32)Естественные и искусственные заземлители.
Естественные заземлители - это различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопроводы и другие металлические трубопроводы (кроме трубопроводов горючих или взрывчатых жидкостей и газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией от коррозии), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей.
Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений.
В качестве искусственных заземлителей применяют:
для вертикального погружения в землю - стальные стержни диаметром 12-16 мм, угловую сталь с толщиной стенки не менее 4 мм или стальные трубы с толщиной стенки не менее 3,5 мм;
для горизонтальной укладки - стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круглую сталь диаметром 6 мм.
Рекомендуется принимать длину вертикальных стержневых электродов 2-5 м, а электродов из угловой стали 2,5-3 м. Верхний конец вертикального заземлителя целесообразно заглублять на 0,5-0,7 м от поверхности земли. Горизонтальные заземлители применяют для связи между собой вертикальных заземлителей и как самостоятельные заземлители.
30) При замыкании токоведущих элементов электрооборудования на заземлённый металлический корпус или, например, при падении токоведущего провода на землю в грунте Земли возникает процесс растекания электрического тока.
Анализ процессов растекания электрического тока в грунте лежит в основе теории заземляющих устройств и сводится к выявлению распределения потенциалов в окрестности заземлителя.
Наиболее простым является случай, когда ток замыкания IЗ растекается в однородном грунте через полусферический заземлитель с радиусом rЗ равномерно по всем направлениям (рис .4.4).
Тогда плотность тока в точке А на расстоянии х выразится зависимостью:
где Iз - ток, стекающий с заземлителя в грунт; S = 2πx2 - площадь поверхности полусферы радиусом х.
Сопротивление p зависит от вида грунта, его структуры, влажности и температуры. При увеличении влажности грунта p обычно уменьшается, а при его промерзании – значительно увеличивается.
Падение напряжения в элементарном слое грунта dU = Edx .Интегрируя полученное выражение по всему расстоянию от да ной точки x до бесконечно удалённой точки, получаем зависимость величины напряжения (или потенциала) от расстояния до заземлителя:
Область грунта вокруг заземлителя, в пределах которой возникает практически заметная разность потенциала, называется зоной растекания электрического тока, за пределами которой расположена зона условно нулевого потенциала. Считают, что граница зоны растекания находится на расстоянии 20 м от места стекания тока в землю.
Напряжение
прикосновения (рис. 3.16, б) — это напряжение
между двумя точками цепи тока замыкания
на землю (корпус) при одновременном
прикосновении к ним человека. Численно
оно равно разности потенциалов корпуса
φк и точек почвы, в которых находятся
ноги человека φн (рис. 3.16, б), т. е.
Напряжение
шага — это напряжение между точками
земли, обусловленное растеканием тока
замыкания на землю при одновременном
касании их ногами человека. Численно
напряжение шага равно разности потенциалов
точек, на которых находятся ноги человека
При расположении одной ноги человека
на расстоянии х от заземлителя и ширине
шага а (обычно принимается а = 80 см)
получаем
или
Напряжение шага максимально у заземлителя и уменьшается по мере удаления от заземлителя; вне поля растекания оно равно нулю. Напряженность шага также увеличивается с увеличением ширины шага.
Ток,
обусловленный напряжением шага,
37) нормирование напряжений прикосновения и токов через человека Предельно допустимые значения напряжений прикосновения Uпд и токов Iпд, протекающих через тело человека, задаются для пути тока "рука – рука" или "рука – ноги" (ГОСТ 12.1.038-82*). Указанные значения при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки приведены в табл. 4.2.
Род и частота тока Uпд, В Iпд, мА Время действия
Переменный, 50 Гц 2 0,3 Не более 10 минут в сутки
Переменный, 400 Гц 3 0,4
Постоянный 8 1,0
При аварийном режиме производственных и бытовых приборов и электроустановок напряжением до 1000 В в сетях с любым режимом нейтрали предельно допустимые значения Uпд и Iпд не должны превышать значений, приведённых в ГОСТ 12.1.038-82*. Аварийный режим означает, что электроустановка неисправна и могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмам. При продолжительности воздействия более 1 с величины Uпд и Iпд соответствуют отпускающим значениям для переменного и не болевым для постоянного токов.