11. Схема и характер растекания тока в грунте
Замыкание токоведущих частей ЭУ на землю сопровождается протеканием через них тока на землю. Вследствие сопротивления земли имеет место падение напряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на поверхности. Схема растекания тока в земле при пробое изоляции ЭУ (связь с землей осуществляется через сферический заземлитель).
Схема растекания тока в грунте
Ток замыкания Iз
будет стекать с поверхности заземлителя
по направлению радиусов от центра сферы.
Плотность тока
в точке А на поверхности грунта на
расстоянии х от центра сферы будет
определяться из выражения:
(1)
С увеличением расстояния от заземлителя
(х) плотность тока уменьшается
вследствие резкого возрастания площади
сечения земли, через которое протекает
ток. При
плотность тока снижается до нуля.
Потенциал какой-либо точки А (
),
находящейся на поверхности грунта с
удельным сопротивлением
на расстоянии х от центра заземлителя
будет определяться выражением:
(2)
Из выражения следует, что распределение потенциалов на поверхности земли при растекании тока с полусферическим заземлителем подчиняется гиперболическому закону. На расстоянии 1 м потенциал снижается до 32 %; на расстоянии 10 м – до 8 %. На расстоянии 20 м потенциал практически равен 0.
12. Напряжение прикосновения при пробое изоляции заземленной электроустановки
13. Напряжение шага при пробое изоляции заземленной электроустановки
Напряжение прикосновения (Uпр ) - напряжение между двумя точками цепи тока, к которым одновременно прикасается человек.
Если человек рукой касается корпуса ЭУ, оказавшийся под напряжением, а ногами стоит в точке А (на расстоянии х от заземлителя) он попадает под напряжение прикосновения определяемое из выражения:
Uпр
= (
)
(напряжение – разность потенциалов между двумя точками сети)
- коэффициент, учитывающий форму распределения потенциала на поверхности земли при растекании тока и сопротивление растекания тока с ног человека на землю.
UПР зависит от
потенциала в точке замыкания
(потенциала корпуса ЭУ) и удаления
человека от места замыкания: по мере
удаления от заземлителя Uпр
возрастает.
Точка 1 UПР = 0
Точка 2
Точка 3
Зная допустимые токи (I доп ) для различной длительности воздействия и сопротивление тела человека (Rч ), можно определить допустимое напряжение прикосновения
Напряжение шага (Uш ) – напряжение между двумя точками цепи тока, на которых одновременно стоит человек, или падение напряжения на теле человека, включенного в электрическую цепь по пути тока «нога – нога». Ширина шага (а) – 0,8 м (среднее значение).
Напряжение шага зависит от двух основных
факторов: потенциала в точке замыкания
и
удаления человека от места замыкания
х.
Потенциал точки на расстоянии х от места замыкания:
Потенциал точки на расстоянии шага (а)
от точки х:
Реально напряжение шага ниже разности
потенциалов на расстоянии шага за счет
сопротивления растеканию тока с ног
человека. Учитывается коэффициентом
.
Точка 1
Точка 2
Точка 3 UШ = 0
Интенсивные судороги возникают при Uш = 100 -150 В. В результате судороги ног возможно падение человека на землю. При этом увеличивается расстояние между точками касания земли (рука, нога, голова), возрастет разность потенциалов, ток протекает по более опасному пути.
На расстоянии 10-20 м от места замыкания напряжение шага не представляет опасности.