Напряжение относительно земли называют напряжение между какой-либо частью электроустановки (проводом, корпусом, заземлителем и т. п.) и точками почвы, потенциал которых равен нулю, т. е. Точками почвы лежащими вне поля растекания тока в землю. Точки почвы, лежащие внутри поля растекания, сами имеют напряжение относительно земли. При случайном электрическом соединении токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановок (замыкании на корпус) все оборудование, связанное с корпусом электроустановок, приобретает потенциал относительно земли, равный потенциалу заземления:
φз=IзRз;
где, Із— ток замыкания на землю А;
Rз - сопротивление заземлителя, Ом.
Если человек касается рукой металлической части, соединенной с заземлителем, то рука приобретает потенциал заземлителяφз, ноги же его могут касаться точки почвы с другим потенциалом φз, величина которого зависит от расстояния этой точки до заземлителя. В результате между рукой и ногами возникает разность потенциалов Электробезопасность
Uпр=φз– φн.
Эта разность называется напряжением прикосновения. Благодаря защитному заземлению напряжение прикосновения составляет лишь часть напряжения заземлителя или равного ему напряжения на корпусе Uкотносительно точек земли с нулевым потенциалом
Uпр =кUк=кIзRз;
где к—коэффициент прикосновения (меньший 1), который показывает, какую часть напряжения на корпусе составляет напряжение прикосновения.
Если человек, касаясь оборудования, стоит непосредственно над заземлителем, то φз=φни напряжение прикосновения Uпр=0
По мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения увеличивается и достигает максимума в случае, когда человек, касаясь корпуса неисправной установки, находится вне зоны растекания тока, т. е. на расстоянии более 20 м от заземлителя. В этом случае
φн=0, а
Uпр =φз=кIзRз;
К телу человека приложена лишь часть напряжения прикосновения, потому что последовательно сего сопротивлением включено электрическое сопротивление обуви, пола и сопротивление растеканию тока в земле от ног человека. При существующем токе замыкания на землю Із решающим фактором электробезопасности является величина сопротивления заземляющего устройства растеканию тока Rз. Уменьшая это сопротивление, можно исключить действие на тело человека опасного напряжения.
Чтобы предупредить электротравматизм, необходимо также исключить возможность одновременного прикосновения человека к корпусу заземленного оборудования и незаземленным предметам, хорошо соединенным с землей вне зоны растекания тока, так как в этом случае человек окажется под действием полного напряжения относительно земли.
Если человек в проводящей электрический ток обуви даже не касается электрооборудования, замкнутого на корпус, по находится в зоне растекания тока, то он попадает под его действие. Это происходит потому, что удаленные на разные расстояния от заземлителя точки почвы, которых одновременно касаются ноги человека, имеют разные потенциалы.
Напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, называется напряжением шага.
Напряжение шага уменьшается по мере удаления от заземлителя на расстоянии 20 м оно практически приближается к нулю. Оно зависит от тока замыкания, сопротивления заземления, распределения потенциала на поверхности земли, длины шага и положения человека относительно заземлителя. При движении но окружности, все точки которой расположены на одинаковом расстоянии от места замыкания (т. е. вдоль линии равного потенциала), напряжение равно нулю.
Когда человек попадает под напряжение шага, ток проходит по пути нога—нога. При величине этого напряжения 100 В и выше начинаются судороги ног, человек может упасть па землю, что приводит к увеличению разности потенциалов и более опасному пути прохождения тока по телу. Наибольшая опасность от напряжений шага возникает при обрыве проводов воздушных линий и контактных сетей и контакте их с землей.
Влияние контактной сети переменного тока на металлические сооружения
Однофазный переменный ток промышленной частоты, проходящий в контактной сети, оказывает электромагнитное влияние на проложенные вблизи и отключенные участки контактной сети соседних путей, воздушные линии связи и СЦБ, сети низкого напряжения, металлические сооружения, надземные и подземные трубопроводы. Электрическое влияние тока на металлические сооружения, не связанные с землей, возникает из-за наличия в пространстве, окружающем контактную сеть, электрического поля. Силовые линии его перпендикулярны поверхности земли и пересекают металлические сооружения, расположенные параллельно тяговой сети. Напряжение, наводимое в них, не зависит от величины тока и его частоты, а определяется только величиной напряжения в тяговой сети, взаимным расположением сооружения или провода и земли.
При увеличении расстояния между проводами и уменьшении высоты их подвеса напряжение в них снижается. Так, при высоте подвеса над землей 7 м и расстоянии между контактной сетью и проводом 5 м напряжение в последнем по отношению к земле превышает 4000 В; при высоте подвеса 1 м напряжение снижается до 1000 В. При расстоянии между контактной сетью и проводом 40 м напряжение в проводе относительно земли составляет150—300 В, при расстоянии более 50 м электрическое влияние практически не представляет опасности. Если провод расположить на земле или заземлить, то напряжение в нем спадает до нуля. Все подземные сооружения свободны от электрического влияния.
В случае прикосновения человека к проводу, подверженному электрическому влиянию, через его тело пройдет разрядный ток, величина которого зависит в основном от частоты и напряжения тока в проводе, длины и сечения последнего. Например, при длине отключенного и незаземленного провода 600 м (расположенного на расстоянии 5 м от контактной сети), напряжении относительно земли около 6600 В через тело человека проходит ток около 0,02 А, что превышает безопасную величину.
В малогабаритных металлических сооружениях при отсутствии заземления наводятся значительные потенциалы, но прикосновение к ним не опасно, так как разрядный ток во много раз меньше допустимого. Так, при наведенном потенциале изолированного металлического кожуха печи, установленной в будке дежурного стрелочного поста, 1420 В разрядный ток при заземление равен 0,68 мА. Заземление таких сооружений полностью устраняет неприятные ощущения, возникающие при прикосновении к ним.
Электрическое влияние на небольшие изолированные металлические сооружения, находящиеся в непосредственной близости к контактной сети (например, крыши зданий, вагонов с деревянным кузовом), не опасно. Прикосновение к ним может вызвать лишь неприятные ощущения.
Все малогабаритные металлические сооружения, подверженные электрическому влиянию и расположенные в зоне влияния контактной сети переменного тока, рекомендуется соединять с двумя специальными заземлителями, установленными для надежности в противоположных концах крыши здания, склада и др. В качестве заземлителей используют металлические стержни или угловую сталь, забитые в землю на глубину 1—1,5 м.
Скачать реферат