מאפייני הפעלה והגנה חשמלית של התקני הארקה

תפקיד התפעול העיקרי של התקני הארקה הוא לספק מוליכות מספקת להפעלת מעגל הגנת הממסר כדי לסגור את החלקים החיים של המתקן החשמלי למסגרת המוארקת או להארקה.

לכן, המאפיין החשמלי החשוב ביותר של מכשיר ההארקה הוא מוליכות הארקה Gzy או ערכו ההפוך Rz - התנגדות של התקן ההארקה שווה ל-Rzy = Rs + Rzp, כאשר Rz היא ההתנגדות של הזרם המתפשט מאלקטרודת ההארקה אל אדמה (התנגדות של אלקטרודה מוארקת), RZp - התנגדות של חוטי הארקה.

ההתנגדות של זרם המתפשט מאלקטרודת ההארקה לתוך האדמה נוצרת על ידי כל אזור התפשטות הזרם - נפח האדמה, החל ממשטח האלקטרודה המוארקת, הפוטנציאל החשמלי φ אשר במהלך מעבר הזרם Азs ב הקרקע היא φ3, ולאזור שבו φ הוא כמעט אפס (אזור של אפס פוטנציאל).

בהתאם ל חוק אוהם התנגדות הארקה שווה ליחס בין הפוטנציאל של הצמתים בנקודת הכנסת הזרם לאלקטרודת ההארקה לזרם Azz המשאיר את אלקטרודת ההארקה באדמה Rs = φsmax /Азс

שימו לב שגל הפוטנציאל φ שווה מספרית למתח של אלקטרודת ההארקה Uz. לכן, הנוסחה כתובה בדרך כלל בצורה Rs = Uc /Azc

פונקציית ההגנה החשמלית של התקן ההארקה מורכבת מהגבלת המתח לגבולות המותרים שבהם אדם יכול לבוא במגע עם הגוף המוארק של המתקן החשמלי (עם חלקי המבנה המתכתיים של המתקן החשמלי שאינם מופעלים בדרך כלל) במהלך סגירת השלב למתחם או לקרקע.

שקול מקרה קצר חשמלי ברשת חשמלית מעל 1 קילו וולט עם נייטרלי מקורקע ביעילות (עם זרמי תקלה בהארקה גבוהים, איור 1). המעגל החשמלי כולל את הפאזה של שנאי האספקה, המוליך של חוט האספקה, גוף השנאי שסופק, התקן הארקה שלו, כדור הארץ, התקן הארקה של שנאי האספקה.

התפלגות הפוטנציאל φ על פני כדור הארץ באזור התפשטות הזרם תואמת את הכיוון החיובי המקובל לזרם Azz הנכנס לכדור הארץ מהתקן הארקה של שנאי האספקה. לפוטנציאל האדמה יש את הערך החיובי הגדול ביותר φmax בנקודה הממוקמת מעל אחת האלקטרודות המרכזיות של אלקטרודת ההארקה.

אורז. 1.תרשים חשמלי של קצר חשמלי לדיור ברשת עם מתח גבוה מ-1 קילו וולט עם הארקה נייטרלית יעילה: 1 - שנאי כוח; 2 - מקלט חשמלי; 3 - חוט הארקה; 4 - אלקטרודה הארקה; A - B ו-A ' - B' - אזורי פיזור זרם; א, ב - נקודות של מגע אפשרי בו-זמני של האדם עם הדיור המוארק והקרקע; ב, ב'- נקודות באזור ההתפשטות הנוכחי, שעליהן אדם יכול לדרוך בו-זמנית

עם המרחק מאלקטרודת ההארקה, הפוטנציאל באדמה יורד מהר יחסית, ובמרחק שווה בקירוב ל-20 אלכסונים גדולים של קו המתאר של מכשיר ההארקה, הוא הופך לפחות מ-2% מפוטנציאל ההארקה φmax. במרחק כזה מאלקטרודת ההארקה, הפוטנציאל נחשב בדרך כלל לאפס.

באופן דומה, השינויים הפוטנציאליים ליד התקן הארקה של שנאי האספקה. ביחס לכיוון המשוער של הזרם, הפוטנציאל שלו נחשב שלילי.

ישנם שני מצבים מסוכנים עיקריים שבהם אדם באזור ההפצה הנוכחית יכול להיות נמרץ. המצב הראשון - אדם עומד על הקרקע בתחנות שנאים, מרכזיות והתקנים אחרים ונוגע בחלקים המוארקים ממתכת של המתקן החשמלי.

