31. Явления, которые возникают, в случае растекания тока при замыкании на землю. Уравнение потенциальной кривой.

Растекание тока на землю представляет опасность поражения для человека, который может оказаться под напряжением прикосн овения или шаговым напряжением.

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение, находящееся под напряжением частей электроустановки с землей. Специальный металлический электрод принято называть заземлителем.

Принимают следующие упрощения:

- грунт однородный и изотопный

- удельное сопротивление грунта во много раз превышает удельное сопротивление материала заземлителя

-

Рис.1 Закон распределения потенциалов по поверхности грунта.

ток стекает в землю через однородный заземлитель

Так как форма заземлителя полусферическая и грунт однородный, то ток растекается во всех направлениях равномерно. Выделим на расстоянии х от оси заземлителя элементарный слой толщиной dx в форме полусферы. Плотность тока в каждой его точке равна (1) , где I₃ - ток замыкания на землю.

Запишем закон Ома в дифференциальной форме: (2), где Е - напряженность электрического поля в точке слоя; ρ - удельное электрическое сопротивление грунта (ρ=const).

Приравняв уравнения (1) и (2), получим .

Падение напряжение на элементарном слое dx будет равно .

Для того, чтобы определить потенциал любой точки на поверхности грунта, нужно проинтегрировать выражение (4): .

Таким образом, получено уравнение гиперболы. Так как x не может быть меньше r, максимальное значение потенциала имеют точки грунта, соприкасающиеся с поверхностью заземлителя: =

На практике применяются заземлители, создающие на поверхности грунта законы распределения потенциалов, которые по мере удаления от заземлителя, также стремятся к гиперболическому закону.

32. Дайте определение понятию «зона растекания тока», «электротехническая земля».

Зона растекания тока – это область грунта, лежащая вблизи заземлителя, где потенциалы не равны 0. Вблизи заземлителя наблюдается наибольшее падение напряжения. В цепи замыкания наибольшим потенциалом обладает заземлитель. Более удаленные участки грунта имеют большее поперечное сечение и оказывают меньшее сопротивление току. Если точка находится на значительном удалении от электрода, т.е. , то ее потенциал ее близок к нулю. При удалении от электрода, наступает зона электротехнической земли. Плотность тока в земле также равна 0.

Рис. 1 Растекание тока через полусферический заземлитель

Электротехническая земля - область поверхности грунта, потенциал которой равен 0.

33.Рассмотрите напряжение прикосновения.

Напряжение прикосновения - есть разность потенциалов двух точек электрической цепи, которых одновременно касается человек. Если человек стоит на грунте и прикасается к электрооборудованию, которое находится под напряжением, то к нему прикладывается напряжение, согласно закону Ома: .

Рисунок 1 - Расположение рабочих мест и зависимость напряжения прикосновения от расстояния до заземлителя

Т.к. человек касается корпуса, то потенциал корпуса или напряжения относительно земли будет равно:

По мере удаления от заземлителя, напряжение прикосновения будет возрастать, и у последнего, 3его оборудования оно равно напряжению относительно заземлителя, т.к.

При одиночном полусферическом заземлителе напряжение прикосновения равно:

, где - коэффициент напряжения прикосновения (0…1).

Для других типов заземлителей это выражение является справочным и также принимает значения (0…1).

Для снижения напряжения прикосновения применяют контурные заземлители, диэлектрическую обувь, диэлектрические коврики, щиты, перчатки и инструмент с изолированными рукоятками.