Расчет заземления: правила, особенности и формулы

Расчет заземления: правила, особенности и формулы

Расчет заземления: правила, особенности и формулы
СОДЕРЖАНИЕ
0

ЗАЗЕМЛИТЕЛИ В ДВУХСЛОЙНЫХ
ГРУНТАХ

2.1. Основное
влияние на величину сопротивления заземлителей оказывает верхний слой грунта на
глубине до 20 ¸ 25 м, поэтому при
расчете и устройстве заземлений необходимо знать его удельное сопротивление.

2.2. В
зависимости от состава (чернозем, песок, глина и т.п.), размеров и плотности
прилегания друг к другу частиц, влажности и температуры, наличия растворимых
химических веществ (кислот, щелочей, продуктов гниения и т.д.) удельное
сопротивление грунтов изменяется в очень широких пределах.

2.3. Наиболее
важными факторами, влияющими навеличину удельного сопротивления грунта,
являются влажность и температура. На рис. 2.1 и 2.2 в качестве примера
приведены кривые изменения удельного сопротивления красной глины в зависимости
от влажности и температуры.

Рис. 2.1. Кривая изменения
удельного сопротивления красной глины в зависимости o т ее влажности

Рис.
2.2.Кривая изменения удельного сопротивления красной глины в
зависимости от ее температуры

2.4. В течение
года в связи с изменением атмосферных и климатических условий содержание влаги
в грунте и его температура изменяются, а следовательно, изменяется и удельное
сопротивление. Наиболее резкие колебания удельного сопротивления наблюдаются в
верхних слоях земли, которые зимой промерзают, а летом высыхают.

Согласно
наблюдениям в большинстве областей северной и средней части СССР при
отрицательных температурах воздуха грунт имеет положительную температуру на
глубине, начиная от 0,8 м. Влажность грунта на этой глубине и ниже при
изменении температуры воздуха изменяется сравнительно мало.

В южных районах
СССР глубина промерзания грунтов изменяется в пределах от 0,1 до 0,5 м.

2.5. При
проектировании и строительстве заземляющих устройств необходимо знать максимальную
величину удельного сопротивления слоя грунта на глубине, приблизительно в три
раза превышающей глубину закладки заземлителя. Так, например, при забивке
вертикального заземлителя длиной 2 м наглубину 3 м необходимо
знать среднее удельное сопротивление слоя грунта толщиною до 9 м.

к 1-1 — если измеренная величина
сопротивления грунта соответствует минимальному значению (грунт влажный, перед
измерением выпадало много осадков);

к 1-2 — если измеренная величина
удельного сопротивления грунта соответствует среднему значению (грунт средней
влажности, перед измерением выпадало немного осадков);

к 1-3 — если измеренная величина
удельного сопротивления грунта соответствует наибольшему значению (грунт сухой,
перед измерением выпадало совсем мало осадков).

Расчет заземления: правила, особенности и формулы

Таблица 2.1

Заземлители

Глубина
заложения, м

Поправочные
коэффициенты

к 1-1

к 1-2

к 1-3

Поверхностные (протяженные)

0,5

6,5

5

4,5

0,8

3

2

1,6

Углубленные вертикальные (трубы, уголки, стержни)

0,8 (верхний конец заземлителя) 3 (нижний
конец заземлителя)

2

1,5

1,4

Расчетное
значение удельного сопротивления грунта определяется по формуле

                                            (2.1)

где r изм — измеренное удельное
сопротивление грунта, ом × м.

2.7.
Коэффициенты промерзания грунта к1 и к2 ,
учитывающие сезонные колебания температуры для различных
климатических зон, приведены в табл. 2.2. Коэффициент к1 используется в расчет ных формулах для стержневых
электродов длиной 2 ¸ 3 м, вершина которых
закладывается на глубину 0,5 ¸ 0,8 м. Коэффициент к 2 применяется для протяженных
электродов, закладываемых на глубину 0,8 м.

Таблица 2.2

Климатические зоны

Средняя
многолетняя низшая температура (январь) ºС

Средняя
многолетняя высшая температура (июль) ºС

Среднегодовое кол-во
осадков, см

Продолжительность
замерзания воды, дни

Коэффициент
промерзания

к 1

к 2

I

-20 ¸ -15

16 ¸ 18

~40

190 — 170

1,9

5,6

II

-14 ¸ -10

18 ¸ 22

~50

~150

1,7

4,0

III

-10 ¸ 0

22 ¸ 24

~50

~100

1,5

2,2

IV

0 ¸ 5

24 ¸ 26

30 ¸ 50

0

1,3

1,8

Расчет заземления: правила, особенности и формулы

Примечание. Факторы, определяющие
климатические зоны (температура, количество осадков и продолжительность
замерзания воды) запрашиваются при изысканиях у местных метеорологических
станций.

2.8. В
исключительных случаях для оценки величины удельного сопротивления r при проектировании заземляющих устройств можно
пользоваться средними величинами удельного сопротив ления грунта, приведенными втабл. 2.3.
Однако в последующем при строительстве заземлений необходимо пересчитать
сопротивление заземления, предварительно уточнив r путем контрольных
измерений. За расчетную величину удельного сопротивления в этом случае
принимают

,                                                           (2.2)

где r ср — среднее значение r , указанное в табл. 2.3;

1,75 — поправочный коэффициент, принимаемый одинаковым для всей
территории СССР.

Таблица 2.3

Грунт

Среднее
удельное сопротивление, ом × м

Грунт

Среднее
удельное сопротивление, ом × м

Торф

25

Дно реки

200

Чернозем

50

Песок

500

Глина

60

Песчаник

1000

Суглинок

80

Супесок

300

Кокс

2,5

600

Лесс

250

Кварц

15000

Каменный уголь

130

Пористый известняк

180

Садовая земля

40

Плотный известняк

3000

Речная вода

1000

Гранит

1100

2.27. Если
грунт в месте установки заземления имеет ярко выраженную двухслойную структуру,
то при расчете сопротивлений заземлении необходимо применять действующее
удельное сопротивление грунта. Графики значений действующего удельного
сопротивления грунта для трубчатых заземлителей приведены на рис. 2.11,
а для горизонтальных заземлителей — на рис. 2.12 и 2.13
при различных значениях r 1 / r 2 и к = ( r 2 — r 1 )/( r 1 r 2 ).

2.28. В табл. 2.12 и
2.13
приведены сопротивления соответственно трубчатых и полосовых заземлителей в
неоднородном грунте при весьма распространенных на практике значениях отношения
сопротивления верхнего слоя к сопротивлению
нижнего слоя — 10 и 0,1 м. Глубина заложения полосы (верхнего конца
трубы) — 0,5 м.

Рис.
2.11 Графики значений действующего удельного со противления грунта для
трубчатых заземлителей

Использование обсадной скважины в качестве естественного заземлителя

1 — ; к =0,98;

2 — , к =0,818;

3 — , к =0,667;

4 — , к =0,667;

5 — , к =0,500;

6 — , к =0,333;

7 — , к =0;

8 — , к =-0,333;

9 — , к =-0,500;

10 — , к =-0,667;

11 — , к =-0,818;

12 — , к =-0,98;

Таблица 2.12

Толщина верхнего слоя
грунта, м

Длина
электрода м

Отношение
действующего удельного сопротивления к сопротивлению верхнего слоя

Действующее
удельное сопротивление ом × м

Сопротивление
заземлителя ом

1

2

3

0,13/3,3

0,4/4,5

65/165

55/225

26/66

16/65,3

2

2

3

0,3/1,65

0,15/0,22

150/82

75/110

60/33

22/32

3

2

3

0,85/1,3

0,36/1,5

420/65

180/75

168/26

52/22

Примечание . В числителе даны значения величин при удельном сопротивлении верхнего
слоя грунта r 1 = 500 ом × м и отношении удельных сопротивлений слоев r 1 / r 2 = 10, а в знаменателе — при r 1 = 50 ом × м и r 1 / r 2 =
0,1.

1 — t / h = 2; 2 — t / h = 1,5; 3 — t / h = 1,1; 4 — t / h = 1; 5 — t / h = 0,8; 6 — t / h = 0,4; 7 — t / h = 0,2; 8 — t / h ³ 1,5; 9 — t / h ³ 1,1; 10 — t / h ³ 0,4; 11 — t / h ³ 0,05

Железобетонный фундамент в качестве естественного заземлителя

1 — t / h = 2; 2 — t / h ³ 1,5; 3 — t / h = 1,1; 4 — t / h = 1,0; 5 — t / h = 0,9; 6 — t / h = 0,8; 7 — t / h = 0,4; 8 — t / h ³ 0,05

Данные таблиц
показывают, что заземлитель используется тем лучше, чем выше проводимость
грунта, в котором он помещен. Эффективность заземлителя при правильном выборе
его расположения может быть повышена в 3 ¸ 5 и более раз. При
проводимости нижнего слоя в 3 ¸ 10 раз больше, чем верхнего,
следует применять весьма длинные трубы, причем одна такая труба может оказаться
эффективнее большого числа труб меньшей длины.

Для полосовых
заземлителей решающее значение приобретает глубина заложения полосы. При
соответствующей глубине заложения одна короткая полоса по своей проводимости
может оказаться эквивалентной полосе, в 4
раза большей длины.

Таблица 2.13

Толщина верхнего слоя
грунта, м

Длина
электрода м

Глубина
заложения заземлителя от поверхности земли, м

Отношение
действующего удельного сопротивления к сопротивлению верхнего слоя

Действующее
удельное сопротивление ом × м

Сопротивление
заземлителя, ом

1

5

0,5

0,65/2,1

325/105

81/25

0,9

0,47/2,6

235/130

59/32

1

0,17/2,7

85/135

21/34

10

0,5

0,58/2,6

290/130

41/182

0,9

0,42/3

210/150

29/21

1

0,155/3,2

775/160

11/22

20

0,5

0,52/3,1

260/155

21/12

3

5

0,93/1,3

465/65

116/16

10

0,5

0,88/1,7

440/85

62/12

20

0,78/1,9

390/95

31,8

Примечание . В числителе даны значения величин при
удельном сопротивлении верхнего слоя грунта r 1 = 500 ом × м и отношении удельных сопротивлений слоев r 1 / r 2 = 10, а в знаменателе — при r 1 = 50 ом × м и r 1 / r 2 = 0,1.

, ом × м,                                           (8.1)

где l —
глубина забивки трубы, м; d — диаметр трубы, м; R —
сопротивление заземлителя по данным измерения прибором МС-08, ом.

Расчеты для устройства искусственного заземления

2.48. Для
устройства заземления малого сопротивления в
плохопроводящих грунтах (песок, гравий, камень и т.п.) требуются
десятки, а иногда и сотни стальных труб, длиной каждая 2 ¸ 2,5 м, располагаемых
на большой территории.

2.49. С целью
удешевления заземляющих устройств в местах с высоким удельным сопротивлением
земли применяют различные методы искусственного снижения удельного
сопротивления грунта. При этом уменьшаются количество заземлителей и размеры
территории, на которой должны располагаться заземлители.

2.50. Общее
сопротивление заземления зависит, как указывалось выше, от сопротивления
прилегающих к заземлителю слоев грунта. Поэтому можно добиться снижения
сопротивления заземления понижением удельного сопротивления грунта лишь в
небольшой области вокруг заземлителя.

2.51
Искусственное снижение удельного сопротивления грунта достигается либо
химическим путем при помощи электролитов, либо путем укладки заземлителей в
котлованы с насыпным углем, коксом, глиной.

Опыт показал,
что максимальное уменьшение сопротивления заземления достигается при
использовании электролитов, древесного угля и коксовой мелочи. Первый способ
заключается в том, что вокруг заземлителей грунт пропитывается растворами
хлористого натрия (обыкновенной поваренной соли), хлористого кальция,
сернокислой меди (медного купороса) и т.д.

Следует
отметить, что указанным способом можно добиться сравнительно большого снижения
величины сопротивления заземления, однако на непродолжительный срок (2 — 4
года), после чего требуется вновь пропитывать грунт электролитом.

2.52
Практически можно рекомендовать следующие два способа искусственного снижения
удельного сопротивления грунта: создание вокруг заземлителя зоны с пониженным
удельным сопротивлением и обработка грунта солью.

Рис.
2.21 Создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением

2.53. Для
создания вокруг заземлителя зоны с пониженным у дельным
сопротивлением в грунте делается выемка (котлован) радиусом 1,5 ¸ 2,0 м и глубиной,
равной длине забиваемого ст ержня. После заполнения
выемки грунтом (рис. 2.21) устанавливается заземлитель и грунт утрамбовывается.

В качестве
грунта-заполнителя может быть применен любой грунт, имеющий удельное
сопротивление в 5 ¸ 10 раз меньше, чем удельное
сопротивление основного грунта. Например, если заземление устраивается в
песчаном или каменистом (гранит) грунте, то заполнителями могут быть, глина,
торф, чернозем, суглинок, шлак и т.п. Таким способом достигается снижение
сопротивления заземления в среднем в 2,5 ¸ 3 раза.

Сопротивление
растеканию тока R з в случае окружения заземлителя грунтом с другим
удельным сопротивлением находится по формуле

, ом,                        (2.32)

где r — удельное сопротивление основного грунта, ом × м; r н — удельное сопротивление
грунта-заполнителя, ом × м; r 0 — радиус стержня
заземлителя, м; r — радиус выемки котлована, м;
l — глубина котлована, приблизительно равная длине
заземлителя, м.

Рис.
2.22 Относительное снижение сопротивления заземления в
случае применения насыпного грунта при различных радиусах выемки

На рис. 2.22
приведены кривые изменения (в процентах) отношения сопротивления R з заземлителя, помещенного в котлован с насыпным грунтом, к
сопротивлению R зн заземлителя, помещенного в основной грунт, в
зависимости от отношения удельного сопротивления основного грунта r к удельному сопротивлению насыпного грунта r н . Эти кривые построены для
котлованов с радиусом r = 0,25 ¸ 10 м

2.54.
Эффективным и дешевым способом снижения сопротивления заземлений является
обработка грунта поваренной солью. Действие последней сводится не только к
понижению удельного сопротивления грунта, но и к понижению температуры его
замерзания.

Расчет контура заземления для защиты электрооборудования

2.55
Существуют разные способы укладки соли близ заземлителя. В практике
Министерства связи СССР распространена укладка около трубчатого заземлителя
соли слоями так, как это показано на рис. 2.23 а . Соль может также укладываться вся на глубине возле трубчатого
заземлителя (рис. 2.23 б ) или на небольшом
расстоянии от него (рис. 2.23 в ). Последний способ является
более удобным в том отношении, что коррозия заземлителя в этом случае будет
минимальной.

Рис
2.23 Способы укладки соли около вертикального заземлителя

Количество
соли, требующееся для обработки заземления, зависит от длины электрода: от 1,5
до 10 кг на 1 м заземлителя.

Иногда солью
заполняется пространство внутри заземлителя, выполненного в виде полой трубы с
отверстиями, через которые раствор соли выходит в окружающий грунт (рис. 2.23г).

На рис. 2.24
показан способ укладки соли около протяженного заземлителя.

