Напряжение шага; определение, условия создания, расчет, способы защиты

Под напряжением шага понимают разность потенциалов по поверхности земли между точками контакта ног человека. Оно возникает при неисправностях, связанных с обрывом высоковольтного провода.

В цепях электрических сетей с глухозаземленной нейтралью представляет наибольшую опасность потому, что существующие на линии защиты при такой схеме соединения могут попросту не заметить возникшее подобное повреждение для быстро его отключения.

Условия создания цепи

В месте контакта с землей от оборванного провода с высоким потенциалом возникает электрический ток, который растекается в глубину земли и одновременно концентрическими кругами в стороны по земной поверхности.

Учитывая, что земля обладает определенной величиной электрического сопротивления, получаем уменьшение значения тока при удалении от места замыкания оторванной фазы.

Шаговое напряжение может появиться около короткозамыкателей воздушных ЛЭП, установленных на подстанциях в момент стеканиях токов через них при аварийном коротком замыкании.

На контактных точках с различным удалением от оборванного провода создается напряжение. Величина его зависит от следующих факторов:

• величины мощности и напряжения ВЛ;
  
• состава, состояния грунта и его удельного сопротивления, влияющего на силу протекающего тока;
  
• расстояния контактных мест.

Способы расчета

При вычислении токов, производимых шаговым напряжением, пользуются усредненными величинами. Длину шага принимают в 0,8 метра. Ток короткого замыкания ICS определяют из выражения:

I_CS=U_PHASE/(R₀+R_KONT).

где U_PHASE определяет напряжение фазы, а R₀ и R_KONT - сопротивления рабочего контура заземления нейтрали и растекания тока в месте падения провода.

Значение шагового напряжения U_STEP вычисляют по соотношению:

U_STEP=I_CS·ρa/(2·пx·(x+a)).

где индекс “ρ” означает удельное сопротивление поверхности земли, “х” — удаление от места контакта провода, а“а” — длину шага.

Возможные последствия

Человек, оказавшийся в зоне действия шагового напряжения, испытывает судороги с непроизвольными сокращениями мышц от проходящего через его ноги электрического тока. Пострадавший должен четко представлять существующую опасность.

Надо сдвинуть ноги и по возможности быстрее удалиться на безопасное расстояние. Для передвижения используется способ так называемого “гусиного шага”, когда поочередно подошвы стоп сдвигаются без отрыва от земли на половину расстояния стопы.

Второй способ передвижения в опасной зоне: короткие прыжки со сдвоенными ногами.

Нельзя падать и ложиться на землю ни в коем случае. Действующая разность потенциалов между крайними точками тела, контактирующими с землей, резко возрастет, что может стать причиной серьезных травм и даже летального исхода.

По этой же причине, шаговое напряжение особенно опасно для крупного скота: лошадей и коров, которые чаще всего погибают при подобных ситуациях.

Увеличению шагового напряжения способствуют:

• промокшая обувь;
  
• пот;
  
• мокрая одежда;
  
• влажный грунт.
  

При неблагоприятных обстоятельствах опасность поражения возникает при разностях потенциалов всего лишь в несколько десятков вольт.