Опубликовано

Расчет заземляющего контура

Расчёт заземления и его особенности

Важнейшей функцией заземления является электробезопасность. Перед его установкой в частном доме, на подстанции и в других местах необходимо произвести расчёт заземления.

Как выглядит заземление частного дома

Электрический контакт с землёй создаёт погруженная в грунт металлическая конструкция из электродов вместе с подключёнными проводами – всё это представляет собой заземляющее устройство (ЗУ).

Места соединения с ЗУ проводника, защитного провода или экрана кабеля называются точками заземления. На рисунке ниже изображено заземление из одного вертикального металлического проводника длиной 2500 мм, вкопанного в землю. Его верхняя часть размещается на глубине 750 мм в траншее, ширина которой в нижней части составляет 500 мм и в верхней – 800 мм. Проводник может быть связан сваркой с другими такими же заземлителями в контур горизонтальными пластинами.

Вид простейшего заземления помещения

После монтажа заземлителя траншея засыпается грунтом, а один из электродов должен выходить наружу. К нему подключается провод над поверхностью земли, который идет к шине заземления в электрощите управления.

При нахождении оборудования в нормальных условиях на точках заземления напряжение будет нулевым. В идеальном случае при коротком замыкании сопротивление ЗУ будет равно нулю.

При возникновении в заземлённой точке потенциала, должно произойти его зануление. Если рассмотреть любой пример расчёта, можно увидеть, что ток короткого замыкания Iз имеет определенную величину и не может быть бесконечно большим. Грунт обладает сопротивлением растекания тока Rз от точек с нулевым потенциалом до заземлителя:

Rз = Uз/ Iз, где Uз – напряжение на заземлителе.

Решение задачи правильного расчёта заземления особенно важно для электростанции или подстанции, где сосредоточено много оборудования, работающего под высоким напряжением.

Величина Rз определяется характеристиками окружающего грунта: влажностью, плотностью, содержанием солей. Здесь также важными параметрами являются конструкции заземлителей, глубина погружения и диаметр подключённого провода, который должен быть таким же, как у жил электропроводки. Минимальное поперечное сечение голого медного провода составляет 4 мм2, а изолированного – 1,5 мм2.

Если фазный провод коснётся корпуса электроприбора, падение напряжения на нём определяется величинами Rз и максимально возможного тока. Напряжение прикосновения Uпр всегда будет меньше, чем Uз, поскольку его снижают обувь и одежда человека, а также расстояние до заземлителей.

На поверхности земли, где растекается ток, также существует разность потенциалов. Если она высокая, человек может попасть под шаговое напряжение Uш опасное для жизни. Чем дальше от заземлителей, тем оно меньше.

Величина Uз должна иметь допустимое значение, чтобы обеспечить безопасность человека.

Снизить величины Uпр и Uш можно, если уменьшить Rз, за счёт чего также уменьшится ток, протекающий через тело человека.

Если напряжение электроустановки превышает 1 кВ (пример – подстанции на промышленных предприятиях), создаётся подземное сооружение из замкнутого контура в виде рядов металлических стержней, забитых в землю и соединённых сваркой между собой при помощи стальных полос. За счёт этого производится выравнивание потенциалов между смежными точками поверхности.

Безопасная работа с электросетями обеспечивается не только за счёт наличия заземления электроприборов. Для этого ещё необходимы предохранители, автоматические выключатели и УЗО.

Заземление не только обеспечивает разность потенциалов до безопасного уровня, но и создаёт ток утечки, которого должно хватать для срабатывания защитных средств.

Соединять с заземлителем каждый электроприбор нецелесообразно. Подключения производят через шину, расположенную в квартирном щитке. Вводом для неё служит провод заземления или провод РЕ, проложенный от подстанции к потребителю, например, через систему TN-S.

Расчёт заземляющего устройства

Расчёт заключается в определении Rз. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта ρ, измеряемое в Ом*м. За основу принимают его средние значения, которые сводят в таблицу.

Определение удельного сопротивления грунта

Грунт Удельное сопротивление р, Ом*м Грунт Удельное сопротивление р, Ом*м
Песок при глубине залегания вод менее 5 м 500 Садовая земля 40
Песок при глубине залегания вод менее 6 и 10 м 1000 Чернозем 50
Супесь водонасыщенная (текучая) 40 Кокс 3
Супесь водонасыщенная влажная (пластинчатая) 150 Гранит 1100
Супесь водонасыщенная слабовлажная (твердая) 300 Каменный уголь 130
Глина пластичная 20 Мел 60
Глина полутвердая 60 Суглинок влажный 30
Суглинок 100 Мергель глинистый 50
Торф 20 Известняк пористый 180

Из приведённых в таблице значений видно, что значение ρ зависит не только от состава грунта, но и от влажности.

Кроме того, табличные величины удельных сопротивлений умножают на коэффициент сезонности Kм, учитывающий промерзание грунта. В зависимости от низшей температуры (0С) его значения могут быть следующими:

  • от 0 до +5 — Kм =1,3/1,8;
  • от -10 до 0 — Kм =1,5/2,3;
  • от -15 до -10 — Kм =1,7/4,0;
  • от -20 до -15 — Kм =1,9/5,8.

Значения коэффициента Kм зависят от способа заложения заземлителей. В числителе приведены его значения при вертикальном погружении заземлителей (с заложением вершин на глубине 0,5-0,7 м), а в знаменателе – при горизонтальном расположении (на глубине 0,3-0,8 м).

На выбранном участке ρ грунта может существенно отличаться от средних табличных значений из-за техногенных или природных факторов.

Когда проводятся ориентировочные расчёты, для одиночного вертикально заземлителя Rз ≈ 0,3∙ρ∙ Kм.

Точный расчёт защитного заземления производят по формуле:

Rз = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0.5ln((4h+l)/(4h-l)), где:

  • l – длина электрода;
  • d – диаметр прута;
  • h – глубина залегания средней точки заземлителей.

Для n вертикальных электродов, соединённых сверху сваркой Rn = Rз/(n∙ Kисп), где Kисп – коэффициент использования электрода, учитывающий экранирующее влияние соседних (определяется по таблице).

Расположение заземляющих электродов

Формул расчёта заземления существует много. Целесообразно применять метод для искусственных заземлителей с геометрическими характеристиками в соответствии с ПУЭ. Напряжение питания составляет 380 В для трёхфазного источника тока или 220 В однофазного.

Нормированное сопротивление заземлителя, на которое следует ориентироваться, составляет не более 30 Ом для частных домов, 4 Ом – для источника тока при напряжении 380 В, а для подстанции 110 кВ – 0,5 Ом.

Для группового ЗУ выбирается горячекатаный уголок с полкой не менее 50 мм. В качестве горизонтальных соединительных перемычек используется полоса сечением 40х4 мм.

Определившись с составом грунта, по таблице выбирается его удельное сопротивление. В соответствии с регионом, подбирается повышающий коэффициент сезонности Kм.

Выбирается количество и способ расположения электродов ЗУ. Они могут быть установлены в ряд или в виде замкнутого контура.

Замкнутый контур заземления в частном доме

При этом возникает их экранирующее влияние друг на друга. Оно тем больше, чем ближе расположены заземлители. Значения коэффициентов использования заземлителей Kисп для контура или расположенных в ряд, отличаются.

Значения коэффициента Kисп при разных расположениях электродов

Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.) Отношение расстояния между заземлителями к их длине
1 2 3
2 0.85 0.91 0.94
4 0.73 0.83 0.89
6 0.65 0.77 0.85
10 0.59 0.74 0.81
20 0.48 0.67 0.76
Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.) Отношение расстояния между заземлителями к их длине
4 0.69 0.78 0.85
6 0.61 0.73 0.8
10 0.56 0.68 0.76
20 0.47 0.63 0.71

Влияние горизонтальных перемычек незначительно и в оценочных расчётах может не учитываться.

Примеры расчёта контура заземления

Для лучшего освоения методов расчёта заземления лучше рассмотреть пример, а лучше – несколько.

Пример 1

Заземлители часто делают своими руками из стального уголка 50х50 мм длиной 2,5 м. Расстояние между ними выбирается равным длине – h=2.5м. Для глинистого грунта ρ = 60 Ом∙м. Коэффициент сезонности для средней полосы, выбранный по таблицам, равен 1,45. С его учётом ρ = 60∙1,45 = 87 Ом∙м.

Для заземления по контуру роется траншея глубиной 0,5 м и в дно забивается уголок.

Размер полки уголка приводится к условному диаметру электрода:

d = 0.95∙p = 0.995∙0.05 = 87 Ом∙м.

Глубина залегания средней точки уголка составит:

h = 0,5l+t = 0.5∙2.5+0.5 = 1.75 м.

Подставив значения в ранее приведённую формулу, можно определить сопротивление одного заземлителя: R = 27.58 Ом.

По приближенной формуле R = 0.3∙87 = 26.1 Ом. Из расчёта следует, что одного стержня будет явно недостаточно, поскольку по требованиям ПУЭ величина нормированного сопротивления составляет Rнорм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).

Количество электродов определяется методом приближения по формуле:

n = R1/(kиспRнорм) = 27,58/(1∙4) = 7 шт.

Здесь вначале принимается kисп = 1. По таблицам находим для 7 заземлителей kисп = 0,59. Если подставить это значение в предыдущую формулу и снова пересчитать, получится количество электродов n = 12 шт. Затем производится новый перерасчёт для 12 электродов, где опять по таблице находится kисп = 0,54. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.

Таким образом, для 13 уголков Rn = Rз/(n*η) = 27,58/(13∙0,53) = 4 Ом.

Пример 2

Нужно изготовить искусственное заземление с сопротивлением Rнорм = 4 Ом, если ρ = 110 Ом∙м.

Заземлитель изготавливается из стержней диаметром 12 мм и длиной 5 м. Коэффициент сезонности по таблице равен 1,35. Ещё можно учесть состояние грунта kг. Измерения его сопротивления производились в засушливый период. Поэтому коэффициент составил kг =0,95.

На основе полученных данных за расчётное значение удельного сопротивления земли принимается следующая величина:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ом∙м.

Для одиночного стержня R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ом.

Электроды располагаются в ряд. Расстояние между ними должно быть не меньше длины. Тогда коэффициент использования составит по таблицам: kисп = 0,56.

Находим число стержней для получения Rнорм = 4 Ом:

n = R1/(kиспRнорм) = 28,2/(0,56∙4) = 12 шт.

После монтажа заземления производятся измерения электрических параметров на месте. Если фактическое значение R получается выше, ещё добавляются электроды.

Если рядом находятся естественные заземлители, их можно использовать.

Особенно часто это делается на подстанции, где требуется самая низкая величина R. Оборудование здесь используется максимально: подземные трубопроводы, опоры линий электропередач и др. Если этого недостаточно, добавляется искусственное заземление.

Естественное заземление на даче через арматуру фундамента

Устройство размещается внутри фундамента, где шина для подключения выводится наружу.

Любой приведённый пример можно использовать как алгоритм расчёта. При этом для оценки правильности может быть применена онлайн-программа.

Как выглядит онлайн-программа, с помощью которой можно рассчитать заземление

Примеры расчёта заземляющего устройства

Привёдем несколько примеров для расчёта заземления:

Любой предварительный расчёт заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя в соответствие с требованием ПУЭ, как уже отмечалось ранее, а также на количество требуемых материалов и затрат на изготовления заземляющего устройства (бурение, ручная забивка заземлителей, сварочные работы, электромонтажные работы).

Так же отметим, что любой расчёт начинается с расчёта одиночного заземлителя, одиночный заземлитель применяется в основном для повторного заземления ВЛ опор, где требования ПУЭ (п. 1.7.103.) общее сопротивление растеканию заземлителей должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях: 660, 380 и 220 В.
1. Пример расчёта одиночного заземлителя для опоры ВЛ 380 В:

Выбираем арматуру из таблицы 1 для вертикальных заземлителей — круглую сталь ø 16 мм., длиной L — 2,5 м.В качестве грунта примем глину полутвердую (см. таблицу 5) с удельным сопротивлением ρ — 60 Ом·м. Глубина траншеи равна 0,5 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для третей климатической зоны и длине заземлителей до 2,5 м. с коэффициентом промерзания грунта для вертикальных электродов ψ — 1,45. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно 30 Ом. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρфакт = ψ·ρ = 1.45 · 60 = 87 Ом·м. Примечание: расчёт одиночного заземлителя проводим без учёта горизонтального сопротивления заземления.

Расчет:

а) заглубление равно (рис. 2): h = 0,5l + t = 0,5 · 2,5 + 0,5 = 1,75 м.;

б) сопротивление одного заземлителя вычислим по формуле, (ρэкв = ρфакт):

прим. автора, где ln — логарифм, смотри ⇒ формулы на Рис. 4

Нормируемое сопротивления для нашего примера должно быть не больше 30 Ом., поэтому принимается равным R1 ≈ 28 Ом., что соответствует ПУЭ для одиночного вертикального заземлителя (электрода) заземления опоры ВЛ — U ∼ 380 В.

Если недостаточно одного заземлителя для опоры, то можно добавить второй или третий, в этом случае для двух заземлителей расчёт выполняется как для заземлителей в ряд, для трёх заземлителей (треугольником) по контуру, при этом надо иметь в виду, что расчёт треугольником малоэффективный, из-за взаимного влияния электродов друг к другу.

2. Пример расчёта заземления с расположением заземлителей в ряд:

Воспользуемся данными из примера 1 , где R = 27,58 Ом·м для расчёт вторичного заземления электроустановок (ЭУ), где нормативное сопротивление требуется не более Rн = 10 Ом, на вводе в здания, при напряжении 380 В и каждого повторного заземлителя не более Rн = 30 (см. ПУЭ п.1.7.103 см. Заземлители) .

Расчет:

а) для расчёта заземления с расположением в ряд заземлителей, как уже отмечалось выше, возьмем данные из примера 1, где R1 = 27,58 Ом·м одиночного заземлителя и Ψ — 1,45 для третей климатической зоне;

б) предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле 4.3 (см. Расчёт заземления):

n0 = 27,58 / 10 = 3,54 шт, где коэффициент спроса (использования) примем η = 1; далее по таблице 3 выберем число электродов n = 3 в ряд при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL и коэффициент спроса η = 0,78, далее уточняем число электродов:

n = 27,58 / (10 · 0,78) = 3,26 шт; где потребуется увеличить число электродов или изменить расстояние к их длине a = 3хL, для экономии материалов примем отношение a = 3хL и количество вертикальных электродов равным — n = 3 шт. с коэффициентом спроса η = 0,91: n = 27,58 / (10 · 0,91) = 3,03 шт; т.к. общее сопротивление заземлителя уменьшиться за счёт горизонтального заземлителя;

в) длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей расположенных в ряд, где а = 3· L = 3 · 2 = 6 м; Lг = 6 · (3 — 1) = 12 м;

г) сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя находим по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где в качестве верхнего грунта принято глина полутвердая с удельным сопротивлением 60 Ом·м., до глубины верхнего слоя нашей траншеи t = 0,5 м. см. пример 1; выберем полосу заземлителя 40 х 4 мм., где коэффициент III климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 2,2 и коэффициент спроса примем η = 1, т.к. расстояние между электродами более 5 м., что исключает влияние около электродной зоны, по количеству принятых электродов, их длине и отношению расстояния между ними (см. таблицу 3 Расчёт заземления) :

ширина полки для полосы b = 0,04 м.

Rг = 0,366 · (100 · 2,2 / 12 · 1) · lg (2 · 122 /0,04 · 0,5) = 27,90 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — Rг = 27,9 Ом·м;

где, lg- десятичный логарифм (смотри формулы формулы для расчёта рис. 4), b — 0,04 м. ширина полосы, t — 0,5 м. глубина траншеи.

д) Определим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Rоб = (27,9 · 27,58) / (27,58 · 1) + (27,9 · 0,91 ·3) = 7,42 Ом·м

где Rоб — общее сопротивление заземлителей; RВ — вертикального; RГ — горизонтального, ηВ и ηГ — коэффициенты использования вертикального и горизонтального заземлителя, n — шт количество вертикальных заземлителей.

Rоб = 7,42 Ом·м соответствует норме при напряжении U — 380 В для ввода в здание, где нормированное сопротивление не более Rн = 10 Ом (Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В., ПУЭ п.1.7.103.)

3. Пример расчёта заземления с расположением заземлителей по контуру:

В качестве грунта примем сугли́нок — почва с преимущественным содержанием глины и значительным количеством песка с удельным сопротивлением ρ — 100 Ом·м. Вертикальный заземлитель из стальной трубы с наружным диаметром d — 32 мм., толщена стенки S — 4 мм., длиной электрода L — 2,2 м и расстоянием между ними 2,2 м (a = 1хL). Заземлители расположены по контуру. Глубина траншеи равна t = 0,7 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для второй климатической зоны и длине заземлителей до 5 м, его сезонное климатическое значение сопротивление составит Ψ — 1,5. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно Rн = 10 Ом·м. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρэкв = Ψρ = 1.5 · 100 = 150 Ом·м.

а) вычислим сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня) по формуле 2 см. Расчёт заземления:

б) предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находим по формуле (см. Расчёт заземления):

n = 56,85 /10 = 5,685 шт., округляем по таблице 3 до ближайшего значения, где n = 4 шт., далее по таблице 3 выберем число электродов n = 6 шт по контуру при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL, где коэффициент спроса η = 0,62 и уточним количество
стержней с коэффициентом использования вертикальных заземлителей: n = 56,85 /10 · 0,62 = 9,17 шт., т.е требуется увеличить количество электродов до n = 10 шт., где коэффициент спроса ηВ = 0,55 ;

в) находим длину горизонтального заземлителя исходя из количества заземлителей расположенных по контуру: LГ = а · n , LГ = 2,2 · 10 = 22 м., где а = 1 · L = 1 · 2,2 = 2,2 м;

г) находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где коэффициент для II климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 3,5, коэффициент спроса примем по таблице 3 — ηГ = 0,34, ширина полосы горизонтального заземлителя b — 40 мм, (если из той же трубы d = 32 мм, то тогда ширина b полосы будет равна — b = 2 · d = 2 · 32 = 64 мм, b = 0,064 м.) и удельное сопротивление грунта — ρ = 100 Ом.м, по формуле 6:

RГ = 0,366 · (100 · 3,5 / 22 · 0,34) · lg (2 · 222 /0,040 · 0,7) = 17,126 · lg 34571,428 = 77,73 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — RГ = 77,73 Ом·м;

д) Определим полное сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растекания тока горизонтальных заземлителей по формуле 6:

Rоб = (77,73 · 56,85) / (56,85 · 0,34) + (77,73 · 0,55 ·10) = 9,89 Ом·м , что соответствует заданной норме сопротивления не более Rн = 10 Ом·м.

Перейти далее: ⇒ Продолжение примеров расчёта заземления

Данный расчет следует применять как оценочный. После окончания монтажа заземляющего устройства необходимо пригласить специалистов электролаборатории для проведения электроизмерений (для ООО и ИП обязательно).

Вернутся:

на страницу Заземляющие устройства

на страницу Заземлители заземляющего устройства

на страницу Расчет заземляющего устройства

Перейти в раздел: Паспорт ЗУ, Акт освидетельствования скрытых работ, Протокол испытания ЗУ

Примечание: данный раздел пока находится в разработке, могут быть опечатки.

Пошаговый расчет контура заземления

Нижеприведенные расчеты выполняются на основании информации, предоставленной в следующей технической литературе:

«Основы техники безопасности в электроустановках», П.А. Долин

«Правила устройства электроустановок (ПУЭ)», Седьмое издание

Для просмотра документов в формате *.djvu воспользуйтесь программой:

WinDjView, version 2.1 — просмотр файлов формата *.djvu

Онлайн расчет контура заземления

Результаты

Пошаговая инструкция по проектированию заземления

Шаг 1. Определение значения требуемого нормируемого сопротивления группового заземлителя. Для этого обратимся к ПУЭ, Глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» . Если заземляющее устройство является общим для установок на различное напряжение, то за расчетное сопротивление заземляющего устройства принимают наименьшее из допустимых. Нас интересуют следующие пункты:

1.7.101. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений PEN или PE проводника ВЛ напряжением до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом • м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью

1.7.104. Сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей, в системе IT должно соответствовать условию:

R ≤ Uпр/I,

где R — сопротивление заземляющего устройства, Ом;

Uпр — напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В (см. также 1.7.53);

I — полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВ• А, в том числе суммарная мощность генераторов или трансформаторов, работающих параллельно.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью

1.7.96. В электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть

R ≤ 250/I,

но не более 10 Ом, где I — расчетный ток замыкания на землю, А.

В качестве расчетного тока принимается:

1) в сетях без компенсации емкостных токов — ток замыкания на землю;

2) в сетях с компенсацией емкостных токов: для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, — ток, равный 125% номинального тока наиболее мощного из этих аппаратов;

для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, — ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов.

Расчетный ток замыкания на землю должен быть определен для той из возможных в эксплуатации схем сети, при которой этот ток имеет наибольшее значение.

Шаг 2. Удельное сопротивление грунта в месте строительства заземляющего устройства. В лучшем варианте у Вас в наличии могут быть результаты геологических изысканий, выполненные спец. организацией. В ином случае, обратитесь к карте грунтов местности, в соответствии с ней выберите значение по таблице 1 с.148:

Таблица 1 — Приближенные значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды:

Грунт, вода Удельное сопротивление, Ом∙м
возможные пределы
колебаний
при влажности 10-20%
массы грунта
Глина 8-70 40
Суглинок 40-150 100
Песок 400-700 700
Супесь 150-400 300
Торф 10-30 20
Чернозем 9-53 20
Садовая земля 30-60 40
Каменистый 500-800
Скалистый 104-107
Вода:
морская 0,2-1
речная 10-100
прудовая 40-50
грунтовая 20-70
в ручьях 10-60

Шаг 3. Местонахождение выполненяемых работ определяет климатическую зону, характерную для данной местности с.151:

Таблица 2 — Признаки климатических зон для определения коэффициентов сезонности ψ:

Характеристика климатической зоны Климатические зоны
I II III IV
Средняя многолетняя низшая
температура (январь), °С
От -20
до -15
От -14
до -10
От -10
до 0
От 0
до +5
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, см ~40 ~50 ~50 ~30-50
Продолжительность замерзших вод, дни 190-170 ~150 ~100 0

Шаг 4. В зависимости от габаритов горизонтального и вертикального заземлителей находим коэффициент сезонности, который показывает на сколько промерзание грунта снижает эффективность заземления с.151:

Таблица 3 — Коэффициенты сезонности ψ для однородной земли:

Климатическая
зона
Влажность земли во время
измерения ее сопротивления
повышенная нормальная малая
Вертикальный электрод длиной 3 м
I 1,9 1,7 1,5
II 1,7 1,5 1,3
III 1,5 1,3 1,2
IV 1,3 1,1 1,0
Вертикальный электрод длиной 5 м
I 1,5 1,4 1,3
II 1,4 1,3 1,2
III 1,3 1,2 1,1
IV 1,2 1,1 1,0
Горизонтальный электрод длиной 10 м
I 9,3 5,5 4,1
II 5,9 3,5 2,6
III 4,2 2,5 2,0
IV 2,5 1,5 1,1
Горизонтальный электрод длиной 50 м
I 7,2 4,5 3,6
II 4,8 3,0 2,4
III 3,2 2,0 1,6
IV 2,2 1,4 1,12

Шаг 5. Количество применяемых горизонтальных и вертикальных электродов создает понятие коэффициента использования этих устройств. Ведь электрод, удаленный от точки подключения заземления имеет ниже эффективность, чем первый. Таким образом, исходя из таблиц 4, 5, мы видим, что не рационально использование более 20 шт. заземлителей размещенных в ряд. А при размещении по контуру — невозможно применение 2-х штырей.

Таблица 4 — Коэффициенты использования ηв вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи:

Отношение расстояний между
вертикальными электродами к их длине
Число заземлителей, n
2 4 6 10 20 40 60 100
Электроды размещены в ряд
1 0,85 0,73 0,65 0,59 0,48
2 0,91 0,83 0,77 0,74 0,67
3 0,94 0,89 0,85 0,81 0,76
Электроды размещены по контуру
1 0,69 0,61 0,56 0,47 0,41 0,39 0,36
2 0,78 0,73 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52
3 0,85 0,80 0,76 0,71 0,66 0,64 0,62

Таблица 5 — Коэффициенты использования ηг горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды (трубы, уголки и т.п.) группового заземлителя:

Отношение расстояний между
вертикальными электродами к их длине
Число вертикальных электродов
2 4 6 10 20 40 60 100
Вертикальные электроды размещены в ряд
1 0,85 0,77 0,72 0,62 0,42
2 0,94 0,80 0,84 0,75 0,56
3 0,96 0,92 0,88 0,82 0,68
Вертикальные электроды размещены по контуру
1 0,45 0,40 0,34 0,27 0,22 0,20 0,19
2 0,55 0,48 0,40 0,32 0,29 0,27 0,23
3 0,70 0,64 0,56 0,45 0,39 0,36 0,33

Шаг 6. Расчет сопротивлений выполняется по формулам с.90-91:

Таблица 6 — Формулы для вычисления сопротивлений одиночных заземлителей растеканию тока в однородном грунте:

Тип заземлителя Схема Формула Условия применения
1. Шаровой в земле 2∙t>>D
2. Полушаровой у поверхности земли
3. Стержневой круглого сечения (трубчатый) или уголковый у поверхности земли l>>d
Для уголка с шириной полки b
d=0,95∙b
4. То же в земле l>>d, t0>=0,5 м
Для уголка с шириной полки b
d=0,95∙b
5. Протяженный на поверхности земли (стержень, труба, полоса, кабель и т.п.) l>>d
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
6. То же в земле l>>d, l>>4∙t
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
7. Кольцевой на поверхности земли D>>d, l>>4∙t
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
8. То же в земле D>>d, D>>2∙t
Для полосы шириной b
d=0,5∙b
9. Круглая пластина на поверхности земли D — диаметр пластины
10. То же в земле 2∙t0>>D
11. Пластинчатый в земле (пластина поставлена на ребро) 2∙t0>>a

В онлайн калькуляторе выбран самый распространенный тип прокладки заземлителей:

— вертикальный: 4. Стержневой круглого сечения в земле;

— горизонтальный: 5. Протяженная полоса в земле.

Обратите внимание, что t — глубина залегания, для горизонтального — глубина прокладки (0,5÷0,7 м), для вертикального — погружение в землю центральной точки (например, 3-х метровый штырь забивается в траншею глубиной 0,7 м, тогда t=(0,7+3)/2=1,85 м)

Шаг 7. Сопротивление группового заземлителя рассчитывается по формуле с.108:

где Rв, Rг — сопротивления растеканию вертикального и горизонтального электродов;

n — число вертикальных электродов;

ηв, ηг — коэффициенты использования.

