Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе

Пусть мы имеем оборудование, например электродвигатели, которые заземлены с помощью одиночного заземлителя (электрода) (рис. 2.12). При замыкании на корпус одного из этих двигателей на заземлителе и всех присоединенных к нему металлических частях, в том числе на корпусах двигателей, появится потенциал j з. Поверхность земли вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящей от формы и размеров заземлителя (электрода).

Рис. 2.12. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе :

1 — потенциальная кривая: 2 — кривая, характеризующая изменение Uпр при изменении х.

Напряжение прикосновения для человека, касающегося заземленного корпуса двигателя и стоящего на земле (см. случай 3 на рис. 2.12), определяется отрезком АВ и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем (чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше Uпр и наоборот).

Так, при наибольшем расстоянии, т. е. при х ® , а практически при х > 20 м (случай 1 на рис. 2.12) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение: Uпр=j з; при этом a1 = 1.

Это — наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х, т. е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 2 на рис. 2.12), Uпр = 0 и a1 = 0.

Это — безопасный случай, т.к. человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя j з.

При других значениях х в пределах 0 — 20 м (случай 3) Uпр плавно возрастает от 0 до j з, a a 1 — от 0 до 1.

В практике устройства защитных заземлений интерес представляют максимальные значения напряжений прикосновения.

Для примера проанализируем изменение Uпр и a1

• при одиночном полушаровом заземлителе;

• при одиночном стержневом вертикальном заземлителе.

Напряжение прикосновения при одиночном полушаровом заземлителе

При одиночном полушаровом заземлителе радиусом r потенциал любой точки на поверхности земли вокруг заземлителя описывается уравнением (2.10), поэтому напряжение прикосновения:

(2.38)

а коэффициент прикосновения:

При х ® , а практически при х > 20 м (случай 1 на рис. 2.12) r/x » 0, поэтому напряжение прикосновения и коэффициент прикосновения будут иметь максимальные значения: ; a1 = 1.

При х = r (случай 2) r/x = 1, поэтому Uпр = 0 и a1 = 0.

При промежуточных значениях х от r до 20 м Uпр и a1 определяются из выражения (2.38). Так, если х = 10 r (случай 3), то a1 = 1 - r/10, r = 0,9, а Uпр = jз a1 = 0,9jз.

Напряжение прикосновения при одиночном стержневом вертикальном заземлителе

При одиночном стержневом вертикальном заземлителе выражения для Uпр и a1 можно получить, вычтя уравнение потенциала некоторой точки основания (2.12) из уравнения потенциала заземлителя (2.13):

(2.39)

(2.40)

Максимальные значения для Uпр и a 1 будут при х = (практически при х > 20 м):

a1max =1.

В этом случае мы пренебрегли дробными выражениями в (2.39) и (2.40), поскольку их числитель при х > l и l >>d весьма мал по сравнению со знаменателем.