Вопрос 42. Растекания тока в грунте. Шаговое напряжение. Его опасность для организма человека.

Явление растекания

В 3-х фазной питающей сети, работающей по схеме с так называемой «изолированной» нейтралью, о замыкании фазы на землю можно судить по показаниям подключённого к ней индикаторного прибора (вольтметра). Для организации таких измерений его контрольные щупы подсоединяются к контактам вторичной обмотки измерительного трансформатора типа НТМИ, способного выдерживать длительные перенапряжения.

При непосредственном или прямом замыкании проводника на землю обмотка измерительного трансформатора накоротко замкнута, а показания соответствующего ей вольтметра будут нулевыми.

Одновременно с этим суммарный магнитный поток (индукция) в двух других обмотках НТМИ увеличится в √3 раз, а соответствующими вольтметрами вместо фазного измеряется линейное напряжение.

В случае практического измерения емкостного тока замыкания на землю используют метод «подбора». Его суть заключается в умышленных смещениях нейтрали (подача переменного напряжения в нейтраль) и измерении возникающих при этом токах.

Метод применяется только в сухую погоду к сетям не более 10 кВ. Проводить замеры тока замыкания на землю могут те работники, которые получили допуск.

Расчетный ток замыкания на землю определяется как геометрическая сумма его емкостных составляющих во всех рабочих жилах согласно следующей формуле:

С ростом протяжённости сети её емкость, естественно, возрастает и, согласно формуле, увеличивается аварийный ток утечки. Одновременно с этим в соответствии с требованиями ПУЭ величина тока в цепи не должна превышать следующих значений:

Для выполнения указанного требования в 3-х фазных питающих цепях должна быть принудительно организована компенсация емкостного тока замыкания на землю.

Зона растекания (локальная земля) в разрезе заземления

Все наверняка слышали, что потенциал земли (поверхности земного шара) равен нулю. И что с этого? Все на поверхности земли имеет нулевой потенциал. Здесь важно понимать, что земля — это большой проводящий объект, потенциал которого невозможно изменить. Поэтому она выступает своего рода точкой отсчета. И наивно полагать, что если вы дотронетесь до заземленного электроприбора, на корпус которого попал опасный потенциал, и в это время будете стоять на земле — то это как-то поможет. Здесь все намного сложнее и не работает фантазия многих о волшебной нейтрализации опасного потенциала нулевым потенциалом земли. Поэтому важно понимать заземление правильно.

Начнем разбор с зоны растекания (локальной земли). И будем делать это предельно наглядно и простым языком. Первое, что нам нужно — это заземлитель. Давайте возьмем условный дом, бытовые электроприборы в котором заземлены по системе TT, то есть заземлитель не связан с глухозаземленной нейтралью трансформатора через PEN проводник.

Теперь представим что опасный потенциал фазы по какой-то причине оказался на корпусах заземленных приборов и естественно на заземлителе. И на данном этапе многие не понимают, что с этим потенциалом происходит дальше и куда уходит ток. Кто-то просто скажет, что он растекается через заземлитель, и будет прав. А кто-то додумает и будет считать, что раз ток растекается в земле, значит он там и пропадает. Так вот ток никуда не пропадает. К слову под током я понимаю упорядоченное движение заряженных частиц. А если речь о переменном токе, то под движением стоит понимать вибрации, так как с частотой 50 Герц и малой скоростью электронов, последний будет болтаться туда-сюда в пределах миллиметра, а может еще и меньше.

Но раз ток никуда бесследно не пропадает, давайте разбираться, куда он уходит и причем здесь растекание. При замыкании на корпус ток проходит через заземлитель на землю. Происходит стекание тока в грунт, и вокруг заземлителя создается поле растекания. Параметры поля растекания зависят от разных условий. К ним можно отнести форму и размеры заземлителя, состав грунта, влажность грунта, время года и так далее. Все вместе эти условия можно заменить одним параметром — сопротивлением растеканию тока.

Теперь самое время разобраться с сопротивлением растеканию тока. Для этого в первую очередь нужно знать удельное сопротивление конкретного грунта. Приближенные значения средних удельных сопротивлений отдельных видов грунтов р, Ом·м:

Возьмем для примера супесок с удельным сопротивлением 300 Ом·м. Что значит 300 Ом·м? Попробуем объяснить это простыми словами. Земля — это проводник. Представим проводник из супеска с сечением 1 м². Каждый метр такого проводника будет создавать сопротивление 300 Ом. Но земля это огромный проводник с сопротивлением, стремящимся к нулю.

Как же сопоставить 300 Ом и 0 Ом? Все очень просто. Ток стекая в землю расходится во все стороны от точки контакта с землей. Вокруг заземлителя образуются концентрические сферы, возрастающие по мере удаления от точки входа. Можно представить, что электрод окружен концентрическими слоями грунта одинаковой толщины. Ближний к электроду слой имеет наименьшую поверхность, но наибольшее сопротивление. По мере удаления от электрода поверхность слоя увеличивается, а его сопротивление уменьшается. В конечном счете, вклад сопротивления удаленных слоев в сопротивление поверхности грунта становится незначительным. То есть ток растекаясь в грунте доходит до зоны, где сопротивление грунта уже практически равно нулю. И дальше весь объем грунта можно просто условно представить как проводник с нулевым сопротивлением. Область, за пределами которой сопротивлением слоев земли можно пренебречь, называется зоной растекания (локальной землей или областью эффективного сопротивления). Ее размер зависит от глубины погружения заземлителя в грунт.

В зоне растекания происходит постепенное падение напряжения. В нашем примере мы рассматривали удельное сопротивление грунта 300 Ом·м. Соответственно падение напряжения — это сумма падений напряжений в каждой сфере с учетом пощади контакта и удельного сопротивления грунта. Увеличивая площадь контакта с помощью заземлителя, мы уменьшаем сопротивление растеканию тока и уменьшаем падение напряжения в зоне локальной земли. Если допустим сопротивление растеканию тока у заземлителя 4 Ом, то падение напряжение на данном заземлителе — это, то же самое, что суммарное падение напряжения в каждой сфере области эффективного сопротивления. Причем точкам каждой сферы соответствует одна и та же напряженность и плотность тока (не путать с силой тока). Плотность тока — это величина, равная отношению тока к площади поперечного сечения проводника S. Только в нашем случае мы рассматривали площади разноудаленных сфер.

Стоит помнить, если в момент стекания тока с заземлителя, человек окажется в зоне растекания тока, то его ноги будут в точках с разными потенциалами. К человеку по пути нога-нога приложится напряжение шага.

Последствия замыкания

Растекание тока в сетях с изолированной нейтралью возможно лишь через провод, находящийся в прямом контакте с грунтом. Самый близкий пример такой ситуации – искусственный заземлитель.

Стекание тока

Аварийное замыкание фазы на грунт приводит к тому же эффекту, в результате которого происходит резкое уменьшение потенциала проводника относительно земли.

В указанной ситуации такой провод формально превращается в одиночный заземлитель.

Напряжение в точке контакта понижается до значения, соответствующего произведению протекающего через неё тока на величину сопротивления почвы его растеканию.

Это явление очень полезно с точки зрения уменьшения опасности при случайном повреждении линии. Одновременно с этим понижение потенциала фазы приводит к ряду нежелательных последствий.

Одно из негативных последствий – эффект распределения потенциала по поверхности земли вблизи от зоны контакта. Вследствие этого в точках, по-разному удалённых от заземляющей конструкции, появляются различные по величине потенциалы, образующие перепады напряжения, опасные для попавших в эту зону людей.

Это обстоятельство послужило причиной введения такого показателя, как «напряжение шага», определяемого разностью потенциалов между его ступнями при передвижении в границах опасной зоны.

В связи с тем, что снижение потенциала по мере удаления от точки контакта происходит по экспоненте – максимальное напряжение шага наблюдается вблизи от неё. Минимум этой величины проявляется на участках, достаточно удаленных от эпицентра аварии.

Характер распределения тока замыкания на землю, величина сопротивления растеканию и распределение потенциалов на опасном участке – все эти показатели зависят от геометрических параметров образовавшегося соединения. Существенное влияние на них оказывает и состояние грунта в момент аварии (повышенная влажность, сухость или другие факторы).

Возникновение дуги

Ещё одним последствием замыкания фазного проводника на землю является образование электрической дуги, в процессе горения которой выделяется большое количество тепла и наблюдается ионизация воздуха. Это создаёт условия, способствующие появлению в линейных межфазных цепях короткого замыкания.

Прерывистый характер дуги, образующейся при замыкании на землю, приводит к появлению значительных перенапряжений величиной до 3,2 Uф.. С целью снижения амплитуды ёмкостных токов, увеличения времени восстановления напряжения на аварийной фазе, а также ограничения перенапряжений при последующих зажиганиях дуги в цепях устанавливается специальный дугогасящий реактор.

