Опасность напряжений прикосновения и шага при замыкании токоведущих частей электроустановок на землю

Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью

Глухое заземление – соединение сети с землей только через активное сопротивление.

Однофазное прикосновение. Нейтральный провод. При симметричной нагрузке не-поврежденной сети прикосновение безопасно, т. к. напряжение прикосновения U_ч = 0 В. При несимметричной нагрузке или повреждении изоляции одной из фаз напряжение на нейтральном проводе может стать значительным.

Фаза. Человек находится под действием фазного напряжения и ток проходит по цепи «человек – земля – заземление нулевой точки трансформатора R_o – фазный провод». Пре-небрегая сопротивлением фазного провода (R_ф = 0,1…0,4 Ом) и считая, что человек стоит пря-мо на земле, то выражение для определения величины тока

I_ч = U_ф / (R_ч + R_о) = 220 / (1000 + 10) = 0,22 А, (4)

где R_о – сопротивление заземления нулевой точки трансформатора, Ом (R_о ≤ 10 Ом).

Рис. 3. Схема однофазного прикосновения человека в сети с глухозаземленной нейтралью

Аварийный режима работы – замыкание одной из фаз сети на землю и однофазное прикосновение к другой фазе, в этом случае напряжение под которым находится человек становится больше фазного, но меньше линейного

U_ф < U_ч < U_л.

Прикосновение к нулевому и фазному проводу. Человек оказывается под воздейст-вием фазного напряжения

U_ч = U_ф = 220 В. (5)

Двухфазное прикосновение. Человек находится под действием линейного напряже-ния

U_л = U_ф √3 = 380 В. (6)

Электрическое замыкание на землю – случайное электрическое соединение токове-дущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкция-ми, или предметами, не изолированными от земли. Ток замыкания на землю – ток, про-ходящий через место замыкания на землю. Земля становится участком электрической це-пи. И поскольку земля обладает электрическим сопротивлением, имеет место падение на-пряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на ее поверх-ности.

Причины подобного явления: – падение на землю оборванного провода, повреждение изоляции проводов (земляные работы в зоне подземных кабелей), замыкание фазы на кор-пус электрооборудования и т. д.

Рассмотрим явления при появлении тока замыкания на землю в результате поврежде-ния изоляции электроустановки или падении оборванного провода на землю. Для просто-ты проанализируем характер изменения электрического поля при стекании тока с одиноч-ного полусферического заземлителя в однородном грунте с удельным сопротивлением ρ. Во всех случаях происходит резкое снижение потенциала φ поврежденной токоведущей части до значения равного

φ = I_З R_З, (7)

где I_З – ток замыкания на землю, А;

R_З – сопротивление земли растеканию тока, Ом (при электрическом замыкании обор-

ванного провода с землей R_З – сопротивление грунта).

Плотность тока j в i -ой точке на поверхности земли на расстоянии r_i от места замыка-

ния провода на землю составит

j_i = I_з / (2 π r_i²). (8)

Для определения потенциала в расчетной точке φ_i,выделим в поле растеканиятока

элементарный слой земли dr, падения напряжения dU_i в котором будет

dU_i = Е dr, (9)

где Е = j_i ρ – напряженность электрического поля в i -точке, В/м;

ρ – удельное сопротивление грунта, Ом∙м.

Рис. 4. Распределение потенциала на поверхности земли

вокруг полущарового заземлителя

Потенциал i- точки на поверхности земли определяется из выражения

∞ ∞

φ_N = U_N = ∫ dU = I_з ρ / (2 π) ∫ dr / r² = I_з ρ / (2 π r). (10)

Дата добавления: 2013-12-11