12.3. Замикання електричного струму на землю.Крокова напруга

магниевый скраб beletage

Електричний струм замикається на землю через провідники,що мають з нею контакт. Причинами замикання і стікання струмув землю є:

замикання електричної мережі в результаті аварії на заземленийкорпус електроустановки;

падіння проводів на землю;

пробій чи ушкодження ізоляції електричних кабелів. При зами-канні струму на землю відбувається різке зниження потенціалу- напруга визначається як добуток струму замикання на землюІ3 на опір розтікання струму від заземлювача в землі r3:

Фз= І3 r3,

де: - потенціал заземлювача, В.

Струм в землі призводить до появи потенціалів на заземлювачі,на металевих частинах комунікацій, що знаходяться поблизу зазем-лювача, у землі та на її поверхні навколо місця замикання і стіканняструму в землю.

Різниця потенціалів поблизу замикання може досягати великихзначень і тому є небезпечною для людини, що наближається чи ру-хається в зоні замикання. Людина при цьому зазнає впливу елек-тричного струму по шляху «нога-нога». Розтікання струму в землі,різниця потенціалів між сусідніми точками, а, отже, і небезпека ура-ження людини залежать:

від значення струму замикання на землю;

провідності ґрунту;

опору заземлених конструкцій;

їхньої форми і ступеня зіткнення з ґрунтом;

напруги в мережі (до 1000 В);

розгалуженості;

стану ізоляції та інш.

Слід розглянути, як розтікається електричний струм у землі відпроводу, що впав на землю, який закон розподілу потенціалів відмісця падіння його і яка небезпека крокової напруги.

Напруга кроку - напруга між двома точками ланцюга електрич-ного струму, що знаходяться одна від одної на відстані кроку і наяких одночасно стоїть людина (мал.12.3).

Якщо "картина" розтікання струму від проводу, що впав, еквіва-лентна "картині" від напівкульового заземлювача і що ґрунт одно-рідний з питомим опором у багато разів більшим, ніж у заземлюва-ча, то густина струму в землі буде зменшуватись і на відстані x відцентра напівкульового заземлювача буде дорівнювати:

J 2ттх2

де: J - густина струму, А/м2.

Розтікання постійного і змінного струмів частотою 50 Гц в одно-рідному провідному середовищі можна вважати стаціонарним елек-тричним полем. У ньому густина струму і напруженість Е у точці xзв'язані залежністю закону Ома в диференціальній формі

./Др

де: Е - напруженість електричного поля, В/м; р - питомий опірґрунту, Ом-м

Спадання напруги dU у шарі dx

dU = Edx = -^-dx.

2ттх

Точки А (фА), ії потенціал, якому відповідає півсфера між точ-кою з радіусом х і точкою, що відстоїть на нескінченно великій від-стані (го), визначиться при розв'язанні інтеграла:

А А { *2пх 2л * х 2л х

Потенціал точки В на відстані х1 від заземлювача

Фв=ив=^-ск2лкі

Позначивши постійний добуток позначивши через k, одер-

2л х

жимо рівняння рівносторонньої гіперболи

их=к~.

х

Тобто напруга від місця падіння електричного дроту по поверх-ні однорідного ґрунту буде зменшуватися в сторони згідно з гіпер-болічним законом. Різниця потенціалів, прикладена до двох ніг, щознаходяться на відстані кроку (0,8 м), і називається кроковою на-пругою. Значення напруги з віддаленням від місця замикання змен-шується, а при відстані більше 20 м у мережах до 0,4 кВ стає незна-чною і небезпеки для людини не становить.

Практично ґрунт не завжди однорідний навколо місця замикан-ня струму. І тоді еквіпотенційні лінії не будуть концентричнимиокружностями, а потенціал від місця замикання буде змінюватисяза якимось іншим складним законом, що залежить від питомогоопору ґрунту навколо заземлювача.

Якщо людина потрапила в зону впливу крокової напруги, тодіварто виходити із неї повільними кроками з урахуванням напрямкузниження дії струму. Стрибати на одній нозі чи тікати не слід, томущо при падінні до тіла людини буде прикладатися ще більша напру-га, ніж напруга кроку.

Напруга дотику - напруга між двома точками ланцюга, якихлюдина торкається одночасно. Іншими словами, це спадання на-пруги на опорі тіла людини при її підключенні в електричний лан-цюг

U = IR,

дот л л

де: идот - напруга дотику, В; Іл - струм, що протікає крізь людинупо шляху «руки-ноги», А; Rn - опір тіла людини, Ом.

Напруга дотику, наприклад, у зоні захисних заземленьU = U3 - U ,

дот 3 осн'

де: U3 = I3-r3 - спадання напруги на заземлювачі, який електрич-но зв'язаний з корпусом електроустановки, до якої доторкається ру-ками людина. Воно дорівнює добутку струму замикання на землюІ3 (в амперах) і опору розтікання струму від заземлювача r3 (в омах);U^ - напруга поверхні землі в тому місці, де стоїть людина і де на-пруга прикладається до її ніг.