Растекание тока в земле

Замыкание на землю может произойти из-за контакта ме­жду токоведущими частями и заземленным корпусом при по­вреждении электрической изоляции оборудования, падении на землю оборванного провода и др. В этих случаях ток сте­кает в землю через электрод, который контактирует с грун­том. Металлический проводник (электрод), погруженный в грунт, называется заземлителем.

Ток, стекая с заземлителя в землю, распределяется по значительному ее объему. Пространство вокруг заземлителя, где потенциалы не равны нулю, называется полем растекания тока. Если человек находится в поле растекания тока, то ток проходит через его ноги.

Напряжение между двумя точками электрической цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжени­ем шага или шаговым напряжением.

Закон распределения потенциалов в электрическом поле заземлителя описывается сложной зависимостью, определяе­мой размерами, формой заземлителя и электрическими свой­ствами грунта.

Для выявления закона распределения потенциалов грун­та в поле растекания тока сделаем следующее допущение: ток I

З стекает в землю через одиночный полусферический заземлитель радиуса
r
0 погруженный в однородный изо­тропный грунт с удельным электрическим сопротивлением r (рис. 1).

Линии растекающегося тока направлены по радиусам от заземлителя, как от центра, а сечения земли как проводника представляют собой полусферы с радиусами r

<
r
1<
r
2<…<
r
n.

Рис. 1 Растекание тока в грунте с полусферического

заземлителя

Поверхности этих сечений соответственно равны:

.

Ток распределяется по этим поверхностям равномерно, так как грунт однородный и изотропный. Плотность тока d на поверхности грунта в точке А, находящейся на расстоя­нии x

от центра заземлителя, определяется как отношение то­ка замыкания на землю
I
З к площади поверхности полусфе­ры радиусом
х:
(1)

Для определения потенциала точки А, лежащей на по­верхности радиусом X.

выделим элементарный слой толщи­ной
dx
(см. рис. 1). Падение напряжения в этом слое:

dU=Edx ,

(2)

гдеЕ

= dr – напряженность электрического поля.

Потенциал точки А или напряжение этой точки относи­тельно земли равен суммарному падению напряжения от точки А до бесконечно удаленной точки с нулевым потенци­алом:

(3)

Подставив в выражение (3) соответствующие значения из выражений (1) и (2), а также значение Е.

получим

(4)

Проинтегрировав выражение (4) по х,

получаем выражение для потенциала точки А, или напряжения этой точки отно­сительно земли, в следующем виде:

(5)

Так как , то (5) принимает вид:

Из полученного выражения видно, что по мере удаления от заземлителя потенциал точек снижается, и имеет место ги­перболическая зависимость потенциала точки от расстояния (рис. 2).

Рис. 2Кривые распределения потенциалов полусферического заземлителя

Потенциал заземлителя радиусом r

0или напряжение заземлителя относительно земли:

(6)

Заземлитель обладает наибольшим потенциалом. Точки, лежащие на поверхности грунта, имеют тем меньший потен­циал, чем дальше они находятся от заземлителя. В пределе потенциал удаленных точек грунта стремится к нулю. Причи­на подобного распределения потенциалов кроется в своеоб­разной форме проводника (земли), сечение которого возрас­тает пропорционально второй степени радиуса полусферы (рис. 3).

Ток, стекая с заземлителя, растекается по земле, которая оказывает сопротивление протеканию тока. Сопротивление растеканию тока заземлителя определяется, как суммарное сопротивление грунта от заземлителя до точки с нулевым по­тенциалом. Для полусферического заземлителя, находящего­ся в однородном изотропном грунте, сопротивление растека­нию R

РАС имеет вид:

(7)

Наибольшее сопротивление растеканию тока оказывают слои земли (грунта) лежащие вблизи заземлителя, так как ток протекает здесь по малому сечению. В этих точках име­ют место наибольшие падения напряжения.

Рис. 3Упрошенная модель проводника земли

По мере удале­ния от заземлителя сечение проводника (земли) увеличива­ется и сопротивление растеканию тока уменьшается, а сле­довательно, уменьшается и падение напряжения. На расстоя­нии 10¸20 м от заземлителя сечение проводника (земли) становится настолько большим, что земля практически не оказывает сопротивления проходящему току. Таким образом, потенциал точек грунта, находящихся на расстоянии 10¸20 м от одиночного полусферического заземлителя, практически равен нулю.

Шаговое напряжение определяется, как разность потенци­алов между точками, например А и Б (см. рис. 4).

. (8)

Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние r

, то ее потенциал, исходя из (5) при полусферическом заземлителе получим в виде :

Точка Б находится от заземлителя на расстоянии r+a,

т. е. точка Б отстоит от точки А на величину шага человека
a.
Потенциал точки Б:

Рис. 4Возникновение шагового

напряжения

Наибольшее значение шаговое напряжение имеет вблизи заземлителя. По мере удаления от заземлителя шаговое на­пряжение уменьшается. Если ноги человека находятся на оди­наковом расстоянии от заземлителя, т. е. на линии равного потенциала (на эквипотенциали), то шаговое напряжение равно нулю. Пусть расстояние от заземлителя до эквипотенциали, на которой находится человек, равно r

, тогда шаго­вое напряжение равно нулю.

Значение шагового напряжения зависит от размера шага. Уменьшение его приводит к снижению шагового напряжения. Шаговое напряжение зависит от напряжения заземлителя:

(10)

где – коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой.

Коэффициент напряжения шага bШ зависит от формы и конфигурации заземлителя и положения относительно зазем­лителя точки, в которой он определяется. Чем ближе к заземлителю, тем больше bШ и, следовательно, больше шаговое напряжение. Человек, находящийся вне поля растекания то­ка (на расстоянии 10–20 м от заземлителя), не попадает под действие шагового напряжения, так как bШ = 0. Как вид­но из выражения для определения коэффициента шага, его значение меньше единицы. Таким образом, шаговое напряже­ние составляет часть напряжения на заземлителе. Получен­ное выражение для определения bШ справедливо только для полусферического заземлителя.

Для другой формы заземлителей, а также для заземлителей, состоящих из нескольких электрически соединенных ме­жду собой электродов, распределение потенциалов определя­ется сложными зависимостями. Следовательно, и коэффици­ент напряжения шага в различных случаях определяется очень сложными выражениями. Для одиночного протяженного заземлителя длиной l

>20 м bШ=0,14, а для заземлителя, состоящего из ряда стержней, соединен­ных полосой, bШ= 0,10.

Нахождение человека в поле растекания тока может при­вести к поражению, если шаговое напряжение U

Шпревыша­ет допустимое по условиям электробезопасности значение
U
ДОП. Зона вокруг заземлителя, в которой
U
Ш>
U
ДОП, на­зывается
опасной зоной
. Радиус опасной зоны зависит от на­пряжения на заземлителе и удельного сопротивления грунта.

Рис. 5Кривые распределения потенциалов

группового заземлителя

Пусть заземлитель состоит из двух полусферических элек­тродов. Картина распределения потенциалов для такого заземлителя представлена на рис. 5. Поля растекания зазем­лителей накладываются друг на друга, и любая точка поверх­ности грунта между электродами имеет значительный потен­циал. Вследствие этого шаговое напряжение снижается.

Для снижения шаговых напряжений заземлители распо­лагают по контуру на небольшом расстоянии друг от друга, что приводит к выравниванию потенциалов за счет наложе­ния полей растекания. Иногда при выполнении контурного заземления внутри контура прокладывают горизонтальные полосы, которые дополнительно выравнивают потенциалы внутри контура (рис. 6).

Рис. 6Заземлитель с выравниванием потенциалов:

вид в плане (вверху); форма потенциальной кривой (внизу)

Контурное заземление обеспечивает безопасность работ в зоне заземления, так как шаговое на­пряжение U

Ш <
U
ДОП, т. е. опасная зона отсутствует. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунте укладывают специальные металлические шины, соеди­ненные с заземлителем (см. рис. 7). При этом спад потенци­алов происходит по пологой кривой, и шаговые напряжения снижаются.

Замыкание на землю может произойти из-за контакта ме­жду токоведущими частями и заземленным корпусом при по­вреждении электрической изоляции оборудования, падении на землю оборванного провода и др. В этих случаях ток сте­кает в землю через электрод, который контактирует с грун­том. Металлический проводник (электрод), погруженный в грунт, называется заземлителем.

Ток, стекая с заземлителя в землю, распределяется по значительному ее объему. Пространство вокруг заземлителя, где потенциалы не равны нулю, называется полем растекания тока. Если человек находится в поле растекания тока, то ток проходит через его ноги.

Напряжение между двумя точками электрической цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжени­ем шага или шаговым напряжением.

Закон распределения потенциалов в электрическом поле заземлителя описывается сложной зависимостью, определяе­мой размерами, формой заземлителя и электрическими свой­ствами грунта.

Для выявления закона распределения потенциалов грун­та в поле растекания тока сделаем следующее допущение: ток I

З стекает в землю через одиночный полусферический заземлитель радиуса
r
0 погруженный в однородный изо­тропный грунт с удельным электрическим сопротивлением r (рис. 1).

Линии растекающегося тока направлены по радиусам от заземлителя, как от центра, а сечения земли как проводника представляют собой полусферы с радиусами r

<
r
1<
r
2<…<
r
n.

Рис. 1 Растекание тока в грунте с полусферического

заземлителя

Поверхности этих сечений соответственно равны:

.

Ток распределяется по этим поверхностям равномерно, так как грунт однородный и изотропный. Плотность тока d на поверхности грунта в точке А, находящейся на расстоя­нии x

от центра заземлителя, определяется как отношение то­ка замыкания на землю
I
З к площади поверхности полусфе­ры радиусом
х:
(1)

Для определения потенциала точки А, лежащей на по­верхности радиусом X.

выделим элементарный слой толщи­ной
dx
(см. рис. 1). Падение напряжения в этом слое:

dU=Edx ,

(2)

гдеЕ

= dr – напряженность электрического поля.

Потенциал точки А или напряжение этой точки относи­тельно земли равен суммарному падению напряжения от точки А до бесконечно удаленной точки с нулевым потенци­алом:

(3)

Подставив в выражение (3) соответствующие значения из выражений (1) и (2), а также значение Е.

получим

(4)

Проинтегрировав выражение (4) по х,

получаем выражение для потенциала точки А, или напряжения этой точки отно­сительно земли, в следующем виде:

(5)

Так как , то (5) принимает вид:

Из полученного выражения видно, что по мере удаления от заземлителя потенциал точек снижается, и имеет место ги­перболическая зависимость потенциала точки от расстояния (рис. 2).

Рис. 2Кривые распределения потенциалов полусферического заземлителя

Потенциал заземлителя радиусом r

0или напряжение заземлителя относительно земли:

(6)

Заземлитель обладает наибольшим потенциалом. Точки, лежащие на поверхности грунта, имеют тем меньший потен­циал, чем дальше они находятся от заземлителя. В пределе потенциал удаленных точек грунта стремится к нулю. Причи­на подобного распределения потенциалов кроется в своеоб­разной форме проводника (земли), сечение которого возрас­тает пропорционально второй степени радиуса полусферы (рис. 3).

Ток, стекая с заземлителя, растекается по земле, которая оказывает сопротивление протеканию тока. Сопротивление растеканию тока заземлителя определяется, как суммарное сопротивление грунта от заземлителя до точки с нулевым по­тенциалом. Для полусферического заземлителя, находящего­ся в однородном изотропном грунте, сопротивление растека­нию R

РАС имеет вид:

(7)

Наибольшее сопротивление растеканию тока оказывают слои земли (грунта) лежащие вблизи заземлителя, так как ток протекает здесь по малому сечению. В этих точках име­ют место наибольшие падения напряжения.

Рис. 3Упрошенная модель проводника земли

По мере удале­ния от заземлителя сечение проводника (земли) увеличива­ется и сопротивление растеканию тока уменьшается, а сле­довательно, уменьшается и падение напряжения. На расстоя­нии 10¸20 м от заземлителя сечение проводника (земли) становится настолько большим, что земля практически не оказывает сопротивления проходящему току. Таким образом, потенциал точек грунта, находящихся на расстоянии 10¸20 м от одиночного полусферического заземлителя, практически равен нулю.

Шаговое напряжение определяется, как разность потенци­алов между точками, например А и Б (см. рис. 4).

. (8)

Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние r

, то ее потенциал, исходя из (5) при полусферическом заземлителе получим в виде :

Точка Б находится от заземлителя на расстоянии r+a,

т. е. точка Б отстоит от точки А на величину шага человека
a.
Потенциал точки Б:

Рис. 4Возникновение шагового

напряжения

Наибольшее значение шаговое напряжение имеет вблизи заземлителя. По мере удаления от заземлителя шаговое на­пряжение уменьшается. Если ноги человека находятся на оди­наковом расстоянии от заземлителя, т. е. на линии равного потенциала (на эквипотенциали), то шаговое напряжение равно нулю. Пусть расстояние от заземлителя до эквипотенциали, на которой находится человек, равно r

, тогда шаго­вое напряжение равно нулю.

Значение шагового напряжения зависит от размера шага. Уменьшение его приводит к снижению шагового напряжения. Шаговое напряжение зависит от напряжения заземлителя:

(10)

где – коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой.

Коэффициент напряжения шага bШ зависит от формы и конфигурации заземлителя и положения относительно зазем­лителя точки, в которой он определяется. Чем ближе к заземлителю, тем больше bШ и, следовательно, больше шаговое напряжение. Человек, находящийся вне поля растекания то­ка (на расстоянии 10–20 м от заземлителя), не попадает под действие шагового напряжения, так как bШ = 0. Как вид­но из выражения для определения коэффициента шага, его значение меньше единицы. Таким образом, шаговое напряже­ние составляет часть напряжения на заземлителе. Получен­ное выражение для определения bШ справедливо только для полусферического заземлителя.

Для другой формы заземлителей, а также для заземлителей, состоящих из нескольких электрически соединенных ме­жду собой электродов, распределение потенциалов определя­ется сложными зависимостями. Следовательно, и коэффици­ент напряжения шага в различных случаях определяется очень сложными выражениями. Для одиночного протяженного заземлителя длиной l

>20 м bШ=0,14, а для заземлителя, состоящего из ряда стержней, соединен­ных полосой, bШ= 0,10.

Нахождение человека в поле растекания тока может при­вести к поражению, если шаговое напряжение U

Шпревыша­ет допустимое по условиям электробезопасности значение
U
ДОП. Зона вокруг заземлителя, в которой
U
Ш>
U
ДОП, на­зывается
опасной зоной
. Радиус опасной зоны зависит от на­пряжения на заземлителе и удельного сопротивления грунта.

Рис. 5Кривые распределения потенциалов

группового заземлителя

Пусть заземлитель состоит из двух полусферических элек­тродов. Картина распределения потенциалов для такого заземлителя представлена на рис. 5. Поля растекания зазем­лителей накладываются друг на друга, и любая точка поверх­ности грунта между электродами имеет значительный потен­циал. Вследствие этого шаговое напряжение снижается.

Для снижения шаговых напряжений заземлители распо­лагают по контуру на небольшом расстоянии друг от друга, что приводит к выравниванию потенциалов за счет наложе­ния полей растекания. Иногда при выполнении контурного заземления внутри контура прокладывают горизонтальные полосы, которые дополнительно выравнивают потенциалы внутри контура (рис. 6).

Рис. 6Заземлитель с выравниванием потенциалов:

вид в плане (вверху); форма потенциальной кривой (внизу)

Контурное заземление обеспечивает безопасность работ в зоне заземления, так как шаговое на­пряжение U

Ш <
U
ДОП, т. е. опасная зона отсутствует. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунте укладывают специальные металлические шины, соеди­ненные с заземлителем (см. рис. 7). При этом спад потенци­алов происходит по пологой кривой, и шаговые напряжения снижаются.

Компенсационные меры защиты

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (смотрите рисунок 1, б). С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

Практически установлено, что при наличии компенсатора воздушные и кабельные линии могут работать в критическом аварийном режиме довольно продолжительное время и вот почему.

Как только протекающий в реакторе индуктивный ток Ip сравнивается по своей величине с противофазной емкостной составляющей Ic – наблюдается эффект компенсации, при котором Iр + Iс = 0 (явление резонанса токов).

Реакторы с индуктивным импедансом достаточно просто настраиваются на работу с переменным значением компенсационного потока и могут эксплуатироваться в режимах недо- и перекомпенсации.

Использование дугогасящего реактора оказывает определённое влияние на распределение потенциалов в линейных проводах и в нейтрали. В последней появляется напряжение смещения Ucм , вызванное асимметрией в цепи и приложенное к выводам реактора.

В резонансном режиме такое рассогласование приводит к искажению нормальной картины распределения потенциалов даже в отсутствии однофазного замыкания (ОЗЗ).

Искусственное предупреждение резонансных явлений может быть достигнуто путём преднамеренного рассогласования соответствующих цепей, в результате чего удаётся снизить Ucм и выровнять показания контрольных приборов.

Дополнительное замечание. Варьировать величину компенсационных токов допускается в пределах, при которых образовавшееся в случае аварии рассогласование не приводило бы к появлению Ucм более чем 0,7 Uф.