Земля як елемент електричної мережі. Напруга кроку

При обриві проводів повітряних ліній електропередач і їх контакті з землею, пробої кабельних ліній на землю, замиканні на неструмовідні елементи електроустановок, що мають контакт з землею, доторканні людини, яка стоїть на землі, до струмовідних частин під напругою тощо, земля стає елементом електричної мережі замикання на землю.

Земля є специфічним провідником електричного струму - неоднорідним і нелінійним – зі змінною площею поперечного перерізу.

Тому, при проходженні струму в землі, на її поверхні виникає специфічне поле потенціалів, характер якого визначається конструкцією заземлювача, параметрами електричної мережі, властивостями ґрунту тощо.

Детальніше зупинимося на явищі протікання струму в землі для напівсферичного заземлювача, який знаходиться на поверхні землі (рисунок 20).

Для такого заземлювача, при умові однорідності і електричній ізотропності ґрунту, можна вважати, що струм у всіх напрямках буде розтікатись рівномірно – як показано стрілками на рисунку 20, а його величина в будь-якому поперечному перетині провідника "земля" дорівнюватиме І_зз.

При цьому площа поперечного перерізу провідника "земля" S_i за зроблених допущень (однорідність ґрунту) визначатиметься площею поверхні півкулі радіусом r_i. Зі збільшенням (зменшенням) r_і площа поперечного перерізу провідника "земля" збільшуватиметься (зменшуватиметься) пропорційно квадрату r_i , а опір проходженню струму буде, відповідно, зменшуватись або збільшуватись. Падіння напруги на будь-якій ділянці електричної мережі, в тому числі і при проходженні струму в землі, залежить від величини струму і від електричного опору R.

Тому на поверхні землі в зоні розтікання струму між рівновіддаленими в радіальному напрямку точками (при однакових l) буде тим більше, чим ближче ці точки будуть до місця замикання на землю.

Через цю причину, відповідно до викладеного, на поверхні землі в зоні розтікання струму виникає локальне поле підвищених потенціалів радіусом близько 20 м, розподіл потенціалів в якому відносно нульового потенціалу землі подібний наведеному на рисунку 20.

При переміщенні людини в зоні розтікання струму в землі (рисунок 20) її ноги торкатимуться ділянок землі з різними потенціалами, а на людину буде діяти напруга, яка визначається різницею цих потенціалів і відома під назвою напруга кроку (U_K) - різниця потенціалів між двома точками на поверхні землі в зоні розтікання струму, які знаходяться на відстані кроку (0,8 м) одна від одної. З наближенням до місця замикання на землю величина напруги кроку зростатиме, і вона може досягти небезпечних для людини значень вже при напрузі електроустановок 0,4 кВ, а в сиру погоду та за зволоженого ґрунту і при меншій напрузі. Тому Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів при наявності замикання на землю забороняють наближатися до місця замикання ближче 8 м поза приміщенням і 4 м в приміщенні без застосування засобів захисту – діелектричні боти, калоші, суха дошка, сухе гумове взуття тощо.

У цілому, заходи захисту людини від дії напруги кроку зводяться до розірвання мережі струму через людину по петлі "нога-нога", або різкого збільшення опору в цій петлі за рахунок використання різних підручних засобів. За необхідності невідкладного входу в зону небезпечних напруг кроку для надання допомоги потерпілим тощо і відсутності під рукою засобів захисту, доцільно переміщуватися в цій зоні обережно, пересуваючи ступні по землі так, щоб вони постійно торкались одна другої.

Індивідуальні засоби захисту в електроустановках. Електрозахисні засоби призначені для захисту персоналу, що обслуговує електроустановки. За призначенням електрозахисні засоби поділяються на ізолювальні (діелектричні рукавиці, боти, калоші, інструмент з ізолюючими ручками тощо), огороджувальні (переносні огородження, заземлення тощо) та запобіжні (пояси, захисні окуляри тощо). Ізолювальні засоби під час експлуатації періодично випробуються.

При експлуатації для запобігання виникненню електротравматизму використовуються спеціальні засоби індивідуального захисту, які поділяються на основні та додаткові.

До основних електрозахисних засобів до 1000 В відносяться: ізолюючі штанги, кліщі, електровимірювальні кліщі, покажчики напруги, діелектричні рукавички, інструмент з ізолюючим покриттям.

До основних електрозахисних засобів понад 1000 В відносяться: ізолюючі штанги всіх видів, ізолюючі кліщі, електровимірювальні кліщі, Покажчики напруги, пристрої для створення безпечних умов праці під час проведення випробувань і вимірювань електроустановках (покажчики напруги для фазування, покажчики пошкодження кабелів тощо).

Основні ізолюючі електрозахисні засоби надійно ізолюють та витримують напругу установки і при дотриманні вимог безпеки щодо користування ними забезпечують захист працівників.

