Выравнивание потенциалов имеет целью снизить до нуля значение напряжения прикосновения или напряжение шага при работе в действующей электроустановке.
Пример 1.
Допустим, требуется выполнить ремонтные работы на контактном проводе железнодорожной линии без снятия с него рабочего напряжения 3 кВ; при этом работу необходимо выполнять незащищенными руками.
Если человека изолировать от земли (рисунок 2.5, а), то, независимо от качества и размеров изоляционной прокладки (даже при чрезвычайно высоком ее сопротивлении RИ), сохраняется опасность поражения человека емкостным током, протекающим через емкость изоляционной прокладки СИ (рисунок 2.5, а).
Рисунок 2.5 ¾ Выравнивание потенциалов при работе с высоковольтными токоведущими частями: эквивалентные схемы поражения током без выравнивания потенциалов (а, б); схема защиты с выравниванием потенциалов (в, г)
Метод выравнивания потенциалов предусматривает установку металлического листа 1 на верхней поверхности изоляционной прокладки 2 и, после подъема на него человека, соединение этого листа гибким проводником с объектом работы (рисунок 2.5, б).
Поскольку сопротивление проводника RПР несоизмеримо меньше сопротивления изоляционной прокладки RИ потенциал рук человека jРУК = 3 кВ оказывается практически равным потенциалу его ног jНОГ (напряжение падает на сопротивлении RИ). При этом напряжение прикосновения UПР = jРУК ¾ jНОГ =0. После окончания работ человеку необходимо, не сходя с металлического листа, отсоединить гибкий проводник от высоковольтной части и сбросить его на землю, для разряда емкости изоляции СИ.
Пример 2.
Строительный кран находится вблизи мощной передающей радиоантенны. С теоретической точки зрения, стальной трос крана и земля представляют собой разомкнутый виток, находящийся в переменном электромагнитном поле (рис. 2.6, а). Поэтому гак крана по отношению к земле приобретает наведенный электрический потенциал, значение которого зависит от частоты магнитного поля и угла поворота плоскости витка относительно антенны (в реальном случае оно изменялось в диапазоне 10...1200 В).
Рисунок 2.6 ¾ Выравнивание потенциалов при защите от наведенного nотенциала: формирование наведенного потенциала (а); защитный костюм (б)
В этих условиях возможность выполнения любых строительных работ исключалась, т.к. рабочие получали удар электрическим током при каждом прикосновении к гаку или подвешенному к нему тросу для крепления груза.
Задача обеспечения безопасности выполнения работ была решена с использованием метода выравнивания потенциалов. Осуществлено это было следующим образом: на рукавицы рабочего надевали чулок из металлической сетки, такую же сетку подкладывали в сапоги под стельки. Все детали соединялись гибким проводником, расположенным внутри рабочей одежды (рисунок 2.6, б).
При каждом прикосновении к гаку крана потенциалы рук и ног рабочего оказываются равными, т.е. напряжение прикосновения составляет UПР =0. Наведенное на гаке напряжение прикладывается к подошвам сапог и не представляет опасности для жизни человека.
Выравнивание потенциалов достигается конструкторскими решениями, без применения каких-либо устройств автоматики. По этой причине его можно считать одним из наиболее надежных и эффективных технических защитных мероприятий. В сельском хозяйстве, в целях исключения возможности поражения электрическим током, например, коров ¾ при их случайном контакте с неисправными автопоилками и механизмами для раздачи корма, на пол настилают металлическую сетку и соединяют ее с этими металлоконструкциями, выравнивая тем самым потенциалы головы и ног животных.