Работни и електрически защитни характеристики на заземяващите устройства

Основна работна функция на заземяващите устройства се състои в осигуряване на достатъчна проводимост за работата на релейната защита на веригата за затваряне на частите на електрическата инсталация при работно напрежение към заземената рамка или земята.

Следователно най -важната електрическа характеристика на заземяващото устройство е проводимост на заземяване Gzy или неговата обратна стойност Rz — съпротивление на заземяващото устройстворавна на Rzy = Rs + Rzp, където Rz е съпротивлението на ток, който се разпространява от заземяващия електрод в земята (съпротивление на заземен електрод), RЗп — съпротивление на заземяващите проводници.

Устойчивостта на ток, който се разпространява от заземяващия електрод в земята, се формира от цялата зона на разпространение на тока — обема на земята, започвайки от повърхността на заземения електрод, електрическия потенциал φ които по време на преминаването на ток Азs в земята е φз, и до зоната, в която φ практически равен на нула (зона с нулев потенциал).

В съответствие със Законът на Ом устойчивост на заземяване е равно на съотношението на потенциала на възлите в точката на въвеждане на ток към заземяващия електрод към тока Азz излиза от заземяващия електрод в земята Rs = φsmax /Азс

Обърнете внимание, че потенциалът φ вълна числено равно на напрежението на заземяващия електрод Uz. Следователно формулата обикновено се записва под формата Rs = Uс /Азс

Електрическа защитна функция на заземяващото устройство се състои в ограничаване на напрежението до допустимите граници, при което човек може да влезе в контакт със заземения корпус на електрическата инсталация (с металните конструктивни части на електрическата инсталация, които обикновено не се захранват) по време на затварянето на фазата към корпуса или земята.

Помислете за верига за късо съединение на корпуса в електрическа мрежа над 1 kV с ефективно заземен неутрален (с високи токове на повреда на земята, фиг. 1). Електрическата верига включва фазата на захранващия трансформатор, проводника на захранващия проводник, тялото на доставения трансформатор, неговото заземяващо устройство, земята, заземяващото устройство на захранващия трансформатор.

Разпределение на потенциала φ на земната повърхност в сегашната зона на разпръскване съответства на общоприетата положителна посока за тока Азz, влизащ в земята от заземяващото устройство на захранвания трансформатор. Земният потенциал има най -голяма положителна стойност φmax в точка, разположена над един от централните електроди на заземяващия електрод.

Ориз. 1. Електрическа схема на късо съединение към корпуса в мрежа с напрежение по -високо от 1 kV с ефективно неутрално заземяване: 1 — захранващ трансформатор; 2 — електрически приемник; 3 — заземяващ проводник; 4 — заземен електрод; A — B и A ‘ — B’ — текущи зони на разпръскване; a, b — точки на възможен едновременен контакт на човека със заземения корпус и земята; б, б’- точки в текущата зона на разпръскване, върху които човек може едновременно да стъпи

С разстоянието от заземяващия електрод потенциалът в земята намалява относително бързо и на разстояние приблизително равно на 20 големи диагонали на контура на заземяващото устройство, той става по -малко от 2% от потенциала за заземяване φmax. На такова разстояние от заземяващия електрод потенциалът обикновено се счита за нула.

По същия начин потенциалните промени в близост до заземяващото устройство на захранващия трансформатор. Във връзка с възприетата посока на тока потенциалът му се счита за отрицателен.

Има две основни опасни ситуации, при които човек в областта на разпространение на ток може да се захрани. Първата ситуация — човек стои на земята в трансформаторни подстанции, разпределителни и други устройства и докосва металните заземени части на електрическата инсталация.

Всъщност абсолютните стойности на потенциалите на точките на земната повърхност в сегашната зона на разпръскване, включително φmax, винаги е по -малък от този на заземените метални части на електрическата инсталация, чийто потенциал, ако пренебрегнем спада на напрежението в хоризонталните електроди на сложна система за заземяване, е φ вълна.

Следователно, когато човек застане в зоната на текущо разпространение, например в точката б (Фиг. 1) и не докосва заземеното тяло на електрическата инсталация, след това между тялото (точка а на фиг. 1) и точка б така нареченият напрежение за докосванеUdp, което може да се разглежда като напрежение на отворена верига на активна дву-терминална мрежа с известно вътрешно съпротивление (фиг. 2), числено равно на съпротивлението на ток, разпространяващ се от два човешки крака в земята Rnp.

Ориз. 2. По дефиниция Un: а и б — точки според фигура 1, които човек докосва с ръка (длан) и крак (подметка)

Ако човек стои на точка б„Докосването до точка а, след това попада под напрежение при докосване Uп, равен на произведението на тока според закона на Ом Азt преминава, но тялото му, върху съпротивата на тялото му RT: Un = Азt x RT.

Текущ Азm е равно на съотношението Udp към сумата на съпротивленията Rt и Rnp: Азt = Udp /(Rt +Rnp), Uп = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Смисъл RT/(Rt + Rnp) обикновено се обозначава с буквата βp… Тогава Uп = Udp x βp. забележи това βp винаги е по -малко от едно и следователно Uп е по -малко от Udp.

Втората опасна ситуация е свързана с факта, че в зоната на разпространение на тока човек обикновено стои или ходи, така че краката му да са в точки с различни потенциали, например в точки б и б’на фиг. 1. За да характеризираме втората опасна ситуация, въвеждаме понятията за напрежения до стъпка и стъпаловидно напрежение.

Ориз. 3. По дефиниция UНС: б, б’- точки съгласно фиг. 1., на която стои лицето.

Напрежение до стъпкаUdsh е потенциалната разлика между две точки на земята в зоната на разпространение на ток, върху която човек може едновременно да стъпи.

По аналогия с първата опасна ситуация, стойността Udsh може да се тълкува като напрежение на отворена верига на активна дву-терминална мрежа с известно вътрешно съпротивление (фиг. 3). Когато човек стъпи на точките, между които е действал Udsh, съпротивлението на човешкото тяло Rtsh по пътя «крак — крак» е включено в биполярната верига.

В този случай вътрешното съпротивление на активна двутерминална мрежа е съпротивлението на разсейване на ток в стъпка Rtsh, което може да бъде опростено като сума от две идентични съпротивления на тока, разпространяващ се в земята от всеки човешки крак.

Стъпковото напрежение се определя, както следва: Uw = Азt x Rtsh.

Понятията стрес при докосване и стъпало се отнасят и за животните. В този случай напрежението на допир се разбира като потенциалната разлика между носовото огледало или шията и краката, а напрежението на стъпалото е между предните и задните крака.

Основните характеристики, чрез които е възможно да се установят работните и електрическите защитни качества на заземяващите устройства, са съпротивлението на заземителния електрод (Rz), напрежението на допир (Uп) и стъпковото напрежение (Ush), намерени през изчисления сезон при изчислената стойност на тока Азз.

Стойностите на Uп и Uш зависят от коефициентите на характера на текущото поле, напускащо краката на човека в земята, и съпротивлението на тялото на лицето, което е функция на тока, преминаващ през тялото му, и съпротивлението Rz . Следователно, за да изчислете съпротивлението на заземяващото устройство и напрежения на допир и стъпка, е необходимо да можете да изчислите електрическите полета на токове, напускащи заземяващите електроди в земята.