Шаговое напряжение: опасные неизвестные и надежная защита - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Каменистый, мерзлый и другие виды грунта с высоким сопротивлением особенно опасны из-за их низкой проводимости. Во время ударов молнии в них возникает очень высокое напряжение. На ширине обычного шага человек может быть поражен напряжением в десятки тысяч вольт.

Шаговое напряжение – это разность потенциалов между двумя участками земли. При ударе молнии ток “проникает” в почву, создавая область высокого потенциала. Если рядом есть проводники, может образоваться цепь. Человек может быть таким проводником: ток входит через одну ногу и выходит через другую, превращая тело в “заряд”. Эта ситуация очень опасна, поскольку высокое напряжение вызывает паралич мышц, как при использовании электрошокера. В результате человек может упасть на руки, а при множественных разрядах ток последовательных разрядов будет проходить через сердце, увеличивая риск его остановки. Однако если голова касается земли, риск необратимого повреждения центральной нервной системы резко возрастает.

На следующем рисунке слева показана модель распространения ступенчатого напряжения. Удар молнии направляет ток в землю, и он “распространяется” по лучам условного сопротивления земли (dI), увеличивая напряжение (dV). Разность потенциалов между лучами является шаговым напряжением. Чем выше ток молнии, тем выше напряжение и потенциальная летальность

В правой части рисунка схематично показано действие шагового напряжения, которое вызывает нагрузку на ногу (красная стрелка) – поэтому оно и называется шаговым напряжением. Обычная молния может проводить ток в десятки тысяч ампер (I1-2), вызывая разность потенциалов (V1-V2), превышающую десятки тысяч вольт. Поскольку между двумя точками (ногами) существует разница в напряжении, человеческое тело представляет собой сложное электрическое сопротивление и действует как нагрузка. Величина тока (Ib), протекающего через тело, зависит от сопротивления стопы (Rf) и тела (Rb).

Удары молнии, включая шаговые напряжения, имеют уникальные “физиологические характеристики”. Прежде всего, это связано с тем, что хотя молния несет огромное количество энергии, она высвобождается за очень короткое время: 1/10000-1/1000 секунды. Такие удары редко вызывают серьезные ожоги или повреждения внутренних органов, как это бывает при поражении током от обычных электроприборов. Но молния может поражать сердце и нервную систему, включая периферические нервы. Поэтому последствия ударной волны могут быть неожиданно значительными и очень разнообразными: от катаракты, паралича конечностей и хронической боли до нарушений сна и психики, потери слуха, памяти и т.д. Наиболее распространенной причиной смерти является остановка сердца.

Профессор Эдуард Мерович Базелян, доктор технических наук, в своих вебинарах для проектировщиков молниезащиты неоднократно отмечал, что четкого определения опасного значения шагового напряжения не существует. Известно, например, что импульс молнии напряжением 6 кВ может вызвать фибрилляцию сердца и, в конечном итоге, его остановку. Однако физиология человеческого организма сложна, и даже более низкие дозы облучения могут привести к серьезным травмам и смерти. При использовании кардиостимуляторов и других каналов постоянного тока к сердечной мышце иногда достаточно кратковременного воздействия 1 мА, чтобы вызвать фибрилляцию. Однако высокая стойкость сухой кожи также не является надежной защитой. В случае со ступенчатыми напряжениями все еще сложнее, поскольку ток обычно проходит через конечности, а суставы имеют более высокое сопротивление, чем кровеносные сосуды и мышцы. Это может вызвать очень серьезные повреждения тканей вблизи суставов, что приведет к инвалидности. Яркой иллюстрацией огромной силы напряжения промежности стал случай массового убийства оленя в Норвегии во время грозы. Удар молнии убил 323 диких северных оленя на площади около 50 метров.

Инцидент в норвежском национальном парке Хардангервидда – самый массовый из известных случаев гибели животных от одного удара молнии. Повреждение было вызвано шаговым напряжением

Животные более уязвимы к шаговому напряжению, поскольку их лапы расположены дальше друг от друга, и возникающая разность потенциалов больше, чем у идущего человека. Местность в норвежском парке скалистая, что означает, что внутреннее сопротивление почвы должно быть высоким. В результате напряжение мгновенно поднялось и распространилось на большую площадь – животные мгновенно погибли в десятках метров от места удара молнии.

Во избежание несчастных случаев, связанных с авариями под высоким напряжением в местах присутствия людей, используются как меры индивидуальной, так и общей защиты. Необходимые меры индивидуальной защиты от опасного воздействия электричества включают:

Содержание

Причины шагового напряжения

Что такое шаговое напряжение и как оно возникает? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять влияние электрического поля в зоне заземления источника питания. Заземляющий электрод (провод или кабель) распространяет вокруг себя электрический потенциал в форме конуса, вершина которого простирается вверх до точки, где проводник встречается с землей.

На поверхности земли создается электрическое поле в виде круга определенного радиуса, точки которого имеют различные значения потенциала. По мере увеличения расстояния от земли сила тока уменьшается. Чем больше расстояние между точками в зоне взаимодействия, тем больше разность потенциалов и, следовательно, больше шаговое напряжение.

В этой и подобных ситуациях: разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, одна из которых находится на определенном расстоянии от другой, где одновременно присутствует человек, называется шаговым напряжением или напряжением шага.

Опасности, связанные с СГН

Коварная особенность СВС заключается в том, что он воздействует на жертву бесконтактным способом – ей не нужно прикасаться к электрическому устройству, чтобы получить “удар”. Попав в зону, практически невозможно покинуть ее своими силами. Земля имеет собственное специфическое напряжение, поэтому можно получить удар током, просто пройдя мимо нее.

При ударе по пораженной области человек начинает испытывать непроизвольные спазмы мышц ног и падает. В этот момент “нижний контур” перестает работать, и ситуация становится гораздо более серьезной. Ток начинает течь от рук к ногам, воздействуя на все тело и его группы мышц. Длительное нахождение в таком месте после падения может привести к смерти человека или другого живого существа.

Натяжение ступеней особенно опасно для крупного рогатого скота. У крупного рогатого скота длинный шаг, поэтому эти животные подвергаются гораздо большему напряжению. Гибель крупного рогатого скота от SH довольно распространена.

Электротравма не обнаруживает никаких внешних признаков опасного присутствия – ни запахов, ни тревожных знаков. По этой причине жертва обнаруживает, что попала в зону шагового напряжения, когда уже слишком поздно. Удар электричеством происходит неожиданно, после того как жертва начинает двигаться и подключается к электрической цепи.

В чем опасность шагового напряжения

Максимальное напряжение шага определяется, когда человек находится ближе всего к лежащему на земле проводу, а минимальное – на расстоянии 20 и более метров. Когда человек получает удар током шагового напряжения, возникают спазмы мышц ног, в результате чего человек падает на землю.

Травма ВЧД

В этот момент шаговое напряжение заканчивается и возникает другая, более смертельная опасность: вместо нижней петли в теле создается другой, более опасный путь электрического тока, как правило, от рук к ногам, через все жизненно важные органы, что создает риск смертельного поражения током.

Важно! Шаговое напряжение одинаково опасно для крупных домашних животных, так как его скачки велики, и поэтому создается огромная разность потенциалов, которая воздействует на них.

Как опытные электрики в Минске и Минской области, мы можем добавить, что это опасная сила: когда она проявляется, речь идет об аварии и потенциальном негативном воздействии на здоровье человека.

Определение в нормативных актах

Как опытные электрики с многолетним практическим опытом, мы можем сказать одно: в нормативно-технической документации нет однозначного определения термина “шаговое напряжение”.

Критерием возникновения шагового напряжения, согласно Кодексу промышленной безопасности, является расстояние до непосредственной точки короткого замыкания:

– z 4 м в помещении (для установок с рабочим напряжением выше 1 кВ);

– от 8 м для открытых пространств.

Маловероятно, что обычный человек может попасть в закрытое здание или электрическую систему, но вполне возможно, что он может подвергнуться негативному воздействию шагового напряжения, просто находясь на улице или на природе – там, где есть воздушные линии электропередачи, трансформаторы или другое электрооборудование. Основным признаком этого явления является наличие оголенного проводника.

Линии электропередач встречаются повсюду – в жилых и нежилых помещениях. Они оснащены системой заземления, но даже в случае неисправности установка выше 1 кВ может продолжать работать до отключения – без срабатывания автоматики.

Даже после подачи сигнала и отключения линии все еще существует возможность поражения электрическим током – требуется некоторое время для передачи и выполнения команд.

Будьте любознательны ➡ Что такое электрическое сопротивление

Как освободить человека?

Чтобы спасти человека, отключите питание – выключите предохранитель (линию) или автоматический выключатель. Если это невозможно, оберните руки сухой тканью и с помощью деревянной палки попытайтесь освободить человека от электричества.

Далее следуйте алгоритму действий:

оттащите тело в безопасное место;
проверьте пульс;
проверьте реакцию зрачков на свет.

Убедитесь, что электрический шнур отсоединен от источника питания, и выйдите из опасной зоны.

Начните непрямой массаж сердца, легочную реанимацию и вызовите бригаду скорой медицинской помощи. Если человек находится в сознании, поверните его на бок, чтобы исключить риск попадания рвоты в дыхательные пути.

Читайте далее: