80. Защитное заземление. Явление стекания тока в землю, «поле растекания тока»

Преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквива­лентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, называется защитным заземлением. Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжение прикосновения Uпр и тока I протекающего через человека. Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу электрооборудования или другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением. В основе этого метода защиты человека от поражения электрическим током лежит явление стекания тока в землю, при котором происходит резкое снижение потенциала оказавшихся под напряжением металлических частей оборудования до потенциала заземлителя φ =Iз*Rз, где Iз –величина тока, стекающего в землю; Rз-сопротивление, которое ток встречает на своем пути. Защитное заземление состоит из заземлителя (металлических проводников, находящихся в земле, с хо­рошим контактом с ней) и заземляющего проводника, соединяющего металлический корпус электроустановки с заземлителем. Со­вокупность заземлителя и заземляющих проводов называют заземляю­щим устройством. Защитное действие заземляющего устройства осно­вано на снижении до безопасной величины тока, проходящего через человека в момент касания им поврежденной электроустановки. Так как сопротивление заземлителя (не более 40 Ом) во много раз меньше сопротивления человека (1000 Ом), то через тело человека будет про­ходить малый ток, не вызывающий поражения. Основная часть тока пойдет по цепи через заземлитель. В каче­стве естественных заземлителей используют металлические конструкции и арматуру зданий и сооружений, имеющие хорошее со­единение с землей; проложенные в земле водопроводные, канализаци­онные и другие трубопроводы (за исключением трубопроводов горю чих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов и трубопроводов, по­крытых изоляцией для защиты от коррозии).В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные и соединенные в группы металлические электроды, заби­тые вертикально или уложенные горизонтально в землю Вынос­ное устройство располагают за пределами площадки с заземляемым оборудованием. Его достоинство состоит в выборе грунта с наимень­шим удельным сопротивлением. Контурное заземление выполня­ют забивкой электродов по контуру заземляемого оборудования и между ним. Такая установка электродов создает дополнительный защитный эффект за счет повышения и выравнивания потенциалов земли в зоне нахождения человека. Замыкание одной из фаз на землю может происходить, при повреждении изоляции и пробое фазы на заземлен­ный корпус электрооборудования, при падении на землю провода под напряжением и по другим причинам. Такое замыкание может быть слу­чайным или преднамеренним. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называ­ется заземлителем или электродом.В объеме земли, где про­текает ток» возникает так называемая «зона растека­ния тока замыкания на землю» — зона земли, за пределами которой элект­рический потенциал, обус­ловленный токами замыка­ния на землю, может быть условно принят равным нулю (ГОСТ 12.1.009). В соответствии с этим ток замыкания на землю - это ток, проходящий через место замыкания на землю.Теоретически зона растекания простирается до беско­нечности, однако в реальных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя плотность тока растекания и потен­циал практически равны нулю.Характер потенциальной кривой растекания сущест­венным образом зависит от формы заземлителя. Так, для одиночного полусферического заземлителя потенциал на поверхности земли будет изменяться по уравнению гипер­болы.Растекание тока замыкания в грунте определяет ха­рактер распределения потенциалов на поверхности земли, что, в свою очередь, приводит к возникновению нового ви­да поражения человека, а именно попадание его под нап­ряжение прикосновения или напряжение шага.