Сборник примеров и задач к лабораторному практикуму по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», страница 61

                                    U_ш = I_з ^. r ^. а / [2 ^. p ^.х ^. (х+а)],                                 (6.10)

где I_з – ток замыкания в точке касания провода с землёй, А.

                                          I_з = U_ф / (r_зм + R_р.т. ),                                        (6.11)

где  R_р.т. – сопротивление грунта растеканию тока, Ом;

       r - удельное сопротивление грунта, Ом ×м (табл.6.1);

       а – расстояние шага (а = 0,8 м);

       х – расстояние от точки замыкания до ноги человека, м.

Таблица 6.1.

                Удельное сопротивление грунта при влажности 10 – 20 % [28].

Вид грунта	Песок	Супесок	Чернозём	Суглинок	Глина	Торф
r, Ом ×м	700	300	200	100	40	20

Напряжение прикосновения (U_пр)-  разность потенциалов между двумя точками, которых одновременно касается человек. В случае замыкания на землю U_пр – разность потенциалов между точкой нахождения электроустановки, которой касается человек (j_з), и точкой грунта, на которой он стоит (j_а) (рис.6.3,б).

Ток, протекающий через человека при прикосновении, равен:

                                       I_ч = U_пр / (R_ч + R_об + R_п).                                     (6.12)

                                               U_пр = j_з - j_а,                                                                         (6.13)

где j_з – потенциал в точке расположения электроустановки, В;

j_а – потенциал в точке нахождения человека, В.

                                                   j_з = I_з ^.  R_з,                                                                        (6.14)

где I_з- ток замыкания, А;

R_з – сопротивление  заземлителя (или заземляющего устройства), Ом.

Таблица 6.2.

Формулы для расчёта сопротивления некоторых одиночных заземлителей, Ом /28/

Тип одиночного заземлителя	Расчётная формула
Трубчатый или стержневой у поверхности грунта	Rз=r×ln(4×l/d)/2×p×l
Трубчатый или стержневой в грунте	Rз=r.{ln(2.l/d)+0,5.ln[(4.t+l)/( 4.t-l)]} /2.p.l
Протяжённый в грунте	Rз=r . ln(l2/d.t)/2. p.l       r- удельное сопротивление грунта, Ом .м (см. табл.6.1);  l – длина заземлителя, м (l »2м);       d – диаметр заземлителя, м (d = 0,03… 0,05 м).        t – расстояние от центра заземлителя до поверхности грунта, м, (t » 1,8 м)

                                         j_а = I_з ^. r / 2^. p ^.х,                                               (6.15)

где х – расстояние между точкой замыкания и местом нахождения человека, м.

Рис. 6.3. Растекание тока в грунте (а), напряжение прикосновения (б) и напряжение шага (в)

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением при нарушении нормальной работы электроустановки (рис. 6.4). Его назначение - превращение «замыкания на корпус» в «замыкание на землю» с тем, чтобы уменьшить U_пр и U_ш до безопасных величин (выравнивание потенциала).

При использовании в электроустановках в качестве защитной меры защитного заземления, величина  тока, протекающего через человека, в случае его касания корпуса электрооборудования, одна из фаз которого пробита на корпус, будет определяться выражением:

для сети с глухозаземлённой нейтралью:

                        I_ч = U_пр /{ [(R_ч + R_п + R_об) /r_з] ^. (R₀ + r_з)},                           (6.16)

 где r_з – сопротивление заземляющего устройства (в соответствии с [32] r_з не должно превышать 2-4 Ом при U_раб < 1000 В);

R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Для сети с изолированной нейтралью:

                        I_ч = U_пр / {[(R_ч + R_п + R_об) ^. R_из] / r_з},                                (6.17)

где R_из – сопротивление изоляции фаз относительно земли, Ом.