Krokové napětí a jak se před ním chránit

Někdy se obyčejná procházka opuštěným staveništěm nebo pustinou nedaleko od vedení vysokého napětí může stát nečekaně nebezpečnou, pokud je na zemi drát. Jak se k němu přibližujete, zvyšuje se riziko úrazu elektrickým proudem v důsledku jevu krokového napětí. Dnes si vysvětlíme, co to je, jaké je jeho klíčové nebezpečí a jak se člověk musí chovat, pokud se již nachází v zasaženém okruhu.

Nepříjemná je zejména skutečnost, že nejsme schopni předem rozpoznat potenciální hrozbu, protože nemáme receptory elektromagnetického pole. Uvědomění si, že se člověk nachází v nebezpečné zóně, přichází v podstatě až ve chvíli, kdy v těle začnou nepříjemné pocity a na zemi je objeven holý kabel nebo drát. Bylo by také chybou se domnívat, že v takové situaci bude vodič stříkat jiskry a hlasitě praskat – přibližně v polovině případů dochází k úniku proudu do země bez viditelných projevů a tiché periodické praskání je slyšet pouze z kritického blízkou vzdálenost.

Podstata krokového napětí

Nebezpečí krokového napětí by mělo být vysvětleno především dětem. Jsou hodně venku a často chodí na místa, kam by se dospělý člověk nikdy nedostal. Je potřeba je naučit, že elektřina nemá barvu ani zápach a ani to nejvyšší napětí se nemusí nijak projevit. Děti i dospělí musí pochopit, že k tomu, aby se dostali pod krokové napětí, není nutné dotýkat se rukama přerušeného vodiče nebo zařízení s vadnou izolací. Kontakt přes jedinou podpěru, zemi, může být dostačující.

Nejtypičtějším zdrojem ohrožení je holý drát z vysokonapěťového elektrického vedení, který spadl na zem. Samotný termín „krokové napětí“ celkem výstižně popisuje podstatu jevu: mezi dvěma body v prostoru vzniká určitý potenciálový rozdíl a tyto body samy o sobě jsou místy, kde se lidské nohy při chůzi dotýkají země. Krokové napětí velmi závisí na zemi, na které se děje, její vlhkosti, síle proudu v obvodu, vzdálenosti k místu pádu kabelu a rozsahu samotného kroku. Předpokládá se, že široký krok 80 cm může vytvořit smrtící potenciálový rozdíl a v závislosti na vzdálenosti k drátu může každý, i ten nejkratší krok, produkovat několik desítek až několik tisíc voltů.

Pokud ve výrobě dojde k potenciálně nebezpečné situaci s krokovým napětím, ochranná automatika by měla lidi ochránit před tragickými následky, ale v otevřeném prostoru byste neměli spoléhat na žádné pojistky. Ačkoli není třeba mluvit o absolutních hodnotách ve vztahu k posuzovanému případu, odborníci tvrdí, že bez ohledu na napětí stále existuje bezpečný poloměr. Ve vzdálenosti 20 metrů od místa, kde kabel dopadá, odpor půdy převyšuje jeho vodivost a člověk má šanci, že nepocítí vůbec žádné napětí, i když mu tělem procházejí ve skutečnosti extrémně malé proudy.

