39. Явления при замыкании электрической цепи на землю. Напряжение прикосновения и шага.

Электрическим замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки непосредственно с землей или с металлическими нетоковедущими частями, не изолированными от земли.

Замыкание на землю может произойти вследствие появления контакта между токоведущими частями и заземленным корпусом или конструктивными частями оборудования, при падении на землю оборванного провода, при пробое изоляции оборудования высокого напряжения и т.п. Во всех этих случаях ток от частей, находящихся под напряжением, проходит в землю через электрод, который осуществляет контакт с грунтом. Специальный металлический электрод принято называть заземлителем.

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся с ней в непосредственном контакте. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным.

Одиночный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем или заземляющим электродом, а заземлитель, состоящий из нескольких параллельно соединенных электродов, называется также групповым или сложным заземлителем.

Явления при растекании тока в земле.

- удельное сопротивление грунта

грунт –однороден и озотропен

U_ш= φ₁-φ₂ - шаговое напряжение.

Это напряжение между двумя точками на поверхности земли, которых одновременно касается человек. (Человек, находящийся в поле растекания заряда, оказывается под напряжением шага, если его ноги находятся в точках с разными потенциалами)

Напряжение прикосновения – разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек

Падение напряжения на заземлителе : U_з=I_з*r_з=U_{пр макс}

L=20м – зона растекания тока

Разброс от φ=φ_макс до φ≈0

40. Анализ опасности поражения током в различных электрических

сетях.

Анализ условий. Оценка опасности поражения людей электрическим током в однофазных электрических сетях с напряжением до 1000 В с изолированным от земли не заземленным проводом.

Сети с напряжением менее 1000 В.

1. Однофазная двухпроводная изолированная от земли сеть.

X_c=1/ωc

R₁

R₂

C₁

C₂

U_Ш=₁-₂ — шоковое напряжение.

Корпус (т.е. пробой на корпус)

Разность потенциалов между двумя участками цепи, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения (обозначается U_ПР)

U=U_ПР+I₂*Z₂

I₁=U_ПР/Z₁; I₂=I₁+I_h; I_h=U_ПР/R_h

Следовательно,

Вывод: Опасность поражения электрическим током больше, если человек прикоснется к Z₂ проводу, если Z₁>Z₂.

Определить величину тока через тело человека при Z₁=50 кОм, Z₂=30 кОм, R_ИЗ=0.5 МОм,  I_h=4.7 мА.

Аварийный режим той же сети (когда один из проводов замкнут на землю):

R_ПЕР — переходное сопротивление,

т .е. сопротивление между контактами.

R_ПЕР=50150

Опасность определяется в основном величиной R_h.

Анализ условий. Оценка опасности поражения людей электрическим током в трехфазных электрических сетях с напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.

3-х фазная изолированная от земли сеть.

U_Л — линейное напряжение.

U_Ф — фазное напряжение.

U_2З

Векторная диаграмма напряжения проводов относительно земли для симметричной системы.

Для нормального режима:

Пусть система симметрична, т.е. Z₁= Z₂= Z₃. Тогда запишем:

;

I_{hКРИТИЧЕСКОЕ} =10 мА; Z_КР= 63 кОм; Аварийный режим:

3

U_1З

-х фазная сеть с заземленной нейтралью:

r₀≤4 Ом для U_Ф=220 В

r₀≤8 Ом для U_Ф=127 В

r₀≤2 Ом для U_Ф=380 В

Для однофазного потребителя

I_З— ток замыкания на землю.

В такой сети в нормальном режиме опасность поражения высока, т.к. I_h>> I_{h доп}= 10mA