Земля як елемент електричної мережі. Напруга кроку

У разі обриву проводів повітряних ліній електропередач та їх контакту з землею, пробою кабельних ліній на землю, замикання на неструмовідні елементи електроустановок, що мають контакт з землею, доторкання людини, яка стоїть на землі, до струмовідних частин, що перебувають під напругою тощо, земля стає елементом електричної мережі замикання на землю.

Структурні елементи можливої мережі замикання на землю та послідовність включення цих елементів у мережу залежать від конструктивних особливостей мережі. В усіх перерахованих випадках у мережах замикання на землю обов'язковим є структурний елемент «земля».

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.

Рис. 5. Крокова напруга.

Для заземлювача, за умови однорідності й електричної ізотропності ґрунту, можна вважати, що струм у всіх напрямках буде розтікатись рівномірно.

При переміщенні людини в зоні розтікання струму в землі її ноги будуть торкатися ділянок землі з різними потенціалами, а на людину буде діяти напруга, яка визначається різницею цих потенціалів і відома під назвою напруга кроку (UK) - різниця потенціалів між двома точками на поверхні землі в зоні розтікання струму, які знаходяться на відстані кроку (0, 8 м) одна від одної (Рис.5). З наближенням до місця замикання на землю величина напруги кроку буде зростати, 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 за 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 і т. ін. і відсутності під рукою засобів захисту, доцільно переміщуватися в цій зоні обережно, пересуваючи ступні по землі так, щоб вони постійно торкались одна одної.