Меню

Опасность стекания тока в землю

72. Явления при стекании тока в землю.

Стекание тока в землю – это явление, при котором происходит резкое снижение потенциала, оказавшихся под напряжением металлических частей оборудования, до потенциала заземлителя , где Iз – величина тока, стекающего в землю; Rз – сопротивление, которое равно сопротивлению заземляющего устройства.

Стекание тока в землю происходит через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте и называемый заземлителем. Создается между корпусом и землей соединение большой проводимости благодаря чему ток, проходящий через тело человека, становиться не опасным для жизни. Так как, при возникновении аварийной ситуации, при прикосновение работника к корпусу через его тело может протекать ток опасной величины. Опасность напряжения, при наличии защитного заземления снижается, так как для тока Iз создается электрическая цепь, имеющая малое сопротивление Rз = 4м или 10 Ом, вследствие чего и происходит стекание тока по пути наименьшего сопротивления.

Сопротивление тела человека : 10 4 –10 6 Ом. расчетное значение сопротивления человека применяется, равное 1000 Ом.

73. Напряжение прикосновения, шаговое напряжение.

Напряжение шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.

Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места, потенциал поверхности грунта уменьшается, и на расстоянии 20 м может приниматься равным нулю.

Поражение при шаговом напряжении усугубляются тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног, человек может упасть, после этого электрическая цепь замыкается на теле через жизненно важные органы.

Напряжение между двумя точками цепи электрического тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения.

Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжения сети, схема сети, режима ее нейтрали (заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли.

74. Меры защиты от поражения электрическим током.

Для предотвращения опасного воздействия электрического тока на человека применяются следующие меры защиты:

● электрическое разделение сетей;

● применение малых напряжений;

● контроль и профилактика повреждения изоляции;

● двойная изоляция; защитное отключение;

● защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

● электрозащитные средства и приспособления;

● предупредительная сигнализация, знаки безопасности.

Защитное заземление наиболее распространено и является эффективным способом защиты от поражения электрическим током.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей оборудования.

Назначение защитного заземления ― устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу электрооборудования или к другим нетоковедушим металлическим частям, оказавшимся под напряжением. В основе этого метода защиты человека от напряжения электрическим током лежит явление стекания тока в землю.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Происходит быстрое отключение поврежденной электроустановки от электрической сети.

Источник

Опасность растекания тока при замыкании на землю.

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей называется заземлителем или электродом. Случайное замыкание на землю может произойти вследствие контакта между токоведущими частями и заземленным корпусом электроустановки, при падении на землю оборванного провода сети, при пробое изоляции электроустановки и т.д. Рассмотрим схему растекания тока в земле при пробое изоляции электроустановки, считая, что ток стекает в землю через полусферический заземлитель радиусом r, погруженный в однородный грунт с удельным сопротивлением , r, Ом · м (рис. 2.12.9.).

Рис. 2.12.9. Напряжение прикосновения и шага

В этом случае ток заземлителя Iз будет стекать с поверхности заземлителя по направлению радиусов от заземлителя как центра сферы. С увеличением расстояния от заземлителя плотность тока уменьшается вследствие возрастания сечения земли, через которое протекает ток, и соответственно уменьшается разность потенциалов двух соседних точек поверхности земли

По мере удаления от заземлителя потенциалы точек снижаются по гиперболическому закону. На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68 % , на расстоянии 10 м — 92 % от потенциала jз На расстоянии более 20 м от заземлителя падение напряжения практически равно потенциалу заземлителя jз, а потенциалы точек поверхности земли — нулю.

Максимальный потенциал будет при наименьшем значении х, т.е. непосредственно на заземлителе (х = r)

Пространство вокруг заземлителя, за пределами которого электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть принят равным нулю, называется полем или зоной растекания тока. Неравномерный характер распределения электрического потенциала в зоне растекания тока в земле приводит к возникновениюнапряжения прикосновения и шага.

Напряжение прикосновения равно

При х ³ 20 м можно считать r / x » 0 и Uпр =j з , а при х = r, r / x = 1 и Uпр = 0.

Напряжение шага Uш , В, есть напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

Таким образом (рис. 2.12.9.)

где jx и jx+a — потенциалы точек, на которых стоит человек. Шаговое напряжение будет равно нулю, если человек находится вне поля растекания тока или обе ноги человека находятся на эквипотенциальной линии. Шаговое напряжение значительно меньше, чем напряжение прикосновения, однако отмечено немало случаев поражения людей. Это объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает. После падения человека цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные мышцы и сердце, причем человек может замкнуть точки с большей разностью потенциалов.

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

По действующим правилам все помещения делятся по степени опасности поражения людей током на три класса:

1. без повышенной опасности,

2. с повышенной опасностью,

3. особо опасные.

К помещениям без повышенной опасности относятся сухие безпыльные помещения с нормальной температурой воздуха с изолирующими (деревянными) полами, в которых отсутствуют заземленные предметы или их очень мало. Примерами могут служить обычные жилые комнаты, конторы, некоторые лаборатории.

К помещениям с повышенной опасностью относятся:

1. сырые, в которых относительная влажность превышает 75 % ;

2. жаркие, в которых температура воздуха постоянно или периодически равна 35 0 С ;

3. пыльные, с токопроводящей пылью в таких количествах, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин;

4. с токопроводящими полами (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные);

5. в которых возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциями зданий, технологическим оборудованием с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования.

К особоопасным относятся помещения :

1. особо сырые (влажность воздуха 100 %);

2. с химически активной или органической средой, в которых постоянно или длительно содержатся агрессивные газы, пары, образуется их соль, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования;

Читайте также:  Расчет номинального тока вторичной обмотки трансформатора

3. имеются два или больше признаков, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

Особо опасными является большая часть производственных помещений.

Технические способы и средства защиты от поражения человека электрическим током

Для обеспечения электробезопасности применяют отдельно или в сочетании с другими следующие технические способы и средства защиты:

1. защитное заземление;

3. защитное отключение;

4. выравнивание потенциалов;

5. малое напряжение;

6. изоляция токоведущих частей;

7. электрическое разделение частей;

8. оградительные устройства;

10. предупредительная сигнализация;

11. знаки безопасности;

12. предупредительные плакаты;

13. электрозащитные средства.

Защитное заземление

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании сети на корпус установки. Задачей защитного заземления (ЗЗ) является устранение опасности поражения человека током в случае прикосновения к корпусу и другим токоведущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением. Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжения прикосновения ( между корпусом и землей ). Если корпус электроустановки не заземлен, и он оказался в контакте с фазным проводом сети, то прикосновение к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через человека (при малом сопротивлении обуви, пола, изоляции проводов) может достигать опасных значений.

Если корпус установки не заземлен (рис. 2.13.1.), то ток, проходящий через человека при Rобуви = Rпола = 0, можно определить из уравнения:

Рис. 2.13.1. Принципиальная схема защитного заземления.

В соответствии с правилами эксплуатации электроустановок (ПУЭ) сопротивление заземления не должно превышать Rзу £ 4 Ом. Поскольку Rч ³ 1000 Ом, Rзу > Iч и Iз = Iзу + Iч » Iзу, сила тока замыкания Iз в сети с изолированной нейтралью равна Iз » 3Uф / Rиз, тогда из соотношения IзRзу = IчRч и выражение 2.13.2. можно упростить

Отсюда следует, что если принцип действия защитного заземления заключается в уменьшении силы тока, протекающего через тело человека.

