Электрофизические свойства грунта, в котором находится заземлитель, определяются прежде всего его удельным сопротивлением. Чем меньше удельное сопротивление, тем более благоприятные условия для расположения заземлителя.
Удельное сопротивление грунта – сопротивление между противоположными плоскостями куба земли с ребром длины 1 м. Единица измерения удельного сопротивления – ом на метр (Ом·м).
Эта авария, вероятно, связана с внезапным сужением, которое влияет на электрический ток, когда излучающий электрод найденный в непосредственной близости от стены. На дне резервуара, наполненного водой, он поставил алюминиевый лист с сильным выпуклостью в заданной точке.
На верхнем краю бака была установлена деревянная доска, на которой были установлены четыре электроды, так что их нижний конец погружается в воду. Линейное смещение пластины позволило записать кривую, точно соответствующую описанному выше пути, с двумя аномалиями в одном направлении, обрамляющими сильную аномалию в противоположном направлении. Само собой разумеется, что след такого рода, скорее всего, вводит в заблуждение непредвзятого наблюдателя, поскольку внедренный объект не имеет соответствующей структуры, но значимость этих псевдоаномалий может быть легко проверена. они в качестве причины вызывают превышение, указанное выше при диффузии тока, расстояние, которое их разделяет, должно быть равно тому, которое разделяет электроды С1 и С2, дополненные шириной инородного тела, зарытого в земле Палмера а, с другой стороны, выступал в таком случае в процессе проверки.
Чтобы оценить величину удельного сопротивления грунта, сравним его с наиболее распространенным электротехническим материалом – медью. Так, куб меди таких же размеров имеет сопротивление 1,72·10 -8 Ом·м. При 20°С и средней влажности удельное сопротивление грунта составляет примерно ρ = 100 Ом·м, то есть земля имеет удельное сопротивление в 5,7 млрд. раз больше.
Ось вращения электродов вращается на 90 °, о станции не изменяется, а новое измерение удельного сопротивления принимается на этой новой оси, перпендикулярной первой оси, что обычно очень просто. выясняют значение связанных псевдоаномалий. Другой причиной трудностей может быть высокая влажность или обезвоживание почвы; вторая возможность практически исключена в большинстве районов Западной Европы и поэтому остается первой: в принципе, чем больше почва содержит влагу для данного объема, тем лучше она проводит электрический ток; но в неоднородной почве, состоящей из нескольких разных слоев и наложенных, дело не так просто.
В табл. 6.3. приведены приближенные значения удельных сопротивлений различных типов почвы при средней влажности.
Таблица 6.3 – Удельное электрическое сопротивление грунтов ρ гр
При оборудовании заземляющих устройств необходимо знать не приближенные, а точные значения удельных сопротивлений грунта в данном месте. Получение такой информации возможно только непосредственными измерениями на местах.
Аналогично, если дождевая вода легко пересекла поверхностный слой почвы и накопилась ниже поверхности непроницаемый слой, остающийся на этом уровне, вряд ли будет обнаружен измерителем удельного сопротивления, если он снабжен низким удельным сопротивлением. Например, в районах, где имеется большое количество атмосферных осадков, важно тщательно изучить их влияние на удельное сопротивление грунта и изменения этого эффекта в течение недель или месяцев после сильного ливня. Следует упомянуть недавний эксперимент в Великобритании, на месте римской военной установки на стене.
Свойства почвы могут меняться в зависимости от ее влажности и температуры, поэтому удельное сопротивление может иметь разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерзания. Эти факторы учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами. В табл. 6.4 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли во время измерений.
По крайней мере семь канав, вырытых в довольно триасовый песчаник. Самая большая из этих канав была глубиной около 3 м 50; они были заполнены, спустя короткое время после их выкапывания, смесью песка, глины и травы, а гораздо позже, возможно, в семнадцатом веке, весь участок был покрыт песком, на толщину 0 м 60 до 1 м, сегодня это пастбище.
Статистика осадков была предоставлена метеорологической станцией, расположенной в 3 км; Министерство сельского хозяйства предоставило ежемесячную статистику испарения, подготовленную для региона. Измерения удельного сопротивления проводились вдоль оси в соответствии с обычным устройством Веннера, расстояние между электродами составляло 5 футов и расстояние между 2-футовыми станциями. Среднее значение разности удельного сопротивления, регистрируемое между каждой станцией и непосредственно после оси выборки, было рассчитано.
Таблица 6.4 – Сезонные коэффициенты сопротивления грунта
Коэффициент k 1 применяется, если земля влажная и измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k 2 – земля нормальной влажности и измерения предшествовало выпадение небольшого количества осадков; k 3 – земля сухая, количество осадков ниже нормы.
Эта «средняя аномалия» была связана с чистым количеством воды, удерживаемой почвой в течение периоды переменной продолжительности, непосредственно предшествующие взятию измерений. Было обнаружено, что связь между проводимостью почвы и ее содержанием воды является гиперболической, и по этой причине было решено установить корреляцию не между количеством воды и средней аномалией, но между этой величиной и инверсией средней аномалии. Таким образом, установлено, что корреляция между удельным сопротивлением почвы и количеством воды, которую она сохранила, является удовлетворительной только достаточно долго после периода учета осадков.
Измерение удельного сопротивления почвы обычно проводят в теплое время года. В данной лабораторной работе используется измеритель заземлений типа МС-08 (рис. 6.3). Прибор имеет собственный источник питания в виде генератора, приводимого во вращательное движение с помощью ручки. Если в процессе измерения стрелка прибора колеблется, это является признаком наличия посторонних токов в земле. Чтобы избежать погрешности в измерениях достаточно изменить частоту вращения ручки. Однако следует заметить, что для обеспечения надлежащей точности измерения эта частота должна находиться в пределах 90...150 об/мин.
В западной Британии лучшим периодом измерений удельного сопротивления грунта является июль, учитывая режим осадков, но месяцы июня, августа и сентября также довольно благоприятны. Поскольку вывод этого эксперимента, в принципе, справедлив только для области, где были сделаны измерения, было бы интересно проверить другие почвы в разных климатических условиях, используя тот же метод.
Использование резистивиметров последнего производства чрезвычайно просто, и даже разработка кривых и диаграмм не представляет особых трудностей; опыт показывает, что новичок, после нескольких практических занятий, может правильно использовать один из этих аппаратов.
Измеритель заземления МС-08 имеет три шкалы: 0 – 1000 Ом, 0 – 100 Ом и 0 – 10 Ом. Удельное сопротивление грунта измеряют шкалой на 1000 Ом. Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра, он содержит две рамки, одна из которых включается как амперметр, а другая – как вольтметр. Эти обмотки действуют на ось прибора в противоположных направлениях, благодаря чему отклонения стрелки прибора пропорциональны сопротивлению.
Но не следует забывать, что измерение удельного сопротивления грунта в археологических целях по-прежнему является очень молодой техникой. Несмотря на недавние исследования, некоторые из которых были упомянуты выше, многое еще предстоит сделать для его развития. Поэтому важно, чтобы теоретические исследования геофизиков развивались параллельно с практическими экспериментами, проводимыми археологами; результаты этих, далеко не всегда вполне понятные, часто создают проблемы, решение которых один физик может внести решающий вклад.
Аткинсон и др. Раскопки в Дорчестере, Оксон. Сопротивление съемки в археологии, в Ученые и археология, редактировать. Столинского, «Застосование», «Методика», «Методология», «Плохоящий археологич», «Кварталник Истории Культуры». Аткинсон также выступает за разделение почвы, которую нужно разглядеть в равносторонние треугольники, а не на квадраты. Преимущество этого метода состоит в том, что он дает на 15% больше измерений для одной и той же площади поверхности с одинаковым расстоянием между электродами.
