Опасность при замыкании тоководов на землю

Замыканием на землю называется соприкосновение тоководов или частей электроустановок, которые находятся под напряжением с землей (обрыв тоководов, повреждение изоляции электроустановок и т.д.)

В месте контакта токовода (заземления) происходит растекание тока, по поверхности, что создает на поверхности потенциалы различной плотности. Величина потенциала и характер растекания тока на поверхности земли зависит от формы заземлителя, однородности и электропроводности грунта и силы тока. На рис 3.4.5 показано растекание тока в однофазном изотропном грунте через полусферический одиночный заземлитель. Вследствие однородности грунта, изотропный ток растекается равномерно по поверхности. Плотность тока δв точке А на поверхности грунта на расстоянии х от заземлителя определяется как отношение тока заземления на землю к площади поверхности полусферы радиуса х

(3.4.11)

Данная поверхность является эквипотенциальной поверхностью.

Потенциал точки А равен суммарному падению напряжения от точки А до земли (бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом)

(3.4.12)

Согласно закона Ома напряженность электрического поля в точке А равна:

(3.4.13)

где, - удельное сопротивление грунта, Ом^.м.

После подстановки данного значения получим:

(3.4.14)

Как видно из зависимости (3.4.14), изменение потенциала точек грунта подчиняется гиперболическому закону (3.4.13).

Человек, попадая в зону растекания тока и соприкасаясь при этом с токопроводящими частями, оказывается под напряжением прикосновения.

При прохождении человека через зону растекания он подвергается воздействию шагового напряжения.

Напряжение прикосновения. При нахождении человека в зоне растекания (в радиусе 20м, за указанным расстоянием электрический потенциал, практически, равен нулю) и при прикосновении к заземленным корпусам электрооборудования, которые находятся под напряжением, возникает напряжение прикосновения, равное разнице потенциалов точек контакта (между руками и ногами )

(3.4.15)

При прикосновении рукой с заземленным корпусом потенциал руки равен потенциалу данного корпуса или напряжению замыкания:

(3.4.16)

Ноги человека при нахождении в точке А имеют потенциал:

(3.4.17)

Чем далее удалены ноги человека от места замыкания, тем выше напряжение прикосновения.

В общем, виде напряжение прикосновения равно:

(3.4.18)

где, - коэффициент напряжения прикосновения, который зависит от формы заземлителя и расстояния от него (табличные данные)

Напряжением шага называется разность потенциалов точек земли, отстоящих друг от друга на расстоянии шага человека. Следовательно, человек, не касаясь каких-либо частей электроустановок, может оказаться под напряжением, и ток при этом идет от одной ноги человека к другой. Это происходит потому, что удаленные на разные расстояния от провода точки почвы касаются одновременно ног человека и имеют разные потенциалы (рис. 3.4.5):

; (3.4.19)

Тогда напряжение шага

где — удельное сопротивление, Ом • см; х — расстояние от провода до одной ноги, м; а — шаг человека, м.

Рис 3.4.5 Растекание элетрического потенциала на грунте при коротком замыкании токовода на землю

Шаг человека обычно принимается 0,8 м. Анализ формулы (3.4.18) указывает на то, что с удалением от источника тока напряжение шага падает и на расстоянии 20 м практи­чески равно нулю. При больших токах замыкания напряжение шага может достигать значений, опасных для жизни человека. Уменьшить опасность поражения током можно устройством контурного заземления (выравниванием потенциалов). Приближаться к лежащему на земле проводу в радиусе 8 м от места замыкания запрещается. При попадании под напряжение шага человек должен быстро выйти из опасной зоны мелкими шагами, почти не отрывая ног от земли.