Приведите график и расчетные формулы изменения напряжения относительно земли на разных расстояниях от заземлителя при замыкании тока на землю

Приведите график и расчетные формулы изменения напряжения относительно земли на разных расстояниях от заземлителя при замыкании тока на землю. Что понимается под напряжением шага и прикосновения?

Замыканием на землю называют случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли. Замыкание частей электроустановки на землю сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участником электрической цепи. Так как земля обладает определенным сопротивлением, происходит падение напряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на ее поверхности. Корпус электроустановки, связанный с заземлителем, при пробое изоляции оказывается под тем же потенциалом, что и сам заземлитель. Под напряжением относительно земли понимают напряжение корпуса электроустановки относительно точки земли, которая находится за зоной растекания тока замыкания на землю. В реальных условиях произвольная точка на поверхности земли, находящаяся на расстоянии от заземлителя, будет иметь потенциал. В реальных условиях примерно на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается настолько большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Значит, можно считать поле растекания распространяющимся на расстояние 20 м от заземлителя. При постоянном токе и при переменном с частотой 50 Гц поле растекания тока в проводящей однородной среде можно рассматривать как стационарное электрическое поле, напряжённость которого Е (В/м) связана с плотностью тока d соотношением d = Е/r, являющимся законом Ома в дифференциальной форме. На основании этого определяют потенциал любой точки на поверхности земли, отстоящей от центра заземлителя на расстоянии х: j = jзr/х. Человек, находящийся в зоне растекания тока или контактирующий непосредственно с корпусами аварийных установок, подвергается двум видам опасности: шаговому напряжению и напряжению прикосновения.
Напряжение шага при замыкании на землю определяется отрезком АВ (рис. 1), величина которого зависит от расстояния до точки замыкания и формы кривой распределения потенциала в данном месте. Максимальное значение шагового напряжения будет при наименьшем расстоянии от точки замыкания, т.е. когда человек одной ногой стоит около самого заземлителя.
Если измерить напряжение Uз между точками, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, а затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится потенциальная кривая. Если разбить линию ОН на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала. Чем ближе к заземлителю, тем напряжение между этими точками на земле будет больше (UАБ > UБВ; UБВ >UВГ). Шаговое напряжение для точек В и Г определяется как разность потенциалов разность потенциалов между этими точками Uш = Uв — Uг = Uзb, где b — коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой 1. Наибольшие значения напряжения шага и коэффициента b будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая нога на расстоянии шага. Кривая 2 характеризует изменение шагового напряжения. Опасное шаговое напряжение может возникнуть вблизи упавшего на землю и находящегося под напряжением провода. В этом случае запрещается приближаться к проводу, лежащему на земле, на расстояние ближе 8 — 10 м.
Если в сети с изолированной нейтралью оболочка кабеля не имеет надежного соединения с землей и в результате повреждения изоляции корпус получил контакт с токоведущей частью, то прикосновение к такому корпусу человека, не изолированного от земли, будет так же опасно, как прикосновение к самой токоведущей части, потому что будет однофазное включение человека в сеть. Если корпус электрооборудования надежно заземлен, то при замыкании на корпус в сети возникает однофазное замыкание на землю. Из-за относительно небольшого значения тока, протекающего в землю, максимальная токовая защита автоматически не отключит установку, которая будет продолжать работать в этом аварийном режиме. Но теперь при протекании через корпус тока замыкания на землю между корпусом и землей появится напряжение относительно земли, равное Uз= IзRз (рис. 1). Человек, стоящий на земле и касающийся рукой этого корпуса, окажется под напряжением прикосновения, которое будет зависеть от потенциала второй точки цепи, в которой находятся его ноги, а также от электрической проводимости обуви (сопротивления обуви). Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Напряжение прикосновение равно разности потенциалов, под которыми находятся рука и ноги человека. Так как в момент прикосновения рукой к корпусу, находящемуся под напряжением относительно земли, ноги человека не обязательно будут находиться на земле, в зоне нулевого потенциала, а также если учесть сопротивление обуви как последовательного участка цепи, то напряжение прикосновения будет меньше напряжения относительно земли. Это соотношение может быть выражено формулой Uпр=Uзk, где k — коэффициент напряжения прикосновения, меньше единицы, который зависит главным образом от места расположения ног относительно корпуса электрооборудования оказавшегося под напряжением, а также проводимости пола и обуви. Таким образом, напряжение заземленного корпуса относительно земли, и напряжение прикосновения Uпр зависят от сопротивления заземляющего устройства R3. Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем меньше напряжение прикосновения, и меньше ток, проходящий через человека. Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потенциалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение прикосновения равно нулю, т. е. человек находится в безопасности. На рис. 1, а показан примерный график изменения потенциалов в различных точках на поверхности почвы в зоне растекания тока при замыкании на землю. Из графика видно, что наибольшее напряжение относительно земли (точки с нулевым потенциалом, находящейся вне зоны растекания тока) будет в месте замыкания тока на землю. По мере удаления от заземлителя это напряжение убывает.

Рис. 1. График изменения напряжения относительно земли на различных расстояниях от заземлителя при замыкании тока на землю: а — напряжение относительно земли; б- напряжение шага
На рис. 1, б показано, что на поверхности земли между любыми двумя точками, находящимися от заземлителя на разных расстояниях, также имеется напряжение. Если рассматривать это напряжение между точками поверхности на расстоянии шага, то его значение называется напряжением шага. Напряжение шага имеет большее значение вблизи заземлителя и убывает по мере удаления от него.
ПУЭ предписывают, чтобы в качестве защитной меры от воздействия напряжения прикосновения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных электроустановках при сетях с изолированной нейтралью все металлические нетоковедущие части электрооборудования при номинальном переменном напряжении выше 42 В и постоянном 110 В, а также конструкции механического и технологического оборудования были присоединены к заземляющему устройству. При напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока защитное заземление требуется во всех электроустановках. Заземление электроустановок не требуется при переменных напряжениях 42 В и ниже и постоянных 110 В и ниже во всех случаях, за исключением взрывоопасных установок. Во взрывоопасных зонах заземлению подлежит электрооборудование всех напряжений. Предельно – допустимые уровни напряжений прикосновения установлены ГОСТ 12.1.038-82 для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам. Там же приведены предельно-допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийных режимах производственных электроустановок напряжением 1000В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000В с изолированной нейтралью. [2]

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

пять + двадцать =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector