При равномерном распределении тока в грунте вокруг заземлителя через все концентрические полусферы направлен ток замыкания на землю, плотность которого δ убывает по мере увеличения диаметра полусферы. На некотором расстоянии х от заземлителя δ составит величину:
δ=I3/2πx2
По известной плотности тока определяется напряженность электрического поля в зоне растекания зарядов:
где ρ — удельное сопротивление грунта, Ом*м.
Падение напряжения U, обусловленное током I3 в сопротивлении грунта между электродом и произвольной точкой внутри земли на расстоянии х от заземлителя, определяется по разности потенциалов между этими точками:
где D — диаметр заземлителя, м.
При расстояниях, значительно больших D, можно пренебречь вторым членом, тогда
где R3= ρ/πD—сопротивление заземлителя.
Эти сопротивления будут различными для заземлителей с различной геометрией; соответствующие формулы приводятся в учебной и справочной литературе, [1], [15].
Режим нейтрали
В электрических системах часто практикуется два основных режима работы нейтралей: заземленная и изолированная.
Вид выполнения связи нейтралей машин и трансформаторов с землей определяет в значительной степени уровень электроизоляции электроустановок и от этого зависит выбор коммутационной аппаратуры, .величины допустимых перенапряжений и способы их ограничения, величина токов при однофазных к. з. на землю, условия работы релейной защиты, электробезопасности и т. д.
Выбор режима работы нейтрали в установках с напряжением выше 1000 В
К установкам с напряжением выше 1000 В с большими токами замыкания на землю (в которых ток однофазного замыкания на землю превышает 500 А) относятся электротехнические установки с нейтралями, присоединенными к заземляющим устройствам непосредственно через малое сопротивление (трансформаторы тока и другие аппараты, имеющие малые сопротивления), т. е. установки с глухозаземленной нейтралью. В этих установках любое замыкание на землю является коротким замыканием и сопровождается большим током к. з. Применение глухого заземления нейтрали стабилизирует напряжение фаз по отношению к земле.
При применении глухого заземления нейтрали ток однофазного к.з. достигает нескольких десятков килоампер и для ограничения размеров повреждений требуется возможно быстрое отключение поврежденного участка. Наконец, вследствие того, что при глухозаземленных нейтралях части электроустановок, находящихся под напряжением, непосредственно соединены с землей, необходимо предусматривать возможность появления значительных шаговых напряжений.
«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков