Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или непосредственно с землей.
Замыкание может вызвать: повреждение изоляции; возникновение контакта между токоведущими частями электрооборудования и заземленным проводом; падение на землю оборванного провода, находящегося под напряжением.
Формы и размеры заземлителя (проводника, осуществляющего контакт с грунтом) различны, а электрические свойства грунта обычно неоднородны. Поэтому в общем виде распределение потенциалов в электрическом поле заземлителя определяется сложной зависимостью. Для упрощения положим, что заземлитель имеет форму полусферы и находится в однородном и изотропном грунте. Если на достаточно большом расстоянии от рассматриваемого заземлителя нет других электродов, то линии тока направлены по радиусам от его центра и перпендикулярны поверхности заземлителя. (рис.3.2)
Задача сводится к нахождению потенциала на поверхности земли на расстоянии х от точки стекания тока на землю.
j
а=
(3.1)
Выделив на расстоянии х от заземлителя элементарный шаровой слой толщиной
dx, найдем падение напряжения в этом слое.dU=Edx (3.2)
где Е – напряженность электрического поля.
Рис. 3.2 Схематичное изображение растекания тока замыкания на землю в грунте через полусферический заземлитель.
Напряженность электрического поля в точке а, находящейся на расстоянии х от центра заземлителя
Е=
j× r (3.3)где r - удельное сопротивление грунта, Ом× м
(сопротивление куба грунта с ребром длиной 1м).j –
плотность тока в точке а
(3.4)
где
I
з – ток замыкания на землю, А.Отсюда
(3.5)
(3.6)
Таким образом, потенциал любой точки, находящейся на расстоянии х от заземлителя, равен
(3.7)
Экспериментально установлено, что на расстоянии 1м от заземлителя потенциал уменьшается на 68%, 10м – 92%, 20м –
100%.