Aufgabe und Frage zur Schrittspannung

mocx · Gast

Hallo

Ich hab in meinem Lehrbuch eine Aufgabe zur Schrittspannung, die mich zum Nachdenken bringt:

Bei einem Erdschluss im Netz, fließt vom Leitungsmast aus über den Erder ein Strom in das Erdreich.

Ich soll nun die Formel für die Spannung zwischen zwei Punkten herleiten, die einen Abstand r1 und r2 vom Erder haben.

Dann steht hier: Die Schrittspannung ist die zulässige Spannung, die für den Menschen ungefährlich ist.

Ist das nicht vollkommener Humbug? Schrittspannung ist doch richtig gefährlich oder hab ich da etwas nicht verstanden grübelnd

kingcools · Anmeldungsdatum: 16.01.2011 Beiträge: 700

Die Schrittspannung kann gefährlich sein, muss sie aber nicht, das impliziert der Begriff nicht. Laut Wikipedia beschreibt sie die Spannung zwischen verschiedenen Punkten auf dem Erdboden und heißt Schrittspannung, da sie den Menschen betrifft wenn er quasi einen "Schritt weit" mit den Beinen auseinander steht also im Endeffekt Punkte unterschiedlichen Potentials berührt (dann kann ja erst Strom fließen).

mocx · Gast

Naja ... was dann im Buch steht wird wohl nicht zutreffen, da es eine Art Sicherheitsabstand beschreibt (so versteh ich das)...

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

mocx · Gast

Nein dort steht: "Bei Erdschlüssen im Netz fließt vom Leitungsmast aus ein Strom über einen Erder ins Erdreich. Entwickeln Sie die Formel für die Spannung zwischen zwei Punkten P1 und P2, die den Abstand r1 bzw. r2 vom Erder haben. Mit der Formel für die Spannung ist es möglich, die so genannte "Schrittspannung" für den Menschen zu berechnen, der sich in der Nähe des Leitungsmastes aufhält. Schrittspannung ist die zulässige Spannung, die für den Menschen ungefährlich ist."

Quelle: Wilfried Weißgerber, Elektrotechnik für Ingenieur Bd. 1

Also ziemlich unglücklich ausgedrückt, aber ich fang mal an:

Die Elektrische Feldstärke stell ich dar mit:

und die Stromdichte:

(als Halbkugelerder angenommen)

Daraus folgt:

Nun: Je nachdem welche Spannung ungefährlich ist, würde ich eine Ungleichung mit der entsprechenden Forderung aufstellen - und schauen ob sie erfüllt ist oder nicht.

Auf Wikipedia steht, dass die Schrittspannung einen Grenzwert bei Gleichspannung von 75 V nicht überschreiten darf.

Angenommen, an einem Mast liegt eine Gleichspannung an, dann:

Nun hab ich aber ganz andere Probleme Big Laugh

.

An dieser Darstellung fällt auf, dass die Spannung mit abnehmendem spezifischen Leitwert größer wird. Wie darf ich das verstehen?

Also wenn der Strom schlecht geleitet wird, ist die Spannung besonders hoch. Wenn der Strom sehr gut geleitet wird, ist die Spannung gering. Also heißt das doch im Klartext: "Ist der Boden trocken, ist es gefährlicher" - "Ist der Boden vollkommen nass, bin ich in Sicherheit".

Das muss doch ein Widerspruch in sich sein grübelnd

Ich versuch zum Verständnis mal Extremfälle zu betrachten:
Wenn ein Widerstand "unendlich groß" ist, fällt daran die maximale Spannung ab, es fließt aber kein Strom - also ist "nichts angeschlossen".
Stell ich nun eine Verbindung her, dann findet ein Ladungsausgleich statt: Der Strom fließt. Aber die Spannung nimmt doch schlagartig ab, je nachdem welchen Widerstand die Person oder Gegenstand hat, der den Strom führt.

Daher kann ich nicht erklären, warum es gefährlicher ist - wenn der Boden trocken ist (schlechte Leitfähigkeit), als wenn er gut leitet.

Moatl · Gast

Das stimmt schon so, dass die Schrittspannung bei kleinerem spezifischen Leitwert größer wird. Versuch es mal anders rum zu betrachten: Je größer der Leitwert ist, desto besser ist die Anbindung an die im Unendlichen angenommene "Masse" 0 V; die Kurve des Spannungsabfalls "wandert" dann also in Richtung Erdungspunkt, also wird die Schrittspannung im gleichbleibenden Abstand kleiner.