Меню

Явление при стекании токов в землю

Явления при стекании тока в землю

Электрическим замыканием на землю называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки непосредственно с землей или с металлическими нетоковедущими частями, имеющими контакт с землей.

Замыкание на землю может произойти вследствие появления контакта между токоведущими частями и заземленным корпусом или конструктивными частями оборудования, при падении на землю оборванного провода, при пробе изоляции оборудования высокого напряжения и т. п. Во всех этих случаях ток от частей, находящихся под напряжением, проходит в землю через электрод, который осуществляет контакт с грунтом. Специальный металлический электрод принято называть заземлителем.

Рассмотрим стекание тока в землю через одиночный электрод полусферической формы и характер распределения потенциала на поверхности земли.

Ток на земле будет растекаться во все стороны по радиусам полусферы. В объеме земли, где проходит ток, возникает «поле растекания тока», которое характеризуется наличием потенциала грунта в любой точке, то есть в пределах поля растекания тока потенциал земли отличен от нуля. Теоретически оно простирается бесконечно. Однако, в реальных условиях уже на расстоянии 20м от заземлителя площадь полусферы, по которой растекается ток, становится столь большой, что сопротивление земли можно считать близким к нулю. Следовательно, и потенциал земли на расстоянии 20 м практически равен нулю.

Потенциал заземлителя определяется выражением:

где φз — потенциал заземлителя;

I3— ток, стекающий на землю;

Rp -сопротивление заземлителя растеканию тока, которое определяется как суммарное сопротивление самого электрода, переходного сопротивления от электрода к грунту и сопротивления грунта от заземлителя до точки с нулевым потенциалом.

Напряжение шага

Человек, находящийся в поле растекания тока заземлителя оказывается под напряжением шага, если его ноги находятся в точках с разными потенциалами.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

Если человек находится на расстоянии X от заземлителя, а длина шага равна «α» (рисунок 2.2.1), напряжение шага определяется как разность потенциалов между правой и левой ногами, находящимися в точках с координатами (x) и (х+а).

Рис. 2.2.1. Напряжение шага

Формула для определения напряжения шага будет иметь вид:

Потенциал этих точек определяется как:

(2.2.3)
(2.2.4)

Для расчета сопротивления заземлителей применяются следующие формулы:

где ρ — удельное сопротивление, Ом∙м;

r – радиус полусферы, м;

— заземлитель вертикальный трубчатый, расположенный у поверхности грунта:

где L — длина заземлителя, м (дана в задании);

d — наружный диаметр заземлителя, м (дан в задании);

— заземлитель вертикальный трубчатый, заглубленный в грунте:

L – длина заземлителя, м;

d — наружный диаметр заземлителя, м;

H — глубина заложения заземлителя, м.

где Ho – глубина заглубления.

Источник



Явления при стекании тока в землю.

Распределение потенциала на поверхности земли, схема.

Опасность поражения человека электрическим током во многом определяется явлениями, возникающими при стекании электрического тока в землю.

Читайте также:  Расчет токов кз понижающего трансформатора

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называется заземлителем.

Причинами стекания тока в землю является: замыкание токоведущей части на заземленный корпус электрооборудования; падения провода на землю; использование земли в качестве провода и т.д. Во всех этих случаях происходит резкое снижение потенциала заземлившейся части электрооборудования jз, В до значения, равного произведению тока, стекающего в землю, Iз, А, на сопротивление, которое этот ток встречает на своем пути, т. е. сопротивление заземлителя растеканию тока Rз, Ом:

Cтекание тока в землю сопровождается возникновением не только на заземлителе, но и в земле вокруг заземлителя, а следовательно, и на поверхности земли некоторых потенциалов.

Нам необходимо знать, от чего зависят значения этих потенциалов, как изменяются они при изменениях расстояния до заземлителя, т. е. знать уравнение потенциальной кривой.

Для упрощения анализа будем считать, что земля во всем своем объеме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным объемным сопротивлением r, Ом*м.

Распределение потенциала на поверхности земли. Замыкание частей электроустановок на землю сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участком электрической цепи. При этом вследствие сопротивления земли имеет место падение напряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на поверхности земли.

Рассмотрим схему растекания тока в земле при пробое изоляции электроустановки или падении оборванного провода на землю (рис. 16.14). Примем, что связь с землей осуществляется через полусферический заземлитель. Грунт однородный с удельным сопротивлением р. В этом случае ток замыкания I3 будет стекать с поверхности заземлителя по направлению радиусов от центра сферы. Плотность тока δ в точке А на поверхности грунта на расстоянии х от центра сферы

Ток с заземлителя растекается по значительному объему земли. С увеличением расстояния от заземлителя плотность тока уменьшается вследствие резкого возрастания сечения земли, через которое протекает ток. В бесконечно удаленных от заземлителя точках (x>∞) плотность тока равна нулю.

Измерения потенциалов в точке земли на разных расстояниях от заземлителя показали, что распределение потенциалов по поверхности земли при растекании тока с полусферического заземлителя подчиняется гиперболическому закону (см. кривую на рис. 16.14).

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68%, на расстоянии 10 м — 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть приняты равными нулю. Эти точки поверхности грунта можно считать находящимися вне зоны растекания и называть «землей» в электротехническом смысле слова.

Аналогичное распределение потенциалов происходит при растекании тока с заземлителей другой формы (труба, пластина, место соприкосновения оборванного провода с землей и т. п.).

Читайте также:  Ощущения при прижигании эрозии током

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 358 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Явления при стекании электрического тока в землю. Напряжение шага

date image2015-08-12
views image1756

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Стекание электрического тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землёй. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называется заземлителем или электродом.

Для упрощения дальнейших рассуждений считаем, что земля во всём своём объёме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным электрическим сопротивлением (ρ, Ом · м). В этом случае ток будет растекаться во все стороны одинаково по радиусам полушария (рис. 7).

Рис. 7. Схема образования напряжения шага

а) – общая схема; б) – растекание тока с опорной поверхности ног человека.

А, Б – опорные точки ног человека; З – точка замыкания на землю; Uз – напряжение замыкания;

Uш – напряжение шага; а – ширина шага; φ – электрический потенциал; x – радиальное расстояние от точки замыкания на землю

В объёме земли, где проходит ток, возникает так называемое «поле растекания тока», имеющее полусферическую конфигурацию. Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в реальных условиях уже на расстоянии 20-ти м от точки замыкания сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается настолько большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. На поверхности земли при этом возникает неравномерное электрическое (для постоянного тока) или электромагнитное (для переменного тока) круговое поле с максимумом потенциала (φ, В) в точке замыкания на землю.

Если в этой ситуации человек будет радиально шагать к точке замыкания на землю по её поверхности, то его ноги при каждом шаге будут оказываться под всё бульшей разностью потенциалов (см. рис. 7а).

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности земли, расположенными на расстоянии 1 м одна от другой (принимается равным длине шага человека), обусловленное растеканием тока замыкания на землю.

Основной путь тока при этом пролегает через ноги и тазобедренную часть тела, где расположены гонады – одна из важнейших составляющих половой системы человека. Указанное обстоятельство, кроме рассмотренных выше негативных факторов воздействия на человека электрического тока, нарушает нормальное состояние репродуктивной функции организма. Действие электрического тока в этой ситуации может усугубиться тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног, возможно падение человека, после чего цепь тока замыкается на его теле через другие жизненно важные органы (мозг, сердце, лёгкие и др.). Кроме того, рост человека, который больше ширины шага, обусловливает бульшую разность потенциалов (напряжение, приложенное к телу).

Источник

72. Явления при стекании тока в землю.

Стекание тока в землю – это явление, при котором происходит резкое снижение потенциала, оказавшихся под напряжением металлических частей оборудования, до потенциала заземлителя , где Iз – величина тока, стекающего в землю; Rз – сопротивление, которое равно сопротивлению заземляющего устройства.

Читайте также:  Сила тока двигателя насоса

Стекание тока в землю происходит через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте и называемый заземлителем. Создается между корпусом и землей соединение большой проводимости благодаря чему ток, проходящий через тело человека, становиться не опасным для жизни. Так как, при возникновении аварийной ситуации, при прикосновение работника к корпусу через его тело может протекать ток опасной величины. Опасность напряжения, при наличии защитного заземления снижается, так как для тока Iз создается электрическая цепь, имеющая малое сопротивление Rз = 4м или 10 Ом, вследствие чего и происходит стекание тока по пути наименьшего сопротивления.

Сопротивление тела человека : 10 4 –10 6 Ом. расчетное значение сопротивления человека применяется, равное 1000 Ом.

73. Напряжение прикосновения, шаговое напряжение.

Напряжение шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.

Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места, потенциал поверхности грунта уменьшается, и на расстоянии 20 м может приниматься равным нулю.

Поражение при шаговом напряжении усугубляются тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног, человек может упасть, после этого электрическая цепь замыкается на теле через жизненно важные органы.

Напряжение между двумя точками цепи электрического тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения.

Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжения сети, схема сети, режима ее нейтрали (заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли.

74. Меры защиты от поражения электрическим током.

Для предотвращения опасного воздействия электрического тока на человека применяются следующие меры защиты:

● электрическое разделение сетей;

● применение малых напряжений;

● контроль и профилактика повреждения изоляции;

● двойная изоляция; защитное отключение;

● защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

● электрозащитные средства и приспособления;

● предупредительная сигнализация, знаки безопасности.

Защитное заземление наиболее распространено и является эффективным способом защиты от поражения электрическим током.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей оборудования.

Назначение защитного заземления ― устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу электрооборудования или к другим нетоковедушим металлическим частям, оказавшимся под напряжением. В основе этого метода защиты человека от напряжения электрическим током лежит явление стекания тока в землю.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Происходит быстрое отключение поврежденной электроустановки от электрической сети.

Источник