Шаговое напряжение
Шаговое напряжение — это разница потенциалов на участке земли на котором происходит растекание тока между точками равными шагу взрослого человека (0,8–1 м). Величина этого показателя зависит от:
- удельного сопротивления грунта;
- частоты и силы тока;
- наличия заземления;
- систем выравнивания потенциалов;
- систем уравнивая потенциалов и т. п .
При ударе молнии ток «растекается» в почве, создавая зону с высоким потенциалом. При наличии проводников поблизости, образуется электрическая цепь. В таком случае человек может стать проводником электрического тока. Ток входит через одну ногу, а выходит через другую. Тем самым превращает тело человека в часть электрической сети. Попадая под воздействие электрического тока, человек делает шаг, и разница потенциалов становится выше. В итоге непроизвольные судорожные сокращения мышц приводят к падению человека на землю.
При падении происходит увеличение расстояния между точками касания земли. Данная ситуация представляет собой повышенною опасность. При многокомпонентных молниях, ток последующих разрядов пойдет через сердце, повышая риск его остановки. В случае когда земли коснется голова, резко увеличивается риск необратимых повреждений центральной нервной системы.
Последствия воздействия импульсного тока молнии на живые организмы
Воздействие импульсного тока молнии на живые организмы мало изучено. Возможность рассчитать ориентировочную величину тока и напряжения шага есть. Но результат их взаимодействия с организмом человека менее предсказуем.
Молнии несут большое количество энергии. Но выделяется она в очень короткий промежуток времени: 1/10000—1/1000 секунды. Такие удары редко вызывают ожоги и повреждения внутренних органов, как в случае ударов током от электрооборудования. Но молния способна воздействовать на сердце и нервную систему. В таком случае наиболее частая причина смерти является остановка сердца.
Импульсное воздействие молнии напряжением 6 кВ может вызвать фибрилляцию сердца и его остановку. Физиология организма людей сложна и различна. Даже меньшее воздействие способно вызвать тяжелые травмы и привести к смерти. В случае наличия кардиостимуляторов в теле человека может быть достаточно кратковременного воздействия одного миллиампера для фибрилляции сердца.
Способы снижения шагового напряжения при ударе молнии
При попадании разряда молнии в громоотвод, максимальное шаговое напряжение возникает вблизи заземления. При нахождении в близи заземления во время грозы, существует опасность получения шагового удара выше безопасного уровня. Лучшей защитой является организация, так называемой «клетки Фарадея». Для создания зоны равных потенциалов и рассеивания тока молнии применяют металлические сетки, которые укладывают в землю. Диэлектрический материал, который располагают поверх сетки, также увеличивает защитный эффект. Это позволит максимально уменьшить силу тока, которая возникает на поверхности соприкосновения с людьми.
Сетку следует располагать на глубине 0,5—0,8 м, и засыпать гравием или схожим диэлектрическим материалом толщиной не меньше 0,15 м. При необходимости добавляют дополнительный изолирующий слой из других материалов. Например, 5 — 10 см асфальта способны сыграть роль изоляции, тогда как тротуарная плитка с обычным влажным грунтом в стыках такой защиты не дает. В бетонном полу допускают использование сетки из арматуры, которая надежно соединена между собой и подключена к заземлению.
Тротуары, дорожки, площадки, стоянки и т.п., на которых возможно нахождение людей во время грозы, необходимо защищать от шагового напряжения. Под такие участки закладывают уравнивающие пояса или металлические сетки. Также следует снизить удельное сопротивление поверхности грунта данных участков. Например, бетонным покрытием.
Тротуары, дорожки, площадки, стоянки и т.п., на которых возможно нахождение людей во время грозы, необходимо защищать от шагового напряжения. Под такие участки закладывают уравнивающие пояса или металлические сетки. Также следует снизить удельное сопротивление поверхности грунта данных участков. Например, бетонным покрытием.
Правила поведения в зоне шагового напряжения при ударе молнии
Снизить вероятность поражения шаговым напряжением можно, соблюдая правила поведения в опасной зоне. Для этого нужно минимизировать расстояние между стопами ног и не касаться руками земли, стальных опор, железобетонных стен. Если гроза застала рядом с молниеотводами или высокими объектами, следует передвигаться в сторону коротким «гусиным» шагом.
Для исключения возможности образования грозовой разности потенциалов между корпусами электроприборов в доме заземлитель электроустановок совмещают с молниезащитным заземлением. Если эти заземления разделены по технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью проводников уравнивания потенциалов.
Напряжение прикосновения
К опасному воздействию высокого напряжения на организм человека может привести любой контакт тела с точками разного потенциала. Можно стоять на земле и прикоснуться к какой-либо металлоконструкции здания, когда в него ударила молния. Этим предметом может быть молниезащита здания или сооружения, которая отводит к заземляющему устройству ток молнии. К разности потенциалов в грунте добавляется ЭДС (электродвижущая сила) магнитной индукции, которая проникает в контур заземления из токоотвода, тела человека, его руки и поверхности земли.
Время действия такого напряжения не превышает микросекунду. Сотня киловольт может оказаться значимой величиной, которой не следует пренебрегать.
Увеличение числа токоотводов является эффективным средством снижения напряжения прикосновения. Их следует разместить в труднодоступных местах. На практике бывает так, что это трудно осуществить. В этом случае безопаснее применять специальные изолированные токоотводы.
Из данной статьи можно сделать вывод, что шаговое напряжение и напряжение прикосновения в момент удара молнии очень опасные явления. Они приводят к необратимым последствиям, нанося вред здоровью человека и животным. Однако, были разработаны эффективные меры борьбы с ними, выполнив которые вы обезопасите себя и своих близких.
Правильно смонтированная молниезащитная система убережет вас от возникновения шагового напряжения в момент удара молнии. Наша организация занимается установкой систем молниезащиты по всем нормам и правилам в Санкт-петербурге и Ленинградской области.