§2. Анализ опасности напряжения прикосновения.

Напряжение прикосновения – это напряжение, появляющееся на теле человека при прикосновении к двум точкам цепи тока, в том числе при повреждении изоляции между частями электроустановок, которых одновременно касается человек.

Для человека, который стоя на грунте, касается оказавшегося под напряжением заземленного корпуса:

Потенциал руки есть напряжение корпуса относительно земли φ_з= φ_р, равен потенциалу на заземлителе

Потенциал ног, стоящих в точке А, равен потенциалу основания в этой точке, находящейся на расстоянии x от заземлителя

Вывод: чем дальше от заземлителя, тем опаснее прикосновение.

а) U_пр при одиночном заземлителе.

Пусть имеется несколько электродвигателей, корпусы которых заземлены с помощью одиночного заземлителя. При замыкании на корпус одного из них на заземлителе и на всех присоединенных к нему металлических частях, в том числе на корпусах других электродвигателей, появится потенциал φ_з.

Поверхность вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящей от формы и размеров заземлителя.

U_пр=φ_з – φ_осн.

Если человек коснулся двигателя 2, то напряжение прикосновения определяется отрезком АВ, т.е. формой потенциальной кривой и растеканием до заземлителя.

1) При x=20м (случай 1) x→∞, φ_осн=0, U_пр=φ_з, α₁ =1. Это наиболее опасный случай.

2) При x=x_з – человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 3). U_пр=0, α₁ =0. Это безопасный случай. Человек не подвергается воздействию напряжения прикосновения, хотя и находится под потенциалом заземлителя.

3) X=0 – 20м. Напряжение прикосновения плавно возрастает от 0 до φ_з, а α – от 0 до 1.

б) Напряжение прикосновения при групповом заземлителе.

На участке между электродами все точки поверхности земли имеют потенциал отличный от нуля. Поэтому в любом месте напряжение прикосновения меньше потенциала заземлителя и α₁<1.

U_пр=0 и α₁=0 так же когда человек стоит непосредственно на заземлителе, входящем в состав группового заземлителя.

Наибольшие напряжения прикосновения находятся в точках, равноудаленных от заземлителей. Например, при размещении электродов по вершинам или сторонам правильного многоугольника, максимальное напряжение прикосновения находится в центре этих фигур.

Если электроды образуют сетку, то внутри каждой клетки наибольшее напряжение прикосновения будет точно в центре, причем в угловых клетках напряжения прикосновения будут больше, чем в других.

Вывод: разность потенциалов внутри клетки (сетки) меньше, следовательно, опасность меньше, чем при одиночном заземлителе, а за пределами сетки опасность такая же, как у одиночных.

§3. Анализ опасности напряжения шага.

Человек, находящийся в поле растекания тока, оказывается под напряжением шага, если его ноги находятся в точках с разным потенциалом.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (то же падение напряжения в сопротивлении тела человека при схеме включения в цепь тока "нога – нога").

Это напряжение между двумя точками земли или пола, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.

U_ш=I_h·R_h,

I_h – ток, проходящий через человека по пути "нога – нога";

R_h – сопротивление тела человека.

На рисунке показано распределение потенциала в поле растекания одиночного заземлителя. Напряжение шага определяется как разность потенциалов между точками А и Б:

U_ш=φ_А – φ_Б.

Точка А удалена от заземлителя на расстояние X

Точка Б удалена на расстояние (x+a) – дальше на шаг человека, поэтом

- коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной

кривой (для полусферического заземлителя).

Для заземлителей другой формы β₁ определяется сложнее – расчетным путем или измерениями (дается в справочнике).

β₁ зависит от формы и конфигурации заземлителя и положения относительно его точки, в которой он определяется.

Чем ближе к заземлителю, тем больше β₁ и если человек стоит над заземлителем, то β₁ принимает максимальное значение.

Человек, стШаговое напряжение может быть равным нулю, если обе ноги человека находятся на одной эквипотенциальной линии.

Если учесть влияние допустимых сопротивлений поверхности ноги и сопротивление обуви:

оящий вне поля растекания вообще не попадает под напряжение шага, т.к. β₁=0 и U_ш=0.

Влияние дополнительных сопротивлений учитывается коэффициентом:

но в данном случае

:

Напряжение шага при одиночном заземлителе.

 

Напряжение шага определяется формой потенциальной кривой и расстоянием до заземлителя.

1)Наибольшее значение напряжения шага и β₁ будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда одной ногой человек стоит на заземлителе, а другой – на расстоянии шага от него – наиболее опасный случай;

2)Наименьшее значение напряжения шага и β₁ будет при бесконечном удалении от заземлителя, практически дальше 20м. В этом месте U_ш=0, β₁=0;

3)При X=0 – 20м U_ш и β₁ будут иметь промежуточные значения, плавно уменьшаясь.