Шаговое напряжение опасность поражения электрическим током

Шаговое напряжение: его опасность и меры защиты

Получить удар током можно не только прикоснувшись к оголённому проводу, заземлённым предметам или корпусу устройства с неисправной электроизоляцией. Существует вероятность попадания под шаговое напряжение, возникающее в том случае, если провод с действующей ЛЭП падает на землю. Увидев кабель, лежащий на земле, не стоит радоваться нежданной удаче, ведь он может таить в себе опасность. Если ЛЭП не отключена, то электроток продолжает спокойно течь и может оказать негативное влияние на любой объект, будь то человек, животное или автомобиль. Опасность шагового напряжения имеет тенденцию к снижению, если объект расположен на значительном удалении от оборванного провода.

Что такое шаговое напряжение?

Напряжение прикосновения и шаговое напряжение – это термины-синонимы. И в обоих случаях речь идёт о напряжении, возникающем между двумя точками цепи электротока. Точки располагаются на дистанции в один шаг, а это примерно 80 см, и именно между ними создаётся опасный потенциал. Здесь многое зависит от силы тока и расстояния от человека до точки контакта провода с землёй. Когда возможно возникновение шагового напряжения? Если:

• Оборвался провод ЛЭП или локальный кабель, при помощи которого электричество поставляется конкретному потребителю.
• Произошла авария на электроподстанции.
• Попала молния в опору ЛЭП или молниеотвод.
• Случилось короткое замыкание.
• Имеет место быть иным чрезвычайным происшествиям.

В каком радиусе можно попасть под шаговое напряжение?

Шаговое напряжение зависит от силы тока и удельного сопротивления материала, через который он проходит. Как правило, это грунт, и если он влажный, то это нужно принять во внимание, так как радиус действия увеличивается. Относительно безопасным является расстояние от оборванного провода до объекта в 20 м. Зона действия шагового напряжения зависит от многих факторов, равно как и уровень воздействия на человека:

• Температура окружающей среды.
• Тип обуви, в которую обут человек (если это резиновые сапоги, то вероятность получения электротравмы минимальна).
• Наличие в крови алкоголя.
• Расстояние от источника опасности.
• Тип и влажность грунта.
• Наличие открытых ран на ногах.

Радиус действия шагового напряжения существенно увеличивает влажное основание. И особо опасной является зона, расположенная в радиусе 5-10 метров от источника. Радиус поражения на воде и земле вычисляется по специальным формулам и на проведение расчётов в критической ситуации не хватает времени. Для проведения таких расчётов необходимо вычислить сопротивление грунта, который состоит из разных слоёв, а потом умножить эту величину на определённый коэффициент. Это позволяет определить и шаговое напряжение, и безопасное расстояние, и на сколько метров эта зона распространяется.

Чем опасно шаговое напряжение?

Приближение к упавшему проводу, на который подаётся электроток, очень опасно и для животных, и для людей, особенно, если объект находится в радиусе 5-10 м от источника. При попадании в зону действия шаговых напряжений человек падает на землю из-за того, что его мышцы начинают непроизвольно, судорожно сокращаться. Именно в этот момент оно перестаёт воздействовать на объект, поскольку электрический ток начинает уже проходить через всё тело, а это уже может стать причиной летального исхода.

Человек может выйти из зоны поражения самостоятельно, если будет знать некоторые простые правила, а вот животное, попавшее в столь опасную зону, запросто может погибнуть, и в группе риска находится крупнорогатый скот, да и вообще – все крупные животные, имеющие солидное расстояние шага. Следует запомнить, что причина возникновения шагового напряжения сокрыта в оборванном проводе, к которому нельзя подходить на расстояние, ближе, чем 8 м. Если это нужно сделать по долгу службы, то следует принять все меры защиты.