Případy pádu kabelů na zem se často objevují po silných bouřkách, bouřkách a hurikánech. Přírodní katastrofy srážejí stromy a ty zase padají na vedení vysokého napětí a trhají je. Pro takové případy jsou samozřejmě zajištěna ochranná opatření, ale nikdo vám nezaručí, že fungovaly nebo nebyly bouřkou poškozeny. V podmíněně ideálním případě, pokud dojde k přerušení vodiče v nejbližší rozvodně, měla by fungovat reléová ochrana a problémová oblast se odpojí. Napájecí systémy v obydlených oblastech jsou však navrženy tak, že po krátké prodlevě od okamžiku uvedení do provozu dojde k opětovnému spuštění proudu přes vodiče. Tento mechanismus slouží k eliminaci náhodných vypnutí a automatickému obnovení napájení. Krátká pauza navíc umožňuje, aby se jakákoliv zvířata nebo ptáci, kteří způsobili počáteční zkrat, uvolnili z působení elektrického pole. To znamená, že i když všechny systémy, kterými prochází proud, jsou formálně v dobrém provozním stavu, drát může být pod napětím. Nikdo konečně nezaručí, že se dráty bez izolace neprověsí do takové míry, aby se dotýkaly země nebo větví stromů, po kterých se potenciál snadno dostane do kmene a přenese se do země.

Pokud se vám z dálky podaří vidět drát padající na zem, odhadněte vzdálenost k němu. Pokud je to více než dvacet metrů, pro každý případ se v klidu posuňte o kousek dále a pokračujte v cestě po kruhu bez zmenšování poloměru. Za nejkritičtější vzdálenost pro elektrické vedení nad 1 kV se považuje asi 8 metrů – zde je extrémně vysoké riziko vážného úrazu elektrickým proudem. Když mluvíme o lokální páteři v soukromém sektoru s napětím do 1000 V, kritický poloměr se zmenší na pět metrů.

Měli byste nejen pochopit, ale také si zapamatovat jednoduché pravidlo: proud je rychlejší než člověk. Je zakázáno rychle opouštět nebezpečnou zónu! Zde nemůžete běžet nebo se snažit urychlit odchod z postižené oblasti zvýšením délky kroku – vše je přesně naopak. Ideálním způsobem chůze v takové zóně je „husí krok“, kdy jsou nohy umístěny jedna po druhé od paty ke špičce, aniž by se opustily. I když se to zvenčí může zdát vtipné a budete tomu muset věnovat více času – zapomeňte na konvence. Popsaná legrační procházka vám může zachránit život!

Někdy odborníci nabízejí jiný, rychlejší způsob evakuace z nebezpečné zóny – skok na jedné noze nebo jako voják, na dvou zavřených nohách. I když tento přístup má právo na život, protože stejně jako předchozí tvoří pouze jeden podmíněný bod kontaktu s povrchem bez vytvoření rozdílu potenciálů, nese další nebezpečí. Představme si, že po sérii skoků člověk narazí do kamene nebo prostě z únavy ztratí rovnováhu. Co udělá jako první? Správně: pokusí se obnovit rovnováhu roztažením nohou nebo pokleknutím s rukama na zemi. Je zřejmé, že počet dotykových bodů se zvýší a vzdálenosti mezi některými z nich mohou dokonce přesáhnout délku kroku. Na základě toho druhý způsob stále nedoporučujeme a pomalý „husí krok“ považujeme za mnohem univerzálnější a bezpečnější.

Pokud jsou kolem vás další lidé nebo předměty, snažte se jich nedotknout, a to ani oblečením. Pokus pomoci druhé osobě svou rukou může skončit smutně pro každého. To samozřejmě neznamená, že když uvidíte chodce přibližujícího se k drátům, měli byste mlčet. Upozorněte ho na nebezpečí svým hlasem a také ho poučte, jak se má chovat, nebo mu příkladem ukažte, jak opustit prostor pod napětím.

Proud ze zdroje se šíří radiálně po zemi kolem bodu kontaktu. Tento obrázek lze znázornit jako sérii kruhů s rostoucím průměrem. A pokud z nějakého důvodu v oblasti dosti vzdálené od epicentra potřebujete stát na dvou nohách, jako obvykle, udělejte to otočením obličeje k živému drátu, nikoli bokem. Tato pozice vám zajistí situaci, kdy obě končetiny budou na stejném poloměru se stejnými, a nijak výrazně odlišnými elektrickými potenciály.

