Електричний опір ґрунтів і опорної поверхні ніг

_____________________________________________________________________________

Питомий електричний опір верхнього шару землі (ґрунту): суть, практичні розрахунки, експериментальні дані. Орієнтовне значення опору підошви взуття. Опір опорної поверхні ніг на ґрунті. Опір розтіканню струму з опорної поверхні ніг. Струм через людину I_h в режимі пошкодження обладнання та наявності захисного заземлення R_з .

_____________________________________________________________________________

Для розрахунку заземлюючих пристроїв потрібні дані про електропровідні властивості різних видів ґрунтів.

Питомий електричний опір верхнього шару землі (ґрунту) r залежить не тільки від виду гірської породи, але від ступеня їх зволоження та температури. Основний провідник струму в ґрунті є його рідка частина – ґрунтовий розчин, роль якого відіграє електроліт. Як відомо з фізики, носіями струму в електроліті є іони, які утворилися в результаті електролітичної дисоціації. Під впливом електричного поля в ґрунті відбувається направлене переміщення іонів. Чим більше в ґрунті є води та розчинних речовин, тим менше його питомий опір (більш детальну інформацію студент може отримати в [15]).

Для практичних розрахунків значень питомого електричного опору верхніх шарів землі, на тій ділянці, де буде споруджуватися заземлювач, необхідно користуватися значеннями, отриманими натурними вимірами. Розрахунковий питомий опір ґрунту за даними вимірювання r_вим. знаходяться з врахуванням кліматичного коефіцієнта Y (табл. 5.9): Y₁ – при великій вологості ґрунту; Y₂ – при середній вологості ґрунту; Y₃ – при сухому ґрунті.

Таким чином, розрахунковий питомий опір ґрунту визначається так:

                                       r = r_вим. ×Y.                                             (5.53)

Якщо опір ґрунту неоднорідний за шарами, то методом стратифікації визначають окремо питомі опори верхнього шару (для заземлювальних провідників) і нижнього шару (для вертикальних електродів).

Для навчальних цілей рекомендується використовувати табличні дані, взяті з довідників (табл. 5.9).

Таблиця 5.9

Питомий опір ґрунтів

Як ми раніше висвітлили, активна складовазагального опорукола струму, що проходить через людину (R_h),являє собою еквівалентний опір декількох елементів.

Ці елементи включені послідовно: активний опір тіла людини R_т, опір одягу r_од., опір підошви взуття r_{вз .}й опір опорної поверхні ніг r_оп. (підлоги або ґрунту).

Опір підошви взуття r_вз. залежить від напруги мережі та від відносної вологості приміщення (табл. 5.10).

Таблиця 5.10

Орієнтовне значення опору підошви взуттяr_вз.

Опір опорної поверхні ніг людини, яка стоїть на ґрунті залежить від виду ґрунту та ступеня його вологості (табл. 5.11).

Таблиця 5.11

Опір опорної поверхні ніг на ґрунті

Зазначимо, що опір розтіканню струму з опорної поверхні однієї ноги визначається за формулою

                                            r_1гр. = 3,1 r ,                                        (5.54)

а якщо ступні ніг розташовані поряд, то еквівалентний опір обох ступнів:

                                        r_гр. = 2,2r ,                                              (5.55)

де r– питомий опір ґрунту.

Вище ми розглядали трифазну повітряну мережу напругою до 1кВ з ізольованою нейтраллю малої протяжності та відповідно невеликої ємності (рис. 5.11). Нехтуємо ємністю фазних проводів по відношенню до землі (С_а = С_в = С_с = 0), а також вважаємо, що опори витоку фазних проводів мережі, які складаються із опору ізоляції та опору шляху струму на землю, відносно землі однакові (r₁ = r₂ = r₃ = r). Так, як опори витоку фазних проводів є паралельні, то їх загальний опір r / 3 (рис. 5.11). Тоді у випадку відсутності захисного заземлення, доторкання людини до корпусу пошкодженого електрообладнання аналогічно доторкання до фазного проводу і струм через людину визначається залежністю:

(5.56)

де U_ф = U_л / .

У свою чергу, струм через людинуI_h в режимі пошкодження обладнання та наявності захисного заземлення R_з (формула 5.55) буде відносно значно менше, тобто тим менше, чим менше опір заземлювального пристрою.

Пошкодження ізоляції трифазного електрообладнання або приймача електричної енергії (електродвигуна, електроплити тощо) при нормальному функціонуванні мережі в загальному випадку означає нормальний (неаварійний) режим роботи електроустановки за якого напруга дотику та струм, що протікає через тіло людини повинні задовольняти нерівності: U_д£ 2,0 В, I£0,3 мА (ГОСТ 12.1.038-82). У супротивному випадку через людину проходять струми, сила яких нормується пороговими (найменшими) значеннями (табл. 5.12).

Таблиця 5.12

Порогові значення змінного струмупромислової частоти (f = 50 Гц)

Звертаємо увагу студентів на той факт, що немає прямої лінійної функціональної залежності між числовим значенням сили електричного струму та наслідків його дії чи ураження. Ця залежність нелінійна та стохастична.

На результат ураження людини електричним струмом (окрім сили струму) впливає напруга, під яку вона попадає, електричний опір тіла людини, шлях струму через тіло людини, тривалість проходження струму, індивідуальні властивості людини та стан організму, чинники виробничого середовища, чинник уваги тощо. Окрім цього, на результат ураження людини електричним струмом впливають безліч чинників зовнішнього середовища, зокрема чинник раптовості, а також параметрів управління організмом на рівнях центральної нервової та периферичної систем (умовні та безумовні рефлекси), а також нанижньому гуморальному рівні, який здійснюється на основі гомеостазу.

___________________________________________________________________