Напряжение шага (Uш)- это разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли на расстоянии шага. Радиус зоны напряжения шага  20м (рис. 6.3,в).

Ток, проходящий через тело человека, обусловленный напряжением шага, равен:

I_ч = U_ш / (R_ч + R_об). (6.9)

U_ш = I_з ^.  ^. а / [2 ^.  ^.х ^. (х+а)], (6.10)

где I_з – ток замыкания в точке касания провода с землёй, А.

I_з = U_ф / (r_зм + R_р.т. ), (6.11)

где R_р.т – сопротивление грунта растеканию тока, Ом;

 - удельное сопротивление грунта, Ом м (табл.6.1);

а – расстояние шага (а = 0,8 м);

х – расстояние от точки замыкания до ноги человека, м.

Таблица 6.1

Удельное сопротивление грунта при влажности 10 – 20 % [28]

Вид грунта	Песок	Супесок	Чернозём	Суглинок	Глина	Торф
, Ом м	700	300	200	100	40	20

Напряжение прикосновения (U_пр)- разность потенциалов между двумя точками, которых одновременно касается человек. В случае замыкания на землю U_пр – разность потенциалов между точкой нахождения электроустановки, которой касается человек (_з), и точкой грунта, на которой он стоит (_а) (рис.6.3,б).

Ток, протекающий через человека при прикосновении, равен:

I_ч = U_пр / (R_ч + R_об + R_п). (6.12)

U_пр = _з  _а, (6.13)

где _з – потенциал в точке расположения электроустановки, В;

_а – потенциал в точке нахождения человека, В.

_з = I_з ^. R_з, (6.14)

где I_з- ток замыкания, А;

R_з – сопротивление заземлителя (или заземляющего устройства), Ом.

Таблица 6.2.

Формулы для расчёта сопротивления некоторых одиночных заземлителей, Ом /28/

Тип одиночного заземлителя	Расчётная формула
Трубчатый или стержневой у поверхности грунта	Rз=^ln(4^L/d)2^^L
Трубчатый или стержневой в грунте	Rз=^.{ln(2^.L/d)+0,5^.ln[(4^.t+L)/( 4^.tL)]} 2^.^.L
Протяжённый в грунте	Rз= ^.ln(L^2/d^.t)2^.^.L - удельное сопротивление грунта, Ом ^.м (см. табл.6.1); L – длина заземлителя, м (L 2м); d – диаметр заземлителя, м (d = 0,03… 0,05 м). t – расстояние от центра заземлителя до поверхности грунта, м, (t  1,8 м)

_а = I_з ^.  / (2^.  ^.х), (6.15)

где х – расстояние между точкой замыкания и местом нахождения человека, м.

Рис. 6.3. Растекание тока в грунте (а), напряжение прикосновения (б) и напряжение шага (в)

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением при нарушении нормальной работы электроустановки (рис. 6.4). Его назначение - превращение «замыкания на корпус» в «замыкание на землю» с тем, чтобы уменьшить U_пр и U_ш до безопасных величин (выравнивание потенциала).

При использовании в электроустановках в качестве защитной меры защитного заземления, величина тока, протекающего через человека, в случае его касания корпуса электрооборудования, одна из фаз которого пробита на корпус, будет определяться выражением:

для сети с глухозаземлённой нейтралью:

I_ч = U_ф /{ [(R_ч + R_п + R_об) /r_з] ^. (R₀ + r_з)}, (6.16)

где r_з – сопротивление заземляющего устройства (в соответствии с [32] r_з не должно превышать 2-4 Ом при U_раб  1000 В);

R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Для сети с изолированной нейтралью:

I_ч = 3U_ф / {[(R_ч + R_п + R_об) ^. R_из] / r_з}, (6.17)

где R_из – сопротивление изоляции фаз относительно земли, Ом.

Рис. 6.4. Схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью: 1- трансформатор; 2- сеть; 3- корпус токоприёмника; 4- обмотка электродвигателя; 5- заземлитель; 6- сопротивление заземления нейтрали (условно).

Защитное зануление – осуществляется присоединением корпуса или других конструктивных нетоковедущих частей электроустановок к многократно заземленному нулевому проводу. Защитное зануление превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводами и способствует протеканию тока большой величины через устройства защиты сети и в конечном итоге быстрому отключению поврежденного оборудования от сети. Защитное зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью.