Заземление. Сопротивление растеканию заземлителя. Напряжение шага(шаговое напряжение).
Соединение заземляемых частей электроустановки с землей осуществляется при помощи заземлителей и заземляющих проводников.
Предположим, что в земле в точке О находится заземлитель и через этот заземлитель протекает ток однофазного замыкания на землю. Если замерить напряжения между точками земли, находящимися на разных расстояниях в любом направлении от заземлителя, и точками нулевого потенциала( достаточно удаленные от заземлителя точки, в которых не сказывается влияние протекающего через заземлитель тока), затем построить график зависимости этих напряжений от расстояния до заземлителя, то получится кривая, изображенная на рисунке.
Напряжение по отношению к земле на различных расстояниях от заземлителя.
Из этой кривой видно, что напряжения по отношению
к земле всех точек, расположенных от заземлителя на расстояниях, больших 20 метров(точка М), близки к нулю.
Причина этого явления заключается в том, что сечение массива земли, через которое протекает ток замыкания на землю, по мере удаления от заземлителя быстро увеличивается; при этом происходит растекание тока в земле. На расстоянии более 20 метров от заземлителя сечение массива земли настолько возрастает, что плотность тока становится весьма малой; напряжения между точками земли и точками, еще более удаленными, не обнаруживается ощутимо.
Сопротивление, которое оказывает току земля на участке растекания, называется сопротивлением растеканию заземлителя. Его часто сокращенно называют со противлением заземлителя (не следует смешивать с сопротивлением заземлителя, как проводника).
Заземляющие проводники соединяют заземляемые части электроустановок с заземлителями. В целом заземляющие проводники и заземлители образуют заземляющее устройство.
Сопротивление заземляющего устройства состоит, таким образом, из:
1) сопротивления растеканию заземлителя, в которое входит также сопротивление контакта между заземлителем и землей;
сопротивление контакта составляет незначительную
часть сопротивления растеканию заземлителя; даже наличие на стальном заземлителе слоя окиси (ржавчины) не оказывает существенного влияния на сопротивление растеканию заземлителя;
2) сопротивления заземляющей сети, включающего в себя заземляющие проводники; в большинстве случаев оно составляет незначительную долю общего сопротивления заземляющего устройства.
Кривая на рисунке показывает, что напряжения по отношению к земле вблизи заземлителя при протекании через него тока замыкания на землю определяются точками А, Б, В, Г и т. д., а падения напряжения между этими точками — отрезками АД, БЕ, ВЖ и т. д. Таким образом, если разбить линию ОМ на участки длиной 0,8 м, что соответствует длине шага человека, то ноги его могут оказаться в точках разного потенциала. Чем ближе к заземлителю, тем напряжения между этими точками будут больше (АД > БЕ и БЕ>ВЖ) - Через тело человека может в таких случаях протекать ток, величина которого может оказаться опасной.
Напряжение, воздействию которого в подобном случае может подвергаться человек, называется напряжением шага(шаговое напряжение) (Uш). На рисунке справа показано в увеличенном
масштабе напряжение шага, когда ноги человека захватывают участок, соответствующий точкам В и Г кривой.
Напряжение шага может возникнуть также при падении находящегося под напряжением провода на землю, вблизи него. Поэтому при падении провода на землю необходимо отключать аварийную линию (если она не отключилась автоматически
защитой), а до того не допускать приближения людей и животных к месту падения провода.
