Напряжение прикосновения и шага

Напряжение прикосновения (U_пр) - напряжение, появ­ляющееся на теле человека при одновременном прикосно­вении к двум точкам проводников или проводящих частей, входящих в электрическую цепь, в том числе при повреждении изоляции.

Напр., это могут быть точки корпуса, имеющего при пробое потенциал (_з) и земли, на которой находится человек, с потенциалом (_х) . Для полусферического заземлителя ото напряжение будет равно:

U_пр=_з - _х =( )*(1/r - 1/(r+x))

Преобразовав формулу, получим:

U_пр=( )*(1 - r/(r+x))

Первая часть формулы - это напряжение заземлителя U_з, а вторую обозначим как коэффициент _пр, тогда: U_пр= U_з*_пр

Рис.17. Напряжения прикосновения и шага в зоне полусферического заземлителя

Эту формулу используют для определения напряжения прикосновения для сложных заземлителей

U_пр= U_з*_пр где _пр = f(S,b,l,t,p,x) - коэффициент напряжения прикосновения, определяется из таблиц [5].

Коэффициент _пр (_пр<1) зависит от геометрических размеров заземлителя и расстояния х от заземлителя до человека, он увеличивается с увеличением х и стано­вится равным единице, если человек находится в зоне с нулевым потенциалом. В этом случае U_пр= U_з.

Напряжением шага называется разность потенциалов цепи тока в местах опоры ступней ног (рис.17).

Для полусферического заземлителя:

U_ш =_х - _х+d =( )* (1/(r+х) - 1/(r+x+d)), где d s 0,8 м - длина шага.

В общем виде напряжение шага равно:

U_ш = U_з*₁,

где ₁= (_х - _х+d)/U_з < 1 - коэффициент напряже­ния шага, учитывающий форму потенциальной кривой.

Наименьших значений ₁ и U_з достигают при удалении человека от заземлителя

( при х > 20м, U_ж0) .

Проектирование заэемлителей

а.) Проектирование заземлите лей обычно проводят по допустимому сопротивлению R_з. В этом случае на задан­ной площади подбирают- конструкцию, рассчитывают размеры и число электродов таким образом, чтобы вы­полнялось неравенство (основное расчетное уравнение):

R_з ≤ R_з.доп.

б) В грунтах с большим удельным сопротивлением грунта (р > 500 Ом*м) или при малых площадях заземлителя невозможно обеспечить R_з.доп. На рис.18 показаны зависимости сопротивлений заземлителя от его площади для двух различных удельных сопротивлений грунта. Здесь R_з.доп. можно обеспечить лишь при р ≤ p₁ и площа­ди заземлителя S > S₁. Значения R_з' (при р₂) и R_з'' (при S₂) уже не удовлетворяют основному расчетному уравнению.

P₂ > P₁

Рис.18 Зависимость R_з от площади заземлителя S и удельного сопротивления грунта р

В указанных условиях проектирование ведут по допу­стимому напряжению прикосновения, расчетным уравнени­ем в этом случае является :

U_пр.= U_пр.доп.

U_пр.доп. можно обеспечить за счет уменьшения рас­стояний между соседними электродами заземлителя.

На рис.19 приведена примерная зависимость напряже­ния прикосновения(Unp.) от размеров ячейки (а) сетки заземлителя. Из нее следует, что при использовании в качестве заземлителя сетки с размером ячейки можно обеспечить в защищаемой зоне U_пр.доп.

_a.доп.

Рис.19. Зависимость от ширины ячейки сетки а

Согласно ПУЭ вблизи рабочих мест принимается раз­меры ячеек а=1-3 м; а вне зоны обслуживания электро­установки а=6-10 м.