Так если Rиз=10 кОм, Rч=1 кОм, Uф=220 В, то при отсутствии заземляющего устройства Rзу= ¥ из (2.13.1) ток через человека равен:

что представляет большую опасность для человека, но если Rзу=4 Ом, то согласно (2.13.2)

Что не вызывает у человека каких-либо ощущений.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя — металлических проводников, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановок с заземлителем. В зависимости от места размещения заземления относительно заземленного оборудования различают два типа заземленных устройств: выносное и контурное. Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземленное оборудование. Недостаток выносного заземления — отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, т.е. в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения. Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциала на заземляемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей. В результате этого напряжение прикосновения и шаговое напряжение не будут превышать заранее заданных значений. Внутри помещений выравнивание потенциалов происходит через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и подобные им теплопроводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления. Согласно ПЭУ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

1. 4 Ом — в установках с напряжением до 1000 В; если мощность источника тока (генератора, трансформатора) 100 кВ А и менее, то сопротивление заземляющего устройства допускается 10 Ом,

2. 250/Iзу, но не более (10 Ом — в установках с напряжением выше 100 В и изолированной нейтралью; если заземляющее устройство одновременно используют для электроустановок с напряжением до 1000 В, то сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 125/Iзу, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000 В).

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которое из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.

Зануление

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником (НЗ) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки трансформатора. Нулевой защитный проводник (НЗ) следует отличать от рабочего нулевого проводника (НР), который также соединен с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока, но предназначен для питания электроприемников, т.е. по нему идет рабочий ток.

Рис. 2.13.2. Схема зануления

Назначение нулевого защитного проводника — создание для тока короткого замыкания Iкз цепи с малым сопротивлением, чтобы ток был достаточным для срабатывания защиты. Рассмотрим принцип действия зануления. Будем считать, что сопротивление фазного провода до места замыкания на корпус равно rф, а сопротивление нулевого защитного проводника rн, а также, что rф

Источник

Явления при стекании тока в землю.

Распределение потенциала на поверхности земли, схема.

Опасность поражения человека электрическим током во многом определяется явлениями, возникающими при стекании электрического тока в землю.

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называется заземлителем.

Причинами стекания тока в землю является: замыкание токоведущей части на заземленный корпус электрооборудования; падения провода на землю; использование земли в качестве провода и т.д. Во всех этих случаях происходит резкое снижение потенциала заземлившейся части электрооборудования jз, В до значения, равного произведению тока, стекающего в землю, Iз, А, на сопротивление, которое этот ток встречает на своем пути, т. е. сопротивление заземлителя растеканию тока Rз, Ом:

Cтекание тока в землю сопровождается возникновением не только на заземлителе, но и в земле вокруг заземлителя, а следовательно, и на поверхности земли некоторых потенциалов.

Нам необходимо знать, от чего зависят значения этих потенциалов, как изменяются они при изменениях расстояния до заземлителя, т. е. знать уравнение потенциальной кривой.

Для упрощения анализа будем считать, что земля во всем своем объеме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным объемным сопротивлением r, Ом*м.

Распределение потенциала на поверхности земли. Замыкание частей электроустановок на землю сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участком электрической цепи. При этом вследствие сопротивления земли имеет место падение напряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на поверхности земли.

Читайте также:  Спираль для уменьшения тока

Рассмотрим схему растекания тока в земле при пробое изоляции электроустановки или падении оборванного провода на землю (рис. 16.14). Примем, что связь с землей осуществляется через полусферический заземлитель. Грунт однородный с удельным сопротивлением р. В этом случае ток замыкания I3 будет стекать с поверхности заземлителя по направлению радиусов от центра сферы. Плотность тока δ в точке А на поверхности грунта на расстоянии х от центра сферы

Ток с заземлителя растекается по значительному объему земли. С увеличением расстояния от заземлителя плотность тока уменьшается вследствие резкого возрастания сечения земли, через которое протекает ток. В бесконечно удаленных от заземлителя точках (x>∞) плотность тока равна нулю.

Измерения потенциалов в точке земли на разных расстояниях от заземлителя показали, что распределение потенциалов по поверхности земли при растекании тока с полусферического заземлителя подчиняется гиперболическому закону (см. кривую на рис. 16.14).

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68%, на расстоянии 10 м — 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть приняты равными нулю. Эти точки поверхности грунта можно считать находящимися вне зоны растекания и называть «землей» в электротехническом смысле слова.

Аналогичное распределение потенциалов происходит при растекании тока с заземлителей другой формы (труба, пластина, место соприкосновения оборванного провода с землей и т. п.).

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 352 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. Цель работы:выявить закономерности и особенности растекания тока в землю и оценить опасности замыканий на землю

date image2015-05-26
views image1012

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ ПРИ СТЕКАНИИ ТОКА В ЗЕМЛЮ

Цель работы:выявить закономерности и особенности растекания тока в землю и оценить опасности замыканий на землю.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

При контакте проводника электрической сети с землёй или корпусом электроустановки, имеющей связь с землёй, возможно стекание тока в землю. Так как протекание тока возможно только в замкнутой электрической цепи, то стекание и, следовательно, протекание тока в земле будет иметь место только в том случае, если земля будет представлять собой участок замкнутой электрической цепи. Другими словами, если в какой-либо точке ток стекает в землю, то обязательно есть и другая точка, из которой ток вытекает из земли. Например, в сетях с изолированной нейтралью при контакте фазы А с землёй (рис. 1) протекание тока через землю возможно только в том случае, если имеется контакт с землёй и фазы В (или С). В этом случае образуется замкнутая электрическая, цепь: фаза А, земля, фаза В.

Замкнутая электрическая цепь может иметь место и в том случае, когда явного контакта фазы В (или С) с землёй нет, но сопротивление между землёй и фазой В (или С) не равно бесконечности. В сетях с глухозаземлённой нейтралью (рис. 2) при замыкании фазы на землю всегда образуется замкнутая электрическая цепь.

Контакт проводника электрической сети или корпуса электроустановки с землёй может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник или группа проводников, находящихся в контакте с землёй, называется заземлителем, а преднамеренное соединение корпуса электроустановки с заземлителем — заземлением.

Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, которое называется сопротивлением растеканию тока заземлителя или просто сопротивлением растеканию. Обратимся к рис. 2, на котором показано замыкание на землю в точке М фазы А сети с глухозаземлённой нейтралью. В точке К нейтраль источника тока соединена с заземлителем. Будем считать, что точки М и К удалены друг от друга на достаточно большое расстояние. Поскольку земля представляет собой участок замкнутой цепи, то через землю и фазу А потечёт ток I, величина которого будет определяться соотношением:

где Uф фазное напряжение;

RMK сопротивление земли между точками М и К. Сопротивление фазного и заземляющего проводников несравнимо мало по сравнению с сопротивлением RMK, поэтому им мы пренебрегаем. Определим сопротивление RМK. Выделим на расстоянии х от точки стекания тока М полусферический слой земли толщиной dx. Электрическое сопротивление dRМэтого слоя земли будет прямо пропорционально толщине dx, удельному сопротивлению грунта ρ и обратно пропорционально площади слоя S=2πx 2 :

Из этой формулы видно, что электрическое сопротивление слоя земли одной и той же толщины тем меньше, чем дальше он расположен от точки стекания тока. Очевидно, что при одном и том же значении dx всегда можно взять такое х, при котором сопротивление dRnслоя земли станет пренебрежимо мало по сравнению со слоем земли, взятым в. непосредственной близости от точки стекания тока.

Например, сопротивление слоя земли толщиной 0,6 м и ρ=100 Ом·м на расстоянии 1 м равно 100 Ом, а на расстоянии 10 м равно 0,1 Ом.

Практически установлено, что, начиная с расстояния в 20 м от точки стекания тока, земля не оказывает существенного сопротивления растеканию тока, и эта зона называется зоной нулевого потенциала.

Из изложенного следует, что при любом расстоянии между точками М и К (сотни метров или сотни километров) сопротивление земли между этими точками будет одинаковым и определится сопротивлениями растеканию тока в зонах М и К растекания тока, т.е.

где RM и RK сопротивления растеканию тока при стекании его в точках М и К.

Определим эти сопротивления. Раньше была выведена формула (2), позволяющая определить сопротивление небольшого сферического слоя земли. Определим теперь полное сопротивление от точки касания проводника с землёй до зоны нулевого потенциала, теоретически до х = ∞.

Будем полагать, что проводник касается не одной точкой, а некоторой полусферической поверхностью, радиус которой равен r. Интегрируя (2) от r до ∞, получим полное сопротивление растеканию тока:

Из (4) видно, что сопротивление растеканию тока тем меньше, чем больше площадь контакта проводника с землёй (т.к. чем больше r, тем больше площадь контакта).

При устройстве искусственных заземлителей с целью уменьшения сопротивления растеканию тока с заземлителя стараются увеличить площадь соприкосновения металлических проводников с землёй путём увеличения их числа, закапывая их на большую глубину, где грунт более влажный и, следовательно, удельное сопротивление меньше.

Определим радиус r полусферического заземлителя, обеспечивающего сопротивление растеканию тока, равное 4 Ом, при ρ = 100 Ом·м. Из (4) получим:

r = ρ· = · ≈ 4 м.

Из этого примера видно, что для обеспечения требуемого сопротивления нужен полусферический заземлитель огромной величины. На практике, разумеется, используются не полусферические, а любые металлические проводники: полосы, стержни. Формулы для расчёта таких заземлений усложняются, но суть остаётся та же.

Перейдём теперь к оценке опасностей, связанных со стеканием тока в землю. Поставим такую задачу: можно ли определить потенциал (напряжение) точки М относительно земли? Точка М уже лежит на земле.

Читайте также:  Физический смысл активного сопротивления проводника переменному току

Можно, потому что, когда говорят о потенциале какой-либо точки (на земле, корпусе, фазном проводе и т.п.) относительно земли, то имеют в виду потенциал относительно зоны нулевого потенциала. Потенциал UM точки М относительно земли на сопротивлении растеканию тока в точке М, т.е. на сопротивлении слоя земли, ограниченного полусферой х=r и зоной нулевого потенциала, определяется:

Этот потенциал может быть замерен вольтметром. Для этого один вывод вольтметра необходимо подсоединить к точке М, а другой – поместить в зону нулевого потенциала. Аналогичным образом можно замерить потенциал любой точки, например, точки Д (рис. 2). Если какой-то корпус оборудования имеет металлическую связь с точкой Д, например, за счёт каких-либо металлических конструкций, то этот корпус находится в любом изолированном от земли месте, в том числе в зоне нулевого потенциала.

В этом случае мы имеем дело с выносом потенциала, представляющим в некоторых случаях серьёзную опасность. Например, если потенциал точки Д велик, то человек, находящийся в зоне нулевого потенциала и работающий на станке, имеющим связь с точкой Д, может быть поражён электрическим током. Вынос потенциала из зоны растекания тока в зону нулевого потенциала может происходить по различным металлическим конструкциям (трубопроводам, железнодорожным рельсам и т. д.).

Потенциал любой точки относительно земли, например, точки Д, можно определить аналитически. Действительно, если через землю течёт ток I, потенциал UД точки Д есть падение напряжения на участке земли, ограниченном полусферой с радиусом х = 1 (расстояние от точки Д до точки стекания – точка М) и х = ∞, то есть зоной нулевого потенциала.

где I — ток, протекающий по земле;

RД — сопротивление слоя земли, ограниченного полусферой х = 1 и х = ∞.

Для определения RД необходимо проинтегрировать r от х = 1 до x = ∞,

в результате чего будем иметь:

Подставляя (7) в (6), получим:

Задаваясь различными значениями l, можно построить график распределения потенциала в зоне растекания тока (рис. 3). Чем ближе к точке стекания тока, т. е., чем меньше l, тем больше UД. Максимальное его значение будет при l = r, когда UД = UM. При l = 20-30 м , UД = 0.

Из графика, приведённого на рис. 3, и из (8) видно, что в зоне растекания тока различные точки, например С и Д (рис. 2, 3), имеют различные потенциалы. Это обстоятельство является неблагоприятным, так как представляет потенциальную опасность поражения током человека. Критерием опасности служит так называемое шаговое напряжение— напряжение (разность потенциалов) между двумя точками земли, расстояние между которыми равно длине шага (0,7 м). Чем ближе к точке стекания тока, тем больше шаговое напряжение.

Изложенное выше может быть использовано на практике, например, для определения сопротивления растеканию реального заземлителя или при определении удельного сопротивления грунта.

Действительно, пусть имеется заземлитель М, сопротивление растеканию тока RM, которое неизвестно. Как его определить? Необходимо собрать электрическую схему, аналогичную той, которая приведена на рис. 2. Основная задача — пропустить через требуемый заземлитель ток I и определить потенциал UM этого заземлителя. Тогда согласно (5) искомое сопротивление будет найдено по формуле:

Такой способ определения сопротивления растеканию заземлителя используется на практике и называется способом амперметра-вольтметра.

Если нам известна величина RM и конструкция заземлителя, то можно определить и удельное сопротивление земли ρ. Например, если заземлитель полусферический, то р можно определить из (4):

Если конструкция заземлителя нам неизвестна или она очень сложная, то для определения р можно воспользоваться (8):

Для определения ρ по (11) необходимо, как и при определении RM, найти ток I, проходящий через заземлитель, напряжение UД какой-либо точки земли и расстояние l от этой точки до точки стекания тока в землю.

Источник



Опасность поражения человека при растекании тока в земле

Пробой изоляции, замыкание электрической цепи на землю или преднамеренное соединение электрической цепи на землю вызывают растекание тока в земле. Оно обусловлено появлением разности потенциалов между отдельными точками земли или между заземленным электрооборудованием и землей.

В наиболее простом случае, например при замыкании токоведущего провода на землю, его можно рассматривать в виде контакта полусферы с землей, имеющей однородное удельное сопротивление ρ.

Принято считать, что линии тока в земле идут по радиусам от центра полусферы. Пространство вокруг полусферы (заземлителя), где наблюдается прохождение тока замыкания на землю, называется полем растекания.

Изменение потенциала φ вдоль линий тока на поверхности земли подчиняется закону:

где r удельное сопротивление грунта, Ом·м,

х – расстояние вдоль линии тока, м,

График формулы (4.33) представляет собой гиперболу, в соответствии с которой определяется распределение потенциалов по поверхности земли (рисунок 3.44). Такое распределение объясняется тем, что сечение земли, через которое проходит ток, возрастает во второй степени от длины радиуса полусферы.

Рисунок 4.33 – Распределение потенциалов при замыкании тока на землю

Наибольшее сопротивление растеканию тока оказывают слои земли вблизи заземлителя, поскольку ток здесь проходит по сечению малого размера. С увеличением расстояния по линии тока сечение возрастает, и сопротивление растеканию тока резко падает. Этим и объясняется, что наибольшее изменение потенциала jmax происходит в близи заземлителя.

Напряжение между полусферой и землей Uзпри x = r составляет:

Величина R3 называется сопротивлением растеканию тока в землю. Напряжение прикосновения Unp в свою очередь будет определяться разностью потенциалов между точкой входа тока в землю и какой-либо точкой в поле растекания тока:

Таким образом, прикасаясь к электрооборудованию, находящемуся в аварийном состоянии и имеющему выносную связь с землей, человек может быть поражен напряжением прикосновения.

При нормальном режиме работы электроустановки допустимо значение Uпр = 2 В, а ток, проходящий через человека, Iч ≤ 0,3 мА. В аварийном режиме, т. е. при пробое изоляции, допустимо значение напряжения прикосновения Uпр = 36 В, и тока, проходящего через человека, Iч = 6 мА (при действии более 1 с). Для электробытовых установок эти параметры не должны превышать соответственно 12 В и Iч = 2 мА.

Другим видом опасности при явлении растекания тока в земле может быть опасность шагового напряжения Uш.

Шаговое напряжение определяется разностью потенциалов, над которой находятся ноги человека (рисунок 4.34).

Рисунок 4.34 – Напряжение шага при одиночном заземлителе

Если одна нога человека касается земли на расстоянии х от точки контакта провода с землей, а другая находится на расстоянии х + а (а – ширина шага, м), то шаговое напряжение будет равно:

Наибольшая опасность возникает, если одной ногой человек касается провода, а другая в это время стоит на земле. В этом случае напряжение шага будет иметь максимальное значение:

По мере удаления от заземлителя опасность шагового напряжения снижается и на расстоянии 20 м не представляет опасности.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник