14.3 Растекание тока при замыкании на землю.

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или непосредственно с землей.

Замыкание может вызвать: повреждение изоляции; возникновение контакта между токоведущими частями электрооборудования и заземленным проводом; падение на землю оборванного провода, находящегося под напряжением.

Формы и размеры заземлителя (проводника, осуществляющего контакт с грунтом) различны, а электрические свойства грунта обычно неоднородны. Поэтому в общем виде распределение потенциалов в электрическом поле заземлителя определяется сложной зависимостью. Для упрощения положим, что заземлитель имеет форму полусферы и находится в однородном и изотропном грунте. Если на достаточно большом расстоянии от рассматриваемого заземлителя нет других электродов, то линии тока направлены по радиусам от его центра и перпендикулярны поверхности заземлителя. (рис.3.2)

Задача сводится к нахождению потенциала на поверхности земли на расстоянии х от точки стекания тока на землю.

_а= (3.1)

Выделив на расстоянии х от заземлителя элементарный шаровой слой толщиной dx, найдем падение напряжения в этом слое.

dU=Edx (3.2)

где Е – напряженность электрического поля.

Рис. 3.2 Схематичное изображение растекания тока замыкания на землю в грунте через полусферический заземлитель.

Напряженность электрического поля в точке а, находящейся на расстоянии х от центра заземлителя

Е= j (3.3)

где  - удельное сопротивление грунта, Омм (сопротивление куба грунта с ребром длиной 1м).

j – плотность тока в точке а

(3.4)

где

I_з – ток замыкания на землю, А.

Отсюда

(3.5)

(3.6)

Таким образом, потенциал любой точки, находящейся на расстоянии х от заземлителя, равен

(3.7)

Экспериментально установлено, что на расстоянии 1м от заземлителя потенциал уменьшается на 68%, 10м – 92%, 20м – 100%.