Растекание тока в земле. Понятие о сопротивлении заземляющего устройства, напряжениях шага и прикосновения.

Пусть в землю помещен металлический заземлитель радиуса r

Рис4. Явление растекания тока по земле.

Полагаем, что земля здесь изотропна и однородна, её удельное сопрот-е ρ [Ом∙м] пост-но. Опр-ем сопрот-е, кот-ое оказывает земля протекающему через нее эл-му току. Для этого выделим на расст-ии х от центра полусферы полусферический слой толщиной dx (см.).

Рис.5. К определению сопротивления земли.

Опр-им эле-ое сопрот-е этого слоя:

Для опр-я сопрот-я всей Земли проинтегрируем выражение в пределах от Z до ∞:

Следует подчеркнуть, что определенное таким образом знач-е сопротивления растеканию тока оказывает вся Земля, о чём свидетельствует верхний предел в интеграле.По мере удаления от места ввода тока в землю плотность тока будет уменьш-ся и, значит, будет уменьш-ся эл-ий потенциал разл-х точек земли. Графически зав-ть потенциала земли от расст-я до ввода тока в землю представлена на Рис. ‑4. Видно, что чел-к, нах-ся в поле растекания тока, в зав-ти от варианта включения в сеть попадает под д-е двух видов напряжения:

1. Напряжение шага возд-т на чел-ка, замкнувшего обеими ногами точки с разным эл-им потенциалом. Это напряж-е тем больше, чем больше шаг чел-ка и чем ближе он к месту ввода тока в землю:

2. Напряжение прикосновения возд-т на чел-ка, нах-ся в поле растекания или вне его и прикоснувшегося к проводящим элементам, имеющим хороший эл-ий контакт с заземлителем:

Анализ последнего соотн-я пок-ет, что напряж-е прикосновения сущ-но зависит от места чел-ка в поле растекания: чем ближе к месту ввода тока в землю стоит человек, тем меньше напряжение прикосновения. Если же человек находится вне поля растекания (φ_н = 0), то безопасность можно обеспечить, уменьшив потенциал рук до допустимого значения, выполнив неравенствоАнализ распределения электрических потенциалов в поле растекания показывает, что за пределами области, представляющей собой круг радиусом 20 м с центром в месте ввода тока в землю, электрический потенциал земли практически равен нулю.