Задача 2 определение напряжения прикосновения промежуточный

Пример решения задачи на напряжение прикосновения и шага

Ток стекает в землю через полушаровой заземлитель.

1) На расстоянии x₁ = 2,2 м от места замыкания на землю стоит человек (см. рисунок). Определить для него напряжение шага, если размер шага а=0,8 м.

2) На расстоянии x₂ = 4 м расположена металлоконструкция (см. рисунок). Определить напряжение прикосновения для человека, касающегося металлоконструкции и находящегося на расстоянии x₃= 8 м или x₄ = 25 м от места замыкания.

При решении задачи принять удельное объемное сопротивление грунта r = 100 Ом*м, а сопротивления растеканию тока основания, на котором стоит человек, равным нулю.

Потенциал любой точки поверхности земли вблизи одиночного полушарового заземлителя можно определить по формуле

1) Определим напряжение шага . Так как напряжение шага – это разность потенциалов между двумя точками поверхности земли, на которых одновременно стоит человек, в нашем случае с координатами x₁ и x₁+ а, рассчитаем его значение как:

2) Определим напряжение прикосновения для двух указанных в условиях задачи случаев. Напряжение прикосновения – это разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. В обоих случаях человек касается металлической конструкции, имеющей связь с землей. Следовательно, потенциал рук человека в обоих случаях будет равен потенциалу металлической конструкции, который может быть определен следующим образом:

Потенциал ног человека определяется потенциалом основания, на котором стоит человек (в одном случае расстоянием x₃, в другом x₄). Потенциал ног на расстоянии x₃ рассчитывается как

следовательно напряжение прикосновения для этого случая равно

Так как расстояние x₄ > 20м, можно принять потенциал ног равным нулю. Человек фактически находится вне зоны растекания тока. Следовательно, напряжение прикосновения для этого случая равно

Ответ задачи:1) 40 В; 2) 30 В, 60 В.

Усложним задачу:

Предположим, что сопротивление растеканию тока с основания, на котором стоит человек R_осн не равно нулю, а сопротивление тела человека электрическому току R_h = 1 кОм.

1) Для человека, стоящего на расстоянии x₁ = 2,2 м определим напряжение шага с учетом того, что сопротивление растеканию тока с одной ноги человека R_н = 2 кОм.

С учетом R_осн напряжение шага определяется как:

где U_ш – напряжение шага, рассчитанное без учета R_осн;

b ₂ – коэффициент напряжения шага:

(Здесь учтено, что в контуре тока участвует поочередно каждая нога человека, и, соответственно, сопротивление основания, на котором он стоит, равно удвоенному значению R_н.)

При этом U ‘ _ш = 40 * 0,2 =8 В.

Ответ задачи: 8 В.

2) Для человека, находящегося на расстоянии x₄ = 25м, определим напряжение прикосновения с учетом того, что сопротивление растеканию тока с основания, на котором стоит человек R_осн = 9 кОм.

Решение: С учетом R_осн напряжение прикосновения определяется как

где U_h – напряжение прикосновения, рассчитанное ранее без учета R_осн, a ₂ – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий R_осн :

В нашем случае

Следовательно, искомое напряжение прикосновения U ‘ _h = 60 * 0,1 = 6 В.

Результаты показывают, что напряжение прикосновения и шага существенно зависят от сопротивления R_осн.

Источник

Примеры решения задач. Задача 1.7. В конце линии 380/220 В (рис

Задача 1.7. В конце линии 380/220 В (рис. 1.5) имеется зануленный потребитель энергии (электродвигатель). Вследствие удаленности его от питающего трансформатора возможны случаи отказа зануления. По условиям безопасности требуется безусловное отключение установки при замыкании фазы на корпус, причем напряжение прикосновения U_{пр доп} не должно превышать длительно 60 В. Для выполнения этих условий снабжаем электроустановку защитно-отключающим устройством, реагирующим на потенциал корпуса. При этом используем реле напряжения РН, у которого напряжение срабатывания U_ср = 30 В, сопротивление обмотки активное R_рн = 400 Ом и индуктивное Х_рн = 200 Ом.

Решение.Принимаем, что при касании к корпусу человек стоит на сырой земле вне зоны растекания тока с заземлителей, т.е. считаем, что коэффициенты напряжения прикосновения a ₁=a ₂=1.

В этом случае условие безопасности согласно формуле (1.18) будет определяться как

В,

откуда находим значение сопротивления вспомогательного заземлителя R_в=470 Ом, при котором защитное отключение будет срабатывать, если напряжение прикосновения достигнет 60 В.

Задача 1.8. Определить величину напряжения срабатывания при его следующих параметрах: сопротивление измерительного органа R_рн = 7000 Ом; сопротивление рабочего заземляющего устройства R_з = 2000 Ом; ток срабатывания I_ср = 3 10 -3 А.

Решение. Величина напряжения срабатывания УЗО определяется по формуле

(1.21)

В.

Данное УЗО обеспечивает условие электробезопасности при допустимом напряжении прикосновения 36 В.

1.5. Технические способы защиты в самоходных
грузоподъемных кранах

Защита при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям крана, оказавшимся под напряжением вследствие его приближения к проводам ЛЭП, может быть обеспечена таким техническим способом защиты, как безопасное расположение. Другие технические способы защиты в этом аварийном режиме, как правило, не эффективны [17].

Источник

Безопасность жизнедеятельности (охрана труда) (стр. 30 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

напряжение прикосновения и шага»

Примеры решения задач на растекание тока с одиночных заземлителей

Определить сопротивления растеканию тока одиночных заземлителей вертикального стержневого Rв и горизонтального полосового Rг и сравнить их значения. Размеры одиночных заземлителей и их размещение в земле показаны на рисунке.

Удельное сопротивление грунта Ом*м

Подставив исходные данные в выражение для определения сопротивления растеканию тока (см. табл. 2.1) получим:

для вертикального электрода

для горизонтального электрода

Ответ задачи: Rв = 10,8 Ом; Rг = 14 Ом.

Ток стекает в землю через стержневой заземлитель круглого сечения, погруженный в землю на глубину l = 3 м ( см. рисунок).

Определить потенциал точки m на поверхности земли, отстоящей от центра заземлителя на расстояние х = 20 м, при токах Iз, равных 1; 10; 50; 100; 500; 1000 А. Принять удельное сопротивление земли  = 100 Ом*м.

Пользуясь известным уравнением потенциальной кривой одиночного стержневого заземлителя (электрода) (2.12)

вычисляем потенциалы на поверхности земли в точке m, отстоящей от центра заземлителя на расстояние x = 20 м, при указанных значениях тока по формуле:

Ответ задачи: Результаты вычислений представлены в таблице

Ток Iз, стекающий в землю, А

Примечание. Широко распространено мнение, что потенциал земли на расстоянии 20 и более метров от заземлителя, с которого стекает ток,

незначителен, и поэтому его можно принимать равным нулю. Однако ответ, полученный при решении настоящей задачи, свидетельствует,

что это мнение справедливо лишь при малых токах, стекающих в землю. В частности, такое положение возможно в сетях до 1000 В.

Ток Iз = 100 А стекает в землю через металлический предмет неправильной формы, который может быть условно уподоблен шару с радиусом r = 0,5 м (см. рисунок). Предмет погружен в землю на глубину t1 = 3 м; ток к нему подается по изолированному проводу.

Удельное сопротивление земли  = 100 Омм.

Требуется определить потенциал c на металлическом трубопроводе С, проложенном в земле на глубине t2 = 4 м и на расстоянии по горизонтали от центра шара х = 3 м.

Известно, что при бесконечно большой глубине погружения шарового заземлителя в землю потенциал  в некоторой точке земли, создаваемый током Iз, А, стекающим с заземлителя, выражается зависимостью (2.1):

где  — удельное сопротивление земли, х – расстояние от центра шара до интересующей нас точки.

Однако, в данном случае шар находится вблизи поверхности земли, поэтому для решения задачи следует воспользоваться методом зеркального отображения. При этом потенциал  с, В в некоторой точке С (трубопровод) будет равен сумме потенциалов  д и  ф, В, создаваемых в этой точке полями токов, стекающих как с действительного, так и с фиктивного заземлителей, В (см. рисунок выше):

С учетом приведенного выше уравнения можно записать:

где m и n — расстояния от центров действительного и фиктивного заземлителей до трубопровода (точки С), м:

Искомый потенциал на трубопроводе С:

Решите аналогичную задачу самостоятельно.

С металлического шара с радиусом r = 0,5 м, погруженного в землю на глубину t1 = 3 м, стекает ток Iз = 80 А, который подается к шару по изолированному проводу (см. рисунок к предыдущей решенной задаче).

Требуется определить потенциал А на поверхности земли в точке А, находящейся на расстоянии х = 3 м от вертикали, проходящей через центр шарового заземлителя, и потенциал заземлителя (шара)  з. Удельное сопротивление земли  = 90 Омм.

Ответ задачи: А =270 В;  З =1240 В.

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите раздел Стекание тока в землю через одиночные заземлители.

F. Практическое занятие «Явления при стекании тока в землю,

напряжение прикосновения и шага»

Пример решения задачи на растекание тока с групповых заземлителей

Ток Iз стекает с группового заземлителя, состоящего из трех одинаковых полушаровых электродов радиусом r = 0,5 м, размещенных в вершинах равностороннего треугольника (см. рисунок).

Определить значение потенциала группового заземлителя  гр при расстояниях между центрами электродов S, равных 2,5; 10; 40 м и значении удельного сопротивления грунта  , равном 120 Ом*м (земля однородная).

Поскольку электроды одинаковы и находятся в одинаковых условиях, значения сопротивлений растеканию тока с них, токов, стекающих через них в землю, и их собственные потенциалы равны. При этом сопротивление растеканию тока одиночного электрода

ток, стекающий через одиночный электрод в землю

собственный потенциал одиночного электрода

С учетом наведенных потенциалов н на один из электродов потенциалами двух других электродов потенциал группового заземлителя определяется как (2.19 ):

,

.

Искомые значения потенциалов группового заземлителя будут равны:

при S = 2,5 м  гр = 1,5   0 = 600 В;

при S = 10 м  гр = 1,1   0= 440 В;

при S = 40 м  гр = 1,0   0 = 400 В.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что при уменьшении расстояний между одиночными электродами группового заземлителя значение потенциала группового заземлителя возрастает.

Ответ задачи: 600 В; 440 В; 400 В.

Решите аналогичные задачи самостоятельно.

Ток Iз стекает в землю через групповой заземлитель, состоящий из двух одинаковых полушаровых заземлителей, расположенных в противолежащих углах квадрата со стороной а = 40 м. Iз = 20 А; радиус каждого заземлителя r = 0,5 м; удельное сопротивление земли растеканию тока  = 120 Ом*м.

Определить: 1) потенциал группового заземлителя  гр;

2) сопротивление группового заземлителя растеканию тока Rгр;

Ответ задачи:  гр= 382 В, Rгр = 19,1 Ом.

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите разделы Сопротивление растеканию тока группового заземлителя и Сопротивление растеканию тока одиночного полушарового заземлителя

Определить потенциал  гр, сопротивление Rгр и коэффициент использования проводимости  группового заземлителя, состоящего из четырех полушаровых электродов одинакового размера, расположенных на прямой линии (см. рисунок). Электроды соединены между собой проводником, размещенным над землей.

Радиус каждого полушарового электрода r = 0,05 м; расстояние между соседними электродами а = 1 м, b = 25 м, земля однородная с удельным сопротивлением  = 100 Ом*м. Показания амперметра I0 = 5 А.

Ответ задачи:  = 0,65;  гр = 1670 В; Rгр = 83,7 Ом.

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите разделы Сопротивление растеканию тока одиночного и группового заземлителя

F. Практическое занятие «Явления при стекании тока в землю,

напряжение прикосновения и шага»

Пример решения задачи на напряжение прикосновения и шага

Ток стекает в землю через полушаровой заземлитель.

1) На расстоянии x1 = 2,2 м от места замыкания на землю стоит человек (см. рисунок). Определить для него напряжение шага, если размер шага а=0,8 м.

Источник