Рис. 6.3 – Измеритель заземлений МС-08
Шкала прибора градуирована в омах, источником питания при измерении служит генератор Г постоянного тока, приводимого во вращение от руки. На общей с генератором оси укреплены прерыватель П1 и выпрямитель П2 (рис. 6.4).
Рис. 6.4 – Электрическая схема измерителя заземлений МС-08: Г – генератор, Р – реостат, Л – логометр, П1 – прерыватель, П2 – выпрямитель, П3 – переключатель.
Однако такая триангуляция сложнее и требует много времени на земле, чем простая сетка. Амплитуду допустимых различий удельного сопротивления и точек, которые должны быть размещены на одной линии изорезистентности, разумеется, не могут быть установлены раз и навсегда; он варьируется от сайта к сайту, и его оценка основана на статистических методах. Аткинсон разработал простой метод расчета.
Действительно, контактное сопротивление между поверхностью электрода и землей в нормальных условиях настолько низкое, что в расчетах удельного сопротивления грунта обычно не учитывается. Испытания, проведенные в этом смысле, были вкратце упомянуты Ингом Кддмондо Карабелли в недавней лекции, прочитанной в Римском университете под эгидой Фонда Леричи.
Измерение удельного сопротивления грунта следует выполнять в стороне от трубопроводов и других металлических конструкций, которые могут внести погрешность в результаты. Схема измерения показана на рис. 6.5.
Рис. 6.5 – Схема измерения удельного сопротивления грунта
Аткинсон, Исследование сопротивления в археологии, с. Я должен сказать, что нам часто приходится повторять одно и то же отверстие три или четыре раза, и у нас никогда не было никаких неудобств. Выше, с. 465, формулы, которые должны применяться для расчета глубины зондирования с расстояния между электродами. Но, к счастью, практика показывает, что это правило не очень строгое, и связанные аномалии на самом деле довольно нечасты.
И наоборот, на очень влажной почве сильно усилена аномалия высокой рефлексии; в особенно сухом слое почвы аномалия с низким сопротивлением легко записывается измерителем удельного сопротивления. Другими словами, Рис говорит, что удельное сопротивление почвы, измеренное в определенную дату, связано с гумификацией этой почвы в течение примерно 3 месяцев, заканчивая приблизительно 1 месяц перед проведением измерений.
Чем больше значение а , тем больший объем почвы охватывается электрическим полем электродов и более точными являются результаты измерений. Изменяя расстояние а, можно получить зависимость удельного сопротивления земли от разнесения электродов. При однородной структуре грунта значение ρ не зависит от расстояния а (изменения могут быть вследствие разной степени влажности).
Эквипотенциальное соединениеЭлектрическое соединение между массами для минимизации разностей потенциалов между ними. Контроль потенциального наземного градиента, в основном на поверхности земли, с помощью грузиков. Потенциальный перенос Увеличенный потенциал системы заземления, вызванный током заземления, передается с помощью проводника, подключенного к малопотенциальным или потенциальным зонам нулевой земли. Определение применимо даже тогда, когда проводник соединен с основанием опорной плоскости и переходит в с учетом большей площади потенциального уровня. Земляная система Земли. Система заземления, реализуемая путем соединения нескольких наземных систем, которая обеспечивает из-за близости самой установки отсутствие опасных контактных напряжений. Эта система позволяет разделять ток заземления, чтобы уменьшить потенциал увеличения заземления на основе земли. Можно сказать, что этот имплантат образует почти эквипотенциальную поверхность. Проводящая связь, вызванная сбоем между фазным проводом главной цепи и землей или заземленной частью. Неисправности заземления двух или более фазных проводников одного и того же завода в двух разных точках обозначаются как двойной или многократный замыкание на землю. Ток, протекающий от основной цепи к земле или к заземленным частям в земле. Точка повреждения Ток заземления Ток, протекающий на землю через сопротивление заземления Ток заземления является частью тока замыкания на землю, который определяет общее напряжение заземления Коэффициент уменьшения Коэффициент уменьшения линии трехфазное - отношение тока заземления к сумме токов нулевой последовательности в фазных проводниках основной цепи, в точке от точки короткого замыкания и от заземленной системы электрической системы. Сопротивление местности Удельное электрическое сопротивление земли. Сопротивление заземления Сопротивление между раковиной и землей. Сопротивление заземления Сопротивление между землей и землей.
Таким образом, используя зависимость ρ от расстояния между электродами, можно судить о величинах удельных сопротивлений на разной глубине. Удельное сопротивление грунта определяют по формуле
где R – сопротивление прибора, Ом.
Измерения удельного сопротивления желательно выполнять в нескольких местах, рассчитывая затем среднее значение. Электроды следует забивать в землю для более плотного контакта, ввертывание стержней для целей измерения не рекомендуется.
Существует множество факторов, которые необходимо учитывать для надлежащего проектирования системы заземления и ее надлежащей установки - в этом смысле техническая практика обычно может быть указана не на выбор самого дешевого варианта для минимизации внимание ко всем переменным, стоимость обслуживания и последующий мониторинг систем заземления.
Важно отметить, что новая установка заземления должна иметь минимальный срок службы 30 лет. Влияние коррозии имеет жизненно важное значение при проектировании заземляющих систем путем обеспечения проектной работы, поскольку заземляющие электроды погружаются в электролитическую среду и подвергаются коррозионным процессам или коррозии в окружающих металлических конструкциях. Это привело к разработке методологий, материалов и методов установки для достижения наилучшего проекта.
В технической литературе часто рассказывается про заземление и зануление. Действительно, вопрос о заземлении в домах и квартирах встал в нашей стране относительно недавно. Еще когда бригады коммунистов электрифицировали страну, в деревенские домики подводили только фазу и ноль. Про провод заземления умалчивали. Во-первых, экономили алюминий как стратегический металл для самолетов, а во-вторых, мало кого заботили проблемы с защитой населения от поражения электрическим током, а в-третьих, не думали о заземлении как о эффективной мере защиты людей. Прошло достаточно времени, чтобы исчезли коммунисты, а вместе с ними и распалась страна, в которой они правили, но памятники, оставшиеся после них, все еще стоят. Памятники стоят, а дома разрушаются.
В нашим домах заземлены только трубы водопровода, канализации и газопровода, а также поэтажные щитки. При этом трубы газопровода для заземления не подходят из-за взрывчатого газа, который по ним летит. Трубы канализации для заземления также использовать нельзя. Хоть канализация сплошь из чугуна, но стыки чугунных труб заделаны цементом, который является плохим проводником. Трубы водопровода вроде как являются неплохим заземлением, но нужно учитывать, что трубы прокладывают не в земле, а в слое изоляции в специальных каналах. Самое надежное заземление – от распределительного этажного щита.
На предприятиях все изначально делали грамотно и заземляли все, что можно. Кроме заземления на предприятиях используется зануление. Многие ошибочно считают, что зануление - это проводок в розетке от нулевого провода к заземляющему контакту. Понятия "заземление" и "зануление" тесно связаны с понятием нейтрали.
Нейтраль – точка схождения трех фаз через обмотки в трансформаторе, соединенных звездой. Если эту точку соединить с заземлителями, то образуется глухозаземленная нейтраль трансформатора, и общую систему называют заземленной. Если к этой точке приварить шину и соединить ее со всеми приборам и аппаратам, то оборудование окажется заземленным.
Если нейтраль соединить с нулевой шиной (без заземлителей), то образуется изолированная нейтраль трансформатора, и общую систему называют зануленной. Если эту шину соединить со всеми приборами и аппаратами, то оборудование окажется зануленным.