Выход из зоны шагового напряжения

Если помощи ждать неоткуда, а человек оказался в опасной зоне, то он должен помочь себе сам. Даже безопасное для жизни шаговое напряжение может оказать негативное влияние на здоровье. Но чем ближе расстояние к упавшему проводу, тем выше вероятность получения электротравмы. Сначала человек может почувствовать лёгкое покалывание, зуд или жжение, потом спазмы. Когда он падает на землю, то действие негативное воздействие электротока увеличивается, и потерпевший начинает испытывать резкую боль, и всё может закончиться параличом.

Способы выхода из зоны шагового напряжения зависят от конкретной ситуации. В любом случае, нужно снизить размер шагов. Если человек находится в относительно адекватном состоянии, то порядок перемещения таков: нужно встать на одну ногу и совершать прыжки, причём, чем меньше будет их размер, тем больше появится шансов на благополучный исход. Способы защиты от шагового напряжения достаточно разнообразны. Например, если человек почувствовал, что «он попал», нужно быстро сомкнуть обе ноги. Это позволит понизить разность потенциалов в месте соприкосновения ступней с грунтом.

Как необходимо передвигаться в зоне шагового напряжения?

Бежать стремглав из опасного места категорически запрещено. Каждый, кто это сделает, рискует попасть под повторное напряжение. Безопасный выход подразумевает медленное передвижение, мелкими «семенящими» шажками, и такую «походку» принято называть «гусиным шагом». Ноги от земли отрывать запрещено. Если по пути движения имеются сухие доски, то идти нужно по ним, так как сухое дерево является отличным диэлектриком, а вот к кирпичам и железобетонным конструкциям это не относится.

Каким образом следует передвигаться по зоне шагового напряжения? Ещё один способ – это тот, который описан выше: на одной ноге. Но его задействовать не всегда возможно, так как не все умеют «скакать на одной ножке», а случайное падение может даже стать причиной летального исхода. Правила перемещения в зоне шагового напряжения запрещают двигаться по спирали или по направлению к оборванному проводу. По статистике, 80% самостоятельных выходов из опасной зоны не имеют никаких последствий для здоровья.

Правила эвакуации пострадавшего из зоны действия электротока

Если пострадавший лежит в зоне шагового напряжения, то не стоит бежать к нему, особенно, если ноги «спасателя» обуты не в диэлектрические боты, а обычную обувь. В идеале, нужно входить в опасную зону подготовленным, а это значит, что в наличии должны быть диэлектрические перчатки и хотя бы резиновые галоши. При отсутствии подходящей обуви нужно приблизиться к пострадавшему «гусиным шагом», не отрывая подошвы обуви от земли.

Чтобы исключить поражение человека, пришедшего на помощь, электрическим током, он должен браться за пострадавшего только одной рукой, и только в том случае, если его одежда – сухая. Расстояние, на которое придётся оттащить потерпевшего, составляет 8 м, но если инцидент произошёл в помещении, то оно сокращается в два раза. При наличии возможности, следует отключить электричество так быстро, как это возможно. Освобождение пострадавшего от воздействия шагового напряжения возможно только при использовании средств индивидуальной защиты.

Источник

Шаговое напряжение: опасная неизвестность и надежная защита

Не смотря на то, что шаговое напряжение, возникающее между участками почвы в результате удара молнии, несет большую опасность, этот физический эффект изучено мало.

Физика и физиология

Шаговое напряжение — это разность потенциалов между двумя участками почвы. При ударе молнии ток «растекается» в почве, создавая зону с высоким потенциалом. При наличии поблизости проводников, может формироваться цепь. Таким проводником может стать человек: ток входит через одну ногу, а выходит через другую, превращая тело в «нагрузку». Ситуация эта крайне опасная, поскольку высокое напряжение вызывает паралич мышц, как от электрошокера. В результате человек может упасть на руки, и, при многокомпонентных молниях, ток последующих разрядов пойдет через сердце, повышая риск его остановки. Если же земли коснется голова, резко увеличивается риск необратимых повреждений центральной нервной системы.

На рисунке ниже слева можно увидеть модель распространения шагового напряжения. Удар молнии направляет ток в почву, и он «растекается» через условные радиусы сопротивления грунта (dI), увеличивая напряжение (dV). Разность потенциалов между радиусами — это и есть шаговое напряжение. Чем выше ток молнии, тем выше напряжение и потенциальная летальность

В правой части рисунка схематично изображено воздействие шагового напряжения, которое создает нагрузку через ноги (красная стрелка) — поэтому оно и получило название шагового. Обычная молния может нести десятки тысяч ампер тока (I1-2), в результате чего разность потенциалов (V1-V2) может превысить десятки тысяч вольт. Поскольку существует разность напряжений между двумя точками (ногами), то человеческое тело представляет собой комплексное электрическое сопротивление и выступает в роли нагрузки. Величина тока (Ib), проходящего через тело, в этом случае зависит от сопротивления стопы (Rf) и тела (Rb).

Удары молний, в том числе шаговым напряжением, имеют уникальные «физиологические особенности». Прежде всего, это связано с тем, что молнии хоть и несут огромное количество энергии, но выделяется она в очень короткий промежуток времени: 1/10000—1/1000 секунды. Такие удары редко вызывают сильные ожоги и повреждения внутренних органов, как в случае ударов током от обычного электрооборудования. Но молния способна воздействовать на сердце и нервную систему, в том числе периферические нервы. Поэтому последствия удара шаговым напряжением могут быть неожиданно значительными и очень разнообразными: от катаракты, паралича конечностей и хронических болей до нарушений сна и умственной деятельности, потери слуха, памяти и т. д. Наиболее частая причина смерти — остановка сердца.

В своих вебинарах для проектировщиков систем молниезащиты доктор технических наук, профессор Эдуард Меерович Базелян неоднократно отмечал отсутствие четкого определения опасной величины шагового напряжения. Так, известно, что импульсное воздействие молнии 6 кВ может вызвать фибрилляцию сердца и возможную остановку сердцебиения. Но физиология организма людей сложна, и даже меньшее воздействие способно вызвать тяжелые травмы и привести к смерти. В случае с кардиостимуляторами и другими каналами прямого доступа тока к сердечной мышце, иногда достаточно кратковременного воздействия 1 мА для фибрилляции. При этом и высокое сопротивление сухой кожи не является надежной защитой. С шаговым напряжением все еще сложнее, так как ток обычно течет через конечности, а суставы имеют более высокое сопротивление, чем сосуды и мышцы. Из-за этого ткани вблизи суставов могут получить очень сильные повреждения, что приведет к инвалидности. Яркой иллюстрацией грозной силы шагового напряжения стал случай массовой гибели оленей в Норвегии во время грозы. Удар молнии убил 323 диких оленей на участке примерно в 50 метров.

Происшествие в норвежском национальном парке Хардангервидда — самый массовый известный случай гибели животных от одного удара молнии. Поражение произошло в результате воздействия шагового напряжения

Животные более уязвимы для шагового напряжения, так как их ноги расположены далеко, и разность потенциалов из-за этого больше, чем у шагающего человека. Местность в норвежском парке каменистая, то есть удельное сопротивление почвы должно быть высокое. В результате напряжение мгновенно выросло и распространилось по большой площади — животные мгновенно погибли на расстоянии десятков метров от места удара молнии.

Расстояние и конструкция защиты

Теория очень важна, но для практики ключевым параметром является расстояние от молниеотвода, на котором шаговое напряжение гарантировано безопасно. Это необходимо, например, при расчетах частоты установке молниеотводов и сеток, рассеивающих напряжение. К сожалению, детальных исследований по этой теме немного, но большой вклад в эту область знаний о молниях внесли военные. Это объясняется тем, что в армиях разных стран не редки случаи ударов молний в молниеотводы складов боеприпасов, вблизи палаток и техники с военнослужащими, причем в разных климатических зонах и погодных условиях. Детально документированные случаи позволили собрать полезную статистику.

Так, в рекомендациях американской армии TRADOC о мерах по защите от молний за 2002 г. отмечаются смертельные случаи от шагового напряжения при ударе молнии на расстоянии примерно 10-20 м от места попадания молнии. При этом большинство случаев поражения молниями — это не прямое попадание разряда, а именно воздействие шагового напряжения и дугового разряда от предметов.

Вопрос расчета ожидаемой величины шагового напряжения решается с помощью специального программного обеспечения и соответствующих услуг специалистов.

Очевидно, наилучшей защитой от шагового напряжение является предотвращение разности потенциалов. Так, птицы находятся в безопасности, сидя на одном фазовом проводе, и не касаясь другого. Лучшей защитой является металлический пол здания или полностью металлическое сооружение, представляющее собой своеобразную клетку Фарадея. Но это не всегда возможно, поэтому для создания зоны равных потенциалов и рассеивания тока молнии применяются металлические сетки уложенные в землю. Улучшить защитный эффект может диэлектрический материал, расположенный поверх нее. Это позволит максимально уменьшить силу тока на поверхности, с которой соприкасаются люди.

В военных наставлениях по защите от молний даются простые наглядные схемы конструкции и расположения молниезащиты с элементами (сеткой), рассеивающими ток. Подобные системы молниезащиты можно быстро собрать из готовых комплектующих.

В местах, где используется бетонный пол, допускается использование сетки из арматуры, но она должна быть надежно соединена между собой и подключена к заземлению. Примером использования сеток в грунте являются стадионы, которые готовили к Чемпионату мира по футболу в 2018 г. в России. На этих объектах использовалась сетка с квадратными ячейками длиной 0,15 м. Профессор Эдуард Меерович Базелян отмечает, что проверка данной защиты показала ее высокую надежность. Но при этом защита больших территорий с помощью сетки стоит недешево, что нередко приводит к опрометчивому стремлению сэкономить на молниезащите. Это недопустимо, если речь идет о местах скопления людей, складах ГСМ или токсичных веществ и т. д.

Как уйти, а не остаться

Снизить вероятность поражения шаговым напряжением можно, соблюдая правила поведения в опасной зоне. Вспоминаем птиц на линии электропередач — необходимо схожим образом избавиться от разности потенциалов. Для этого нужно минимизировать расстояние между стопами ног и ни в коем случае не касаться земли и предметов (стальных опор, железобетонных стен и т. д.) руками. В безвыходной ситуации, когда гроза застала рядом с молниеотводами или высокими объектами, лучше передвигаться в сторону очень коротким «гусиным» шагом. Иногда рекомендуют встать на одну ногу, однако это неустойчивое положение тела может привести к падению на руки или инстинктивному желанию ухватиться за что-либо. Как мы помним из сказанного выше в разделе о физиологии, допустить протекания тока через цепь голова-нога или рука-нога нельзя ни в коем случае, поскольку ток может поразить мозг и сердце. Поэтому в случае крайней необходимости лучше стоять на плотно сдвинутых ногах, чем балансировать на одной.

Каменистые, мерзлые и прочие виды грунта с высоким сопротивлением особенно опасны из-за низкой проводимости. В них при ударе молнии возникают очень высокие напряжения. При ширине обычного шага человек может быть поражен напряжением в десятки тысяч вольт.

Находиться рядом со зданиями также опасно, поскольку шаговое напряжение может распространяться от фундамента. На графике ниже видно, что на расстоянии 5 м от железобетонной фундаментной плиты шаговое напряжение составляет 4,5 кВ — и это при нормативном сопротивлении заземления.

Лучше всего укрыться от молнии внутри здания или в транспортном средстве с металлическим кузовом. А в случае поражения не стоит давать пострадавшему питье, так как это усугубит возможный отек мозга.

Профилактика и осведомленность

Таким образом, шаговое напряжение все еще остается грозным «побочным эффектом» удара молнии. Воздействие микросекундных многократных импульсов такого напряжения на организм изучено мало. Поэтому необходимо особое отношение к молниезащите и обучению правилам поведения в условиях риска поражения шаговым напряжением молнии

Источник