты от тепла. Такая униформа имеет многослойную структуру и производится из особых синтетических материалов. Они не воспламеняются, защищают кровь и лимфу от перегрева.
Защищает костюм и от электрического воздействия, после превышения которого происходит разложение клеток крови. Для правильного подбора защитных средств стоит знать основные варианты прохождения тока через тело.
Угроза жизни возрастает, если на пути тока встречаются жизненно необходимые органы (сердце и мозг). Из схем можно сделать вывод, что чаще всего электричество начинает путь с руки, головы и ноги. Эти части тела больше всего нуждаются в защите при работе человека в экстремальных условиях. По технике безопасности работник не получает доступ к объекту без специальных средств и прохождения ряда инструктажей.
Причиной аварийной ситуации может стать несоблюдение правил безопасности и контроля за электрическим оборудованием на предприятии. Для предотвращения опасных ситуаций в промышленной сфере проводятся проверки и тестирования. Систематически контролируется изоляция проводов и кабелей, специалисты следят за сроками эксплуатации отдельных элементов системы.
Угроза жизни становится реальной при недостаточной компетентности работников. Незнание элементарных правил безопасности и пренебрежение средствами защиты, часто становится причиной трагедий. Для предупреждения аварийных ситуаций, на предприятиях проводятся целевые и повторные инструктажи, позволяющие сотрудникам повысить уровень квалификации. Вводные инструктажи предназначены для ознакомления специалистов с новым видом оборудования.
Специальные средства защиты на предприятии имеют срок годности. Руководство компании обязано следить за качеством и пригодностью таких вещей. Для повышения контроля за соблюдением правил и стандартов на предприятии создается комиссия по охране труда. Ее сотрудники проводят работы по ознакомлению работников с важной информацией, контролируют выполнение обязанностей и занимаются отчетами в сфере безопасности.
Современные технологии позволяют значительно снизить риск возникновения шагового напряжения. Некоторое оборудование имеет функцию автоматической блокировки при возникновении повреждений в электрической сети. Такие возможности позволяют значительно повысить уровень безопасности и снизить количество несчастных случаев на предприятии.
В комплексе методы снижения шагового напряжения дают отличные результаты. Автоматизированные предприятия, работающие с инновационным оборудованием, практически никогда не встречаются с аварийными ситуациями.
Сегодня средства защиты от электрического тока отличаются высокой эффективностью. При условии правильного использования спецодежды и следования правилам безопасности риск возникновения трагической ситуации значительно снижается. Контроль за всеми процессами в сфере электрики минимизирует шансы поражения током.
Что такое шаговое напряжение
Школьник старших классов знает, что такое шаговое напряжение (разность величин напряжений двух точек на плоскости земли, находящихся друг от друг на расстоянии человеческого шага).
Как электрики с стажем работы по Минску и Минской области мы можем добавить, что это – опасная сила: когда оно проявляется, дело заключается в аварии и потенциальном негативном воздействии на здоровье человека.
Шаговое напряжение не появляется просто так, причиной этому становится нарушение или сбой в электротехнической установке, заключающееся в замыкании изоляции прямо на землю в обход изолирующей линии.
Определение в нормативных документах
Как электрики с большим стажем практической работы можем сказать одно: однозначного определения понятию «шаговое напряжение» в нормативно-технической документации нет.
Критерий возникновения шагового напряжения по отраслевым Правилам охраны труда в сфере электробезопасности — удаленность от непосредственного места короткого замыкания:
· от 4 м для помещения (если речь об электроустановках с рабочим напряжением более 1 кВ);
· от 8 м для открытого пространства.
Попасть на закрытый объект или электроустановку обыватель вряд ли способен, но существует вероятность попасть под негативное воздействие шагового напряжения, будучи просто на природе или на улице – там, где проходят воздушные ЛЭП, установлены трансформаторы или иное электротехническое оборудование. Основной признак такого явления – наличие оголенного проводника.
ЛЭП располагаются повсеместно – в жилой и нежилой местности. Они оборудованы системой заземления, но даже при сбое в работе установка напряжением более 1 кВ способна длительно функционировать до момента отключения – без срабатывания автоматики.
Даже после сигнализирования и отключения линии остается вероятность поражения электрическим током – пока пройдут команды и реализуется их исполнение, проходит некоторое время.
Появление поражения человека
Если Вам случайно довелось увидеть, что человек лежит неподалеку от ЛЭП независимо от ее конструкции и напряжения, важно не броситься ему на помощь сразу.
Первое действие – попытаться понять, какое расстояние от лежащего до места возможного замыкания.
Второе – закрепить у себя и находящихся рядом людей в голове мысль, что линия электропередачи до сих пор остается под напряжением. Это может быть и неправдой (идеальный случай, ведь больше никто не будет поражен), но достоверных сведений нет, поэтому следует готовиться к худшему.
Если Вы уже находитесь вблизи ЛЭП, не старайтесь убегать. Причина поражения током заключается в ширине шага, и чем шире шаг (больше расстояние между ногами как точками замыкания электроцепи), тем больше будет электрический потенциал.
Для примера: если ЛЭП имеет рабочее напряжение в 1 кВ, разность потенциалов между стопами человека при беге будет достигать сотен В – этого достаточно, чтобы разряд прошел по телу человека, вызывая необратимые повреждения организма.
Если организм попадает под действие шагового напряжения, электрический ток может и не пройти по телу – это зависит от сопротивления самого тела, обуви и грунта, а также удаления одной точки опирания на грунт от другой.
Правильный способ передвижения
Для снижения вероятности поражения электрическим током нужно снизить расстояние между стопами. В идеале оно должно отсутствовать – человек должен идти т.н. «гусиным шагом».
Суть его – в следующем: пятка первой ноги (которая выполняет шаг), ставится к носку второй (которая стоит на земле), вторая не отрывается от земли пока носок первой не окажется стоящим. В результате обе ноги располагаются почти на одном месте и имеют одинаковый потенциал.
Если человек уже находится под действием шагового напряжения, следует незамедлительно действовать – с каждой минутой вероятность его спасения снижается, если ток еще подается.
Инструкции по эксплуатации электроустановок с напряжением 1 кВ и более предписывают освобождать человека:
· исключительно с применением электрических средств защиты – различными штангами из диэлектриков, в перчатках и ботах;
· после снятия напряжения на электроустановке штатным способом или нештатным методом (накинув токопроводящие элементы на проводники для искусственного замыкания и отключения).
Покидая опасную зону, важно не прикасаться к любым предметам и даже людям.
Первая медицинская помощь
Как показывает практика, оказать первую медицинскую помощь пострадавшему от электрического тока довольно сложно: для этого требуются практика и опыт. Степень и участки поражения зависят от нагрузки электроустановки, которую вряд ли правильно оценит обыватель.
Мы рекомендуем сразу вызывать скорую медицинскую помощь или спасателей, а также оградить опасное место от других людей – чем дальше они будут находиться, тем лучше.