Идея в том, что по заземленному или зануленному проводнику течет ток только при перекосе фаз, но это для трансформатора и при аварийных режимах работы. Нельзя выбирать - занулять или заземлять оборудование. Это сделано уже на подстанции. Обычно используется глухозаземленная нейтраль.
Если к примеру обмотка двигателя стиральной машины разрушилась и появилось сопротивление между корпусом и обмоткой, то на корпусе стиральной машины будет потенциал, который можно обнаружить индикаторной отверткой. Если машина не заземлена, то при касании корпуса потенциал машины станет потенциалом вашей руки, а т.к. ванная, где находится машина, является помещением особо опасным с точки зрения поражения током и следовательно пол является токопроводящим, нога приобретет нулевой потенциал и значит вы получите удар напряжением, пропорциональным потенциалу руки. Если машину заземлить, то в теории сработает автоматический выключатель защиты. Если машину занулить, то потенциал растечется вокруг всей машины и при касании потенциалы руки и ноги будут одинаковыми. Только надо учитывать, что ток растекается вокруг и при шагании ноги оказываются под разными потенциалами. И, конечно, можно получить удар напряжением.
Критерии применения заземления
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.
Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В переменного тока – трёхфазные трехпроводные с глухозаземленной нейтралью; однофазные двухпроводные, изолированные от земли; двухпроводные сети постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока; в сетях выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали.
Заземление обязательно во всех электроустановках при напряжении 380 В и выше переменного тока, 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках при напряжении 42 В и выше переменного тока, 110 В и выше постоянного тока; при любых напряжениях во взрывоопасных помещениях.
В зависимости от места размещения заземлителей относительно заземляющего оборудования различают два типа заземляющего устройств - выносное и контурное.
При выносном заземляющем устройстве заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.
При контурном заземляющем устройстве электроды заземлителя размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки.
В открытых электроустановках корпуса присоединяют непосредственно к заземлителю проводами. В зданиях прокладывается магистраль заземления, к которой присоединяют заземляющие провода. Магистраль заземления соединяют с заземлителем не менее чем в двух местах.
В качестве заземлителей в первую очередь следует использовать естественные заземлители в виде проложенных под землёй металлических коммуникаций (за исключением трубопроводов для горючих и взрывчатых веществ, труб теплотрасс), металлических конструкций зданий, соединённых с землёй, свинцовых оболочек кабелей, обсадных труб артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.д.
В качестве естественных заземлителей подстанций и распределительных устройств рекомендуется использовать заземлители опор отходящих воздушных линий электропередачи, соединённых с заземляющим устройством подстанций или распределительным устройством с помощью грозозащитных тросов линий.
Если сопротивление естественных заземлителей Rз удовлетворяет требуемым нормам, то устройство искусственных заземлителей не требуется. Но это можно только измерить. Посчитать сопротивление естественных заземлителей нельзя.
Когда естественные заземлители отсутствуют или использование их не даёт нужных результатов, применяют искусственные заземлители - стержни из угловой стали размером 50Х50, 60Х60, 75Х75 мм с толщиной стенки не менее 4 мм, длиной 2,5 - 3 м; стальные трубы диаметром 50-60 мм, длиной 2,5 - 3 м с толщиной стенки не менее 3,5 мм; прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.
Заземлители забивают в ряд или по контуру на такую глубину, при которой от верхнего конца заземлителя до поверхности земли остаётся 0,5 - 0,8 м. Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть не менее 2,5-3 м.
Для соединения вертикальных заземлителей между собой применяют стальные полосы толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 кв.мм или стальной провод диаметром не менее 6 мм. Полосы (горизонтальные заземлители) соединяют с вертикальными заземлителями сваркой. Место сварки обмазывается битумом для влагоизоляции.
Магистрали заземления внутри зданий с электроустановками напряжением до 1000 В выполняют стальной полосой сечением не менее 100 кв.мм или сталью круглого сечения той же проводимости. Ответвления от магистрали к электроустановкам выполняют стальной полосой сечением не менее 24 кв.мм или круглой сталью диаметром не менее 5 мм.
Нормируемые сопротивления заземляющих устройств приведены в табл.1.
Таблица 1. Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В
|
Наибольшие допустимые значения R з, Ом |
Характеристика электроустановок |
|
< 500А |
|
|
R з = 250 / I з < 10 |
Для электроустановок напряжением выше 1000В и расчётным током замыкания на землю I з < 500А |
|
R з = 125 / I з < 10 |
При условии, что заземляющее устройство является общим для злектроустановок напряжением до и выше 1000 В и расчётном токе замыкания на землю I з < 500 |
|
В электроустановках напряжением 660/380 В |
|
|
В электроустановках напряжением 380/220 В |
|
|
В электроустановках напряжением 220/127 В |
Расчётные токи замыкания на землю принимают по данным энергосистемы либо путём расчётов. В принципе, при строительстве коттеджа ток замыкания на землю не нужен. Это вопрос заземления подстанции.
Расчёт заземления методом коэффициентов использования производится следующим образом.
1. В соответствии с ПУЭ устанавливается необходимое сопротивление заземления Rз по таблице 1.
2. Определяют путём замера, расчётом или на основе данных по работающим аналогичным заземлительным устройствам возможное сопротивление растеканию естественных заземлителей Rе.
3. Если Rе
4. Определяют удельное сопротивление грунта ρ из таблицы 2. При производстве расчётов эти значения должны умножаться на коэффициент сезонности, зависящий от климатических зон и вида заземлителя (таблица 3).
Таблица 2. Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды p, Ом м
|
Наименование грунта |
Удельное сопротивление, Ом м |
|
Суглинок |
|
|
Садовая земля |
|
|
Глина (слой 7-10 м) или гравий |
|
|
Мергель, известняк, крупный песок с валунами |
|
|
Скалы, валуны |
|
|
Чернозём |
|
|
Речная вода (на равнинах) |
|
|
Морская вода |
Примерное распределение государств СНГ по климатическим зонам:
1 зона: Архангельская, Кировская, Омская, Иркутская области, Коми, Урал;
2 зона: Ленинградская и Вологодская области, центральная часть России, центральные области Казахстана, южная часть Карелии.
3 зона: Латвия, Эстония, Литва, Беларусь, южные области Казахстана; Псковская, Новгородская, Смоленская, Брянская, Курская и Ростовская области.
4 зона: Азербайджан, Грузия, Армения, Узбекистан, Таджикистан, Киргизия, Туркмения (кроме горных районов), Ставропольский край, Молдова.
Таблица 3. Признаки климатических зон и значения коэффициента К с
|
Данные, характеризующие климатические зоны и тип применяемых заземляющих электродов |
Климатические зоны СНГ |
|||
|
Климатические признаки зон: |
||||
|
средняя многолетняя низшая температура (январь), °С |
от -20 до -15 |
от -14 до -10 |
||
|
средняя многолетняя высшая температура (июль), °С |
от +16 до +18 |
от +18 до +22 |
от +22 до +24 |
от +24 до +26 |
|
среднегодовое количество осадков, мм |
||||
|
продолжительность замерзания вод, дн |
||||
|
Значение коэффициента Кс при применении стержневых электродов длиной 2 - 3 м и глубине заложения их вершины 0,5 - 0,8 м |
||||
|
Значение коэффициента К"с при применении протяжённых электродов и глубине заложения их вершины 0,8 м |
||||
|
Значение коэффициента Кс при длине 5 м и глубине заложения вершины 0,7-0,8 м |
||||
5. Определяют сопротивление, Ом, растеканию одного вертикального заземлителя - стержневого круглого сечения (трубчатый или уголковый) в земле:
Таблица 4. Коэффициенты использования М в вертикальных электродов из труб, уголков или стержней, размещённых в ряд без учёта влияния полосы связи
|
Отношение расстояния между электродами к их длине: а/l |
Число электродов М в |
|
Таблица 5. Коэффициенты использования Мв вертикальных электродов из труб, уголков или стержней, размещённых по контуру без учёта влияния полосы связи
|
Отношение расстояния |
Число электродов М в |
|
6. При устройстве простых заземлителей в виде короткого ряда вертикальных стержней расчёт на этом можно закончить и не определить проводимость соединяющей полосы, поскольку длина её относительно невелика (в этом случае фактически сопротивление заземляющего устройства будет несколько завышено). В итоге общая формула для расчета сопротивления вертикальных заземлителей выглядит так
р - Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды, Ом м, таблица 2
КС - Признаки климатических зон и значения коэффициента, таблица 3.
L – длина вертикального заземлителя, м
d – диаметр вертикального заземлителя, м
t’ – длина от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, м
Мв – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними (табл.4, 5). Предварительное количество вертикальных заземлителей для определения Мв можно принять равным Мв=rв/Rз
а – расстояние между вертикальными заземлителями (обычно отношение расстояния между вертикальными заземлителями к их длине принимают равным а/l=1;2;3)
при этом l>d, t0>0,5 м;
для уголка с шириной полки b получают d=0,95b.
Для горизонтальных заземлителей расчет ведется тем же методом коэффициента использования
1. Определяют сопротивление, Ом, растеканию горизонтального заземлителя. Для круглого стержневого сечения:
Таблица 6. Коэффициенты использования М г горизонтального полосового электрода (трубы, уголки, полосы и т.д.) при размещении вертикальных электродов в ряд.
|
М г при числе электродов в ряд |
||||||||
Таблица 7. Коэффициент использования М г горизонтального полосового электрода (трубы, уголки, полосы и т.д.) при размещении вертикальных электродов по контуру.
|
Отношение расстояния между электродами к длине a/l |
М г при числе электродов в контуре заземления |
||||||||
р - приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды, Ом м, таблица 2
КС - признаки климатических зон и значения коэффициента, таблица 3.
L – длина горизонтального заземлителя, м
d – диаметр горизонтального заземлителя, м
t’ – длина от поверхности земли до середины горизонтального заземлителя, м
Мв-коэффициент использования горизонтальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними (табл. 6, 7).
а – расстояние между горизонтальными заземлителями (обычно отношение расстояния между горизонтальными заземлителями к их длине принимают равным а/l=1;2;3)
Rз – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В, таблица 1
Здесь l>d, l>>4t’. Для полосы шириной b получают d=0,5b.
Пример 1
Рассчитать заземляющее устройство заводской подстанции 35/10 кВ, находящейся во второй климатической зоне. Сети 35 и 10 кВ работают с незаземленной нейтралью. На стороне 35 кВ Iз=8А, на стороне 10 кВ Iз=19А. Собственные нужды подстанции получают питание от трансформатора 10/0,4 кВ с заземленной нейтралью на стороне 0,4 кВ, естественных заземлителей нет. Удельное сопротивление грунта при нормальной влажности p=62 Ом*м. Электрооборудования подстанции занимает площадь 18*8 кв.м.
Решение
Прикинем количество вертикальных электродов 10 шт. по таблице 5, Мв=0,58.
Если Nв<10, все хорошо и можно принимать Nв=9 электродов.
Если Nв>10, нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
Прикинем количество горизонтальных электродов 50 шт. по таблице 6, Мг=0,2.
Если Nг<50, все хорошо и можно принимать Nг=49 электродов.
Если Nг>50, то нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
Пример 2
Рассчитать заземляющее устройство коттеджа в Беларуси. Коттедж стоит на глинистой почве, следовательно удельное сопротивление грунта p=40 Ом*м. Для заземления используется арматура диаметром 12 мм и длиной 2 метра.