Krokovým stresem trpí nejvíce velká zvířata. Přestože jejich citlivost na elektromagnetické pole je větší, v moderním světě existuje tolik druhů záření, že je začnou ignorovat, aniž by se vyhýbali nebezpečným oblastem. K nehodám se zvířaty dochází zvláště často na vesnicích: krávy a kozy jsou vystaveny krokovému napětí jednoduše proto, že vzdálenost mezi jejich předními a zadními nohami je více než metr. Za takových podmínek je výsledek téměř vždy fatální, pokud dobytek nemá to štěstí, že je v okruhu, kde je úroveň stresu o řád nižší. Z nejnebezpečnější osmimetrové zóny není možné zvíře dostat: nemůže ani skákat, ani chodit po dvou končetinách v jednom souboru místo po čtyřech. Pokus pomoci (stejně jako v příkladu s chodcem výše) rozhodně povede k tragédii.

Vždy se snažte střízlivě zhodnotit své oko: pokud si nejste jisti, že jste překonali dvacetimetrovou bariéru, šlápněte ještě pár metrů. Vezměte také v úvahu povětrnostní podmínky. Mokrá půda zvyšuje poloměr poškození minimálně o 20 %. Mokrý asfalt vede elektřinu obzvlášť dobře: pokud je možné nebezpečnou zpevněnou plochu obejít dál, měli byste to udělat. Za deště může být mnohem obtížnější se nejen vyhnout nebezpečí, ale také si včas všimnout odhaleného drátu na zemi. Stejným způsobem byste měli opustit zónu za každého počasí, ale v bouřce to musíte udělat co nejdéle a vzdalovat se od kabelu na velkou vzdálenost. Navíc, pokud je možné se pohybovat po pohodlnějším rovném asfaltu nebo špinavé hliněné břečce, má smysl překonat prvních 10-15 metrů na homogenním povrchu a dalších po zemi. Od zdroje vás tak zaručeně oddělí dostatečný objem zeminy schopné pohltit na rozdíl od asfaltu jakýkoli potenciál.

Nakonec je důležité poznamenat, že situaci mohou zhoršit i jiné, méně zřejmé faktory. Vodivost lidského těla je v této souvislosti velmi důležitá a může se z různých důvodů měnit. U dětí, které mají zjevně nižší tělesnou hmotnost, je nebezpečí krokového stresu vyšší než u dospělých. V dešti proudí nejen voda, která se rozlije na povrch země, ale také voda, která smáčí vaše oblečení a boty. Kromě toho bylo zaznamenáno mnoho případů, kdy lidé, jednoduše zpocení letním vedrem, utrpěli vážné a dokonce smrtelné úrazy elektrickým proudem v oblasti s napětím pouhých několika desítek voltů.

Jak rozpoznat nebezpečí a co dělat po opuštění nebezpečné zóny?

Útesovou oblast lze často rozpoznat již z dálky podle absence umělého osvětlení ve tmě. Pokud chodíte každý den po stejné silnici, pak jasně víte, kde jsou umístěny sloupy veřejného osvětlení nebo závěsné pouliční lampy. Když vidíte, že nefungují všechny najednou, je nepravděpodobné, že se rozhodnete, že vyhořely ve stejnou dobu – s největší pravděpodobností je oblast bez energie. A pokud nedávno došlo k bouřce, pak se to může stát kvůli skutečnosti, že dráty jsou přerušené.

Ne všichni lidé byli ve svém životě vystaveni elektrickému proudu, dokonce i doma, a proto si nemusí hned uvědomit, že při chůzi po ulici zažívají krokové napětí. Je zcela logické, že léze je pociťována zdola nahoru: nejprve je pociťováno brnění v nohou, poté přechází ve svědění a ve svalech začínají mimovolní křeče. Pokud člověk zašel příliš daleko do nebezpečné oblasti, může začít silná bolest v nohou, doprovázená svalovým třesem a částečnou neschopností ovládat končetiny. Proud často sleduje nejkratší cestu „noha-pánev-noha“ a nestoupá nad pas, což dává velkou šanci na normální fungování paží, plic, srdce a mozku. Hlavní je se včas zorientovat a nestoupat na všechny čtyři, ale spíš se snažit postavit na nohy. Zkuste se zvednout s patami nebo prsty u sebe, v kontaktu, aniž byste se o cokoli opírali rukama.

Při opouštění nebezpečné oblasti si dejte na čas: i v případě svalové křeče pro vás bude každý další krok z epicentra snazší, protože paralyzující účinek proudu bude se vzdáleností slábnout. Po dosažení bezpečného místa zkontrolujte, jak se cítíte: zda se vaše končetiny nadále třesou, zda máte necitlivost, zda cítíte bolest hlavy nebo závratě. Má smysl říct pár vět nahlas – vzpomeňte si například na školní básničku. To umožní pochopit, zda je poškozen mozek a řečový aparát. Menší bolest svalů může nějakou dobu přetrvávat, ale vaše srdeční frekvence by se měla vrátit do normálu poměrně rychle. Dýchání v normální situaci se také stabilizuje během několika minut. Statistiky říkají, že v 80 % případů vám správné jednání umožní přežít krokový stres bez následků na zdraví.

Když udeří blesk, proud se „šíří“ do půdy a vytváří oblast s vysokým potenciálem. Pokud jsou v blízkosti vodiče, vytvoří se elektrický obvod. V tomto případě se člověk může stát vodičem elektrického proudu. Proud vstupuje jednou nohou a vystupuje druhou. Tím se lidské tělo stává součástí elektrické sítě. Když je člověk vystaven elektrickému proudu, udělá krok a potenciální rozdíl se zvýší. Výsledkem je, že mimovolní křečovité svalové kontrakce vedou k pádu člověka na zem.
Při pádu se vzdálenost mezi body, kde se dotýká země, zvětšuje. Tato situace představuje zvýšené nebezpečí. Při vícesložkovém blesku bude proud následných výbojů procházet srdcem, což zvyšuje riziko srdeční zástavy. Když se vaše hlava dotkne země, dramaticky se zvyšuje riziko nevratného poškození centrálního nervového systému.

Důsledky expozice pulznímu bleskovému proudu na živé organismy

Dopad bleskového pulzního proudu na živé organismy byl málo studován. Je možné vypočítat přibližnou hodnotu krokového proudu a napětí. Ale výsledek jejich interakce s lidským tělem je méně předvídatelný.
Blesk nese velké množství energie. Uvolní se však ve velmi krátkém časovém úseku: 1/10000-1/1000 sekundy. Takové výboje jen zřídka způsobí popáleniny nebo poškození vnitřních orgánů, jako je tomu v případě elektrických výbojů z elektrického zařízení. Ale blesk může ovlivnit srdce a nervový systém. V tomto případě je nejčastější příčinou smrti zástava srdce.
Pulzní blesk o napětí 6 kV může způsobit srdeční fibrilaci a zástavu srdce. Fyziologie lidského těla je složitá a rozmanitá. I menší expozice může způsobit vážné zranění a smrt. Pokud jsou v lidském těle kardiostimulátory, může krátkodobá expozice jednoho miliampéru stačit k vyvolání srdeční fibrilace.

Způsoby snížení krokového napětí při úderu blesku

Když výboj blesku zasáhne hromosvod, maximální krokové napětí se vyskytuje v blízkosti země. Pokud jste během bouřky blízko uzemnění, existuje riziko, že dostanete krokový šok nad bezpečnou úroveň. Nejlepší ochranou je uspořádání tzv. „Faradayovy klece“. Pro vytvoření zóny stejných potenciálů a rozptýlení bleskového proudu se používají kovové sítě, které se pokládají do země. Ochranný účinek zvyšuje také dielektrický materiál, který je umístěn na vrchní straně pletiva. Tím se minimalizuje síla proudu, která se vyskytuje na povrchu kontaktu s lidmi.

