Теоретические основы электротехники

Задание 1[pic 1]

Ток короткого замыкания I = 1030 A;

Радиус  электрода  м;[pic 2]

Удельное сопротивление глины[pic 3]  Ом/м;

Длина цилиндрического заземлителя l = 2,53 м;

 м;[pic 4]

 м[pic 5]

 м[pic 6]

Принимая, что цилиндрический заземлитель находится в глине, определить:

1)        плотность тока на расстоянии  от оси заземлителя;[pic 7]

2)        модуль напряженности электрического поля на расстоянии  от оси заземлителя;[pic 8]

3)        значения разности потенциалов между точками  и , а также между точками  и ;[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

4)        сопротивление заземления;

5)        шаговое напряжение в точках ,  и ;[pic 13][pic 14][pic 15]

6)        Опасную зону, то есть радиус круга х', принимая, что длина шага Lш=0,8 м, а напряжение на границе этой зоны не превышает U'=150 В.

[pic 16]

Решение:[pic 17]

1) Определим плотность тока на расстоянии  от оси заземлителя.[pic 18]

Площадь боковой поверхности самого заземлителя:

[pic 19]

Плотность тока j на расстоянии x имеет вид

[pic 20]

тогда плотность тока j на расстоянии  от центра  электрода:[pic 21]

 А/[pic 22][pic 23]

2) Определим модуль напряженности электрического поля на расстоянии  от оси заземлителя[pic 24]

Закон Ома в дифференциальной форме

[pic 25]

где

[pic 26]

тогда  напряженность поля Е расстоянии  от оси заземлителя[pic 27]

[pic 28]

3) определим значения разности потенциалов между точками  и , а также между точками  и .[pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

разность потенциалов на поверхности земли между точками 1 и 2

[pic 33]

[pic 34]

разность потенциалов на поверхности земли между точками 2 и 3[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

4) Определим сопротивление заземления

[pic 38]

[pic 39]

5) Определим шаговое напряжение в точках ,  и  определяется из формулы[pic 40][pic 41][pic 42]

[pic 43]

принимая среднюю длину человеческого шага

[pic 44]

шаговое напряжение в точке :[pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

шаговое напряжение в точке :[pic 48]

[pic 49]

[pic 50]

шаговое напряжение в точке :[pic 52][pic 51]

[pic 53]

[pic 54]

6. Радиус опасной зоны x', т.е. радиус круга на поверхности земли с центром  электрода. Радиус опасной зоны определить из условия техники безопасности, принимая шаговое напряжение на границе этой зоны не превышающее 150 В.