Решение
По таблице 1 – Rз=4
По таблице 2 – р=40 Ом*м
По таблице 3 – Кс=1,6
Электроды будут размещаться в ряд, поэтому по таблице 4 прикинем количество вертикальных электродов, например 10 шт. Мв=0,62
Глубина забивания всех электродов от поверхности земли – 0,7 метра, плюс к этому половина длины двухметрового электрода и следовательно t’=1,7 метра.
Найдем количество вертикальных электродов
Если Nв>10, то нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
По таблице 4 прикинем количество вертикальных электродов, итого 15 шт. Мв=0,56
Если Nв<15, все хорошо и можно принимать Nв=14 электродов.
Пойдем другим путем и из штырей сварим каркас, закопав его на 0,8 метра под землю. Так получаются горизонтальные заземлители.
По таблице 1 – Rз=4
По таблице 2 – р=40 Ом*м
По таблице 3 – Кс=1,6
Глубина забивания всех электродов от поверхности земли – 0,7 метра, плюс к этому половина длины двухметрового электрода и следовательно t’=1,7 метра
Прикинем количество горизонтальных электродов, например 30 шт. по таблице 6, Мг=0,24
Если Nг>30, то нужно увеличить Мг, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
По таблице 6 прикинем количество горизонтальных электродов, например 50 шт. Мг=0,21
Если Nг<10, все хорошо и можно принимать Nг=37 электродов.
Заземление учитывает свойство Земли проводить электричество. Электроды для заземления делают обычно из стали. Сталь со временем ржавеет и разрушается, и заземление пропадает. Процесс этот необратим, но можно использовать стальные стержни, покрытые цинком. Цинк тоже металл, но он плохо подвержен ржавлению до тех пор, пока слой цинка есть. Когда со временем цинк вымывается или стирается механическими способами, например, при забивании электродов в твердую почву камни могут ободрать покрытие, тогда скорость коррозии увеличится вдвое. Иногда используют специальные электроды с покрытием из меди.
Стержни для заземления можно брать те, которые использовались как арматура для бетона фундамента. Красить или покрывать смолистыми составами их нельзя – смола выступит как изолятор и заземления не будет вообще. Чем длиннее стержни, тем меньше их понадобится для заземления, но тем труднее их забить в почву. Поэтому вначале нужно выкопать траншею глубиной 1 метр. Забить в траншею кусок арматуры, предварительно заточенный, чтобы он выглядывал из дна траншеи не более 20 сантиметров. Следом через 2 метра забивают следующую арматуру и так далее по расчету. Следом на дно траншеи кладут арматуру и приваривают ее ко всем забитым штырям. Место сварки необходимо обмазать битумом для влагоизоляции. Это делается потому, что арматуру толщиной 12 миллиметров будет гнить в земле очень долго, а вот место сварки по площади относительно небольшое, но самое ответственное.
После забивания всех электродов можно провести эксперимент. Из дома вытягиваем удлинитель. Источник напряжения должен приходить со столба от подстанции. Использовать для проверки автономный источник типа генератора нельзя – не будет замкнутой цепи. На удлинителе находим фазу и подключаем один провод от лампочки, а вторым проводом прикасаемся к обваренным электродам. Если лампочка светится, то измеряем напряжение между фазным проводом и заземленными электродами, напряжение должно быть 220 В, а вот светиться лампочка должна достаточно ярко. Также можно измерить ток через лампочку в 100 Вт. Если ток примерно 0,45 А, все в порядке, но если ток значительно меньше – следует добавить заземляющих стержней.
Нужно добиться нормального свечения лампочки и тока в пределах нормы. После этого места сварки заливают битумом и выводят кусок арматуры из траншеи, прикрепив его к дому. После этого траншею можно засыпать. Выведенный кусок арматуры нужно приварить к электрическому распределительному щиту в коттедже. От щита уже развести медными кабелями все точки.
.jpg)