למעשה, הערכים האבסולוטיים של הפוטנציאלים של הנקודות על פני כדור הארץ באזור ההתפשטות הנוכחי, כולל φmax, תמיד פחות מזה של חלקי המתכת המוארקים של המתקן החשמלי, שהפוטנציאל שלהם, אם נתעלם מהמתח נפילה באלקטרודות האופקיות של מערכת הארקה מורכבת, היא גל φ.

לכן, כאשר אדם עומד באזור התפוצה הנוכחית, למשל בנקודה b (איור.1) ואינו נוגע בגוף המוארק של המתקן החשמלי, ואז בין הגוף (נקודה a באיור 1) לנקודה b מה שנקרא מתח מגעUdp, אשר יכול להיחשב כמתח המעגל הפתוח של שני פעילים. רשת טרמינלים עם התנגדות פנימית ידועה (איור 2), שווה מספרית להתנגדות של זרם המתפשט משתי רגלים אנושיות לתוך האדמה Rnp.

אורז. 2. בהגדרה Un: a ו-b - נקודות לפי איור 1 שאדם נוגע בהן ביד (כף יד) וברגל (סוליה)

אם אדם עומד בנקודה b" נוגע בנקודה a, אז הוא נופל במתח מגע למעלה, שווה למכפלת הזרם לפי חוק אוהם Azt עובר, אבל הגוף שלו, על התנגדות גופו RT: Un = Azt x RT.

Azm נוכחי שווה ליחס Udp לסכום ההתנגדויות Rt ו-Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

כלומר RT/(Rt + Rnp) מסומן בדרך כלל באות βp... ואז Upp = Udp x βp. שימו לב ש- βp הוא תמיד פחות מאחד ולכן Up הוא פחות מ- Udp.

המצב המסוכן השני קשור לעובדה שבאזור התפשטות הזרם, אדם בדרך כלל עומד או הולך כך שרגליו נמצאות בנקודות בעלות פוטנציאל שונה, למשל בנקודות b ו-b' באיור. 1. כדי לאפיין את המצב המסוכן השני, אנו מציגים את המושגים של מתחי צעד ומתחי צעד.

אורז. 3. לפי הגדרת UNC: b, b'- נקודות לפי איור. 1., שעליו עומד האדם.

מתח צעד Udsh הוא הפרש הפוטנציאל בין שתי נקודות על הקרקע באזור חלוקת הזרם, שעליהן אדם יכול לדרוך בו זמנית.

באנלוגיה למצב המסוכן הראשון, ניתן לפרש את ערך Udsh כמתח המעגל הפתוח של רשת דו-טרמינלית פעילה עם התנגדות פנימית ידועה (איור 3). כאשר אדם דורך על הנקודות שביניהן פעל Udsh, ההתנגדות של גוף האדם Rtsh לאורך הנתיב "רגל - רגל" נכללת במעגל הדו-קוטבי.

במקרה זה, ההתנגדות הפנימית של רשת דו-טרמינלית פעילה היא התנגדות פיזור זרם הצעד Rtsh, אותה ניתן לפשט כסכום של שתי התנגדויות זהות לזרם המתפשט לקרקע מכל רגל אנושית.

מתח הצעדים מוגדר כדלקמן: Uw = Azt x Rtsh.

המושגים של מגע ולחץ מדרגה חלים גם על בעלי חיים. במקרה זה, מתח המגע מובן כהפרש הפוטנציאל בין מראת האף או הצוואר והרגליים, ומתח כף הרגל הוא בין הרגליים הקדמיות והאחוריות.

המאפיינים העיקריים שבאמצעותם ניתן לקבוע את איכויות ההגנה התפעוליות והחשמליות של מכשירי ההארקה הם ההתנגדות של אלקטרודת ההארקה (Rz), מתח המגע (Up) ומתח הצעד (Ush) שנמצאו במהלך העונה המחושבת ב- הערך המחושב של ה-Azz הנוכחי.

הערכים של Up ו-Ush תלויים במקדמי אופי שדה הזרם המשאיר את רגליו של האדם באדמה, ובהתנגדות הגוף של האדם, שהיא פונקציה של הזרם העובר בגופו, וההתנגדות. Rz . לכן, על מנת לחשב את ההתנגדות של מכשיר ההארקה ומתחי מגע וצעדים, יש צורך להיות מסוגל לחשב את השדות החשמליים של זרמים היוצאים מאלקטרודות האדמה באדמה.