- •I. Производственная среда и безопасность жизнедеятельности
- •II. Электробезопасность
- •1. Действие электрического тока на человека
- •А. Виды электротравм
- •Виды местных электротравм
- •Характеристика местных электротравм
- •В. Оказание первой доврачебной помощи человеку, пораженному электрическим током
- •С. Электрическое сопротивление тела человека
- •Электрическая проводимость живой ткани
- •Строение кожи
- •Составляющие электрического сопротивления наружного слоя кожи
- •Внутреннее электрическое сопротивление тела человека
- •Зависимость сопротивления тела человека от состояния кожи
- •Влияние места приложения электродов на сопротивление тела человека
- •Влияние значения тока на сопротивление тела человека
- •Зависимость сопротивления тела человека от значения приложенного напряжения
- •Влияние рода и частоты тока на сопротивление тела человека
- •Зависимость сопротивления тела человека от площади электродов
- •Влияние длительности протекания тока на сопротивления тела человека
- •Влияние физиологических факторов и параметров окружающей среды на сопротивление тела человека
- •D. Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током
- •2. Явления при стекании электрического тока в землю
- •А. Стекание тока в землю через одиночные заземлители
- •Шаровой заземлитель, находящийся в земле на большой глубине
- •Шаровой заземлитель вблизи поверхности земли
- •Полушаровой заземлитель
- •Стержневой заземлитель
- •Дисковый заземлитель
- •В. Стекание тока в землю через групповые заземлители
- •Распределение потенциала на поверхности земли при использовании группового заземлителя
- •Распределение потенциала на поверхности земли при использовании группового заземлителя
- •Потенциальная кривая простейшего группового заземлителя
- •Потенциал группового заземлителя
- •С. Сопротивление растеканию тока одиночного и группового заземлителей
- •Сопротивление растеканию одиночного шарового заземлителя
- •Сопротивление растеканию полушарового заземлителя
- •Сопротивление растеканию одиночных заземлителей любых типов
- •Формулы для вычисления сопротивлений одиночных заземлителей растеканию тока в однородном грунте
- •Сопротивление заземлителей растеканию тока в многослойных грунтах
- •Сопротивление группового заземлителя растеканию тока при расстоянии между электродами более 40 м
- •Коэффициент использования группового заземлителя
- •D. Напряжение прикосновения и шага
- •Напряжение прикосновения
- •Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе
- •Напряжение прикосновения при одиночном полушаровом заземлителе
- •Напряжение прикосновения при одиночном стержневом вертикальном заземлителе
- •Напряжение прикосновения при групповом заземлителе
- •D. Напряжение прикосновения и шага
- •Напряжение шага при одиночном заземлителе
- •Напряжение шага при одиночном полушаровом заземлителе
- •Напряжение шага при одиночном стержневом заземлителе
- •Напряжение шага при одиночном протяженном заземлителе круглого сечения
- •Напряжение шага при групповом заземлителе
- •Е. Электрические свойства грунтов
- •Составные части грунта
- •Зависимость r грунта от влажности
- •Зависимость r грунта от температуры
- •Влияние рода грунта на его удельное сопротивление
- •Зависимость r грунта от его уплотненности
- •Зависимость r грунта от времени года
Сопротивление растеканию одиночных заземлителей любых типов
Сопротивление растеканию одиночных заземлителей любых типов — стержневых, полосовых и т. п., широко применяемых в практике устройства заземлений, также определяется расчетом, но более сложным путем.
Между сопротивлением заземлителя растеканию тока R, Ом, потенциалом заземлителя jз, В, и током, стекающим с него в землю Iз, А, существует следующая зависимость:
которая справедлива для любых одиночных и групповых заземлителей.
Поэтому из выражений для потенциалов заземлителей — шарового у поверхности земли, полушарового, дискового, стержневого и других легко получить формулы для расчета сопротивлений растеканию этих заземлителей, разделив каждое из них на Iз.
Уравнения для сопротивления некоторых одиночных заземлителей приведены в табл.2.1. Из этих уравнений видно, что сопротивление растеканию тока зависит не только от свойств грунта, но также от формы и геометрических размеров заземлителя. Этим и объясняется правомочность термина сопротивление заземлителя растеканию тока, хотя в оценке его величины сопротивление собственно заземлителя не участвует.
