12.3. Замикання електричного струму на землю. Крокова напруга

12.3. Замикання електричного струму на землю. Крокова напруга

Електричний струм замикається на землю через провідники, що мають з нею контакт. Причинами замикання і стікання струму в землю є:

– замикання електричної мережі в результаті аварії на заземлений корпус електроустановки;

– падіння проводів на землю;

– пробій чи ушкодження ізоляції електричних кабелів. При замиканні струму на землю відбувається різке зниження потенціалу – напруга визначається як добуток струму замикання на землю

Струм в землі призводить до появи потенціалів на заземлювачі, на металевих частинах комунікацій, що знаходяться поблизу заземлювача, у землі та на її поверхні навколо місця замикання і стікання струму в землю.

Різниця потенціалів поблизу замикання може досягати великих значень і тому є небезпечною для людини, що наближається чи рухається в зоні замикання. Людина при цьому зазнає впливу електричного струму по шляху “нога-нога”. Розтікання струму в землі, різниця потенціалів між сусідніми точками, а, отже, і небезпека ураження людини залежать:

– від значення струму замикання на землю;

– провідності ґрунту;

– опору заземлених конструкцій;

– їхньої форми і ступеня зіткнення з ґрунтом;

– напруги в мережі (до 1000 В);

– розгалуженості;

– стану ізоляції та ін.ш.

Слід розглянути, як розтікається електричний струм у землі від проводу, що впав на землю, який закон розподілу потенціалів від місця падіння його і яка небезпека крокової напруги.

Напруга кроку – напруга між двома точками ланцюга електричного струму, що знаходяться одна від одної на відстані кроку і на яких одночасно стоїть людина (мал.12.3).

Якщо “картина” розтікання струму від проводу, що впав, еквівалентна “картині” від напівкульового заземлювача і що ґрунт однорідний з питомим опором у багато разів більшим, ніж у заземлювача, то густина струму в землі буде зменшуватись і на відстані х від центра напівкульового заземлювача буде дорівнювати:

Розтікання постійного і змінного струмів частотою 50 Гц в однорідному провідному середовищі можна вважати стаціонарним електричним полем. У ньому густина струму і напруженість Е у точці х зв’язані залежністю закону Ома в диференціальній формі

Точки А (ф_А), ії потенціал, якому відповідає півсфера між точкою з радіусом х і точкою, що відстоїть на нескінченно великій відстані (∞), визначиться при розв’язанні інтеграла:

Тобто напруга від місця падіння електричного дроту по поверхні однорідного ґрунту буде зменшуватися в сторони згідно з гіперболічним законом. Різниця потенціалів, прикладена до двох ніг, що знаходяться на відстані кроку (0,8 м), і називаєтьсякроковою напругою. Значення напруги з віддаленням від місця замикання зменшується, а при відстані більше 20 м у мережах до 0,4 кВ стає незначною і небезпеки для людини не становить.

Практично ґрунт не завжди однорідний навколо місця замикання струму. І тоді еквіпотенційні лінії не будуть концентричними окружностями, а потенціал від місця замикання буде змінюватися за якимось іншим складним законом, що залежить від питомого опору ґрунту навколо заземлювача.

Якщо людина потрапила в зону впливу крокової напруги, тоді варто виходити із неї повільними кроками з урахуванням напрямку зниження дії струму. Стрибати на одній нозі чи тікати не слід, тому що при падінні до тіла людини буде прикладатися ще більша напруга, ніж напруга кроку.

Напруга дотику – напруга між двома точками ланцюга, яких людина торкається одночасно. Іншими словами, це спадання напруги на опорі тіла людини при її підключенні в електричний ланцюг

12.4. Три класи приміщень згідно з небезпекою ураження електричним струмом

Ураження електричним струмом в значній мірі залежить від метеорологічних умов виробничих приміщень. Ці умови можуть сприяти збільшенню або зниженню ураження людини електричним струмом.

Підвищена вологість і висока температура повітря під час роботи з технічним електрообладнанням хімічних лабораторій, пари кислот і лугів можуть руйнувати ізоляцію проводів, різко погіршуючи її діелектричні властивості, і, отже, сприяють переходу напруги на неструмопровідні частини електроустаткування.

З другого боку висока температура повітря сприяє рясному потовиділенню, а висока відносна вологість сприяє поганому випару поту із шкіри людини і, отже, зволоженню шкіри людини в процесі роботи. А опір зволоженої шкіри різко знижує загальний електричний опір тіла людини, а це в свою чергу збільшує струм через тіло людини і небезпеку його ураження.

Струмопровідні підлоги – земляні, бетонні, залізобетонні також збільшують небезпеку ураження людини електричним струмом при роботі і технічному обслуговуванні і приладового устаткування виробничих підприємств. Технічне обслуговування електроустановок на підприємствах часто виконується за таких умов, де можливий одночасний випадковий дотик, з одного боку, до струмопровідної частини, а з другого, до металевих частин електроустаткування, що має добре з’єднання з землею. Зазначені вище умови визначають ступінь небезпеки ураження людини електричним струмом.

“Правила улаштування електроустановок. (ПУЕ-86)” усі виробничі приміщення стосовно небезпеки ураження людей електричним струмом поділяють на три класи: з підвищеною небезпекою; особливо небезпечні; без підвищеної небезпеки.

До приміщень з підвищеною небезпекою відносяться приміщення, у яких є хоча б одна з наступних умов, що створюють підвищену небезпеку ураження людини електричним струмом:

– вогкість чи струмопровідний пил. Вогкими називаються приміщення, у яких відносна вологість тривалий час перевищує 75 %. Курними (зі струмопровідним пилом) називаються приміщення, у яких в процесі виробництва виділяється технологічний пил у такій кількості, що він може осідати на проводах, проникати усередину машин, апаратів та інш.;

– струмопровідні підлоги – металеві, земляні, залізобетонні, цегельні;

– висока температура. Жаркими називаються приміщення, у яких під впливом різних теплових випромінювань температура перевищує постійно чи періодично (більше однієї доби) +35 °С;

– можливість одночасного дотику людини до металоконструкції будинків, які зв’язані з землею, технологічних апаратів, механізмів чи іншого устаткування, а також до металевих корпусів електроустаткування.

До особливо небезпечних приміщень відносяться приміщення з наявністю однієї з наступних умов, що створюють особливу небезпеку:

– особлива вогкість. Особливо вогкими називаються приміщення, у яких відносна вологість повітря близька до 100 %; стіни, стеля і предмети вологі;

– хімічно активне чи органічне середовище. Приміщеннями з хімічно активним чи органічним середовищем називаються приміщення, у яких постійно чи протягом тривалого часу містяться агресивні пари, гази, рідини, утворюються відкладання чи цвіль, що руйнують ізоляцію і струмопровідні частини електроустаткування;

– одночасно дві чи більше умов підвищеної небезпеки. До таких приміщень і умов на підприємствах медичної та хімічної промисловості можуть відноситься: лабораторії хімічного аналізу, підприємства по виробництву агресивних речовин та ін.ш.

До приміщень без підвищеної небезпеки відносяться приміщення, у яких відсутні умови, що створюють підвищену чи особливу небезпеку. До таких приміщень відносяться приміщення з належними метеорологічними умовами, з дерев’яними підлогами, регульованою температурою повітря. Це приміщення адміністративно-управлінські, конторські і житлові кімнати.