400volt.ru

Домашнему электрику
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Понятие шагового напряжения

Шаговое напряжение: опасная неизвестность и надежная защита

Не смотря на то, что шаговое напряжение, возникающее между участками почвы в результате удара молнии, несет большую опасность, этот физический эффект изучено мало.

Физика и физиология

Шаговое напряжение — это разность потенциалов между двумя участками почвы. При ударе молнии ток «растекается» в почве, создавая зону с высоким потенциалом. При наличии поблизости проводников, может формироваться цепь. Таким проводником может стать человек: ток входит через одну ногу, а выходит через другую, превращая тело в «нагрузку». Ситуация эта крайне опасная, поскольку высокое напряжение вызывает паралич мышц, как от электрошокера. В результате человек может упасть на руки, и, при многокомпонентных молниях, ток последующих разрядов пойдет через сердце, повышая риск его остановки. Если же земли коснется голова, резко увеличивается риск необратимых повреждений центральной нервной системы.

На рисунке ниже слева можно увидеть модель распространения шагового напряжения. Удар молнии направляет ток в почву, и он «растекается» через условные радиусы сопротивления грунта (dI), увеличивая напряжение (dV). Разность потенциалов между радиусами — это и есть шаговое напряжение. Чем выше ток молнии, тем выше напряжение и потенциальная летальность

В правой части рисунка схематично изображено воздействие шагового напряжения, которое создает нагрузку через ноги (красная стрелка) — поэтому оно и получило название шагового. Обычная молния может нести десятки тысяч ампер тока (I1-2), в результате чего разность потенциалов (V1-V2) может превысить десятки тысяч вольт. Поскольку существует разность напряжений между двумя точками (ногами), то человеческое тело представляет собой комплексное электрическое сопротивление и выступает в роли нагрузки. Величина тока (Ib), проходящего через тело, в этом случае зависит от сопротивления стопы (Rf) и тела (Rb).

Удары молний, в том числе шаговым напряжением, имеют уникальные «физиологические особенности». Прежде всего, это связано с тем, что молнии хоть и несут огромное количество энергии, но выделяется она в очень короткий промежуток времени: 1/10000—1/1000 секунды. Такие удары редко вызывают сильные ожоги и повреждения внутренних органов, как в случае ударов током от обычного электрооборудования. Но молния способна воздействовать на сердце и нервную систему, в том числе периферические нервы. Поэтому последствия удара шаговым напряжением могут быть неожиданно значительными и очень разнообразными: от катаракты, паралича конечностей и хронических болей до нарушений сна и умственной деятельности, потери слуха, памяти и т. д. Наиболее частая причина смерти — остановка сердца.

В своих вебинарах для проектировщиков систем молниезащиты доктор технических наук, профессор Эдуард Меерович Базелян неоднократно отмечал отсутствие четкого определения опасной величины шагового напряжения. Так, известно, что импульсное воздействие молнии 6 кВ может вызвать фибрилляцию сердца и возможную остановку сердцебиения. Но физиология организма людей сложна, и даже меньшее воздействие способно вызвать тяжелые травмы и привести к смерти. В случае с кардиостимуляторами и другими каналами прямого доступа тока к сердечной мышце, иногда достаточно кратковременного воздействия 1 мА для фибрилляции. При этом и высокое сопротивление сухой кожи не является надежной защитой. С шаговым напряжением все еще сложнее, так как ток обычно течет через конечности, а суставы имеют более высокое сопротивление, чем сосуды и мышцы. Из-за этого ткани вблизи суставов могут получить очень сильные повреждения, что приведет к инвалидности. Яркой иллюстрацией грозной силы шагового напряжения стал случай массовой гибели оленей в Норвегии во время грозы. Удар молнии убил 323 диких оленей на участке примерно в 50 метров.

Происшествие в норвежском национальном парке Хардангервидда — самый массовый известный случай гибели животных от одного удара молнии. Поражение произошло в результате воздействия шагового напряжения

Животные более уязвимы для шагового напряжения, так как их ноги расположены далеко, и разность потенциалов из-за этого больше, чем у шагающего человека. Местность в норвежском парке каменистая, то есть удельное сопротивление почвы должно быть высокое. В результате напряжение мгновенно выросло и распространилось по большой площади — животные мгновенно погибли на расстоянии десятков метров от места удара молнии.

Расстояние и конструкция защиты

Теория очень важна, но для практики ключевым параметром является расстояние от молниеотвода, на котором шаговое напряжение гарантировано безопасно. Это необходимо, например, при расчетах частоты установке молниеотводов и сеток, рассеивающих напряжение. К сожалению, детальных исследований по этой теме немного, но большой вклад в эту область знаний о молниях внесли военные. Это объясняется тем, что в армиях разных стран не редки случаи ударов молний в молниеотводы складов боеприпасов, вблизи палаток и техники с военнослужащими, причем в разных климатических зонах и погодных условиях. Детально документированные случаи позволили собрать полезную статистику.

Так, в рекомендациях американской армии TRADOC о мерах по защите от молний за 2002 г. отмечаются смертельные случаи от шагового напряжения при ударе молнии на расстоянии примерно 10-20 м от места попадания молнии. При этом большинство случаев поражения молниями — это не прямое попадание разряда, а именно воздействие шагового напряжения и дугового разряда от предметов.

Вопрос расчета ожидаемой величины шагового напряжения решается с помощью специального программного обеспечения и соответствующих услуг специалистов.

Очевидно, наилучшей защитой от шагового напряжение является предотвращение разности потенциалов. Так, птицы находятся в безопасности, сидя на одном фазовом проводе, и не касаясь другого. Лучшей защитой является металлический пол здания или полностью металлическое сооружение, представляющее собой своеобразную клетку Фарадея. Но это не всегда возможно, поэтому для создания зоны равных потенциалов и рассеивания тока молнии применяются металлические сетки уложенные в землю. Улучшить защитный эффект может диэлектрический материал, расположенный поверх нее. Это позволит максимально уменьшить силу тока на поверхности, с которой соприкасаются люди.

В военных наставлениях по защите от молний даются простые наглядные схемы конструкции и расположения молниезащиты с элементами (сеткой), рассеивающими ток. Подобные системы молниезащиты можно быстро собрать из готовых комплектующих.

В местах, где используется бетонный пол, допускается использование сетки из арматуры, но она должна быть надежно соединена между собой и подключена к заземлению. Примером использования сеток в грунте являются стадионы, которые готовили к Чемпионату мира по футболу в 2018 г. в России. На этих объектах использовалась сетка с квадратными ячейками длиной 0,15 м. Профессор Эдуард Меерович Базелян отмечает, что проверка данной защиты показала ее высокую надежность. Но при этом защита больших территорий с помощью сетки стоит недешево, что нередко приводит к опрометчивому стремлению сэкономить на молниезащите. Это недопустимо, если речь идет о местах скопления людей, складах ГСМ или токсичных веществ и т. д.

Как уйти, а не остаться

Снизить вероятность поражения шаговым напряжением можно, соблюдая правила поведения в опасной зоне. Вспоминаем птиц на линии электропередач — необходимо схожим образом избавиться от разности потенциалов. Для этого нужно минимизировать расстояние между стопами ног и ни в коем случае не касаться земли и предметов (стальных опор, железобетонных стен и т. д.) руками. В безвыходной ситуации, когда гроза застала рядом с молниеотводами или высокими объектами, лучше передвигаться в сторону очень коротким «гусиным» шагом. Иногда рекомендуют встать на одну ногу, однако это неустойчивое положение тела может привести к падению на руки или инстинктивному желанию ухватиться за что-либо. Как мы помним из сказанного выше в разделе о физиологии, допустить протекания тока через цепь голова-нога или рука-нога нельзя ни в коем случае, поскольку ток может поразить мозг и сердце. Поэтому в случае крайней необходимости лучше стоять на плотно сдвинутых ногах, чем балансировать на одной.

Каменистые, мерзлые и прочие виды грунта с высоким сопротивлением особенно опасны из-за низкой проводимости. В них при ударе молнии возникают очень высокие напряжения. При ширине обычного шага человек может быть поражен напряжением в десятки тысяч вольт.

Находиться рядом со зданиями также опасно, поскольку шаговое напряжение может распространяться от фундамента. На графике ниже видно, что на расстоянии 5 м от железобетонной фундаментной плиты шаговое напряжение составляет 4,5 кВ — и это при нормативном сопротивлении заземления.

Лучше всего укрыться от молнии внутри здания или в транспортном средстве с металлическим кузовом. А в случае поражения не стоит давать пострадавшему питье, так как это усугубит возможный отек мозга.

Профилактика и осведомленность

Таким образом, шаговое напряжение все еще остается грозным «побочным эффектом» удара молнии. Воздействие микросекундных многократных импульсов такого напряжения на организм изучено мало. Поэтому необходимо особое отношение к молниезащите и обучению правилам поведения в условиях риска поражения шаговым напряжением молнии

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

Читать еще:  Преобразователь частоты для асинхронного двигателя своими руками

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.

Шаговое напряжение. Виды и работа. Применение и особенности

Шаговое напряжение появляется между двумя точками на поверхности земли, которые находятся друг от друга на расстоянии шага человека. Чаще всего оно возникает рядом с оборвавшимся и касающимся землю высотным кабелем либо проводом. В результате оно растекается по земле и образует потенциал между точками. Человек, который передвигается и делает шаг, попадает под это напряжение, вследствие чего через него начинает течь ток.

Шаговое напряжение находится в непосредственной зависимости от сопротивления земли, а также силы тока, протекающей в ней. Если человек сделает большой шаг (стандартный шаг составляет порядка 0,8 метров), то это может представлять довольно серьезную опасность для него. Вызвано это тем, что чем больше расстояние между точками, то тем больше будет разность потенциалов. В особенности риск увеличивается, если по земле течет ток большой силы. Именно поэтому всем рекомендуется при попадании в такую ситуацию передвигаться маленькими шашками, чтобы исключить протекание тока через тело человека.

Виды
Шаговое напряжение бывает нулевым, наименьшим или самым большим показателем:

  • Нулевой показатель можно наблюдать тогда, когда живое существо, к примеру, человек, находится на линии равноценного потенциала, либо в месте, где нет линий прохождения электротока.
  • Самый малый показатель данного напряжения можно наблюдать в случае наибольшего удаления от заземляющего материала. Получается это практически за пределами течения электротока, то есть свыше 2-х десятков метров.
  • Самое большое значение напряжения можно наблюдать в случае, когда одна точка располагается прямо на заземляющем материале, а вторая точка находится на длине шага. Вызвано такое положение вещей тем, что потенциал относительно заземляющего материала движется по вогнутым кривым. В результате образуется большой перепад, в большинстве случаев прямо в начале данной кривой.

При наличии нескольких заземлителей напряжение будет существенно слабее, чем при одном.

Устройство

Шаговое напряжение способно возникать между 2-мя точками контура электротока, которые находятся между ними на длине шага. Оно, прежде всего, зависит от сопротивления земли, по которой движется ток, в том числе силы тока. Также может появляться в месте нахождения заземляющих устройств, в том числе в аварийных местах, где провода под напряжением соприкасаются непосредственно с землей.

Напряжение шага можно определить с помощью расстояния между 2-мя точками. Данный показатель находится в непосредственной зависимости от характера кривой напряжения. Говоря простыми словами оно зависит от типа заземлителя. К примеру, на земле в точке «А» имеется один заземлитель в виде электрода из металла, через который протекает электроток замыкания. Рядом с этим заземлителем образуется определенная область рассеивания электротока в земле. Это земля, за границами которой потенциал условно равняется нулю, что вызывается электротоками защитного заземления.

Главная причина этого явления кроется в том, что количество земли увеличивается по степени ухода от заземляющего устройства. В то же время ток рассеивается по земле на длине в двух десятков метров и больше, от заземляющего устройства. Объем земли в то же время повышается на порядок, в результате чего плотность электротока становится необратимо малой, а само напряжение между указанными точками уже практически не проявляется.

Принцип действия

Шаговое напряжение человек может испытать на себе, при обрыве фазных кабелей и касания их с землей. Если ток аварийными службами не отключается, а сами линии не ремонтируются, то существует большой риск того, что человек попадет именно под это напряжение. Земля отлично проводит электрический ток, в результате чего она является как бы своеобразным проводом, по которому может протекать ток.

Каждая точка земли, в которой имеется некоторый потенциал, будет уменьшаться по мере увеличение расстояния от точки касания проводом с землей. Но электроток начнет действовать на человека лишь в момент, когда его ноги соприкасаются с землей в двух точках, которые имеют разные потенциалы.

Применение

Шаговое напряжение может представлять существенную опасность для здоровья и жизни людей. Поэтому для его нивелирования применяются различные средства. Одним из эффективных средств уменьшения данного напряжения является использование поверхностных заземлителей. На практике места, где возможны аварии с замыканием фаз на землю, используют выравнивание потенциалов. Для этого поверхность земли оборудуется сеткой из заземленных кабелей, их закладывают непосредственно в верхнем грунте.

Функционирует данная система довольно-таки просто: во всех точках этой системы потенциал проводника имеет одинаковый показатель. В результате, если человек находится на данной сетке, то он просто не сможет попасть под напряжение. К примеру, ремонтник сможет спокойно подойти к месту обрыва, чтобы выполнить ремонт или починить провод.

Подобные системы очень действенны, однако не каждый столб с проводом может быть оборудован подобной системой. Поэтому людям необходимо знать способ, как можно безопасно выбраться из ситуации, когда они попадают в зону напряжение шага. Здесь нет ничего сложного, нужно запомнить только одну вещь: если Вы попали под шаговое напряжение, то нужно сохранять хладнокровие. Не нужно сразу же бежать из этого места, ведь чем больше шаг, тем сильнее будет напряжение и сила тока, с которой Вас может ударить.

Наоборот действовать нужно медленно: следует постараться выйти из зоны поражения простым гусиным шагом. Для этого нужно переставлять пятку ноги к носку ноги и маленькими шагами медленно идти. В результате ноги будут располагаться почти в одной точке, которая будет иметь один электрический потенциал. Это значит, что напряжения между ногами не будет. Также можно прыгать на одной ноге, но делать это нужно с крайней осторожностью. А лучше не делать этого вовсе. Если Вы упадете, то можете попасть под напряжение и уже самостоятельно из данной области не сможете выбраться.

Понять, что Вы располагайтесь в области возможного действия напряжения шага можно благодаря своим ощущениям. Если Вас «пощипывает», то стоит остановиться и приглядеться к ближайшим столбам, в особенности во время дождя. Как только Вы выйдете из области поражения, стоит связаться с ремонтниками, чтобы они быстрее отремонтировали данный участок.

Лошадиная авария

В 1928 году произошел курьезный случай. На мосту растрескался изолятор, вследствие чего мост попал под напряжение. Людей, которые шли через мост «потряхивало», а лошадь убило. Автомат в течение двух секунд разъединил цепь. Но чтобы проверить причину, дежурный вновь подал ток. В результате появилось напряжение шага, которое убило еще пару лошадей. Объяснение было простое – ноги лошадей были на расстоянии 1,5 метров и имели железные подковы.

Понятие шагового напряжения и пути его преодоления

Определение опасности

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.

Читать еще:  Как правильно выбрать сечение кабеля

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:

Безопасный выход из зоны поражения

Безопасным считается расстояние более 20 метров от источника высокого потенциала. Несмотря на это, считается, что максимальный радиус поражения шагового напряжения составляет 8 метров, если в месте обрыва опасное напряжение составляет выше 1000 вольт и 5 метров, если значение не превышает 1000 вольт.

В то же время начиная с 380 В и выше, напряжение считается опасным, т.к. способно вызвать такой шаговый потенциал. Чтобы покинуть опасную зону, безопасно выйти, не нужно быстро бежать, делая длинные шаги. Шаговое напряжение увеличивается при увеличении длины шага, и наоборот. Пока ноги рядом угрозы для жизни не возникнет. Выходить из зоны высокого электрического потенциала нужно, переступая с ноги на ногу, делая небольшой шаг в пределах размера ступни (такое перемещение еще называют гусиным шагом). Ни в коем случае не пробуйте выпрыгнуть из зоны поражения на одной ноге. Такой способ выхода конечно действенный, но если вы упадете на руки либо локти, возникнет шаговое напряжение более высокой величины, что может сразу же привести к летальному исходу.

Эффективными средствами защиты при такой опасности считаются галоши и перчатки из диэлектрической резины. Если вдруг под рукой у вас оказались такие средства, обязательно нужно передвигаться в них.

С условиями безопасного выхода из зоны растекания электрического тока вы можете также ознакомиться, просмотрев видеоуроки:

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:

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.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, что такое шаговое напряжение, какая причина его возникновения и что самое главное — как определить опасность и покинуть эту зону. Берегите себя и напоминаем еще раз — обходите стороной оборванные провода, минимум за 8 метров, т.к. на таком расстоянии опасный потенциал снижается до нуля.

Понятие о шаговом напряжении

Шаговое напряжение — это разность потенциалов, возникающая между ногами человека, вошедшего в зону падения кабеля на поверхность земли и создавшего там довольно большую напряжённость электрического поля.

Шаговое напряжение возникает при нарушении (пробое) изоляции подземного кабеля или при падении провода воздушной линии электропередачи на землю. Электрический потенциал в точке пробоя самый высокий и затухает при растекании по земле концентрическими окружностями.