В статье рассмотрен вариант заземлителя в однослойном грунте. Если необходим расчет зазмелителя в многослойной земле — читаем c.130, 152.

Территория электротехнической информации WEBSOR

  • Основы
    • Электробезопасность
      • Действие на человека
      • Защитные меры
      • Первая помощь
      • Электробезопасность в установках до 1000 В с глухозаземленной и изолированной нейтралью
      • Средства защиты
        • Указатель высокого напряжения УВНУ-10СЗ ИП
        • Указатель низкого напряжения ЭЛИН-1-СЗ
        • Когти КРПО
    • Теоретические основы электротехники
    • Электрические процессы в вакууме и газах
      • Термоэлектронная эмиссия металлов
      • Термоэлектронная эмиссия оксидного катода
      • Электростатическая электронная эмиссия
      • Фотоэлектронная эмиссия
      • Вторичная электронная эмиссия
      • Электронная эмиссия
      • Прохождение тока в вакууме
      • Столкновение электронов
      • Движение электронов
      • Виды электрического разряда
      • Темный разряд
      • Тлеющий разряд
      • Дуговой разряд
      • Газовая плазма
      • Коронный, искровой и высокочастотные разряды
    • Измерение величин
      • Единицы электрических величин
      • Характеристика средств
      • Электросчетчик ЦЭ6803ВМ
      • Мегаомметр
    • Электротехнические материалы
      • Классификация веществ по электрическим свойствам
      • Диэлектрики
        • Классификация диэлектриков
        • Поляризация диэлектриков
        • Электропроводность диэлектриков
        • Пробой диэлектриков
        • Электрическая прочность воздушных промежутков
        • Разряд по поверхности твердого диэлектрика
        • Разряд в масле
      • Полупроводниковые материалы
        • Электропроводность полупроводников
        • Получение и свойства полупроводников
        • Характеристики полупроводниковых материалов
      • Проводниковые материалы
        • Общие сведения
        • Медь
        • Алюминий
    • Задачи и ответы
  • Электромашины
    • Определения и требования
      • Номинальные режимы и номинальные величины
      • Общие определения
      • Технические требования
      • Потери мощности и КПД
      • Обозначение обмоток
      • Номинальные частоты вращения эл.машин
    • Электрические машины переменного тока
      • Устройство 3-ф асинхронных и синхронных машин
      • Машинная постоянная, электромагнитные нагрузки
      • Якорные обмотки и обмотки возбуждения
      • Электродвижущая и намагничивающая силы
      • Обмотки типа бельчьей клетки
      • Активные сопротивления обмоток
      • Индуктивные сопротивления обмоток
    • Асинхронные машины
      • Активные и индуктивные сопротивления обмоток
      • Расчет магнитной цепи
      • Основные уравнения, схемы замещения и векторная диаграмма
      • Основные энергетические соотношения и механическая характеристика
      • Потери и КПД
      • Круговая диаграмма, рабочие характеристики
      • Определение главных размеров двигателей
      • Неполадки в работе асинхронного двигателя
    • Теория
      • Асинхронный двигатель
      • Синхронные машины
      • Машины постоянного тока
      • Трансформаторы
    • Трансформаторы
      • Трансформаторы силовые масляные
      • Текущий ремонт трансформаторов ТМ
      • Трансформаторы силовые типа ТМ(Г) и ТМПН(Г)
      • Трансформаторы ТМГ11 и ТМГСУ11
      • Трансформаторы ТМГ12
      • Трансформаторы ТМГ21
      • Трансформаторы ОМ, ОМП, ОМГ
      • Трансформаторы ТСГЛ, ТСЗГЛ
      • Трансформаторы ТС, ТСЗ
      • Параллельная работа трансформаторов
      • Потеря напряжения в трансформаторе
      • Группы соединений обмоток трансформаторов
      • Неисправности трансформаторов
      • Трансформаторное масло
    • Защита электродвигателей
  • Оборудование
    • Защита электрооборудования
    • Модульные устройства
      • Выключатели автоматические
      • Характеристика автомат. выкл.
      • Устройства защитного отключения (УЗО)
      • Выбор и применение УЗО
      • Причины срабатывания УЗО
      • Дифференциальные автомат. выкл.
      • Выключатели нагрузки
      • Контакторы модульные
      • Ограничитель импульсных перенапряжений
      • Дополнительные устройства
      • Таймер электронный
    • Электрощитовое оборудование
      • Щиты силовые
        • Вводно — распределительные устройства ВРУ
        • Распредустройство низкого напряжения
        • Пункты распределительные ПР
        • Распределительные силовые шкафы ШРС
        • Панели щитов ЩО 70
        • Щиты этажные ЩЭ
        • Ящики управления
        • Шкафы учета электроэнергии ШУЭ
        • Щиты осветительные ОЩВ, УОЩВ
        • Ящики и шкафы АВР, блоки и панели управления БУ, ПУ
        • Щиты автоматического переключения ЩАП
        • Щит учета выносного типа
        • Щитки для хозяйственных нужд
        • Вводное устройство ВУА
      • Корпуса электрощитов
        • Щиты распределительные ЩРН, ЩРВ
        • Щиты учетно-распределительные ЩРУН
        • Щиты с монтажной панелью ЩРНМ, ЩМП
        • Устройство этажное распределительное УЭРМС
        • Устройство этажное распределительное блочного типа УЭРБ
        • Корпус для щита этажного ЩЭ
        • Панели для установки однофазного счетчика ПУ
      • Шкафы напольные
        • Шкафы сборно-разборные
        • Каркасы ВРУ
        • Шкафы цельносварные
        • Шкаф наружного освещения ШНО
        • Шкаф управления наружным освещением
    • Электромонтажные изделия
      • Коробки
        • Установочные коробки в сплошные стены
        • Установочные коробки в полые стены
        • Распаячные (разветвительные) коробки в сплошные стены
        • Распаячные (разветвительные) коробки в полые стены
        • Коробки с кабельными вводами открытой установки
        • Коробки для монолитного строительства
        • Коробки для открытой установки с клеммной колодкой, нулевой шиной
        • Особенности монтажа
      • Трубы
      • Лотки
      • Электромонтажные короба
      • Шина нулевая
      • Соединители, сжимы ответвительные, наконечники
      • Стяжки(хомуты)
      • Термоусаживаемые трубки
      • Электроустановочные устройства
        • Выключатели и розетки
        • Требования к монтажу электроустановочных устройств
        • Требования к электрооборудованию ванных и душевых
    • Провод и кабель
      • Маркировка и характеристика
      • Кабельная продукция
      • ПРИЛОЖЕНИЕ по кабельной продукции
        • ПРИЛОЖЕНИЕ (стационарная прокладка)
        • ПРИЛОЖЕНИЕ (нестационарная прокладка)
        • ПРИЛОЖЕНИЕ (провода силовые)
        • ПРИЛОЖЕНИЕ (провода различного назначения)
      • Выбор провода
      • Соединение проводов
      • Советы по выбору кабеля
      • Кабельные муфты
    • Автоматические выключатели
      • ВА-88
      • ВА-99
      • ВА-99М
      • ВА-99С
      • ВА-45
      • Выбор ВА
      • АПД
      • АВМ
    • Контакторы
      • Контакторы малогабаритные КМЭ
      • Контакторы малогабаритные КМИ
      • Контакторы КМИ в оболочке
      • Контакторы серии КТИ
      • Контакторы серии КТ
      • Пускатели серии ПРК
      • Применение контакторов
    • Фазировка оборудования
    • Выполняем ВСЕ электромонтажные работы
  • Нормы
    • ГОСТы, справочная информация, правила
    • Все про заземление
    • Классификация помещений
    • Требования к электрооборудованию
    • Характеристика проводниковых и изоляционных материалов
    • ГОСТ, СНиП, СП, ТУ
      • Содержание по нормативным документам
      • СНиП 3.05.06-85 Электротехнические устройства
      • ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические
      • ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ Электробезопасность
      • ГОСТ 13781.0-86. Муфты для силовых кабелей на напряжение до 35 кВ
      • ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые
      • ГОСТ 14695-80 ( СТ СЭВ 1127-78). Подстанции трансформаторные комплектные
      • ГОСТ 9.032-74. Покрытия лакокрасочные
    • Данные для расчета осветительной сети
    • Разложение в ряд Фурье
    • Свод правил по проектированию и строительству
    • Технические условия на СИП
    • Электропроводки
    • Прокладка кабелей до 35 кВ
  • Подстанция
    • Комплектные трансформаторные подстанции
      • Номенклатура КТП
    • Оборудование подстанций
      • Выключатели нагрузки ВНР
      • Рубильники, ящики силовые
      • Разъединители РЕ-19
      • Разъединители РЦ
      • Разъединители на 630 А
      • Шины
      • КСО-366, КСО-272, КРУ
      • Изоляторы
      • Разъединители РВ
      • Техническое описание разъединителей
      • Предохранители до 1000В
      • Высоковольтные предохранители
      • Приводы к выключателям напряжением 3-10 кВ
      • Техническое описание привода ППВ-10
    • Вакуумные выключатели
      • ВВ/TEL
      • ВР
      • ВРО
      • ВР1
      • ВР1 для КСО
      • ВРС
      • 3АН5
      • ВГГ-10
    • Камеры КСО
      • КСО-298 НН «Классика»
      • КСО 298АТ, КСО 298АТ-М, КСО 292АТ, КСО 285АТ, КСО 272АТ, КСО 2(УМЗ)АТ
      • КСО 366АТ, КСО 366АТ-В
      • КСО 393АТ, КСО 393АТ-М
      • КСО «Новация»
      • КРУ «Классика» серии D-12PT
      • КРУ серии «Эталон»
      • КСО-298 «СТАНДАРТ»
      • КСО-298 РУЭЛТА
      • КРУ серии R-40 (35 кВ)
    • Ограничители перенапряжений 6(10) кВ
    • Масляный выключатель
      • ВПМ-10
      • Техническое описание ВПМ
      • ВМП-10
      • ВМГ-133
    • Выключатель нагрузки автогазовый ВНА
      • Описание выключателя
      • Изображение выключателя
    • Ремонт электрооборудования
      • Эксплуатация и ремонт электрооборудования РУ
      • Ремонт масляных выключателей
      • Ремонт контактных частей РУ
      • Ремонт привода ПП-67 масляных выключателей
      • Особенности устройства и ремонта привода ППВ (ППО)
      • Особенности устройства и ремонта привода ПЭ-11
    • Повышение надежности МВ, приводов МВ
      • Наладка заводящего устройства пружинного привода
      • Наладка механизма включения пружинного привода
      • Наладка механизма отключения пружинного привода
      • Регулировка МВ с пружинным приводом
      • Регулировка МВ с электромагнитным приводом
      • Повышение надежности ВМП-10 и ВМГ-133
    • Установки компенсации реактивной мощности
      • Общие сведения об УКРМ
      • УКРМ 0,4 кВ
      • УКРМ 6(10) кВ
    • Выбор места расположения питающих подстанций
  • Электроснабжение
    • Понятие электроснабжения
      • Распределение электроэнергии
      • Электроснабжение административных зданий
      • Электроснабжение жилых зданий
      • Электропроводка
    • Расчет нагрузок
      • Расчетные нагрузки промышленных предприятий
      • Расчетные нагрузки жилых и общественных зданий
      • Допустимые токовые нагрузки на провода и кабели
    • Выбор максимальной токовой защиты линий
    • Выбор сечений по допустимой потере напряжения
      • Активные и индуктивные сопротивления линии
      • Расчет сети по допустимой потере напряжения без учета индуктивного сопротивления
      • Расчет сети по потере напряжения с учетом индуктивности линий
      • Расчет сети при помощи вспомогательных таблиц удельных потерь напряжения
      • Примеры расчетов сечений проводов и кабелей по допустимой потере напряжения
      • Расчет сети по условию наименьшей затраты металла
      • Расчет сети по условию постоянной плотности тока
    • Короткие замыкания в электрических системах
      • Общие указания к расчету токов к.з.
      • Трехфазное короткое замыкание
      • Несимметричные короткие замыкания
      • Короткое замыкание с одновременным разрывом фазы
      • Определение токов короткого замыкания для выбора выключателей
      • Токи короткого замыкания от электродвигателей
    • Выбор проводников по устойчивости к току к.з.
    • Проверка условий срабатывания защитного аппарата
    • Выбор проводов по экономической плотности тока
    • Шины и шинопроводы в системах электроснабжения
      • Распределение тока по сечению шин из цветного металла
      • Определение активного и реактивного сопротивлений шинопровода
      • Потери мощности и напряжения в шинопроводах
      • Выбор сечения шинопроводов
      • Проверка выбранного сечения шинопровода
      • Колебания шинопроводов, имеющих поворот
    • Потери мощности в сетях
    • Переходные процессы в электрических системах
      • Математическое описание переходных процессов
      • Переходные процессы при больших кратковременных возмущениях
      • Режимы при больших возмущениях
      • Режимы при малых возмущениях
      • Улучшение пропускной способности электрических систем
    • Регулирование напряжения
      • Регулирование напряжения в сетях
      • Местное регулирование напряжения
    • Внутренние перенапряжения сетей
      • Перенапряжения и защита от перенапряжений
      • Характеристика уровней изоляции сетей 6-35кВ
      • Характеристика внутренних перенапряжений
  • Освещение
    • Величины и единицы освещения
    • Источники света
    • Методы искусственного освещения
    • Расчет и защита осветительных сетей
    • Расчет освещения по методу коэф-та использования и удельной мощности
    • Расчет освещения по точечному методу
    • Специальные случаи светотехнических расчетов
    • Расчет качественных характеристик освещения
    • Наружное освещение
    • Подробный расчет осветительной сети
    • Основные требования и выбор освещенности
    • Системы и виды освещения
    • Управление освещением
    • Проектирование освещения
    • Ремонт светильников с люминесцентными лампами
    • Умный дом
  • Воздушная линия
    • Проектирование ВЛИ — 0,4кВ
    • Расчетные пролеты ВЛ — 0,4 кВ
    • Линейная арматура ENSTO для ВЛИ 0,4кВ
    • Линейная арматура NILED для ВЛИ 0,4кВ
    • Вводы линий электропередачи до 1 кВ в помещения
    • Применение линейной арматуры на ВЛЗ 6-20кВ
    • Оборудование для ВЛ(З)-6(10)кВ
    • Проектирование ВЛЗ — 6(10)кВ
    • Нарушения при монтаже СИП
    • Установка длинно-искровых разрядников РДИП на ВЛЗ-10кВ
    • Стальные конструкции для строительства ВЛИ-0,4кВ, ВЛЗ-6(10)кВ
    • Аналоги NILED
    • Пример расчета ВЛИ-0,4 кВ
    • Заземляющие устройства опор ВЛ
    • Узлы и детали соединений заземляющих проводников ВЛ 0,38-35 кВ

