49. Аналiз небезпеки електричного замикання на землю.

Електричне замикання на землю - це випадкове електричне з'єднання струмоведучих частин з землею або з неструмоведучими конструкціями чи предметами, які проводять електричний струм і неiзольовані вiд землi.

У випадку замикання на землю або на корпус заземленого обладнання вiдбувається розтiкання струму у землi (див. рис.5.15.). Розглянемо розподiл потенцiалу у зонi розтiкання струму I_з з пiвшарового заземлювача у однорiдному грунтi з питомим опором . Зоною розтiкання струму вважається зона землi, за межами якої електричний потенцiал, зумовлений струмами замикання на землю, може бути умовно прийнятий нулю. На практицi цю вiдстань приймають рiвною 20 м.

Рис.5.15. Розподіл потенціалу основи при замиканні на землю

Падiння напруги у елементарному шарi dx

dU = E dx,де E = j - напруженiсть електричного поля, В| м; - питомий опір грунту, Ом*м.

Густина струму на вiдстанi х вiд заземлювача (у точці А)

j = I₃ / 2 х2,

де I₃ - струм замикання на землю; х - вiдстань вiд центру пiвсфери точки А.

Потенцiал точки А на поверхнi грунту (або напруга цiєї точки вiдносно нескiнченно вiддаленої точки з нульовим потенцiалом) визначається за виразом

,

_{тобто потенцiал точки по мірі вiддалення її вiд землi зменшується по гіперболічному закону (рис.5.15). Максимальний потенцiал буде на поверхнi заземлювача при} x=r₀

, де r₀ - радiус заземлювача, м; R_{3 =} - опір розтiкання (опір заземлювача), Ом.

В зонi розтiкання струму людина може опинитись пiд рiзницею потенцiалiв, наприклад, на вiдстанi кроку 5.5.1.

50. Напруга кроку.

- напруга мiж двома точками ланцюга струму (різниці потенцiалiв точок дотику), що знаходяться одна від другої на вiдстанi кроку, на яких одночасно стоїть людина(див. рис.5.15).:

,

де - коефiцiєнт напруги кроку, який враховує форму потенцiйної кривої, а - відстань кроку. Для розрахункiв величина вiдстані кроку приймається рівною 0,8 м. Враховуючи опір взуття R_вз та опір розтiкання струму з нiг людини R_н повний опір людини

R_пов = R_h + R_вз + R_н = R_h,

де

= R_h /R_пов- коефiцiєнт, що враховує падiння напруги у додаткових опорах ланцюгiв людини. Тодi напруга кроку буде

.

Висновки.

• Напруга кроку залежить вiд ступеню вiддалення людини вiд заземлювача, крутизни потенційної кривої, опіру взуття та основи на якій вона стоїть а також вiд вiдстанi кроку.

• При замиканні на землю через корпус заземленого обладнання корпус також опиниться пiд потенцiалом заземлювача. У випадку дотику до корпусу людина виявляється пiд напругою дотику.

51. Напруга дотику.

- напруга (різниця потенцiалiв) мiж двома точками ланцюга струму (рука, нога), яких одночасно торкається людина (рис. 5.16.).

Рис.5.16. Напруга дотику

Різниці потенцiалiв мiж корпусом електроустановки та точкою А, на якої стоїть людина буде

,

де = - коефiцiєнт напруги дотику - враховує форму потенцiйної кривої. Враховуючи опори взуття та розтікання струму з нiг напруга дотику

,

де = = R_h/R_пов.

Висновки. При вiддаленнi вiд заземлювача напруга дотику збiльшується та досягає найбiльшого значення при вiдстанi бiльш 20 м вiд нього. При збiльшеннi опору взуття (використання діелектричних калош, ботiв), опру основи на якому стоїть людина (використання діелектричних килимів, пiдставок) напруга дотику зменшується. Напруга дотику зменшується практично до нуля при вирiвнюваннi потенцiалiв мiж точками дотику людини.