Стекание тока в землю через одиночный заземлителью. Потенциальная кривая (на примере полушарового заземлителя)

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

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 j_з, В до значения, равного произведению тока, стекающего в землю, I _з, А, на сопротивление, которое этот ток встречает на своем пути, т. е. сопротивление заземлителя растеканию тока R _з, Ом:

Стекание 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.

Одиночный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем. Одиночные заземлители различаются формой, размерами и способами осуществления контакта с землей.

Распределение потенциалов на поверхности земли (потенциальная кривая) имеет свои особенности для:

Полушаровой заземлитель

Шаровой заземлитель на поверхности земли, т. е. заглубленный так, что его центр находится на уровне земли (рис. 2.4), называется полушаровым заземлителем.

Рис. 2.4. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

Для такогозаземлителя уравнение потенциальной кривой на поверхности земли (так же как и в объеме земли) можно получить из (2.5), приняв t = 0. Тогда:

(2.8)

(Это же выражение можно получить и другим путем, используя подход, как при выводе уравнения потенциальной кривой шарового заземлителя.)

Потенциал полушарового заземлителя j _з, В, при радиусе заземлителя х = r, м, определяется из уравнения:

(2.9)

Разделив (2.8) на (2.9), получим:

(2.10)

Обозначив произведение постоянных j _з и r через k, получим уравнение равносторонней гиперболы:

(2.11)

Следовательно, потенциал на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от максимального значения j _з до нуля по мере удаления от заземлителя (рис. 2.4). Следует отметить, что в реальных условиях, когда грунт неоднороден, изменение потенциала при удалении от заземлителя будет происходить не по гиперболе, а по какой-либо другой кривой.