
- •Примеры решения задач на растекание тока с одиночных заземлителей Задача 1
- •Задача 2
- •Задача 3
- •Пример решения задачи на растекание тока с групповых заземлителей
- •Пример решения задачи на напряжение прикосновения и шага
- •Пример решения задачи по анализу электробезопасности сетей в аварийном режиме
- •Примеры решения задач по оценке эффективности защитного заземления Задача 1
- •Задача 2
- •Примеры решения задач по оценке эффективности зануления Задача
- •Примеры решения задач по оценке эффективности защитного отключения Задача
Пример решения задачи на растекание тока с групповых заземлителей
Ток Iз стекает с группового заземлителя, состоящего из трех одинаковых полушаровых электродов радиусом r = 0,5 м, размещенных в вершинах равностороннего треугольника (см. рисунок).
Определить значение потенциала группового заземлителя j гр при расстояниях между центрами электродов S, равных 2,5; 10; 40 м и значении удельного сопротивления грунта r , равном 120 Ом*м (земля однородная).
Решение: Поскольку электроды одинаковы и находятся в одинаковых условиях, значения сопротивлений растеканию тока с них, токов, стекающих через них в землю, и их собственные потенциалы равны. При этом сопротивление растеканию тока одиночного электрода
ток, стекающий через одиночный электрод в землю
собственный потенциал одиночного электрода
j 0 = I0 R0 = 10 * 40 = 400 В.
С учетом наведенных потенциалов jн на один из электродов потенциалами двух других электродов потенциал группового заземлителя определяется как (2.19 ):
j гр = j 0 + (п-1)j н .
Учитывая, что:
,
получим:
.
Искомые значения потенциалов группового заземлителя будут равны:
при S = 2,5 м j гр = 1,5 * j 0 = 600 В;
при S = 10 м j гр = 1,1 * j 0= 440 В;
при S = 40 м j гр = 1,0 * j 0 = 400 В.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что при уменьшении расстояний между одиночными электродами группового заземлителя значение потенциала группового заземлителя возрастает.
Пример решения задачи на напряжение прикосновения и шага
Ток стекает в землю через полушаровой заземлитель.
1) На расстоянии x1 = 2,2 м от места замыкания на землю стоит человек (см. рисунок). Определить для него напряжение шага, если размер шага а=0,8 м.
2) На расстоянии x2 = 4 м расположена металлоконструкция (см. рисунок). Определить напряжение прикосновения для человека, касающегося металлоконструкции и находящегося на расстоянии x3= 8 м или x4 = 25 м от места замыкания.
При решении задачи принять удельное объемное сопротивление грунта r = 100 Ом*м, а сопротивления растеканию тока основания, на котором стоит человек, равным нулю.
Решение: Потенциал любой точки поверхности земли вблизи одиночного полушарового заземлителя можно определить по формуле (2.8)
1) Определим напряжение шага (см. Напряжение прикосновения и шага). Так как напряжение шага – это разность потенциалов между двумя точками поверхности земли, на которых одновременно стоит человек, в нашем случае с координатами x1 и x1+ а, рассчитаем его значение как:
2) Определим напряжение прикосновения для двух указанных в условиях задачи случаев. Напряжение прикосновения – это разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (см. Напряжение прикосновения и шага). В обоих случаях человек касается металлической конструкции, имеющей связь с землей. Следовательно потенциал рук человека в обоих случаях будет равен потенциалу металлической конструкции, который может быть определен следующим образом:
Потенциал ног человека определяется потенциалом основания, на котором стоит человек (в одном случае расстоянием x3, в другом x4). Потенциал ног на расстоянии x3 рассчитывается как
следовательно напряжение прикосновения для этого случая равно
Так как расстояние x4 > 20м, можно принять потенциал ног равным нулю. Человек фактически находится вне зоны растекания тока. Следовательно, напряжение прикосновения для этого случая равно
Ответ задачи: 1) 40 В; 2) 30 В, 60 В.
Усложним задачу.
Предположим, что сопротивление растеканию тока с основания, на котором стоит человек Rосн не равно нулю, а сопротивление тела человека электрическому току Rh = 1 кОм.
1) Для человека, стоящего на расстоянии x1 = 2,2 м определим напряжение шага с учетом того, что сопротивление растеканию тока с одной ноги человека Rн = 2 кОм.
Решение: С учетом Rосн напряжение шага определяется как:
U'ш= Uш * b 2 ,
где Uш – напряжение шага, рассчитанное без учета Rосн; b 2 – коэффициент напряжения шага:
(Здесь учтено, что в контуре тока участвует поочередно каждая нога человека, и, соответственно, сопротивление основания, на котором он стоит, равно удвоенному значению Rн.)
В нашем случае
При этом U'ш = 40 * 0,2 =8 В.
Ответ задачи: 8 В.
2) Для человека, находящегося на расстоянии x4 = 25м, определим напряжение прикосновения с учетом того, что сопротивление растеканию тока с основания, на котором стоит человек Rосн = 9 кОм.
Решение: С учетом Rосн напряжение прикосновения определяется как
U'h = Uh * a2,
где Uh – напряжение прикосновения, рассчитанное ранее без учета Rосн, a 2 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий Rосн :
В
нашем случае
Следовательно, искомое напряжение прикосновения U'h = 60 * 0,1 = 6 В. Результаты показывают, что напряжение прикосновения и шага существенно зависят от сопротивления Rосн.