3.1.6. Небезпека замикання на землю в електроустановках, напруга кроку, напруга дотику

Замикання частин електроустановки, що перебувають під напругою, па землю відбувається у разі пошкодження ізоляції, падіння дроту на землю то­що. У разі замикання на землю струм створює на її поверхні потенціали, за­кон розподілу яких залежить від типу заземлювача. Зону землі, за межами якої електричний потенціал, що зумовлений такими струмами, можна умовно вважати рівним нулю, називають зоною розтікання струму.

У разі замикання па землю небезпечними є напруга дотику та напруга кроку.

Якщо струм надходить в землю через один заземлювач (»півсферичної форми, який заглиблений в однорідному фунті, навколо нього утворюються еквіпотенціальні концентричні кола. Крива розподілу потенціалів у зоні розтікання круто спадає поблизу заземлювача (рис. 3.8). Чим більший пито­мий опір землі (менша її провідність), тим крутіша форма кривої.

Людина, яка опинилась у зоні розтікання струму, потрапляє під напругу кроку, що дорівнює різниці потенціалів точок фунту, з якими контактують її попі U_% =ф₍ ~ф..

Для одного заземлювача папівсфсричної форми напругу кроку знаходять

/ (VI

за формулою U = , де /, - струм замнкаїпія на землю. А; р - шгго-

2ти(х + а)

мий опір поверхні фупгу, Ом м; а - ширина кроку, а - 0.8, м; х - відстань віл місця замикання (центра заземлювача) до точки, яку розглядають, м.

Найбільше значення напруга кроку V_% мас за найменшої відстані від за­землювача, коли людина однігю ногою стоїть безпосередньо на заземлювачі, а другою на відстані кроку від нього.

Найменше значення U, мас за нескінченно великого віддалення від за­землювача х = оо за межами зони розтікання струму дг > 20 м. де (У, =0. На відстані меншій 20 м U_% мас проміжні значення, які залежать від типу зазем­лювача. Якшо ноги людніш розташовані на однаковій відстані від заземлю­вача а = 0 або на одній еквіпотенціальній лінії, отримуємо такий же резуль­тат U, = 0. Тобто, напруга кроку зменшується за віддалення від місця замикання на землю і зменшення довжини кроку людини.

U.

Сила струму, що проходить через людину:

U.

' R, + R, Ä₄₊6p де Ä, опір тіла людини. Ом; R, - опір розтікання струму в грунті між точ­ками, в яких перебувають ноги людини («опір кроку»), Якшо не враховувати опір взуття, то R_t * 6р. де р - питомий опір поверхні фунту.

Рис. J.H. Розподіл поганіші» на поверхні землі навколо напівсфсричного заземлювача

Рис і. 9 Наир>та дотику до заземленою корпуса електроустановки, що опинився під напругою: І - крива, що характеризує зміну напрутм в зоні розтікання струму, 2 крива, що характеризує зміну напруги дотику залежно від відстані до іаісмлювача

Якшо людина перебуває в зоні розтікання струму іі торкається корпуса пошкодженої електроустановки, вона опиияпься під напругою дотику U_tl (рис. 3.9). Напругу визначають, як різинцю потенціалів між корпусом елек­троустановки (напруга па заземлювачі) <p,,B, і потенціалом точки поверхні фунту місця розміщення ніг людини ф.,В, використовуючи такі формули:

и» = Ф,-ф„.

або

U„ =Ф,0„

де а, - коефіцієнт напруги дотику, який залежить від типу заземлювача (({юрми потсмспалі.ііої кривої):

а, =1-^-21. Ф.

Напруга дотику мас найбільше значения U_m = Ф,, а «, =1 за найбіль­шого віддалення людини віз заземлювача, коли дг = со, тобто якщо х£20м. Це найбільш небезпечний випадок дотику.

За найменшого значення х. коли людина стоїть безпосередньо на заземлювачі. U_Mn - 0 та а, =0. Безпечний випадок: людина не підпадає під дію напруги дотику, якщо вона буде під потенціалом заземлювача ф,. За інших значень.х від Одо 20 м U ^ плавно збільшується ви О до ф,, а а, - від Одо І.

Струм, який зумовлений напругою дотику та проходить через тіло лю­дини, визначають за формулою

де R_r, опір дотику, до складу якого входять опір заземлю вального облад­нання й опорної поверхні ніг людини. В основному значення /?„„ залежить ви питомого опору верхніх шарів грунту.

Для зменшення напруги кроку та дотику погрібно, щоб крива розподілу потенціалів у зоні розтікання струму була більш пологою. Це досягають вирівнюванням потенціалів. Для цього застосовують різні конструкції зазем- лювального обладнання.