Таблица 2.1
Формулы для вычисления сопротивлений одиночных заземлителей растеканию тока в однородном грунте
Сопротивление заземлителей растеканию тока в многослойных грунтах
Земля, как известно, не является однородной, а имеет слоистое строение, хотя в большинстве случаев явно выраженных границ между слоями нет. Слои земли расположены практически горизонтально и представляют собой грунты различного рода, с разным минеральным составом, разной структурой, пористостью, плотностью и температурой, а также с различным содержанием влаги, солей и пр., поэтому удельные сопротивления различных слоев земли не одинаковы и могут значительно отличаться друг от друга. Обычно верхние слои земли имеют большее удельное сопротивление, чем нижележащие. В редких случаях бывает наоборот, например, когда под поверхностью земли находятся горные породы, обладающие, как правило, весьма малой проводимостью.
Кроме того, значение r верхних слоев земли колеблется в течение года, причем в значительных пределах в связи с изменением погодных условий, влекущих за собой изменение температуры грунта, содержания в нем влаги, солей и т.п. Эти изменения принято называть сезонными, а толщину слоя земли, подверженного сезонным изменениям, принято называть слоем сезонных изменений и обозначать буквой hc. Для оценки влияния климата местности на сопротивление земли территория Российской Федерации условно разделена на четыре климатические зоны — от I до IV, в которых hc имеет следующие значения:
Глубоко лежащие слои земли, как менее подверженные воздействию погодных условий, имеют обычно незначительные сезонные колебания удельного сопротивления.
Учет неоднородностей земли, т.е. наличия в ней горизонтальных слоев с разными удельными сопротивлениями, значительно повышает точность расчета заземлителей и, следовательно, удешевляет их сооружение. С другой стороны, учет слоистости земли весьма усложняет сам расчет, а также экспериментальное определение удельного сопротивления слоев грунта. Однако в последние годы все шире начинает внедряться в практику метод расчета заземлителей, при котором условно принимается, что земля имеет два слоя, обладающих каждый своим удельным сопротивлением r1 и r2. При этом толщина (или, как принято говорить, мощность) верхнего слоя h1 может быть равной или быть больше мощности слоя сезонных изменений hc. Следовательно, верхний слой (весь или частично) подвержен непосредственному воздействию погодных условий и его удельное сопротивление r1 имеет значительные сезонные колебания, которые подлежат учету при расчетах заземлителей.
Сопротивление растеканию одиночного заземлителя (электрода) в двухслойном грунте зависит от геометрических размеров электрода, его размещения относительно поверхности земли и так называемого эквивалентного удельного сопротивления грунта rэкв.
Эквивалентным удельным сопротивлением многослойной земли называется такое удельное сопротивление однородной земли, при котором сопротивление растеканию данного электрода имеет то же значение, что и в реальном многослойном грунте. Эквивалентное удельное сопротивление многослойной земли r экв, в том числе и двухслойной, в отличие от r однородной земли зависит от ряда факторов: от значений r отдельных слоев, формы, размеров и размещения в земле электрода.
Это обстоятельство делает крайне трудоемким определение r экв расчетным путем. Поэтому оно определяется обычно экспериментально с помощью так называемого пробного электрода, аналогичного действительному по форме, размерам и размещению в земле. Лишь в некоторых частных случаях, в том числе для вертикальных стержневых электродов, а также для пластинчатых электродов, поставленных на ребро, размещенных в обоих слоях земли, приближенные значения r экв могут быть определены из следующего выражения, Ом*м,
где l – длина (высота) электрода, м; Dl1 и D l2 длина частей электрода, находящихся в верхнем и нижнем слоях земли соответственно, м; r1 и r2 - удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли соответственно, Ом*м.
Располагая значением r экв для интересующего нас электрода, а также данными о геометрических размерах и размещении электрода в земле, вычисление его сопротивления растеканию тока производим по соответствующей формуле из приведенных в табл. 2.1, в которой r необходимо заменить на rэкв.
Сопротивление растеканию одиночных заземлителей других типов при известных значения удельных сопротивлений обоих слоев земли r1 и r2 находится с помощью специальных справочных таблиц.
Для вертикальных стержневых электродов сопротивление растеканию в двухслойном грунте при известных r1 и r2 может быть определено (без предварительного вычисления rэкв) с помощью следующих приближенных выражений, Ом:
для вертикального стержневого у поверхности земли
для вертикального стержневого в земле