Шаговым напряжением (напряжением шага) именуется напряжение меж 2-мя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых сразу стоит человек. Шаговое напряжение находится в зависимости от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.

В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др. — энтузиазм представляют сначала напряжения меж точками на поверхности земли (либо другого основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя.

Шаговое напряжение при одиночном заземлителе

Шаговое напряжение определяется отрезком, длина которого находится в зависимости от формы возможной кривой, т.е. от типа заземлителя, и меняется от некого наибольшего значения до нуля с конфигурацией расстояния от заземлителя.

Допустим, что в земле в точке О расположен один заземлитель (электрод) и через этот заземлитель проходит ток замыкания на землю. Вокруг заземлителя появляется зона растекания тока по земле, т. е. зона земли, за пределами которой электронный потенциал, обусловленный токами заземления на землю, может быть условно принят равным нулю.

Причина этого явления состоит в том, что объем земли, через который проходит ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя возрастает, при всем этом происходит растекание тока в земле. На расстоянии 20 м и поболее от заземлителя объем земли так растет, что плотность тока становится очень малой, напряжение меж точками земли и точками еще больше удаленными не находится сколько нибудь осязаемо.

Рассредотачивание напряжения на разных расстояниях от заземлителя: 1 — возможная кривая 2 — кривая характеризующая изменение шагового напряжения

Если измерить напряжение Uз меж точками, находящимися на различных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а потом выстроить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится возможная кривая ) Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его возможно окажутся в точках различного потенциала Чем поближе к заземлителю, тем напряжение меж этими точками на земле будет больше (Uaб
> Uбв; Uбв >
Uвг)

Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов меж этими точками

Uш = Uв —
Uг = UзB

где B — коэффициент напряжения шага, учитывающий форму возможной кривой 1.
Самые большие значения напряжения шага и коэффициента B будут при меньшем расстоянии от заземлителя, когда человек
одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага.

Кривая 2 охарактеризовывает изменение шагового напряжения.

Опасное шаговое напряжение может, к примеру, появиться поблизости упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В данном случае воспрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние поближе 8
— 10 м.

Шаговое напряжение отсутствует, если человек стоит либо на полосы равного потенциала либо вне зоны растекания тока.

Наибольшие значения шагового напряжения
будут при меньшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит конкретно на заземлителе, а другой — на расстоянии шага от него. Разъясняется это тем, что потенциал вокруг заземлителей распределяется по вогнутым кривым и, как следует, больший перепад оказывается, обычно, сначала кривой.

Меньшие значения шагового напряжения
будут при нескончаемо большенном удалении от заземлителя, а фактически за пределами поля растекания тока, т.е. далее 20 м.

Шаговое напряжение при групповом заземлителе

В границах площади, на которой расположены электроды группового заземлителя, шаговое напряжение меньше, чем при использовании одиночного заземлителя. Шаговое напряжение также меняется от некого наибольшего значения до нуля — при удалении от электродов.

Наибольшее шаговое напряжение будет, как и при одиночном заземлителе,
сначала возможной кривой, т.е. когда человек одной ногой стоит
конкретно на электроде (либо на участке земли, под которым зарыт электрод),
а другой — на расстоянии шага от электрода.

Малое шаговое напряжение соответствует случаю, когда человек стоит на «точках» с схожими потенциалами.

Опасность шагового напряжения

При попадании под шаговое напряжение появляются непроизвольные конвульсивные сокращения мускул ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и появляется другая, более томная ситуация: заместо нижней петли в человеческом теле появляется новый, более страшный путь тока, обычно от рук к ногам и создается настоящая угроза смертельного поражения током. При попадании в область деяния шагового напряжения нужно выходить из небезопасной зоны наименьшими шажками («гусиным шагом»).

Особо небезопасно шаговое напряжение для большого рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи смерти скота от шагового напряжения.