§ 3. Особенности заземляющих устройств в вечномерзлых грунтах

Заземляющие устройства выполняются в соответствии с правилами устройств электроустановок и учетом местных условии.

Рис. IV-50. График удельного сопротивления различных грунтов в зависимости от температуры (средние ориентировочные значения). 1 — суглинок с влажностью 4-40%; 2 — глина с влажностью 6-40%; 3 — пылеватый засоленный грунт с влажностью 12-35%; 4 — супесчаный грунт с влажностью 12-30%

Проводимость мерзлых грунтов зависит от температуры, давления, концентрации ионов и величины удельной проводимости скелета грунта, а также от расположения ледяных включений. На удельное сопротивление мерзлого грунта, кроме температуры, оказывает влияние его влажность, являющаяся переменной величиной. Поэтому для определения удельного сопротивления необходим ряд измерений непосредственно в грунтах той площадки, где проектируется заземляющее устройство. Ориентировочно изменения удельного сопротивления различных грунтов в зависимости от температуры дают кривые, приведенные на рис. IV-50.

Рис. IV-51. Зависимость удельного сопротивления одного из образцов суглинка от влажности и температуры

В мерзлом состоянии у большинства грунтов имеется оптимальное значение влажности (обычно в пределах 10-30%), превышение которого приводит к возрастанию удельного сопротивления; это может иметь место, например, после оттаивания грунта паровой иглой при последующем замерзании. Зависимость удельного сопротивления суглинка от влажности при различных температурах показана на рис. IV-51. Температура грунтов в естественных условиях и, следовательно, удельное, сопротивление грунта зависят от растительного покрова почвы, солнечной освещенности, среднегодовой температуры воздуха и толщины снегового покрова.

При проектировании заземляющих устройств следует учитывать температуру грунтов у верхней границы зоны нулевых годовых амплитуд. Поскольку большинство грунтов до температуры -5°С обладает некоторой проводимостью, устройство заземлений в этих условиях не представляет особых трудностей.

Таблица IV-13. Ориентировочные значения удельных сопротивлений грунта

Местности лежащие в высоких широтах, где температура на уровне нулевых годовых амплитуд достигает -10°С и ниже, являются неблагоприятными для устройства заземлений и требуют применения более сложных заземляющих устройств, либо других способов защиты персонала (выравнивание потенциала, изолирующие площадки). Значения удельных сопротивлений различных грунтов приведены в табл. IV-13.

При температурах ниже -10°С большинство грунтов не проводит электрический ток. Температура поверхностных слоев грунта в середине зимы достигает -20 °С, и они практически становятся изолятором; также не проводит ток сухой снег. Все это следует учитывать при проектировании заземляющих устройств. Эти устройства подлежат передаче в эксплуатацию только после контрольных измерений. В процессе эксплуатации сопротивление заземлений должно измеряться не реже двух раз в год; при измерении сопротивления растеканию используются, как правило, три заземления. Одно из них является измеряемым, второе — вспомогательным (для образования замкнутой цепи тока) и третье — зондом, расположенным в точке участка территории, где потенциал может быть принят равным нулю. В связи с трудностью выполнения работ в мерзлом грунте вспомогательное заземление и зонд должны проектироваться и исполняться одновременно с основным заземлением. При применении высокоомного вольтметра расчетное сопротивление растеканию вспомогательного заземлителя должно быть не более 500 см; сопротивление зонда не следует принимать более 1000 ом.

Заземляющее устройство составляется из глубинных вертикальных заземлителей и горизонтальных полос. Для устройства заземлений на глубину нескольких метров могут быть применены бурение или электрооттаивание грунта, а в отдельных случаях парооттаивание. При бурении пространство между металлическим заземлителем и стенками скважины следует заполнять нагретым концентрированным раствором поваренной соли либо смесью размельченного грунта с солью. Верхний конец вертикального заземлителя следует размещать в грунте на глубине не меньше 0,5 м, не допуская его излишнего охлаждения зимой. Полосу связи или протяженный заземлитель укладывать на глубину более 0,5 м нецелесообразно.

К естественным заземлителям для районов вечномерзлых грунтов можно отнести свинцовые оболочки электрических подземных кабелей. Однако наличие джутового покрова на кабеле создает менее благоприятные условия для переходной проводимости от оболочки на вечномерзлый грунт, чем в талом грунте. Использование водопроводных труб и труб центрального отопления для заземлений рекомендовать нельзя, так как в большинстве случаев они прокладываются в коробах, туннелях или эстакадах и изолируются от грунта.

Рис. IV-52. График для расчета заземлителей, погружаемых в воду или дно соленых и пресных водоемов, составленных из стальной полосы 40×4 мм

Если объект, подлежащий заземлению, расположен на расстоянии до 2 км от берега моря, целесообразно устройство выносного заземления в море. Морская вода обладает большей проводимостью, чем грунт морского дна. Следует располагать заземляющие проводники выше уровня дна, например, на сваях или стенках причала, водозаборных устройств и т. п. На открытом морском берегу, где может быть торошение льда, заземлители нужно укладывать на дно или в грунт в трещинах скал. Необходимую длину заземлителя можно определить по графику (рис. IV-52).

Для северных морей скорость коррозии стальных заземлителей можно принять следующую: при периодическом смачивании — 0,5 мм в год; под водой — 0,1 мм в год; под водой в грунте — 0,05 мм в год.

Применение для заземлений в море оцинкованных полос рекомендовать нельзя, так как царапины, нарушившие слой цинка, могут вызвать усиленную коррозию и преждевременное разрушение заземлителя. Части полос связи, входящие в воду, а также места сварки полос и заземлителей следует покрывать надежным асфальтобитумным покрытием и обмоткой с пропитанной тканью.

Если пресный водоем имеет небольшую глубину (1-2 м) и промерзает к концу зимы, устройство выносного заземления в грунте дна может оказаться более приемлемым, чем устройство контурных заземлений с глубинными заземлителями вне водоема. Дно промерзающего водоема часто остается талым круглый год, а если и замерзает, то температура его не опускается намного ниже нуля.

Устройство выносных заземлений в естественных таликах целесообразно, когда они находятся на небольшом расстоянии от заземляемого объекта. При этом необходимым условием является полное восстановление растительного слоя, поврежденного при устройстве заземления в талике.

Во всех случаях устройства выносных заземлений для выравнивания потенциала на территории заземляемого объекта необходимо устраивать один, а в ответственных случаях несколько контуров, расположенных на расстоянии 1-1,5 м друг от друга на глубине около 0,5 м; контуры должны надежно соединяться с полосой связи выносного заземления.

Если условия местности не позволяют сделать выносное заземление с приемлемыми технико-экономическими показателями, то сооружается заземление в непосредственной близости от заземляемого объекта. Наименьшим сопротивлением обладают тонкодисперсные горные породы: глина суглинки, пыле-ватые грунты. Если грунт по всей территории примерно одинаков, то следует проектировать контурное заземление вокруг заземляемого объекта.

Универсальным заземлением является устройство, включающее:

  • глубинные вертикальные заземлители, рассчитанные для удельного сопротивления грунта на глубине 2-3 м при температуре в марте — апреле месяцах;
  • полосы связи, уложенные на глубине 0,5 м;
  • несколько контуров из стальной полосы, уложенных вокруг заземляемого объекта на расстоянии около 1 м друг от друга на глубине 0,2-0,5 м.

Все перечисленные заземлители надежно соединяются между собой и внутренним контуром заземления.

Устройство заземлений целесообразно выполнять только в грунтах, имеющих температуры не ниже минус 5-7°С. В местностях, где температура на верхней границе зоны нулевых амплитуд составляет -10 °С и ниже, следует применять устройства, выравнивающие потенциал на площади, необходимой для обслуживания объекта. Такое устройство выполняется в виде сетки с шагом около 0,5 м из полосовой стали уложенной на ребро на глубине около 0,5 м. Участок, покрытый такой решеткой, должен быть огражден.

Рис. IV-53. График для расчета заземлений, выполненных в виде замкнутого контура из заземлителей ∅60 мм, длиной 2,5 м, погруженных в грунт на глубину 3 м с шагом 5 м и соединенных в контур стальной полосой 20×4 мм (кривые построены без учета коэффициента промерзания)

Ориентировочный расчет контура вертикальных заземлителей длиной 2,5 м, соединенных полосой связи, можно выполнить по графику (рис. IV-53).

В автономных системах электроснабжения, где напряжение в сети не превышает 400 в, применяется глухое заземление нейтрали или зануление. Устройство заземлений в таких системах следует проектировать только для работы в летних условиях.

Для грозозащиты применяются поверхностные заземлители в виде лучей, колец или протяженных противовесов. При расчетах принимаются максимальные значения удельного сопротивления грунта, измеренные на данном участке в грозовой период, с поправочным коэффициентом K = 2. Полосы укладываются на ребро на глубине около 0,5 м.

Высокочастотные заземления радиостанций выполняются а виде сеток или лучей с кольцами на небольшой глубине (0,2-0,3 м) с обходными путями на случай обрыва проводов в морозобойных трещинах. Сетка высокочастотного заземления является отличным устройством для выравнивания потенциала на территории объекта, поэтому следует объединить высокочастотное заземление с защитным заземлением в одну надежно соединенную систему. Для уменьшения вероятности обрыва проводов в морозобойных трещинах следует принять меры к снегозадержанию на площади заземления.

Устройство рабочих заземлений для установки связи и сигнализации в условиях вечномерзлых грунтов нецелесообразно. Конструкция таких заземлений, рассчитанная для работы круглый год, получается слишком громоздкой и дорогой, поэтому их следует заменять дополнительным проводом, отдельной жилой или оболочкой кабеля. В качестве обратного провода могут быть использованы трубы центрального отопления или водопровода, если это не будет вызывать их электрокоррозии.

Влияние характера грунта на сопротивление заземлительных устройств

Одним из важнейших условий, которые необходимо учитывать при установке заземления, является удельное сопротивление грунта. Этот параметр является качественным показателем электрической проводимости грунта, и чем она меньше, тем более подходящими являются условия заземления. Величина удельного сопротивления грунта может изменяться в крайне высоких пределах в зависимости от целого ряда причин, таких как размер и плотность частиц, сырость, температура окружающей среды, наличие в составе кислот, щелочей и т.д.

Самыми важными из вышеперечисленных факторов являются наличие влаги в земле и окружающая температура, которые могут существенно изменяться в течение года. Верхние слои почвы пересыхают летом и замерзают зимой. В течение этих сезонных перемен величина сопротивления грунта может изменяться в десятки раз.

Наибольшим допустимым сопротивлением грунта для электроустановок сетей с напряжением до 1000 В является 100 Ом*м. Поэтому перед проведением монтажных работ по установки заземляющего устройства необходимо произвести измерения удельного сопротивления грунта на местности с учётом коэффициентах влажности. При невозможности проведения таких измерений непосредственно на местности допускается использовать усреднённые величины из табличных данных. Однако в этом случае крайне рекомендуется провести контрольные измерения при первой возможности, пересчитав сопротивление заземления.

В местах с высоким уровнем удельного сопротивления грунта применяются специальные приемы по сведению этой величины в допустимые пределы. Это можно сделать как с помощью химических средств, так и разместив заземлители в заранее подготовленные траншеи с иным видом грунта. К примеру, можно понизить удельное сопротивление грунта, обработав его раствором поваренной соли. Помимо снижения нужного параметра, это позволит также снизить температуру замерзания грунта. К сожалению, этот метод имеет недостатки, такие как необходимость периодически проводить такие процедуры каждые 2-4 года и существенное повышение износа заземлителей из-за химического воздействия солей и соляных растворов. В отличии от первого способа, метод закладка заземлителей в специально подготовленные траншеи лишён этих недостатков, но связан с большими трудозатратами и не может применяться с определёнными типами грунтов (например в горной местности).

Таблицы данные средних величин удельного сопротивления различных грунтов широко доступны в Интернете.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *