Растекание тока в земле. Шаговое напряжение. Напряжение прикосновения

При эксплуатации электрических сетей и электроустановок возможно случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей, и с токоведущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли, называемое электрическим замыканием на землю. Замыкание сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участком электрической цепи, в зоне растекания тока, на которой из-за сопротивления земли падает напряжение и появляется разность потенциалов между отдельными точками ее поверхности.
Характер растекания тока в зоне из-за разных электрических свойств грунта описывается сложной зависимостью.

В однофазном грунте от одиночного полусферического заземлителя падение напряжения на поверхности земли в зоне растекания тока подчиняется гиперболическому закону. При этом падение напряжения на расстоянии 1 м от заземлителя составляет 68 %, 10 м — 92 %, а 20 м потенциалы точек практически могут быть приняты равными нулю.
Шаговое напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками в зоне растекания тока, находящимися на расстоянии шага 0,8 м.
Попав в зону растекания, человек может оказаться под разностью потенциалов с напряжением шага (В):
где U3 — напряжение фазы в точно растекания тока; в1 — коэффициент напряжения, учитывающий закон изменения в зоне растекания; в2 — коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях обуви, ног человека.
Ток, протекающий через человека, попавшего под шаговое напряжение (в А) :

где Rа — сопротивление заземлителя растеканию тока.

Величина шагового напряжения зависит ог ширины шага и расстояния до места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания опасность шаговых напряжений уменьшается. Для обеспечения безопасности при случайном попадании в зону растекания тока необходимо соединить ноги и не спеша выходить из нее так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила за ступню другой.

Согласно нормативным документамнапряжение прикосновения – это напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного. Другими словами напряжением прикосновения (для человека) U_пр называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:

U_пр = I_h R_h, где I_h — ток, проходящий через человека по пути "рука - ноги", A; R_h — сопротивление тела человека,Ом