14.3. Явления при стекании тока в 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 или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называется заземлителем. Кроме того, одиночный проводник, находящийся в контакте с землей, называется также одиночным заземлителем, или заземляющим электродом, пли просто электродом, а заземлитель, состоящий из нескольких параллельно соединенных электродов, на­зывается также групповым или сложным заземлителем.

Причинами стекания тока в землю являются: замыкание токо-ведущей части на заземленный корпус электрического оборудования, падение провода на землю, использование земли в качестве провода и т.п. Во всех этих случаях происходит резкое снижение потенциала (т.е. напряжения относительно земли) φ₃ , В, заземлившейся токове-

дущей части до значения, равного произведению тока, стекающего в землю I₃ , А, на сопротивление, которое этот ток встречает на своем

пути, т.е. сопротивление заземлителя растеканию тока, R₃ , Ом:

Это явление, весьма благоприятное по условиям безопасности, используется как мера защиты от поражения током при случайном появлении напряжения на металлических нетоковедущих частях, ко­торые с этой целью заземляются. Однако наряду с понижением потен­циала заземлившейся токоведущей части при стекании тока в землю возникают и отрицательные явления, а именно появление потенциа­лов на заземлителе и находящихся в контакте с ним металлических частях, а также на поверхности грунта вокруг места стекания тока в землю. Возникающие при этом разности потенциалов отдельных точек цепи тока, в том числе точек на поверхности земли, могут достигать больших значений, представляющих собой опасность для человека.

Стекание тока в землю через одиночный заземлитель.

Стекание тока в землю сопровождается возникновением на заземли­теле, в земле вокруг заземлителя и на поверхности земли некоторых потенциалов.

Для большего упрощения считаем, что земля во всем своем объ­еме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным объемным сопротивлением р, Ом • м.

П

усть мы имеем шаровой заземлитель радиусом г, м, погру­женный в землю на бесконечно большую глубину. Через этот шар в землю стекает ток 1₃ , А, который подается к заземлителю с помощью изолированного проводника. Требуется получить уравнение для по­тенциала ф, В, в некоторой точке объема земли А, отстоящей от цен­тра заземлителя на расстоянии х, м, или, иначе говоря, уравнение по­тенциальной кривой.

Поскольку, как нами принято, земля однородна, ток в земле бу­дет растекаться от шара равномерно и симметрично во все стороны (по радиусам шара) и плотность его в земле будет убывать по мере удаления от заземлителя (по мере увеличения сечения слоя земли, через которое проходит ток).

На расстоянии х, м, от центра шара плотность тока δ, А/м², будет: