Контрольная работа: Растекание тока в земле при замыкании

При замыкании на землю через грунт начинает протекать аварийный ток IЗ, который коренным образом изменяет состояние электроустановок с точки зрения ее безопасности. При этом появляются напряжения между корпусами электрооборудования и землей, а также между отдельными точками поверхности земли, где могут находиться люди.

Рис. 11.2. Растекание тока в земле через полусферический заземлитель

При протекании тока на элементарном участке dx (рис. 11.2) создается падение напряжения dv (принят полусферический заземлитель).

dv = I3 * dr;	dr =	* dl	=	* dx	;	dv =	I3 *	* dx,
		S		2x2			2x2

где – удельное сопротивление грунта;

S = 2х² – сечение полусферы.

Определим разность потенциалов между точкой А с координатой Х и точкой, где потенциал т.е. :

	Тогда

Это уравнение гиперболы (см. рис. 11.2).

Максимальное падение напряжения будет у заземлителя, а более удаленные точки грунта, имея большое поперечное сечение, оказывают меньшее сопротивление току I_З . Если поместить точку А на поверхность электрода на расстоянии Х_З от центра, то ее потенциал будет равен

= U₃ = I₃ * / 2X₃ = I₃ R₃ ,

где R₃ – сопротивление растеканию тока.

Это есть напряжение электрода относительно земли. Материал заземления – металл. Он имеет малое удельное сопротивление, поэтому падение напряжения на заземлителе ничтожно мало. Корпус электроустановки, заземленной через этот заземлитель, будет иметь тот же потенциал, если пренебречь падением напряжения в сопротивлении соединительных проводов. Из экспериментов выяснено, что на расстоянии 20 метров от заземлителя потенциал практически равен нулю.

Напряжение шага Uш (В) – есть напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. При этом длина шага а принимается равной 0,8 м.

где – коэффициент шага.

Таким образом, если человек удален на расстояние более 20 м от заземлителя, коэффициент b практически равен нулю, шаговое напряжение U_Ш = 0, т.е. с удалением от заземлителя U_Ш уменьшается.

Напряжение прикосновения Uпр(В) есть напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или разность потенциалов рук и ног.

U_ПР =_Р -_Н ,

где _Р , _Н – потенциалы рук и ног относительно земли.

Рис. 11.2. Схема напряжения прикосновения к заземленным токоведущим частям

При пробое на корпус заземлитель и связанные с ним элементы оборудования получают напряжение относительно земли U_З =I_З R_З , следовательно, руки человека, касаясь корпусов в любом месте, получают этот потенциал:

Р = U3 = I3 R3 =	I3	.
	2 * x3

Потенциал ног определяется формой потенциальной кривой при растекании тока и удалением от заземлителя:

Н =	I3	,
	2 * x

следовательно,

где – коэффициент прикосновения для полусферических заземлителей.

При расстоянии Х = (практически Х = 20 м) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение (точка А, рис. 11.2) U_ПР =_З , при этом =1. Это наиболее опасный случай прикосновения. При наименьшем значении х, когда человек стоит непосредственно на заземлителе, U_ПР = 0; = 0. Это безопасный случай. При других значениях х в пределах 0–20 м U_пр плавно возрастает от 0 до _З , а от 0 до 1.

Анализ условий опасности в трехфазных сетях

Анализ условий опасности трехфазных электрических сетей практически сводится к определению величины тока, протекающего через человека, и к оценке влияния различных факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, изоляции токоведущих частей от земли и т.п.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--