Явления при стекании тока в землю

При стекании тока в землю вокруг проводника, по которому в землю стекает ток в земле образуется зона растекания тока. Плотность тока в земле по мере удаления от заземлителя будет убывать по гиперболическому закону:

^{ρ ϕ} 2³

₃ =

I

π

r

,

Где: Iз - ток замыкания, ρ – удельная сопротивление грунта, r – расстояние от места замыкания.

Максимальный потенциал будет иметь сам заземлитель, Теоретически поле растекания тока простирается до бесконечности. Однако в действительности плотность тока на расстоянии 20 м от заземлителя практически равна нулю (20м – радиус зоны растекания тока). Точки почвы, лежащие вне зоны растекания тока, называется “землей” в электротехническом смысле слова.

Напряжение прикосновения

Если человек касается рукой металлической части,

соединенной с заземлителем, то рука приобретает потенциал

ϕ _р

заземлителя . Одновременно человек может касаться

ногами точек почвы с другими потенциалами . В результате

ϕ _н

между рукой и ногами человека возникает разность

потенциалов.

Напряжение прикосновения ( Uпр ) – это разность

потенциалов двух точек электрической цепи, которых

одновременно касается человек, или, иначе говоря, падение

напряжение в сопротивлении тела человека:

_{пр h} R_h V = I ⋅

,

^ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ _з ^х V_пр = _р − _н = _з − _х = _з ⋅ − =

₁ (1 ) ϕ α

ϕ

з

где α₁ - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой (α₁ ≤1);

I – кривая распределения потенциалов;

II – кривая распределения Uпр.

Для человека “1”, который стоит непосредственно над заземлением ϕ_з = ϕ_н ( ) и ϕ _р = ϕ _н

27

= 0 _пр

V α₁ = 0 - безопасный случай.

Для человека “3” V_пр = ϕ_з = I_з r_з , - наиболее опасный случай. = 0 ϕ _n α = 1

Напряжение шага

Человек, идущий по поверхности земли в зоне растекания

тока, оказывается под напряжением, не касаясь каких-либо частей

электроустановок. Это происходит потому, что удаленные на

разные расстояния от заземления точки почвы, которых

одновременно касаются ноги человека, имеют разные

потенциалы.

Напряжением шага называется разность потенциалов двух точек

на поверхности земли в зоне растекания тока, на которых

одновременно стоит человек.

,

V_ш =ϕ _x −ϕ _x+a

где х – расстояние от заземлителя до одной ноги а – шаг человека, при расчете а = 0,8 м

,

_{ш x x a з h} R_h V = − = ⋅ = I ⋅ ϕ ϕ ₊ ϕ β₁

где - ток на пути нога-нога.

_h I

ϕ _x ϕ _x+a ϕ _з

и является частями потенциала заземления , разность их - часть этого потенциала. β₁

- Коэффициент напряжения шага или просто коэффициент шага, учитывает форму β1 Vш

потенциальной кривой. Обычно <1; - падает по мере удаления от заземлителя ≈ 0 V_ш 0 β₁ ≈

Более 20 м ;