До додаткових електрозахисних засобів до 1000 В відносяться: діелектричне взуття, килимки, ізолюючі підставки, накладки, ковпачки, сигналізатори напруги, захисні огородження, переносні заземлення тощо.

До додаткових електрозахисних засобів понад 1000 В відносяться: діелектричні рукавички, килимки, діелектричне взуття, ізолюючі підставки, накладки, ковпачки, штанги для перенесення і вирівнювання потенціалу, сигналізатори напруги, захисні огородження, переносні заземлення тощо.

Додаткові електрозахисні засоби навіть при дотриманні функціонального їх призначення не забезпечують надійного захисту працюючих і застосовуються одночасно з основними для підвищення рівня безпеки. У разі застосування основних електрозахисних засобів достатньо використовувати один додатковий засіб. При захисті працівників від напруги кроку достатньо використовувати діелектричне взуття без застосування основних засобів.

Покажчики напруги використовуються для перевірки наявності чи відсутності напруги в мережі або струмопровідних частинах.

Ізолюючі штанги, кліщі застосовуються під час звільнення потерпілого від струмопровідних частин, що перебувають під напругою понад 1000 В. Електровимірювальні кліщі застосовують в електроустановках закритого типу і у відкритому при сухій погоді для вимірювання величини струму.

Ізолююча підставка є додатковим засобом захисту, що ізолює працюючого, який знаходиться під будь-якою напругою, під час операцій зі штангою, кліщами.

Безпечні методи звільнення потерпілого від дії електричного струму. Перша допомога при нещасних випадках від дії електричного струму складається з двох етапів:

- звільнення потерпілого від дії струму;

- надання йому першої допомоги.

- При ураженні електричним струмом потрібно використовувати такі безпечні методи:

- вимикати напругу рубильником або вимикачем;

- забезпечити безпеку шляхом захисного вимикання аварійної ділянки або мережі в цілому.

Якщо вимикання не може бути виконано досить швидко, треба терміново звільнити потерпілого від дії струмоведучих частин, до яких він торкається. При цьому особа, яка надає допомогу, повинна пам'ятати, що не можна доторкатись до потерпілого, бо це небезпечно для життя рятівника. Особі, яка надає допомогу, треба також стежити за тим, щоб не доторкнутись до струмоведучої частини і не опинитися під напругою. Для звільнення потерпілого від струмоведучих частин або проводу до 1000 В користуються сухою палицею, дошкою або іншим сухим діелектричним предметом (рисунок 21).

 

Рисунок 21 – Звільнення потерплого від дії струму в установках до 1000 В відкиданням проводу дошкою

 

 

За необхідністю проводи перерізають пофазно інструментом з ізольованими рукоятками або перерубують сокирою з дерев'яним сухим топорищем (рисунок 22).

Відтягувати потерпілого від струмоведучих частин можна і за одяг, якщо він сухий, уникаючи при цьому доторкання до оточуючих металевих предметів та відкритих частин тіла потерпілого (рисунок 23).

Рисунок 22 – Звільнення потерпілого від дії струму в установках до 1000 В перерубуванням проводів

 

 

Рисунок 23 – Відокремлення потерпілого від струмоведучої частини, що знаходиться під напругою до 1000 В

 

Особа, яка надає допомогу, повинна ізолювати себе. Можна наприклад, надіти діелектричні рукавиці або обмотати руки шарфом, накинути на потерпілого прогумовану тканину або стати на гумовий килимок, чи суху дошку або будь-який предмет, що не проводить електричний струм.

Під час звільнення потерпілого від струмоведучих частин, що перебувають під напругою вище 1000 В, треба надіти діелектричні рукавиці, взути гумові боти і діяти штангою або ізолюючими обценьками (рисунок 24).

 

 

Рисунок 24 – Звільнення потерпілого від дії стуму в установках понад 1000 В відкиданням проводу ізольованою штангою

 

При доторканні струмопровідної частини до землі слід діяти за правилами крокової напруги.

При звільненні потерпілого від дії електричного струму бажано при можливості діяти однією рукою.

Після звільнення від струмоведучих частин потерпілого треба винести з небезпечної зони і надати долікарську допомогу. Заходи долікарської допомоги залежать від стану, в якому перебуває потерпілий.

Якщо потерпілий почуває себе задовільно, то йому все рівно не можна дозволяти підніматись. Коли людина знаходиться в стані непритомності, але у нього зберігається помірне дихання і пульс, слід дати йому понюхати розчин аміаку, облити обличчя водою, забезпечити спокій до приходу лікаря.

Якщо потерпілий дихає погано або не дихає взагалі, йому необхідно терміново розпочати робити штучне дихання або непрямий масаж серця. Ніколи не слід відмовлятися від допомоги потерпілому і вважати його мертвим через відсутність дихання, серцебиття та інших ознак життя.

Відомо багато випадків, коли людина, уражена струмом, знаходилась в стані клінічної смерті, після вжитих заходів одужувала і поверталася до праці.