2014-02-09
458Лекция N 11
Контрольные вопросы
- Объясните физический смысл напряжения шага и напряжения прикосновения и их опасность для человека.
- Объясните опасность прикосновения к токоведущим частям в трехфазных сетях с изолированной нейтралью.
- Объясните опасность прикосновения к токоведущим частям в трехфазных сетях с заземленной нейтралью.
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 | 2 x2
| 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 IЗ. Если поместить точку А на поверхность электрода на расстоянии ХЗ от центра, то ее потенциал будет равен
= U3 = I3 * / 2X3 = I3R3,
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 UШ = 0, т.е. с удалением от заземлителя UШ уменьшается.
Напряжение прикосновения Uпр(В) есть напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или разность потенциалов рук и ног.
UПР=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 UЗ=IЗRЗ, следовательно, руки человека, касаясь корпусов в любом месте, получают этот потенциал:
| Р = U3 = I3R3 =
| 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 = 20м) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение (точка А, рис. 11.2) UПР=З, при этом 
=1. Это наиболее опасный случай прикосновения. При наименьшем значении х, когда человек стоит непосредственно на заземлителе, UПР = 0; = 0. Это безопасный случай. При других значениях х в пределах 0-20 м Uпр плавно возрастает от 0 до З, а от 0 до 1.