Входить и выходить из зоны опасного шагового напряжения необходимо либо мелкими шажками, либо прыжками, не расставляя ноги. При прыжках важно не потерять равновесие и не упасть. Радиус опасного шагового напряжения равен 8-20м от места падения кабеля (это зависит от величины напряжения) Например, в сады идёт напряжение 6Кв, а максимальное напряжение, идущее в ЛЭП — 800Кв (постоянное напряжение) и 750Кв (переменное).

= kш Iз , где — 0.5ч0.6 — коэффициент шагового напряжения.

Если напряжение прикосновения уменьшается по мере приближения к месту замыкания, то шаговое напряжение, наоборот увеличивается. Очень опасно шаговое напряжение при обрыве проводов, нельзя приближаться к проводу, лежащему на земле менее, чем на 5 м (для 20кВ). На человека действует разность потенциалов (напряжение) между ногами во время шага. Чем шире шаг, тем больше разность потенциалов. Из зоны шагового напряжения нужно выходить маленькими шагами (чем меньше шаг, тем меньше разность потенциалов (напряжение)) не отрывая ног от земли, так как при размыкании контакта нога-земля возникает электрическая дуга.

В сетях напряжением до 1000В с заземленной нейтралью для обеспечения надежной защиты выполняется зануление. Задача зануления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус. Решается эта задача быстрым отключением поврежденной электроустановки от сети.

Человек, находясь вблизи заземленного оборудования, имеющего замыкание на корпус, и касаясь корпуса, окажется под воздействием только части полного напряжения. Данное напряжение называется напряжением прикосновения Uпр. Напряжение прикосновения равно разности напряжений относительно земли -напряжения поврежденного оборудования относительно земли и напряжения места (пола), на котором стоит человек, относительно земли следовательно, это напряжение в цепи тока замыкания между двумя ее точками, которых человек может коснуться одновременно.

Шаговое напряжение: его опасность и меры защиты

Получить удар током можно не только прикоснувшись к оголённому проводу, заземлённым предметам или корпусу устройства с неисправной электроизоляцией. Существует вероятность попадания под шаговое напряжение, возникающее в том случае, если провод с действующей ЛЭП падает на землю. Увидев кабель, лежащий на земле, не стоит радоваться нежданной удаче, ведь он может таить в себе опасность. Если ЛЭП не отключена, то электроток продолжает спокойно течь и может оказать негативное влияние на любой объект, будь то человек, животное или автомобиль. Опасность шагового напряжения имеет тенденцию к снижению, если объект расположен на значительном удалении от оборванного провода.

Что такое шаговое напряжение?

Напряжение прикосновения и шаговое напряжение – это термины-синонимы. И в обоих случаях речь идёт о напряжении, возникающем между двумя точками цепи электротока. Точки располагаются на дистанции в один шаг, а это примерно 80 см, и именно между ними создаётся опасный потенциал. Здесь многое зависит от силы тока и расстояния от человека до точки контакта провода с землёй. Когда возможно возникновение шагового напряжения? Если:

  • Оборвался провод ЛЭП или локальный кабель, при помощи которого электричество поставляется конкретному потребителю.
  • Произошла авария на электроподстанции.
  • Попала молния в опору ЛЭП или молниеотвод.
  • Случилось короткое замыкание.
  • Имеет место быть иным чрезвычайным происшествиям.

В каком радиусе можно попасть под шаговое напряжение?

Шаговое напряжение зависит от силы тока и удельного сопротивления материала, через который он проходит. Как правило, это грунт, и если он влажный, то это нужно принять во внимание, так как радиус действия увеличивается. Относительно безопасным является расстояние от оборванного провода до объекта в 20 м. Зона действия шагового напряжения зависит от многих факторов, равно как и уровень воздействия на человека:

  • Температура окружающей среды.
  • Тип обуви, в которую обут человек (если это резиновые сапоги, то вероятность получения электротравмы минимальна).
  • Наличие в крови алкоголя.
  • Расстояние от источника опасности.
  • Тип и влажность грунта.
  • Наличие открытых ран на ногах.

Радиус действия шагового напряжения существенно увеличивает влажное основание. И особо опасной является зона, расположенная в радиусе 5-10 метров от источника. Радиус поражения на воде и земле вычисляется по специальным формулам и на проведение расчётов в критической ситуации не хватает времени. Для проведения таких расчётов необходимо вычислить сопротивление грунта, который состоит из разных слоёв, а потом умножить эту величину на определённый коэффициент. Это позволяет определить и шаговое напряжение, и безопасное расстояние, и на сколько метров эта зона распространяется.

Чем опасно шаговое напряжение?

Приближение к упавшему проводу, на который подаётся электроток, очень опасно и для животных, и для людей, особенно, если объект находится в радиусе 5-10 м от источника. При попадании в зону действия шаговых напряжений человек падает на землю из-за того, что его мышцы начинают непроизвольно, судорожно сокращаться. Именно в этот момент оно перестаёт воздействовать на объект, поскольку электрический ток начинает уже проходить через всё тело, а это уже может стать причиной летального исхода.

Человек может выйти из зоны поражения самостоятельно, если будет знать некоторые простые правила, а вот животное, попавшее в столь опасную зону, запросто может погибнуть, и в группе риска находится крупнорогатый скот, да и вообще – все крупные животные, имеющие солидное расстояние шага. Следует запомнить, что причина возникновения шагового напряжения сокрыта в оборванном проводе, к которому нельзя подходить на расстояние, ближе, чем 8 м. Если это нужно сделать по долгу службы, то следует принять все меры защиты.

Выход из зоны шагового напряжения


Если помощи ждать неоткуда, а человек оказался в опасной зоне, то он должен помочь себе сам. Даже безопасное для жизни шаговое напряжение может оказать негативное влияние на здоровье. Но чем ближе расстояние к упавшему проводу, тем выше вероятность получения электротравмы. Сначала человек может почувствовать лёгкое покалывание, зуд или жжение, потом спазмы. Когда он падает на землю, то действие негативное воздействие электротока увеличивается, и потерпевший начинает испытывать резкую боль, и всё может закончиться параличом.

Способы выхода из зоны шагового напряжения зависят от конкретной ситуации. В любом случае, нужно снизить размер шагов. Если человек находится в относительно адекватном состоянии, то порядок перемещения таков: нужно встать на одну ногу и совершать прыжки, причём, чем меньше будет их размер, тем больше появится шансов на благополучный исход. Способы защиты от шагового напряжения достаточно разнообразны. Например, если человек почувствовал, что «он попал», нужно быстро сомкнуть обе ноги. Это позволит понизить разность потенциалов в месте соприкосновения ступней с грунтом.

Читать еще:  Расчетные формулы основных параметров асинхронных двигателей

Как необходимо передвигаться в зоне шагового напряжения?

Бежать стремглав из опасного места категорически запрещено. Каждый, кто это сделает, рискует попасть под повторное напряжение. Безопасный выход подразумевает медленное передвижение, мелкими «семенящими» шажками, и такую «походку» принято называть «гусиным шагом». Ноги от земли отрывать запрещено. Если по пути движения имеются сухие доски, то идти нужно по ним, так как сухое дерево является отличным диэлектриком, а вот к кирпичам и железобетонным конструкциям это не относится.

Каким образом следует передвигаться по зоне шагового напряжения? Ещё один способ – это тот, который описан выше: на одной ноге. Но его задействовать не всегда возможно, так как не все умеют «скакать на одной ножке», а случайное падение может даже стать причиной летального исхода. Правила перемещения в зоне шагового напряжения запрещают двигаться по спирали или по направлению к оборванному проводу. По статистике, 80% самостоятельных выходов из опасной зоны не имеют никаких последствий для здоровья.

Правила эвакуации пострадавшего из зоны действия электротока

Если пострадавший лежит в зоне шагового напряжения, то не стоит бежать к нему, особенно, если ноги «спасателя» обуты не в диэлектрические боты, а обычную обувь. В идеале, нужно входить в опасную зону подготовленным, а это значит, что в наличии должны быть диэлектрические перчатки и хотя бы резиновые галоши. При отсутствии подходящей обуви нужно приблизиться к пострадавшему «гусиным шагом», не отрывая подошвы обуви от земли.

Чтобы исключить поражение человека, пришедшего на помощь, электрическим током, он должен браться за пострадавшего только одной рукой, и только в том случае, если его одежда – сухая. Расстояние, на которое придётся оттащить потерпевшего, составляет 8 м, но если инцидент произошёл в помещении, то оно сокращается в два раза. При наличии возможности, следует отключить электричество так быстро, как это возможно. Освобождение пострадавшего от воздействия шагового напряжения возможно только при использовании средств индивидуальной защиты.

Шаговое напряжение

Шаговое напряжение (ШН) возникает в результате протекания тока по какой-либо поверхности (открытому грунту или полу). Разница потенциалов между двумя точками токопроводящей плоскости на расстоянии среднего шага человека – это то, что понимается под напряжением шага.

Определение опасности

Зона ШН может возникнуть в результате падения на землю силового проводника тока. Электрическое поле распространяется по поверхности, создавая тем самым опасность удара электрическим током шагающего человека. Степень поражения человеческого организма зависит от нескольких факторов:

  • величина напряжения тока;
  • удалённость от аварийного источника электроэнергии;
  • сопротивление поверхностного слоя земли или пола;
  • расстояние между двумя точками контакта (средняя величина шага взрослого человека составляет 80 см).

Самая распространённая ситуация возникновения ШН происходит вследствие различных природных катаклизмов. Это может быть падение высоковольтных опор линий электропередач от землетрясения или повал деревьев на провода во время урагана. На производстве могут произойти обрыв силового кабеля и падение его на пол цеха.

Важно! При возникновении аварийных ситуаций, связанных с обрывом силового кабеля, отключение подстанции происходит в несколько этапов. При срабатывании автоматики напряжение подаётся ещё раз с целью проверки восстановления связи. Оказавшись в зоне поражения, нужно помнить об этом.

Причины возникновения шагового напряжения

Что это такое шаговое напряжение, и как происходит его возникновение? Чтобы ответить на эти вопросы, надо понимать действие электрического поля в зоне заземления источника тока. Заземлитель (упавший провод или кабель) распространяет вокруг себя электрический потенциал в виде конуса, вершина которого уходит вверх к точке соприкосновения проводника с землёй.

На поверхности грунта образуется электрическое поле в виде круга с определённым радиусом, точки которого обладают разной величиной потенциала. По мере увеличения расстояния от заземлителя сила тока падает. Чем больше длина между точками зоны поражения, тем больше разница потенциалов, значит, больше пошаговое напряжение.

Зона опасности шагового напряжения

Величина территории поражения электрическим током находится в прямой зависимости от силы протекающего тока, его частоты, сопротивления земли и ширины шага. Через ступни человека в это время может проходить ток, который вызовет непроизвольные судороги мышц.

Самое опасное это то, что при первом ударе человек может упасть, тогда ток начинает проходить сквозь организм. Это может вызвать паралич грудной клетки и сердечной мышцы. Остановка дыхания и сердца приводит к летальному исходу.

Расчёт шагового напряжения

Во время возникновения аварийной ситуации, связанной с падением силового кабеля, важно определить площадь поражения. Производят расчёт ШН в опасной для здоровья человека зоне. В аварийных службах энергообеспечения существуют нормативы для определённых участков риска вокруг линий электропередач.

Для определения силы однофазного тока Iкз короткого замыкания в той или иной точке опасного участка принимают во внимание напряжение фазы Uфаз, сопротивление в месте заземления R0 и в точке контакта – Rконт. Расчёт производят по формуле:

Iкз = Uф /R0 + Rконт

После вычисления силы тока приступают непосредственно к расчёту величины напряжения шага. Этому служит формула:

Uш = Iкзρa / 2πL (L + a),

где:

  • ρ – удельное сопротивление грунта,
  • L – расстояние от источника тока,
  • «a» – ширина шага.

На основании расчёта получают определение не только величины пошагового напряжения, но и создают сетку шага. Она позволяет обозначить зону, где наиболее вероятен летальный исход поражения человека.

Обратите внимание! В местах выпаса домашнего рогатого скота животные наиболее чувствительны к воздействию шагового напряжения. Расстояние между передними и задними конечностями в среднем составляет 1,4 м. Следовательно, разница потенциалов будет больше, чем напряжение среднего шага человека.

Безопасный выход из зоны поражения

Тяжесть поражения в зоне ШН могут выражаться следующими признаками:

  1. Покалывание и зуд в нижней части тела.
  2. Спазмы мышц ног и органов дыхания.
  3. Резкие болевые ощущения.
  4. Паралич.

При появлении первых двух ощущений у человека есть все шансы покинуть опасную территорию самостоятельно. Для этого нужно сомкнуть ступни и продолжать движение, так называемой гусиной походкой. Гусиный шаг – это передвижение ног, не размыкая ступни. То есть шаркающее перемещение не даёт возникнуть разным потенциалам между нижними конечностями.

Способ передвижения с помощью прыжков на одной ноге вполне безопасен, при этом возрастает риск потерять равновесие и упасть на землю. Тогда о самостоятельном спасении не может быть и речи. В этом случае могут наступить более тяжкие степени поражения: резкая боль и паралич. Тут спасение человека зависит от быстроты оказания помощи.