Síť by měla být umístěna v hloubce 0,5-0,8 m a pokryta štěrkem nebo podobným dielektrickým materiálem o tloušťce alespoň 0,15 m. V případě potřeby přidat další izolační vrstvu z jiných materiálů. Roli izolace může sehrát například 5 – 10 cm asfaltu, zatímco dlažební desky s běžnou mokrou zeminou ve spojích takovou ochranu neposkytnou. V betonové podlaze je možné použít výztužnou síť, která je bezpečně propojena a spojena se zemí.

Chodníky, cesty, nástupiště, parkoviště atd., kde se mohou během bouřky vyskytovat osoby, musí být chráněny před krokovým napětím. Pod takové plochy se pokládají vyrovnávací pásy nebo kovové sítě. Rovněž by se měl snížit odpor povrchu půdy v těchto oblastech. Například betonová dlažba.

Chodníky, cesty, nástupiště, parkoviště atd., kde se mohou během bouřky vyskytovat osoby, musí být chráněny před krokovým napětím. Pod takové plochy se pokládají vyrovnávací pásy nebo kovové sítě. Rovněž by se měl snížit odpor povrchu půdy v těchto oblastech. Například betonová dlažba.

Pravidla chování v pásmu krokového napětí při úderu blesku

Pravděpodobnost zranění krokovým napětím můžete snížit dodržováním pravidel chování v nebezpečné oblasti. Chcete-li to provést, musíte minimalizovat vzdálenost mezi nohama a nedotýkat se rukama země, ocelových podpěr nebo železobetonových stěn. Pokud dojde k bouřce v blízkosti hromosvodů nebo vysokých předmětů, měli byste se přesunout na stranu krátkým „husím“ krokem.
Aby se vyloučila možnost vzniku rozdílu potenciálu blesku mezi pouzdry elektrických spotřebičů v domě, je zemní elektroda elektrických instalací kombinována s uzemněním ochrany před bleskem. Pokud jsou tyto země z technologických důvodů odděleny, měly by být sloučeny do společného systému pomocí vodičů pro vyrovnání potenciálu.

Dotykové napětí

Jakýkoli kontakt těla s body různého potenciálu může vést k nebezpečným účinkům vysokého napětí na lidský organismus. Možná stojíte na zemi a dotýkáte se části kovové konstrukce budovy, když do ní udeří blesk. Touto položkou může být ochrana budovy nebo stavby před bleskem, která odvádí bleskový proud do uzemňovacího zařízení. K rozdílu potenciálů v zemi se přidává EMF (elektromotorická síla) magnetické indukce, která proniká zemní smyčkou ze svodu, lidského těla, jeho ruky a povrchu země.
Doba trvání takového napětí nepřesáhne mikrosekundu. Sto kilovoltů může být významnou hodnotou, která by se neměla zanedbávat.
Zvýšení počtu spádových vodičů je účinným prostředkem ke snížení dotykového napětí. Měly by být umístěny na těžko přístupných místech. V praxi toho může být obtížné dosáhnout. V tomto případě je bezpečnější použít speciální izolované svody.
Z tohoto článku můžeme usoudit, že krokové napětí a dotykové napětí v okamžiku úderu blesku jsou velmi nebezpečné jevy. Vedou k nevratným následkům, poškozujícím zdraví lidí a zvířat. Pro boj s nimi však byla vyvinuta účinná opatření, jejichž dodržováním ochráníte sebe i své blízké.

Správně nainstalovaný systém ochrany před bleskem vás ochrání před vznikem krokového napětí v okamžiku úderu blesku. Naše organizace se zabývá instalací systémů ochrany před bleskem v souladu se všemi normami a pravidly v Petrohradě a Leningradské oblasti.