Напряжение прикосновения
Поражение током возможно при прикосновении к заземленному корпусу электрооборудования, на которое произошло замыкание. В этом случае, когда человек касается одновременно корпуса, оказавшегося под напряжением, и земли, на которой стоит, он может оказаться под напряжением прикосновения Uпр.
Напряжение прикосновения – разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Потенциалы на поверхности грунта при замыкании тока на корпус потребителя распределяются по гиперболической кривой. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов корпуса электрооборудования и точек почвы, на которых находятся ноги человека. Чем дальше электродвигатель находится от заземления, тем под большее напряжение прикосновения человек попадает, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем меньше напряжение прикосновения Uпр. За пределами зоны растекания тока напряжение прикосновения равно напряжению на корпус оборудования относительно земли.
Силу тока Ih, протекающего через тело человека, находящегося под напряжением прикосновения, определяют по формуле:
где Iз – ток замыкания на корпус оборудования, А;
Rз – сопротивление системы защитного заземления, Ом (сопротивление системы защитного заземления д.б. Rз £ 4 Ом);
r – удельное сопротивление грунта, Ом × м;
x – расстояние от места стекания тока в землю до человека, м.
Из формулы видно, что чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше будет сила тока, прошедшего через человека, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем она будет меньше.
На рис.3.3. показана схема прикосновения человека к заземленному оборудованию при напряжении прикосновения.
Рис.3.3. Схема распределения потенциалов при напряжении прикосновения: I – распределение потенциала на поверхности грунта в момент замыкания фазы на корпус; II – напряжение прикосновения Uпр при изменении расстояния от заземлителя; 1,2,3 – корпуса электродвигателей.
Напряжение прикосновения и величина тока, протекающего через организм человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановки переменного тока частотой 50 Гц, не должны превышать соответственно 2В и 0,3 мА.
Снизить напряжение прикосновения и силу тока можно за счет малого сопротивления системы защитного заземления или увеличения потенциала поверхности в зоне растекания тока на землю.
Напряжение шага
При наличии токопроводящих полов или грунта человек, находящийся недалеко от корпуса электрооборудования, на которое произошло замыкание тока, или упавшего на землю электропровода может оказаться под напряжением шага Uш. Напряжение шага возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю.
Напряжение шага – напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.
Характер распределения потенциалов на земной поверхности подчиняется гиперболическому закону.
На расстоянии 1м от места стекания тока на землю потенциал снижается на 68%, на расстоянии 10м снижение достигает 92%, а на расстоянии 20м потенциал точек земли практически равен нулю. Такое распределение потенциалов объясняется тем, что вблизи заземлителя площадь проводника земли малая, поэтому здесь земля оказывает большое сопротивление прохождению тока, а по закону Ома: 
где I – сила тока электроцепи, А; U – напряжение, В; Rз – сопротивление (в данном случае земли), Ом;
По мере удаления от заземлителя сечение проводника – земли увеличивается, сопротивление его уменьшается, следовательно, и падение напряжения уменьшается. На расстоянии более 20м от места замыкания тока земля практически не оказывает сопротивления прохождению тока.
Человек, находясь в зоне растекания тока, даже не прикасаясь к поврежденному оборудованию, может попасть под высокое напряжение.
Это происходит потому, что различные точки земли, которых касаются ноги человека, имеют различные потенциалы. Например, левая нога отстоящая от заземлителя на расстоянии х, приобретает потенциал xх, величину которого определяют по формуле:
где Iз - ток замыкания на землю, А;
r - удельное сопротивление грунта, Ом × м;
Правая нога соответственно приобретает потенциал xх+а, определяемый выражением:
где а – ширина шага, м.
Разность потенциалов, под которой могут оказаться ноги человека, называют напряжением шага:
Отсюда определяют напряжение шага:
Из равенства следует, что напряжение шага зависит от тока замыкания, ширины шага, расстояния от человека до места замыкания тока на землю, а также от удельного сопротивления грунта. По мере удаления от места замыкания напряжение шага становится меньше.
Силу тока, проходящего через человека, попавшего под напряжение шага, определяют по формуле:
где Rh – сопротивление человека воздействию электрического тока, Ом.
Максимальное значение Ih будет, когда человек одной ногой стоит на участке земли в точке замыкания тока на землю, а другой – на расстоянии шага от этой точки. Минимальное значение Ih соответствует случаю, когда человек стоит на точках с одинаковыми потенциалами, тесно сомкнув ноги. В этом случае Ih=0.
Напряжение шага является причиной частой гибели людей и крупных животных (коров, лошадей). При обнаружении соединения с землей какой-либо токоведущей части установки запрещается приближение к месту повреждения на расстояние ближе 4м в помещениях и ближе 20м – на открытых площадях.
Необходимо отметить, что характер зависимости напряжения шага от расстояния между человеком и заземлителем противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.
Без учета дополнительных сопротивлений в электрической цепи человека максимальное напряжение шага меньше напряжения прикосновения. Однако поражение людей при воздействии напряжения шага объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные органы – легкие и сердце, что приводит к параличу их деятельности.
Оказавшись в зоне напряжения шага, выходить из нее следует небольшими шагами (гусиными скользящими шагами) в сторону, противоположенную месту замыкания электрического провода на землю.