Правила перемещения в зоне шагового напряжения

Признаны общие положения нахождения людей на территории с ШН. Они очень просты, соблюдать их надо обязательно. Правила состоят из 3 основных пунктов:

  1. Категорически запрещается находиться в опасной зоне без основных и дополнительных средств электрозащиты. К ним относятся сухая обувь на толстой резиновой подошве, резиновые перчатки, диэлектрический стержень (сухая деревянная палка или рейка).
  2. Если визуально виден лежащий провод или кабель, то приближаться к нему нельзя ближе 8-10 метров. Это безопасное расстояние определено специалистами при падении проводника с напряжением 1 тысячи вольт.
  3. Когда человека застало неожиданное возникновение ШН, ему нужно покинуть опасную территорию и передвигаться шаркающим шагом. Пятка одной ноги, не отставая от земли, плотно прилегает к носку другой ступни. Перемещение таким образом является самым безопасным выходом из опасной зоны ШН.

Чем опасен оборванный провод

Оборванный провод или кабель под напряжением опасен тем, что его присутствие никак не ощущается: нет ни запаха, ни звука. Только визуально можно определить наличие опасной ситуации.

По мере приближения к несанкционированному источнику электроэнергии, не видя его, можно ощутить первый признак ШН – лёгкое покалывание в нижних конечностях и небольшой зуд по всему телу. При возникновении этих ощущений нужно развернуться на 1800 и покинуть подозрительное место.

Как освободить человека от воздействия ШН

Высвободить жертву шагового напряжения от воздействия электрического тока можно только с применением средств индивидуальной защиты и дополнительных приспособлений. К ним относятся:

  • резиновые сапоги или обувь на толстой резиновой подошве;
  • резиновые электротехнические перчатки;
  • по возможности одеть прорезиненный комбинезон;
  • широкая сухая доска или лучше деревянный щит;
  • длинная палка.

Инструкция по освобождению человека от воздействия шагового напряжения:

  1. Одевают вышеуказанную обувь и перчатки.
  2. Для подхода к лежащему человеку используют доски или 2 щита.
  3. Один щит спасатель держит в руках, по другому настилу проходит далее.
  4. Затем меняет местами щиты. Таким образом спасатель продвигается к телу поражённого током человека.
  5. Если провод или кабель находится вблизи или на теле поражённого током, то его надо отбросить палкой в противоположную сторону от себя.
  6. Пострадавшего укладывают на щит и постепенно вытягивают настил в безопасное место, не забывая самому перешагивать попеременно на щиты.
  7. После доставки в безопасное место пострадавшему делают искусственное дыхание и непрямой массаж сердца, не дожидаясь прибытия скорой помощи.

Снижения риска поражения ШН на предприятиях

На каждом промышленном предприятии, где используется мощное электрическое оборудование, предусмотрены мероприятия, ограждающие работников от негативного воздействия шагового напряжения. Во избежание возникновения аварийных ситуаций, связанных с несанкционированной утечкой тока высокого напряжения, систематически проводится обследование состояния защиты энергетических установок.

В соответствии с правилами техники безопасности работник попадает в зону риска только по получении специального допуска. Перед этим электромонтёр проходит специальный инструктаж и получает в своё распоряжение средства индивидуальной защиты от токов высокого напряжения.

Средства защиты

Чтобы избежать аварийных ситуаций, связанных с пробоем высокого напряжения в местах пребывания людей, применяются средства защиты как индивидуального, так и общего назначения. К необходимым индивидуальным предметам, ограждающим от опасного воздействия электроэнергии, относятся:

  • специальные комбинезоны;
  • перчатки;
  • диэлектрическая обувь;
  • шлемы из пластика.

Защита от шагового напряжения общего характера представляет собой средства аварийной автоматики. Современные системы автоматического контроля мгновенно реагируют на утечку электроэнергии и отключают линию, где это произошло.

Опасное напряжение для животных

В зонах возникновения пошагового напряжения, где человеку находиться более-менее безопасно, пребывание для животных может закончиться смертельным исходом. Расстояние между передними и задними конечностями вместе с массой тела животного представляет гораздо больший риск поражения током в месте шагового напряжения.

Дополнительная информация. Зная о незащищённости животных от ШН, пастухи на выпасе уводят крупный и мелкий скот подальше от линий электропередач. В случае падения кабеля на землю может погибнуть сразу всё стадо коров или овец.

Вовремя принятые меры к спасению людей, попавших в зону ШН, сохранят им жизнь. Не нужно паниковать, а строго придерживаться выполнения требований техники безопасности.

Видео

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector