По мере удаления от заземлителя шаговое напряжение – » :

37. Напряжение прикосновения и шаговое напряжение

Напряжение
прикосновения

– это напряжение между двумя точками
цепи тока, которых одновременно касается
человек. При прикосновении человека к
заземленному корпусу, имеющему контакт
с одной из фаз, часть тока замыкания на
землю проходит через человека, а если
корпус не заземлен, то через человека
проходит весь ток замыкания на землю
(однополюсное прикосновение). 

Величина
напряжения прикосновения для человека,
стоящего на грунте и коснувшегося
оказавшегося под напряжением заземленного
корпуса может быть определена как
разность потенциалов руки (корпуса) и
ноги (грунта) с учетом коэффициентов:

a1
– учитывающего форму заземлителя и
расстояния от него до точки, на которой
стоит человек;

a2
– учитывающего дополнительное
сопротивление цепи человека (одежда,
обувь)

Наиболее
опасным для человека является прикосновение
к корпусу, находящемуся под напряжением
и расположенному вне поля растекания.

Шаговое
напряжение

– напряжение, обусловленное электрическим
током, ротекающим в земле или токопроводящем
полу, и равное разности потенциалов
между двумя точками поверхности земли
(пола), находящимися на расстоянии одного
шага человека.

Значение
напряжения шага зависит от ширины шага
и удаленности человека от места замыкания
на землю. По мере удаления от места
замыкания напряжение шага уменьшается.

Наибольшее
напряжение шага будет вблизи заземлителя
и особенно, когда человек одной ногой
стоит над заземлителем, а другой – на
расстоянии шага от него. Если человек
находится вне поля растекания на одной
эквипотенциальной линии, то напряжение
шага равно нулю.

38.Организационно-технические мероприятия по предупреждению поражения электрическим током

Основные
меры защиты от воздействия электрического
тока:

1)
Обеспечения недоступности токоведущих
частей электрооборудования за счет
использования систем ограждения,
изоляции.

2)
Применение малых напряжений при
эксплуатации ручного электрофицированного
инструмента, переносных источников
тока.

3)
Электрическое разделение цепи на
отдельные участки с помощью специальных
разделительных трансформаторов, что
позволяет уменьшить электрическую
емкость цепи, повысить сопротивление
изоляции.

4)
Выравнивание потенциала земли за счет
применения групповых заземлителей с
целью устранения шагового напряжения.

5)
Применение средств индивидуальной
защиты.

6)
Проведение проф. отбора при приеме на
работу лиц, обслуживающих энергоустановки
(предварительный и периодический
медицинский осмотры).

7)
Обучение персонала методам безопасной
эксплуатации электрооборудования с
последующей проверкой знаний.

Организационными
мероприятиями, обеспечивающими
безопасность работы в электроустановках,
являются:

• оформление
работы нарядом-допуском, распоряжением
или перечнем работ, выполняемых в порядке
текущей эксплуатации;

• допуск
к работе;

• надзор
во время работы;

• оформление
перерыва в работе, переводов на другое
рабочее место, окончания работы.

В
качестве средств индивидуальной защиты
используют дополнительные изолирующие
защитные средства, служащие для усиления
защитного действия основных средств,
вместе с которыми они должны применяться.
При работе с напряжением до 1000В используют
изолирующие подставки, галоши, боты,
перчатки, коврики и инструменты с
изолированными рукоятками, которые
подвергаются периодическим испытаниям
(проверкам) на пригодность.

studfiles.net

Кафедра пдсс Лабораторная работа №6 «исследование эффективности защитных мер от воздействия напряжения шага»

Национальный
Исследовательский Технологический
Университет

«Московский Институт
Стали и Сплавов»

(НИТУ МИСиС)

Выполнил:

студент Макаров А.В.

группа МО-06-1

Допуск:

Выполнение:

Защита:

Москва 2010

Цель работы
– оценить условия возникновения
напряжений шага и эффективность защиты
от опасности поражения с помощью сложных
заземляющих контуров.

    1. Общие сведения

В соответствии с
ГОСТ 12.1.009-76 [1] напряжение
шага

это напряжение между двумя точками цепи
тока, находящихся одна от другой на
расстоянии шага, на которых одновременно
стоит человек.

Такое явление
наблюдается при замыкании электрического
тока на землю или на заземленный
металлический корпус электроустановки,
при ударе молнии, при обрыве и последующем
падении провода на землю. Вследствие
этого в земле образуется зона растекания
тока.

Зона
растекания тока

– зона земли, за пределами которой
электрический потенциал, обусловленный
токами замыкания на землю, может быть
условно принят равным нулю (ГОСТ
12.1.009-76 [1]).

Если на графике
по вертикальной оси отложить напряжение
в вольтах, а по горизонтальной –
расстояние от заземлителя в метрах, то
кривая распределения в зоне растекания
тока будет иметь крутой спад вблизи
заземлителя и тем более пологую форму,
чем выше проводимость грунта (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Кривая
распределения потенциалов полусферического
заземлителя в зоне растекания тока

Закон распределения
потенциалов в электрическом поле
заземлителя описывается сложной
зависимостью, определяемой размерами,
формой заземлителя и электрическими
свойствами грунта.

Для выявления
закона распределения потенциалов грунта
в поле растекания тока сделаем следующее
допущение: ток Iз
стекает в землю через одиночный
полусферический заземлитель радиусом
x0,
погруженный в однородный изотропный
грунт с удельным электрическим
сопротивлением ρ,
во много раз превышающим удельное
электрическое сопротивление материала
заземлителя
(рисунок 6.2).

Линии растекающегося
тока направлены по радиусам от заземлителя,
как от центра, а сечения земли как
проводника представляют собой полусферы
с радиусами x0<x1<x2<…<xn.

Рисунок 6.2 – Растекание
тока в грунте через полусферический
заземлитель

Поверхности этих
сечений соответственно равны:

, (6.1)

где S0,
S1
,
S2,
Sn
– площади поверхностей, по которым
распределяется ток, на расстояниях x0,
x1,
x2,…,
xn, м2;

x0,
x1,
x2,…,
xn
– расстояния, м.

Ток распределяется
по этим поверхностям равномерно, так
как грунт однородный и изотропный.
Плотность тока δ
на поверхности грунта в точке А,
находящейся на расстоянии x
от центра заземлителя, определяется
как отношение тока замыкания на землю
Iз
к площади
поверхности полусферы радиусом x:

, (6.2)

где δ
– плотность
тока на поверхности грунта, А/м2;

Iз
– сила тока замыкания на землю, А;

x
– расстояние от центра заземлителя до
точки А, м.

Для определения
потенциала точки А, лежащей на поверхности
радиусом x,
выделим элементарный слой, толщиной
dx.
Падение напряжения в этом слое

, (6.3)

где E=δ·ρ
– напряженность электрического
поля, В/м;

ρ
– удельное сопротивление грунта, Ом·м.

Удельное сопротивление
грунта – это сопротивление 1 м3
грунта с ребром длиной 1 м.
Наибольшую величину ρ
имеет зимой в северных районах при
промерзании почвы и летом в южных
районах, когда почва сухая. Значение ρ
земли колеблется в широких пределах:
от десятков до тысяч Ом⋅м.

Потенциал точки
А, или напряжение этой точки относительно
земли, равен суммарному падению напряжения
от точки А до бесконечно удаленной точки
с нулевым потенциалом:

, (6.4)

Подставив в
выражение (6.4) соответствующие значения
из выражений (6.2) и (6.3), а также значение
E,
получим

, (6.5)

Проинтегрировав
выражение (6.5) по x,
получаем выражение для потенциала точки
А, или напряжения этой точки относительно
земли, в следующем виде:

, (6.6)

Так как ,
то (6.6) принимает вид

, (6.7)

Таким образом, по
мере удаления от заземлителя потенциал
точек снижается, и имеет место
гиперболическая зависимость потенциала
точки от расстояния (см. рисунок 6.1).

Шаговое напряжение
определяется, как разность потенциалов
между точками, например А и Б
(см. рисунок 6.1).

, (6.8)

Подставив в
выражение потенциал точки А, исходя из
(6.6) при полусферическом заземлителе, и
потенциал точки Б находящейся от
заземлителя на расстоянии x+a,
т.е. точка Б отстоит от точки А на величину
шага человека a,
получим:

, (6.9)

Таким образом,
величина напряжения шага Uш
определяется по формуле:

, (6.10)

где Iз
– ток замыкания на землю, А;

ρ
– удельное сопротивление грунта, Ом·м;

a
– величина шага (0,8 – 1,0 м), м;

x
– расстояние
от центра заземлителя до рассматриваемой
точки на поверхности земли, м;

Наибольшее значение
шаговое напряжение имеет вблизи
заземлителя. По мере удаления от
заземлителя шаговое напряжение
уменьшается. Если ноги человека находятся
на одинаковом расстоянии от заземлителя,
т.е. на линии равного потенциала (на
эквипотенциали), то шаговое напряжение
равно нулю.

Шаговое напряжение
зависит от напряжения заземлителя:

, (6.11)

где
– коэффициент напряжения шага, учитывающий
форму потенциальной кривой.

Коэффициент
напряжения шага βш
зависит от формы и конфигурации
заземлителя и положения относительно
заземлителя точки, в которой он
определяется. Чем ближе к заземлителю,
тем больше βш
и, следовательно, больше шаговое
напряжение. Человек, находящийся вне
поля растекания тока не попадает под
действие шагового напряжения, так как
βш=0.
Как видно из выражения для определения
коэффициента шага, его значение меньше
единицы. Таким образом, шаговое напряжение
составляет часть напряжения на
заземлителе. Полученное выражение для
определения βш
справедливо только для полусферического
заземлителя.

Для другой формы
заземлителей, а также для заземлителей,
состоящих из нескольких электрически
соединенных между собой электродов,
распределение потенциалов определяется
сложными зависимостями. Следовательно,
и коэффициент напряжения шага в различных
случаях определяется очень сложными
выражениями. Значение βш
для одиночного протяженного заземлителя
длиной l > 20 м
составляет 0,14, а для заземлителя,
состоящего из ряда стержней, соединенных
полосой – 0,10.

Нахождение человека
в поле растекания тока может привести
к поражению, если шаговое напряжение
Uш
превышает допустимое по условиям
электробезопасности значение Uдоп.
Зона вокруг заземлителя, при котором
Uш > Uдоп,
называется опасной зоной. Радиус опасной
зоны зависит от напряжения на заземлителе
и удельного сопротивления грунта.

На расстоянии 1 м
от заземлителя падение напряжения
составляет 68 % полного напряжения,
на расстоянии 10 м – 92 %, на расстоянии
20 м потенциалы точек настолько малы,
что практически могут быть равны нулю.
Такие точки поверхности почвы считаются
находящимися вне зоны растекания тока
и называются «землей».

Сила тока, проходящего
через тело человека, когда он находится
под действием напряжения шага Uш
определяется по следующей формуле:

, (6.12)

где Rчел
– сопротивление тела человека, Ом;

Rш
– сопротивление растеканию тока в земле
от одной ноги до другой, зависящее от
удельного сопротивления поверхности
грунта ρ,
площади ступни ног (680 см2)
и длины шага (0,8 м), Ом.

Величина Rш
обычно принимается равной 6·ρ
(сопротивлением обуви пренебрегают).

Величина шагового
напряжения не нормируется, по ряду
причин:

  • нормируемой
    величиной является напряжение
    прикосновения, численные значения
    которой значительно больше шагового
    напряжения, кроме того, протекание тока
    по пути «рука – рука» более опасно, чем
    по пути «нога – нога»;

  • в нормативах
    устанавливается допустимая величина
    сопротивления защитного заземления,
    на основании которой и проектируется
    сложный заземляющий контур.

Однако в ряде
зарубежных работ принимаются численные
значения нормируемых напряжений
прикосновения и шага в пределах от 50 до
200 В. Наиболее распространенным
значением является 125 – 150 В.
Напряжение 150 В не является само по
себе безопасным и не исключает возможности
поражения. Его можно назвать расчетным
напряжением при проектировании заземления
на высоковольтных подстанциях.

Много случаев
поражения людей при воздействии шагового
напряжения объясняется тем, что при
воздействии шагового напряжения даже
небольшого значения (50 – 80 В) в
мышцах ног возникают судороги и человек
падает. После падения человека ток
проходит через другие участки тела, а
также может замкнуть точки с большими
потенциалами.

Поэтому чаще всего,
считается, что шаговое напряжение ниже
40 В не представляет для человека
опасности. Однако для животных, поражение
этим напряжением во многих случаях
приводит к гибели. Животные,
которые оказываются в зоне шагового
напряжения, попадают под более высокую
разность потенциалов в связи с большим
расстоянием между ногами и прохождением
тока через грудную клетку. Известно,
что для крупного рогатого скота и свиней
опасным (смертельным) является напряжение
всего лишь 24 – 30 В. Поэтому в
ГОСТ Р 50571.14-96 «Электроустановки зданий»
(см. приложение 6.1) установлены нормируемые
значения напряжения шага.

В
соответствии с межотраслевыми правилами
по охране труда (правилами безопасности)
ПОТ РМ-016-2001
[2] при эксплуатации электроустановок
не разрешается
приближаться на расстояние менее 8 м
к лежащему на земле проводу воздушной
линии электропередачи (ЛЭП) под наведенным
напряжением выше 1000 В, к находящимся
под напряжением железобетонным опорам
ЛЭП напряжением 6 – 35 кВ при
наличии признаков протекания тока
замыкания на землю (повреждение
изоляторов, прикосновение провода к
телу опоры, испарение влаги из почвы,
возникновение электрической дуги на
стойках и в местах заделки опоры в грунт
и др.). В этих случаях вблизи провода или
опоры следует организовать охрану для
предотвращения приближения к месту
замыкания людей и животных, установить
по мере возможности предупреждающие
знаки или плакаты, сообщить о происшедшем
владельцу ЛЭП.

Коллективным
средством защиты

от опасного воздействия напряжения
шага на человека является выравнивание
потенциалов в зоне растекания тока
путем устройства сложных заземлителей
в виде замкнутого контура, охватывающего
всю территорию защищаемого объекта.

Сложный заземляющий
контур представляет собой совокупность
горизонтальных и вертикальных заземлителей
(стальные полосы, профильное железо и
т.п.), закопанных на определенную глубину.

В качестве
заземлителей применяют прутковую
круглую сталь диаметром не менее 10 мм
(неоцинкованная) и 6 мм (оцинкованная),
полосовую сталь толщиной не менее 4 мм
и сечением не менее 48 мм2,
угловую сталь с толщиной полок не менее
4 мм и стальные трубы с толщиной стенок
не менее 3,5 мм.

Расчет заземляющего
контура строится в зависимости от
принятой величины тока замыкания,
удельного сопротивления грунта,
защищаемой площади, находящейся под
электрооборудованием, и т.п. и сводится
к определению размеров заземляющего
устройства с целью доведения величины
его сопротивления до нормируемых
значений.

Размещение
заземлителей производится таким образом,
чтобы достичь равномерного распределения
электрического потенциала на площади,
занятой электрооборудованием. Для этой
цели прокладывают заземляющие полосы
на глубине 0,5 – 0,7 м вдоль рядов
оборудования и в поперечном направлении,
т.е. образуется заземляющая сетка, к
которой присоединяется заземляемое
оборудование.

Контурное
заземление обеспечивает безопасность
работ в зоне заземления, так как шаговое
напряжение Uш < Uдоп,
т.е. опасная зона отсутствует. Чтобы
уменьшить шаговые напряжения за пределами
контура, в грунте укладывают специальные
металлические шины, соединенные с
заземлителем (см. рисунок 6.3). При
этом спад потенциалов происходит по
пологой кривой, и шаговые напряжения
снижаются.

Рисунок 6.3 – Кривая
изменения потенциала за пределами
контура

studfiles.net

Напряжения прикосновения и шага

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

1. Цель работы

Познакомить
студентов с причинами, вызывающими
появление напряже­ния
прикосновения и напряжения шага, а также
с условиями, влияющими на величину
этих напряжений.

2. Напряжение прикосновения

Напряжение
прикосновения — это напряжение между
двумя точками цепи тока,
которых одновременно касается человек.
Одной из этих точек чаще все­го бывает
корпус электроустановки, на который
может произойти замыкание одного из
фазных проводов сети. Второй — земля
(токопроводящий пол), на которой
стоит человек.

В случае,
когда электроустановка питается от
сети с глухозаземленной нейтралью,
на корпусах зануленных электроустановок
может появиться на­пряжение и при
замыкании фазы на землю [1].

Величина напряжения прикосновения
зависит:

  • от наличия связи между корпусом и
    землей, например, через железобетонный
    фундамент или заземляющее устройство;

  • от места расположения заземлителя
    относительно корпуса электроустановки;

  • от режима нейтрали источника питания;

  • от вида заземления.

Снизить величину напряжения прикосновения
можно, заземлив корпус электроустановки.

Защитное заземление является основной
защитной мерой в электроуста­новках
напряжением до 1000 В с изолированной
нейтралью и в электроуста­новках выше
1000 В с любым режимом нейтрали.

Если в трехфазной трехпроводной сети
с изолированной нейтралью про­изошел
пробой изоляции фазного провода на
корпус заземленного электропо­требителя,
то человек, стоящий на грунте и касающийся
корпуса окажется под действием напряжения
прикосновения, определяемого следующим
образом:

UПР=,

или

UПР=,

где

потенциал заземлителя, определяющий
потенциал корпуса

элект­ропотребителя;

потенциал поверхности грунта в том
месте, где стоит че­ловек;

коэффициент, называемый коэффициентом
напряжения прикосно­вения,
учитывающий форму потенциальной кривой:

.

На рис. 1 показаны три электропотребителя,
корпуса которых подсоеди­нены к
одиночному заземлителю RЗ.

Потенциалы на поверхности грунта при
замыкании на корпус любого по­требителя
распределяются по кривой 1. Так как
корпуса электрически связаны между
собой заземляющим проводом, то их
потенциалы одинаковы и равны ф3.

Для человека, стоящего над заземлителем,
напряжение прикосновения равно нулю.
По мере удаления от заземлителя (точка
X2) напряжение прикос­новения возрастает
и в точке XЗ на удалении 20 м и более
напряжение прикос­новения равно
потенциалу заземлителя
.

Следовательно, напряжение прикосновения
зависит от закона изменения потенциала
на поверхности грунта и расстояния
между человеком и заземлителем. Общая
закономерность следующая: чем дальше
от заземлителя нахо­дится
электропотребитель, тем больше UПР и
наоборот (рис. 1).

Выражение для напряжения прикосновения
справедливо лишь при усло­вии, что
контакт человека с корпусом электроустановки
и землей (полом) иде­альный, т.е.
отсутствуют контактные сопротивления.

Рис.
1 .
Напряжение
прикосновения при одиночном заземлителе:

1
— распределение потенциалов на поверхности
грунта;

2
— изменение напряжения прикосновения
в зависимости от
расстояния до заземлителя

Однако
контактное сопротивление тела человека
с землей (или сопротив­ление растеканию
тока у основания ног Rос,
как его часто называют) в ряде случаев
имеет достаточно большое значение, и
им, как правило, пренебрегать нельзя.

Следовательно,
разность потенциалов
равная

оказывается
приложенной не только к сопротивлению
тела человека Rh,
но и к последова­тельно соединенному
с ним сопротивлению основания Rос,
на котором стоит человек
(рис. 2).

.

Так как
Ih
=
UПР/
Rh,
то
подставив значение тока в вышеприведенное
выра­жение
получим

(
UПР/
Rh)(
),

откуда
определим напряжение прикосновения с
учетом падения напряжения в
сопротивлении растеканию основания.

Uпр=

или

Uпр=

где

коэффициент напряжения прикосновения,
учитываю­щий
падение напряжения на сопротивлении
растеканию основания, на кото­ром
стоит человек.

Рис.
2.
Расчетная
схема для определения напряжения
прикосновения

Сопротивление растеканию основания,
на котором стоит человек, можно определить
следующим образом.

Если
площадь подошвы одной ноги принять
равной 0,0225 м2,
то диаметр (d)
эквивалентного
ей диска будет равен 0,17м, а сопротивление
растеканию тока составит ([3], табл. 3.1,
п.9):

Сопротивление
растеканию основания, т.е. сопротивление
растеканию обоих
ног человека, будет равно:

Подставив
это значение в выражение для
получим:

studfiles.net

Напряжение шага и прикосновения

Поражение током возможно при прикосновении к заземленному корпусу электрооборудования, на которое произошло замыкание. В этом случае, когда человек касается одновременно корпуса, оказавшегося под напряжением, и земли, на которой стоит, он может оказаться под напряжением прикосновения U .

Напряжение прикосновения — разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Потенциалы на поверхности грунта при замыкании тока на корпус любого потребителя распределяются по гиперболической кривой. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов корпуса электрооборудования и точек почвы, на которых находятся ноги человека. Чем дальше электродвигатель находится от заземлителя, тем под большее напряжение прикосновения человек попадает, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем меньше напряжение прикосновения U . За пределами зоны растекания тока напряжение прикосновения равно напряжению на корпусе оборудования относительно земли.

Рис. Схема прикосновения человека к заземленному оборудованию при напряжении прикосновения:

I-распределение потенциала на поверхности грунта в момент замыкания фазы на корпус; II — напряжение прикосновения U при изменении расстояния от заземлителя; 1,2,3 — корпуса электродвигателей

Напряжение прикосновения и величина тока, протекающего через организм человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановки переменного тока частотой 50 Гц, не должны превышать соответственно 2 В и 0,3 мА.

Снизить напряжение прикосновения и силу тока можно за счет малого сопротивления системы защитного заземления или увеличения потенциала поверхности в зоне растекания тока на землю.

При наличии токопроводящих полов или грунта человек, находящийся недалеко от корпуса электрооборудования, на которое произошло замыкание тока, может оказаться под напряжением шага U Напряжение шага возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю.

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

Характер распределения потенциалов на земной поверхности подчиняется гиперболическому закону.

На расстоянии 1 м от места стекания тока на землю потенциал снижается на 68%, на расстоянии 10 м снижение достигает 92%, а на расстоянии 20 м потенциал точек земли практически равен нулю. Такое распределение потенциалов объясняется тем, что вблизи заземлителя площадь проводника-земли малая, поэтому здесь земля оказывает большое сопротивление прохождению тока. По мере удаления от заземлителя сечение проводника-земли увеличивается, сопротивление его уменьшается, следовательно, и падение напряжения уменьшается. На расстоянии более 20 м от места замыкания тока земля практически не оказывает сопротивления прохождению тока.

Человек, находясь в зоне растекания тока, даже не прикасаясь к поврежденному оборудованию, может попасть под высокое напряжение.

Это происходит потому, что различные точки земли, которых касаются ноги человека, имеют различные потенциалы.

Из равенства следует, что напряжение шага зависит от тока замыкания, ширины шага, расстояния от человека до места замыкания тока на землю, а также от удельного сопротивления грунта. По мере удаления от места замыкания напряжение шага становится меньше.

Максимальное значение будет, когда человек одной ногой стоит на участке земли в точке замыкания тока на землю, а другой — на расстоянии шага от этой точки. Минимальное значение соответствует случаю, когда человек стоит на точках с одинаковыми потенциалами, тесно сомкнув ноги. В этом случае = 0.

Напряжение шага является причиной частой гибели людей и крупных животных (коров, лошадей). При обнаружении соединения с землей какой-либо токоведущей части установки запрещается приближение к месту повреждения на расстояние ближе 4 м в помещениях и ближе 10 м — на открытых площадках.

Следует отметить, что характер зависимости напряжения шага от расстояния между человеком и заземлителем противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.

Без учета дополнительных сопротивлений в электрической цепи человека максимальное напряжение шага меньше напряжения прикосновения. Однако поражение людей при воздействии напряжения шага объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные органы — легкие и сердце, что приводит к параличу их деятельности.

Оказавшись в зоне напряжения шага, выходить из нее следует небольшими шагами (гусиными скользящими шагами) в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю и, в частности, лежащего на земле провода.

Похожие статьи

znaytovar.ru

Явление растекания тока в земле

В
процессе эксплуатации электроустановок
возможны случаи, когда по земле будет
протекать ток. Протекание тока может
быть преднамеренным (использование
земли в качестве провода) или случайным
(замыкание токоведущей части на
заземленный корпус электроустановки,
падение провода на землю). Стекание тока
в землю сопровождается возникновением
на заземлителе и поверхности земли
вокруг него потенциалов. Возникающую
при этом картину поля рассмотрим на
примере одиночного полусферического
заземлителя на поверхности земли
(рис.1).

Приращение потенциала
на элементарном слое полусферических
поверхностей вокруг заземлителя (считаем
грунт однородным)

Тогда
приращение потенциала на элементарном
слое можно записать

Интегрируя
по Х, в пределах от Х до ∞, получаем
выражение, характеризующее поле
растекания потенциала в земле:

Таким
образом, потенциал на поверхности земли
вокруг заземлителя изменяется по закону
гиперболы, уменьшаясь от своего
максимального значения непосредственно
на заземлителе

до нуля по мере
удаления от заземлителя. Теоретически
поле растекания простирается до
бесконечности, однако для одиночного
заземлителя уже на расстоянии около 20
м площадь слоя земли настолько велика,
что плотность тока здесь практически
равна нулю. Поэтому потенциал в точках,
удаленных на 20 м и более от заземлителей,
можно принимать равным нулю.

Проведенный анализ
показывает, что грунт в поле растекания
ведет себя как обычное сопротивление,
уменьшая потенциал от некоторого
значения в месте ввода тока в землю до
нуля.

Сопротивлением
заземляющего устройства, или сопротивлением
растеканию тока данного заземлителя,
называется сопротивление грунта поля
растекания, создаваемого проводящим
элементом, с которого в землю стекает
ток.

Специальный анализ,
выходящий за рамки настоящей работы,
показывает, что величина сопротивления
этой области грунта зависит от формы,
количества и расположения элементов,
создающих поле растекания, и удельного
сопротивления земли.

В нашем случае
сопротивление растеканию тока
полусферического заземлителя можно
определить как

Падение
напряжения на сопротивлении полусферического
заземлителя

Деля
это выражение на ток, получаем окончательно
для сопротивления растеканию тока
полусферического заземлителя

В реальных условиях,
когда грунт вокруг заземлителя
неоднороден, распределение потенциала
происходит не по гиперболе, а по более
сложной кривой, и выражение для
сопротивления растеканию тока будет
более сложным.

Протекание
токов в земле представляет определенную
опасность для человека. Это связано с
возникновением напряжения прикосновения
и шагового напряжения.

Напряжением
прикосновения
называется разность
потенциалов двух точек электрической
цепи, которых одновременно касается
человек.

В случае касания
человеком корпуса заземленной установки,
на которой произошло замыкание токоведущей
части, под напряжением прикосновения
понимается разность между потенциалом
рук, касающихся корпуса, и потенциалом
основания, на котором стоит человек
(рис.1). Пренебрегая падением напряжения
в заземляющих проводниках, можно
считать, что потенциал рук равен
потенциалу заземлителя, а напряжение
прикосновения

Поскольку φз– величина постоянная, напряжение
прикосновения определяется формой
кривой распределения потенциала, оно
возрастает по мере удаления от заземлителя.
Практически при расстояниях, превышающих
20 м, напряжение прикосновения постоянно
и имеет наибольшее значение, при этом
λ1=1. Если прикосновение происходит
около заземлителя, то напряжение
прикосновения равно нулю и λ1=0.

Шаговым напряжением
называется разность потенциалов
двух точек на поверхности земли в зоне
растекания тока, которые находятся на
расстоянии шага и на которых одновременно
стоит человек (рис.1):

где
а – длина шага (обычно в расчетах
принимается равной 0.8 м).

Поскольку φхи φх+аявляются частями потенциала
заземлителя, то выражение шагового
напряжения можно записать в виде

гдекоэффициент шага, учитывающий форму
кривой распределения потенциала.

Рис.1.
Явление растекания тока в земле

Максимальным значение
напряжения шага будет при наименьшем
расстоянии от заземлителя, когда человек
одной ногой стоит непосредственно на
заземлителе, а другой – на расстоянии
шага от него. Наименьшим значение
шагового напряжения будет при бесконечно
большом удалении от заземлителя, а
практически – за пределами поля
растекания тока, т.е. далее 20 м.

Шаговое напряжение
зависит от ширины шага, удаления идущего
человека от заземлителя, а также удельного
сопротивления грунта (рис.1).

ОПИСАНИЕ
ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд
представляет собой модель электричес­кой
сети с источником питания,
электропотребителями, средствами
защиты, измерительными приборами. В
качестве источника используется
трехфазный трансформатор. Стенд
включается трехфазным автоматом S2
– положениеI. При этом
загораются индикаторы (желтого, зеленого
и красного цветов), расположенные рядом
с фазными проводами А, В, С. Режим нейтрали
сети изменяется переключателемS1,
причем правое положение соответствует
режиму заземленной нейтрали, а левое
положение – режиму изолированной
нейтрали. Нейтральная точка заземляется
через сопротивлениеR0=4Ом.
С помощью переключателяS3
подключается нулевой рабочий проводник
(N-проводник). ПереключательS4 предназначен для
подключения нулевого защитного проводника
(РЕ-проводника). Верхнее положение
переключателей означает наличие
пятипроводной сети, нижнее положение
– трехпроводной сети.

Сопротивления фазных
проводов сети и N-провода
относительно земли смоделированы
сосредоточенными сопротивлениямиRA,RB,RC,RN. В
данном стенде моделируется только
активная составляющая полного
сопротивления, причем используется
случай симметричной проводимости
проводов относительно земли (RA=RB=RC=RN).
Значения указанных сопротивлений
изменяются пятипозиционным переключателемS18 в зависимости от
вариантов, задаваемых преподавателем.

Электропотребители
на мнемосхеме показаны в виде корпусов.
Потребители «корпус 1» и «корпус 2»
являются трехфазными и подключены к
сети через автоматические выключатели
S5 иS10
соответственно. ПоложениеIозначает включение автоматов, при этом
напряжение подается на потребителя.
Электропотребитель «корпус 3» является
однофазным, выполненным по классу 1
защиты от поражения электрическим
током.

Лабораторный стенд
позволяет моделировать два способа
защиты: защитное заземление и зануление.
Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ-проводнику
осуществляется переключателями S8
иS14 соответственно. Правое
положение переключателей означает, что
корпуса занулены. Сопротивление фазного
провода от нейтральной точки до корпуса
2 не изменяется и имеет значениеRф=0,1
Ом, распределенное равномерно на двух
участках провода (нейтральная точка –
точка подключения корпуса 1 и точка
подключения корпуса 1 – точка подключения
корпу-са 2). Сопротивление РЕ-проводника
может изменяться с помощью трехпозиционного
переключателяS6, причем
сопротивления участков «нейтраль»-«корпус1»
и «корпус2» равны и принимают значения
0,1; 0,2; 0,5 Ом. Обрыв РЕ-проводника между
точками подсоединения корпусов 1 и 2
имитируется с помощью переключателяS12, нижнее положение
которого соответствует обрыву проводника.
Повторное заземлениеRпподключается к РЕ-проводнику с помощью
переключателяS17. Значение
сопротивленияRпизменяется трехпозиционным переключателемS19 (4, 10, 100 Ом). Переходное
сопротивлениеRпермежду корпусом 2 и зануляющим проводником
изменяется трехпозиционным переключателемS16 и может принимать
значения 0; 0,1; 0,5 Ом.

Подключение корпусов
1 и 2 к заземляющим устройствам с
сопротивлениями Rз1иRз2осуществляется
с помощью переключателейS9
иS15 соответственно.
Сопротивление заземленияRз1корпуса 1 является постоянным и равным
4 Ом. Сопротивление заземленияRз2корпуса 2 устанавливается с помощью
трехпозиционного переключателяS11
(4, 10, 100 Ом).

Замыкания фазных
проводов на корпуса 1 и 2 осуществляются
кнопками S7 иS13
соответственно, причем на корпус 1
замыкается фазный провод А, на корпус
2 – фазный провод В.

Лабораторный стенд
имеет три измерительных прибора:

  • цифровой
    вольтметр с диапазоном измерения от 0
    до 2000 В;

  • цифровой
    амперметр с диапазоном измерения
    от 0 до 2000 А;

  • цифровой
    миллисекундомер с диапазоном измерения
    от 0 до 999 мс.

Вольтметр включается
в измерительные цепи через гнезда Х1 –
Х15, установленные в соответствующих
точках схемы, с помощью гибких проводников,
снабженных наконечниками. Включение
амперметра в цепь осуществляется с
помощью переключателя, находящегося
под индикатором. При соответствующем
подключении загорается лампочка,
указывающая на место подключения
прибора. Положение «ОТКЛ» означает
отсутствие амперметра в цепях стенда.
В положении А1 измеряется ток короткого
замыкания, в положении А3 – ток замыкания
на землю через повторное заземление
РЕ-проводника.

Миллисекундомер
включается при нажатии кнопки S13,
а отключается при срабатывании
автоматического выключателяS10.
Установка позволяет длительно сохранить
режим, соответствующий периоду замыкания
фазного провода на корпус 1 и корпус 2.
Для возврата схемы в исходное состояние
после того, как измерены все необходимые
параметры, следует нажать кнопку «СБРОС».

studfiles.net

D. Напряжение прикосновения и шага

При
работе в действующих электроустановках
всегда существует определенная
вероятность попадания человека под
действие электрического тока. Эта
вероятность может быть меньше или больше
в зависимости от разных факторов. Но в
любом случае при оценке действия тока
на человека определяются значения:

    1.  Шаговое
      напряжение.

Замыканием
на землю
называется случайное электрическое
соединение,
находящихся под напряжением частей
электроустановки с землей.
Место, где в землю стекает ток, называется
точкой
замыкания на землю
.
Точкой
замыкания на
землю может быть заземлитель или попавший
на землю провод.

Ток,
стекая с заземлителя в землю, растекается
по значительному
ее объему. Область грунта, лежащая
вблизи заземлителя, где
потенциалы не равны нулю, называется
полем
растекания тока
.
Форма заземлителя может быть очень
сложной и электрические свойства грунта,
как правило, неоднородны, поэтому закон
распределения потенциалов вблизи
заземлителя
определяется сложной зависимостью. С
цвелью упрощения изображения
электрического поля и анализа его
допустим, что ток стекает
в землю через одиночный заземлитель
полушаровой формы, уложенный
в однородном грунте (рисунок 1). В этом
случае линии растекания тока в земле
будут радиальными.

Плотность
тока δ на расстоянии х
от центра заземлителя определяется
как отношение тока замыкания на землю
Iз
к площади
поверхности полушара с радиусом х:

Для
определения потенциала в точке А выделим
в поле растекания
тока
элементарный слой dх
.
Падение напряжения dU
в этом
слое равно

,

где Е
=δρ
напряженность
электрического поля;

ρ

удельное сопротивление грунта.

В
бесконечно удаленной точке (х=∞)
плотность тока, напряженность
электрического поля и потенциал равны
нулю.

Потенциал
земли
в
точке А, находящейся на расстоянии χ
от центра
заземлителя, определяется

(1)

где
I3
ток
замыкания на земле, который определяется
при рассмотрении
полной цепи замыкания, А;

ρ

удельное сопротивление грунта, Ом·м;

х
расстояние
от центра заземлителя до определяемой
точки,
м.

Рисунок
1 – Гиперболический закон изменения
потенциалов точек земли

Из
выражения (1)
видно, что потенциал точек на поверхности
грунта уменьшается с удалением от места
замыкания на землю и
в пределе стремится к нулю.
Область
поверхности грунта, потенциал
которой равен нулю, называется
электротехнической
землей
.

Опытная
кривая распределения потенциалов
(рисунок 2), полученная непосредственными
измерениями у трубчатого заземлителя,
имеет примерно такой же вид, как и у
заземлителя полушаровой формы.

Из
кривой (рисунок 2) видно, что поверхность
заземлителя имеет максимальный потенциал.
На расстоянии 1 м от моста стекания тока
в землю потенциал снижается на 68 %. В
конце десятого метра снижение достигает
92%, а на расстоянии 20 метров потенциал
точек земли практически равен нулю.

То
есть сопротивление току замыкания на
землю оказывает объем грунта радиусом
20 метров, находящийся в поле растекания
тока. За пределами электрического поля
грунт представляет собой проводник с
бесконечно большим поперечным сечением
и не оказывает сопротивления протеканию
электрического тока. Практически «земля»
в электрическом смысле начинается с
расстоянием = 10-20 м от заземлителя.

Рисунок
2 – Характер распределения потенциалов
в земле при стекании тока с заземлителя.

Если
человек попадает в зону растекания
тока, то его ноги могут касаться разных
потенциалов. Точки поверхности земли,
расположенные дальше от заземлителя,
имеют меньший потенциал. Следовательно,
существует на ширине шага (d=0,8
м) в поле растекания тока существует
разность потенциалов. Эту разность
потенциалов и называют шаговым
напряжением.

Величина
шагового напряжения зависит от ширины
шага α и расстояния χ до места замыкания
на землю. Шаговое напряжение на различном
расстоянии от точки замыкания (рис.1)
можно определить следующими выражениями:

(2)

(3)

Из
выражения (2) видно, что
если
х1<
х2,следовательно,
по мере удаления от места замыкания
опасность шаговых напряжений уменьшается.

Шаговое
напряжение на расстоянии от 20 м от места
практически не представляет опасности.
При шаге, равном 0,8 м, интенсивная судорога
может возникнуть в случае, если шаговое
напряжение равно 100÷150 В. В результате
судороги ног человек может упасть на
землю и при этом за счет увеличения
расстояния между точками земли, которых
теперь он будет касаться руками и
ногами, может возрасти разность
потенциалов. Ток в этом случае будет
протекать по более опасному пути
«руки-ноги». Совокупность этих факторов
может привести к стремительному поражению
человека электрическим к током.

Для
предупреждения поражения током при
случайном попадании в зону растекания
тока следует покидать её так, чтобы по
возможности свести разность потенциалов
на ногах к нулю. Устранить опасность
поражения шаговым напряжением можно
с помощью диэлектрической обуви

    1. Напряжение
      прикосновения

Если
человек касается одновременно двух
точек, между которыми существует разность
потенциалов, этот человек попадает под
напряжение
прикосновения
.
При этом образуется замкнутая цепь, и
через тело человека проходит ток.
Величина этого тока зависит от схемы
включения, т.е. от того, каких частей
электроустановки касается человек, а
также от параметров электрической сети.

Включение
человека в электрическую цепь является,
как правило, случайным процессом,
возникающим при пользовании работником
неисправным оборудованием: при случайном
повреждении электрического оборудования
во время работы, при случайном прикосновении
к электрооборудованию, находящемуся
под напряжением, когда, по мнению
работника, оно должно было быть отключено,
при прикосновении к металлическому
оборудованию, на которое случайно из-за
повреждения выносится потенциал
электрической установки. Все эти случаи
в дальнейшем называем прикосновением
или ситуацией прикосновения человека
в электрических сетях, что равнозначно
касанию человека к фазе электрической
сети.

В
общем случае включение человека в
электрическую цепь может быть однофазным,
когда он касается одного фазного провода
и земли, или двухфазным
когда он касается двух фазных проводов

А)
двухфазное прикосновение

Оно
является наиболее опасным, хотя и
чрезвычайно редким случаем прикосновения.
В этом случае через тело человека
проходит максимально возможный ток,
величина которого не зависит от схемы
электрической сети, режима нейтрали и
других параметров электрической
установки.

В
этом случае величина тока, проходящего
через человека, достигает предельного
значения и определяется выражением

(4)

где
Ih
– ток, проходящий через тело человека,
А;

UЛ
– линейное напряжение, В;

Uф
– фазное напряжение, В;

Rh
сопротивление
тела человека, Ом.

При

– 220 В и Rh
– 1000 Ом ток, проходящий через тело
человека, составит:

т.е.
это значение значительно превышает
пороговое значение предельно допустимого
тока (IЧ<10мА)
при длительности воздействия на человека
более 0,2 с (ГОСТ 12.1.038-82).

В
практике эксплуатации электрического
оборудования ток, проходящий через тело
человека, редко определяется только
напряжением электрической сети и
электрическим сопротивлением тела
человека. Этот ток значительно уменьшается
за счет использования обуви с подошвой
из полимеров, изолированных покрытий
полов помещений (дерево, линолеум и
др.), применения технических защитных
средств защитного заземления и зануления,
а также средств индивидуальной защиты.

Мерой,
повышающей безопасность обслуживающего
персонала, может быть понижение
рабочего напряжения установки, однако
это не всегда можно осуществить. Наиболее
распространенной мерой является
применение изолированных защитных
средств.

На
рисунке приведена схема однофазного
прикосновения в трехфазных сетях с
изолированной нейтралью, которые широко
применяются на железнодорожном транспорте
и транспортном строительстве.

Рисунок
–однофазное прикосновение к токоведущим
частям в трехфазной сети с изолированной
нейтралью

При
касании человека провода 1 образуется
замкнутая электрическая цепь: обмотка
трансформатора фазы 1- провод
1-человек-земля-активное и емкостное
сопротивления фазы 2 и 3 относительно
земли (r2,
r3,
xc2,
xc3
) — провод 2 и 3 — обмотки трансформатора
второй и третьей фаз. По этой цепи будет
протекать ток Ih
, определяющий опасность при однофазном
прикосновении.

В
воздушных сетях напряжением до 1000 В
емкость фаз относительно земли можно
приравнять к нулю

и соответственно xc1=xc2=xc3=
∞, а активное сопротивление изоляции
фаз относительно земли
r1
=
r2
=r3
=
r
.

Ток
через тело человека для этого случая
определяется сопротивлением изоляции
провода относительно земли и составит

(5)

где
r
– сопротивление изоляции фаз относительно
земли.

Из
выражения (5) сопротивление изоляции
фаз можно определить

(6)

Если
принять максимально допустимый для
человека ток 1 мА, то для обеспечения
безопасности необходимо, чтобы
сопротивление изоляции фаз относительно
земли при U
= 220 В и Rh=
1000 Ом было не менее

Величина
сопротивления изоляции электроустановок
нормируется выше, чем 0,5 мОм.

Если
при прикосновении человека к фазе
одновременно произойдет пробой другой
фазы на землю (т.е. сопротивление изоляции
этой фазы относительно земли =0), то
человек окажется под линейным напряжением.
Тогда ток, протекающий через тело
человека, определяется по формуле:

Присоединение
к незаземленному корпусу электрооборудования
в таких сетях равносильно прикосновению
к токоведущим частям.

Во
всех случаях контакта человека с частями,
находящимися под напряжением, это
напряжение прикладывается к цепи,
состоящей из сопротивления человека,
обуви, пола. А напряжение прикосновения
это та часть напряжения, которая
приходится в этой цепи непосредственно
на тело человека:

Напряжение
прикосновения определяется как падение
напряжения в сопротивлении тела человека.

Полное
сопротивление цепи человека равно

где
R
– полное сопротивление цепи человека;

Rh
– сопротивление человека;

Rоб
– сопротивление обуви;

Rн
– сопротивление пола;

α2
– коэффициент, учитывающий падение
напряжения в дополнительных сопротивлениях
цепи человека.

Напряжение
прикосновения с учетом дополнительных
сопротивлений в цепи человека определяется
из выражения:

(14)

Коэффициент
α2
может быть определен, если известны
сопротивления Rоб,
Rн
. Сопротивления обуви может колебаться
в широких пределах — от несколько МОм
до нескольких Ом, поэтому в наружных
электроустановках, а также сырых
помещениях сопротивлением обуви можно
пренебречь.

Сопротивление
опорной поверхности ног можно определить,
если представить ноги человека как два
полусферических (радиусом хН)
заземлителя, включенных параллельно.
Тогда

(15)

где
ρ
удельное
сопротивление поверхностного слоя
грунта;

xН

эквивалентный
радиус опорной поверхности ног (хН
= 7 см).

С
некоторым приближением можно использовать
это выражение и для учета сопротивления
пола, на котором стоит человек.

Ток
через человека при прикосновении к
заземленным нетоковедущим частям,
оказавшимся под напряжениям, определяется
из выражения (14). Если учесть, что

; ;

получим:

(16)

Таким
образом, получена зависимость тока,
проходящего через тело человека при
случайном прикосновении, от тока
замыкания на корпус электрической
установки (землю) Ih=ƒ(I3).

Из
соотношения видно, что при увеличении
сопротивления заземляющего
устройства, например, из-за увеличения
удельного электрического
сопротивления грунта, ток, проходящий
через тело человека, может
возрасти только в том случае, если ток
замыкания соответственно не снизится.
Эго связано с тем, что увеличенное
значение сопротивления заземляющего
устройства входит в электрическую цепь
замыкания и приведёт
к снижению тока в ней.

studfiles.net

заземлители лаба

ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

УРАЛЬСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(УрГУПС)

Кафедра «Безопасность
жизнедеятельности»

ОТЧЕТ

по лабораторной
работе № 4

на тему:

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЗАВИСИМОСТЕЙ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ЯВЛЕНИЯ
ПРИ СТЕКАНИИ ТОКА В ЗЕМЛЮ ЧЕРЕЗ ЗАЩИТНЫЙ
ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ»

Проверил: Выполнили:

Преподаватель студенты
группы Д-527

Гимаев С.Р. Бушмакина
М.А.

Климанов М.А.

Екатеринбург

2011

Цель работы:
выявить зависимости, характеризующие
явления при стекании тока в землю через
различные виды заземлителей.

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
электрического оборудования или падение
провода на землю либо использование
земли в качестве провода и т. п. Во всех
этих случаях происходит резкое снижение
потенциала φЗ,
заземлившейся токоведущей части до
значения, равного произведению тока,
стекающего в землю, IЗ,
на. сопротивление заземлителя растеканию
тока RЗ.

Это явление
используют как меру защиты от поражения
током при случайном появлении напряжения
на металлических нетоковедущих частях,
которые с этой целью заземляют. Однако
наряду с понижением потенциала
заземлившейся токоведущей части при
стекании тока в землю возникают и
отрицательные явления, появляется
потенциал на заземлителе и находящихся
в контакте с ним металлических частях,
а также на поверхности грунта вокруг
места стекания тока в землю. Возникающие
при этом разности потенциалов отдельных
точек электрической цепи протекания
тока, в том числе точек на поверхности
земли, достигают больших значений и
представляют опасность для человека.

Значение потенциалов,
их разностей и характер изменений, а,
следовательно, и обусловленная ими
опасность поражения человека током
зависят от многих факторов:

— значения тока,
стекающего в землю;

— конфигурации,
размеров, числа и взаимного расположения
электродов;

— удельного
сопротивления грунта и др.

Воздействуя на
некоторые из этих факторов можно снизить
разности потенциалов, действующие на
человека, до безопасных значений.

Заземлитель с
полусферическим электродом

– заземлитель со сферическим электродом,
заглубленный так, что его центр находится
на уровне земли.

Заземлитель с
вертикальным трубчатым электродом

длиной l, и диаметром d, погруженный в
землю так, чтобы его верхний конец был
на уровне земли.

Заземлитель
с протяженным трубчатым электродом на
поверхности.
У
этого вида заземлителя, находящегося
на поверхности земли и заглубленного
так, что его продольная ось совпадает
с поверхностью земли, изменения
потенциальной кривой различны в различных
направлениях.

Напряжение
прикосновения

Напряжение
прикосновения для человека, касающегося
заземленного корпуса электрооборудования
и стоящего на земле (случай 3 на рис. 1),
определяется отрезком АВ и зависит от
формы потенциальной кривой и расстояния
х между человеком и заземлителем (чем
дальше от заземлителя находится человек,
тем больше UПР
и наоборот). Так, при наибольшем расстоянии,
т. е. при х →∞, практически при х ≥ 20 м
(случай 1 на рис. 1) напряжение прикосновения
имеет наибольшее значение:Uпр = φз; при
этом коэффициент прикосновения α1 = 1.
Это — наиболее опасный случай
прикосновения.

Рис.1 — Напряжение
прикосновения при одиночном заземлителе:

I — потенциальная
кривая; II – кривая, характеризующая
изменение UПР
при изменении х

При наименьшем
значении х, т. е. когда человек стоит
непосредственно на заземлителе (случай
2 на рис.1), Unp = 0 и α1 = 0. Это — безопасный
случай, так как человек не подвергается
воздействию напряжения, хотя он, и
находится под потенциалом заземлителя
φз.

При других значениях
х в пределах 0 – 20 м (случай 3 на рис. 2.5)
UПР
плавно возрастает от 0 до φЗ,
а α1 — от 0 до 1.

В практике устройства
защитных заземлений необходимо знать
максимальные напряжения прикосновения.

Шаговое
напряжение

Шаговое напряжение
возникает между ногами человека
вследствие неравномерного
распределения потенциала заземлителя
по земле. Точка касания ноги расположенная
ближе к заземляющему электроду будет
иметь больший потенциал, по сравнению
с более удаленной. Следовательно, между
двумя точками касания на расстоянии
шага (0,8 м) существует разность потенциала.
Эта разность и называется шаговым
напряжением.

Величина шагового
напряжения зависит от величины шага и
от расстояния х от заземлителя.

Следовательно, по
мере удаления от места замыкания величина
шагового напряжения уменьшается. Шаговое
напряжение на расстоянии 10..20 м от места
замыкания практически не приставляет
опасность.

Рисунок 2 – шаговое
напряжение

Рис. 3 – Схема
лабораторного стенда

Таблица 1

Измеренные значения

Вид
заземлителя

Заземлитель

с
полусферическим электродом (325)

Ρ,

Ом/м

х

Δх

φ,
В

I,
А

UПР,
В

I,
А

UШ,
В

I,
A

700

0

0-0,8

158

2,206

0

2,206

61

2,206

0,8

0,8-1,6

96

2,206

61

2,206

28

2,206

1,6

1,6-2,4

66

2,206

91

2,206

13

2,206

2,4

2,4-3,2

52

2,206

105

2,206

7

2,206

3,2

3,2-4

42

2,206

114

2,206

5

2,206

4

4-4,8

35

2,206

121

2,206

3

2,206

4,8

4,8-5,6

29

2,206

127

2,206

2

2,206

5,6

5,6-6,4

24

2,206

132

2,206

1

2,206

6,4

6,4-7,2

20

2,206

137

2,206

0

2,206

7,2

7,2-8

16

2,206

140

2,206

0

2,206

8

8-8,8

13

2,206

143

2,206

0

2,206

8,8

8,8-9,6

10

2,206

146

2,206

0

2,206

9,6

9,6-10,4

7

2,206

149

2,206

0

2,206

10,4

10,4-11,2

4

2,206

152

2,206

0

2,206

11,2

11,2-12

1

2,206

154

2,206

0

2,206

12

0

2,206

156

2,206

0

2,206

700

5,6

5,6-6,4

24

132

1

300

5,6

5,6-6,4

13

2,271

96

2,271

0

2,271

100

5,6

5,6-6,4

3

2,323

39

2,323

0

2,323

40

5,6

5,6-6,4

0

2,331

20

2,331

0

2,331

20

5,6

5,6-6,4

0

2,334

15

2,334

0

2,334

Вывод: в ходе
лабораторной работы измерили потенциал
основания, шаговое напряжение и напряжение
прикосновения в зависимости от расстояния.
По построенному графику изменения
потенциала основания от расстояния
видно, что чем больше Х, тем значение
потенциала меньше. Следовательно,
максимальное значение потенциала
основания будет наблюдаться в точки Х
→ 0.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о