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

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.

Во всех случаях происходит резкое снижение потенциала φ поврежденной токоведущей части до значения равного φ = I _З R _З где I _З – ток замыкания на землю, А; R _З – сопротивление земли растеканию тока, Ом (при электрическом замыкании оборванного 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_i ²)

  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,                                                                                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 = I _з ρ / (2 π r)

    Так как I _з ρ / 2 π = К = const, то φ _i = К / r, т. е. потенциал любой точки на поверхности

земли по мере ее удаления от места замыкания уменьшается по гиперболическому закону. В объеме земли, по которому проходит ток, возникает поле растекания тока. В поле рас-текания тока на человека действует напряжение шага – напряжение между двумя точка-ми цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

На расстоянии 10÷20 м от места замыкания шаговое напряжение практически не представляет опасности. При шаге, равном 0,8 м, может возникнуть довольно интенсивная судорога. Такое напряжение при протекании тока по пути «нога – но-га» еще не опасно. более опасный путь «руки – ноги».

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, т. е. U _ПР есть разность потенциалов точек прикосновения

рук и ног человека

                        U _ПР = I _Ч R _Ч,                                                                              (12)

где I _Ч – ток, проходящий через человека по пути «рука – рука»; R _Ч – сопротивление тела человека

 

Рис. 5. Схема определения напряжения прикосновения при заземлении двух электродвигателей на одиночный заземлитель

 

Заземление нескольких удаленных друг от друга электродвигателей на одиночный заземлитель недопустимо, т. к. не обеспечивается защита от поражения напря-жения прикосновения. Для уменьшения до безопасного значения напряжения прикоснове-ния используют групповые заземлители, выравнивающие потенциальные поля в местах расположения оборудования.