Место падения на землю оборванного провода; 2 — кривая (гипербола) распределения потенциалов на поверхности земли при растекании тока; U3 — напряжение в точке замыкания
Зона растекания тока практически составляет 20 м. За пределами этой зоны величины электрических потенциалов незначительны, и их можно принимать нулевыми.
Так как грунт является существенным сопротивлением для растекания тока, все точки, расположенные на одной радиальной прямой, но на разных расстояниях от точки замыкания проводника на грунт, будут иметь разный потенциал. Он максимален у заземлителя, уменьшается по мере удаления от него и равен нулю за границей зоны растекания. На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения в сухом грунте составляет уже 68 %, на расстоянии 10 м — 92 %. Нахождение человека в зоне растекания тока близко к заземлителю может быть опасным.
Выходить из опасной зоны необходимо по радиусу очень мелкими шагами.
Напряжение прикосновения — это разность электрических потенциалов между двумя точками тела человека, возникающая при его прикосновении к токоведущим частям, корпусу электроустановки или нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. На рис. 2. изображена схема формирования напряжения прикосновения, возникающего между рукой человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, и его ногами. Напряжение прикосновение (Unp) равно разности потенциалов, под которыми находятся рука (φр) и ноги (φн) человека:
Unp = φр - φн.
Рис.2. Схема формирования напряжения прикосновения
Потенциал руки (φр) равен потенциалу корпуса, а потенциал ног (φр) равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю. Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с корпуса в землю, то потенциал земли нулевой и напряжение прикосновения фактически равно потенциалу корпуса. Если человек находится взоне растекания тока, то чем дальше человек находится от точки стекания тока в землю, тем меньше потенциал земли, а, следовательно, больше напряжение прикосновения, под которым находится человек. Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потенциалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение прикосновения равно нулю, т. е. человек находится в безопасности.
Напряжение шага возникает, когда человек находится в зоне растекания электрического тока в основании (земле). Схема формирования напряжения шага показана на рис. 3. Как видно из рисунка, если ноги человека удалены на различное расстояние от точки стекания тока, которое, как правило, определяется размером шага, то они будут находиться под различными потенциалами. В результате между ногами возникает напряжение шага, равное разности потенциалов, под которыми находятся ноги. Чем дальше находится человек от точки замыкания тока на землю, тем более пологой является кривая растекания тока, и при одной и той же величине шага напряжение меньше.
Рис. 3. Схема формирования напряжения шага
Категорирование помещений по степени электрической опасности
Обстановка и окружающая среда усиливают или ослабляют опасность поражения электрическим током. Влага, пыль, высокая температура или наличие сырости, едкие пары и газы разрушают изоляцию электроустановок. В этих, условиях понижается и электрическое сопротивление тела человека. Воздействие тока на человека усугубляется также наличием токопроводящих полов и близко расположенных к электрооборудованию металлических заземленных предметов. Поэтому все помещения по степени опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса: помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью и особо опасные помещения.
К помещениям без повышенной опасности относятся сухие помещения с относительной влажностью не более 60%, отапливаемые, без токопроводящей пыли, с температурой воздуха не выше 30° С, с токонепроводящими полами, где исключена возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования и металлическим конструкциям здания и механизмам, соединенным с землей. К ним относятся конторские, конструкторские и бытовые (кроме душевой и туалетной) помещения, лаборатории и т. п.
Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием в. них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырость или токопроводящая технологическая пыль, которая оседает на проводах и проникает внутрь электрооборудования; токопроводящие полы (металлические, железобетонные, земляные, кирпичные и т. п.); высокая температура, длительно превышающая +30° С; заземленные металлоконструкции здания, станков, машин, механизмов и т. п., расположенных так, что человек может одновременно коснуться их и токоведущих частей электрооборудования. К помещениям с повышенной опасностью относятся электроремонтные и механические цехи, слесарно-ремонтные и токарные мастерские, размещенные в сухих отапливаемых помещениях с изолирующими полами.
К особо опасным относятся помещения особо сырые с относительной влажностью воздуха, близкой к 100%, т. е. когда потолок, стены и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой; помещения с химически активной средой, т. е. где по условиям производства содержатся пары или образуются отложения, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования; помещения, в которых имеются два или более условий, свойственных помещениям с повышенной опасностью. Особо опасными помещениями являются душевые, моечные, туалетные, неотапливаемые подвалы с токопроводящими полами, осмотровые канавы, котельные, гальванические цехи, аккумуляторные помещения и т. п. Сюда же относятся участки работ на земле под открытым небом.
Помещениями, опасными в пожарном отношении, считаются такие, в которых обрабатываются или хранятся легковоспламеняющиеся предметы и в которых по условиям производства могут содержаться легковоспламеняющиеся газы, пары, пыль или волокна.
К взрывоопасным относятся помещения, в которых изготовляются, обрабатываются или хранятся взрывчатые вещества или в которых могут появляться пары и пыль, образующие взрывчатые смеси.
В зависимости от класса, к которому относится данное помещение, предъявляются различные требования к устройству электрооборудования и электроустановочным материалам.
Тип электрооборудования и конструкции электроустановок выбирают с таким расчетом, чтобы они успешно противостояли воздействию окружающей среды и обеспечивали высокую степень безопасности при их обслуживании.