3. Напряжение шага

Как отмечено ранее, человек, нахо­дящийся в поле растекания, оказывается под напряжением шага, если его ноги находятся в точках с разными потенциалами.

На рисунке 3.1 показано распределение потенциалов в поле рас­текания одиночного заземлителя.

Рисунок 3.1 - Напряжение шага:

а - общая схема;

б - растекание тока с опорной поверхности ног человека.

Напряжение прикосновения определяется как разность потенциалов между точками А и В:

U_ш = _А - _В. (3.1)

Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние х, потенциал ее находим из выражения (1.6) при полусферическом заземлителе:

(3.2)

Точка В отстоит от заземлителя дальше, чем точка А, на вели­чину шага человека а, т. е. расстояние между заземлителем и точкой В равно х + а.

Поэтому для потенциала точки В получим выражение

(3.3)

Отсюда напряжение шага

или

(3.4)

Из выражения (1.8) имеем:

поэтому шаговое напряжение

(3.5)

Последнее выражение можно записать в виде

(3.6)

где - коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой.

Для полусферического заземлителя

(3.7)

Для заземлителей другой формы и особенно для групповых коэффициент определяется сложнее.

Напряжение шага, как и напряжение прикосновения, зависит от сопротивления опорной поверхности ног и сопротивления обуви.

Влияние этих сопротивлений учитывается коэффициентом

(3.8)

Очевидно, дополнительные сопротивления, в цепи человека, попавшего под шаговое напряжение (рисунок 3.1, б), отличаются от этих сопротивлений в цепи человека, оказавшегося под напря­жением прикосновения.

Так, сопротивление опорной поверх­ности ног равно:

Сопротивление обуви также в 4 раза больше. Поэтому можно принять, что в пределе может быть

Окончательно аналогично напряжению прикосновения для напряжения шага получим:

(3.9)

Ток через человека, попавшего под шаговое напряжение, определяется так же, как и под напряжением прикосновения:

(3.10)

Выражение (3.10) и есть зависимость тока через человека, попавшего под шаговое напряжение, от тока замыкания на землю .

Коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потен­циальной кривой , зависит от формы и конфигурации заземли­теля и положения относительно заземлителя точки, в которой он определяется.

Чем ближе к заземлителю, тем больше , и если человек стоит над заземлителем, коэффициентпринимает максимальное значение.

Человек, находящийся вне поля расте­кания , вообще не попадает под напряжение шага, так как= 0 иU_ш = 0.

Шаговое напряжение также может быть равным нулю, если обе ноги человека находятся на эквипотенциальной линии.

Следует отметить, что характер зависимости шагового напря­жения от расстояния до заземлителя противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.

Если сравнить коэффициент напряжения прикосновения

(3.11)

и шага

(3.12)

то максимальное значение меньше, чем.

Наибольшая вели­чина коэффициента напряжения прикосновения при равна единице. Наибольшее значение напряжения шага наблюдается вблизи заземлителя, особенно если человек стоит одной ногой над заземлителем в точке с потенциалом, равным U_з, а второй - на расстоянии шага от заземлителя.

При этом х = х_З, и

(3.13)

Таким образом, без учета дополнительных сопротивлений в цепи человека максимальное напряжение шага меньше напря­жения прикосновения.

Если учесть, что , то шаговое напряжение оказывается значительно меньше напряжения при­косновения. Кроме того, протекание тока по нижней петле «нога - нога» менее опасно, чем по пути «рука - рука».

Однако отмечено немало случаев поражения людей при воздействии напряжения шага. Это объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает. После па­дения человека цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные мышцы и сердце, причем человек может зам­кнуть точки с большой разностью потенциалов, так как рост человека всегда больше длины его шага.

1