Рис
2.24 Укладка соли около протяженного горизонтального заземлителя

2.56 Так как
соль со временем вымывается, то срокдействия обработки грунта ограничен
и через 2 — 4 года ее приходится повторять. Эффективность обработки неодинакова
и с течением времени меняется. В первый год, когда соль еще не успевает
распространиться вокруг заземлителя, сопротивление снижается сравнительно мало.
Оптимальные условия наступают на втором-третьем году и затем начинают идти на
убыль.

Стойкость
обработки зависит от строения грунта, влажности, количества осадков.

Устройство треугольного контура заземления

2.57 К
недостаткам указанных способов обработки грунтов относятся: необходимость
возобновления пропитки грунтов примерно через 2 — 4 года и возможность
разрушения заземлителей от химического воздействия на них солей или соляных
растворов, вследствие чего требуется замена их новыми заземлителями.

Делались
попытки устранить эти недостатки. Так, в Германии, например, был предложен
способ, по которому в грунт вокруг заземлителя вводятся металлы в
тонкоизмельченном виде, как, например, в коллоидных растворах, или в виде
мелкой металлической стружки. Если при этом тонко измельченные металлы выбраны
так, чтобы не могли возникать гальванические пары с самим заземлителем, то
последний корродировать не будет.

Однако коллоиды
не более устойчивы в грунте, чем соли и соляные растворы. Они постепенно
вымываются из близлежащих к заземлителю слоев дождевой водой, вследствие чего
достигнутое уменьшение сопротивления заземлителя с течением времени пропадает.
В США предложен способ задержания вымывания соляных растворов из грунта путем
смешивания соляного раствора (например, медного купороса) с нерастворимой в воде пластмассовой смесью и
впрыскивания их в грунт под большим давлением. Этот способ является дорогим и
продолжительность его действия не определялась.

Из других
способов искусственного снижения сопротивления заземлителей, предложенных в
различных странах, в первую очередь заслуживает внимания шведский способ —
обработка грунта вокруг заземлителя при помощи электролитов, образующих гель.

В результате
смешения концентрированного раствора сернокислой меди с эквивалентным
количеством концентрированного раствора соли щелочного синеродистого железа
получается нерастворимый в воде продукт реакции — железистосинеродистая медь, которая при известных условиях образует однородный
электропроводящий гидрогель.

Выбор схемы заземляющего контура

Электрические и
физические свойства гидрогеля не меняются сколь-либо существенно от длительного
воздействия воды и являются устойчивыми при колебаниях температуры в пределах
от -60 до 60 °С. Однако он эффективен при снижении очень высоких сопротивлений
заземлений (порядка 400 ¸ 600 ом)и
малоэффективен при величинах сопротивлений порядка 20 ¸ 30 ом.

8.2. Измерение
сопротивления заземления прибором МС-08 основывается на методе амперметра и
вольтметра с применением вспомогательных электродов (зондов), удаленных на
расстояние не менее 25 м от испытуемого заземлителя (рис. 8.1).

8.3. Источником
тока в этой схеме служит генератор, установленный в приборе и приводимый во
вращение от руки через редуктор. Конструктивно амперметр и вольтметр выполнены
в виде магнитоэлектрического логометра.

На валу
генератора (рис. 8.2) смонтированы два синхронных коммутатора,
преобразовывающих постоянный ток в переменный для внешней цепи измерения и
обратно — переменный ток в по стоянный для цепей логометра. Таким образом, в цепи измеряемого
заземлителя протекает переменный ток, исключающий явление электролиза, а в
цепях измерительного прибора — постоян ный ток, что позволяет использовать чувствительную
магнитоэлектрическую систему логометра.

Рис. 8.1. Схема измерения
сопротивлениязаземления

Рис.
8.2. Схема прибора «Измеритель заземления МС-08»

8.4. Блуждающие
переменные токи не оказывают влияния на точность измерения благодаря
вращающемуся коммутатору. Исключением является случай, когда скорость вращения
ручки генератора такова, что частота генератора приблизительно равна частоте
блуждающего тока.

Влияние
переменного блуждающего тока сказывается в виде колебания стрелки измерителя,
причем период и размах колебания увеличиваются по мере приближения частоты тока
генератора к частоте блуждающих токов. В этом случае для исключения влияния
достаточно изменить скорость вращения генератора в ту или иную сторону,
добиваясь спокойного отклонения стрелки измерителя.

8.5. Постоянный
блуждающий ток преобразуется коммутатором в переменный, не влияющий на
магнитоэлектрический логометр.

Предлагаем ознакомиться:  Чем покрасить печь из кирпича оштукатуренную

Расчет количества вертикальных заземлителей

8.6. Величина
сопротивления вспомогательного заземлителя принципиально не увеличивает
погрешности, однако с его увеличением падает чувствительность измерения.
Вследствие этого сопротивление вспомогательного заземлителя должно находиться в
пределах 300 ¸ 400 ом.

8.7.
Из схемы, приведенной на рис. 8.2 , видно, что прибор имеет
четыре внешних зажима: два питающих (токовых), обозначенных буквами I 1 и I 2 , и два измерительных
(потенциальных) — E 1 и E 2 . При измерении сопротивления заземляющих устройств зажимы I 1 и E 1 соединяют
перемычкой и подключают к ним измеряемый заземлитель. К зажиму I 2 подключают вспомогательный
токовый заземлитель, а к зажиму E 2 —
вспомогательный потенциальный заземлитель (рис. 8.3 ).

Определение подходящего контура

Прежде всего необходимо выбрать форму контура. Конструкция обычно выполняется в виде определенной геометрической фигуры или простой линии. Выбор конкретной конфигурации зависит от размеров и формы участка.

Наиболее распространенной схемой для создания защитного заземления выступает треугольная форма контура. По вершинам геометрической фигуры устанавливают электроды. Металлические штыри должны быть достаточно отдалены друг от друга, чтобы не препятствовать рассеиванию поступающих в них токов. Для обустройства защитной системы частного дома считается достаточным три электрода. Для организации эффективной защиты необходимо еще и правильно подобрать длину стержней.

Далее расскажем о том, как рассчитать заземление по формулам, и приведем пример расчетов. Выбираем формулу, исходя из типа заземлителей.

Подойдет универсальная формула, с помощью которой рассчитывают сопротивление вертикального электрода.

При проведении вычислений не обойтись без справочных таблиц, где указаны примерные значения. Данные параметры определяются составом грунта, его средней плотностью, способностью задерживать воду, климатическим поясом.

Устанавливаем нужное количество стержней, не принимая во внимание показатель сопротивления горизонтального проводника.

Выбор оптимальной схемы заземлителя

Вычисляем данные по горизонтальной части заземлительной системы.

Определяем уровень сопротивления вертикального стержня на основе показателя сопротивления заземлителя горизонтального типа.

На основании полученных результатов приобретаем нужное количество материала и планируем начало работ по созданию системы заземления.

2.9.
Сопротивление R трубчатого вертикального
заземлителя, помещенного на глубине h от поверхности земли (рис. 2.3),
определяется по формуле

,                                   (2.3)

где l —
длина трубы, м; d — внешний диаметр трубы, м;

Экономичный вариант устройства заземляющего контура

h — расстояние от поверхности земли до верхнего конца
трубы, м

r — удельное сопротивление
земли, ом × м; к 1 — коэффициент промерзания, учитывающий сезонные колебания температуры грунта.

2.10.
Сопротивление вертикального заземлителя, выполненного из уголка, определяется
также по ф-ле (2.3), но при этом эквивалентный диаметр определяется из
выражения

d = 0,95 b , м,                                                                 (2.4)

где b —
ширина стороны уголка, м.

Наиболее
целесообразно погружать трубу на такую глубину, чтобы верхний конец ее
находился ниже глубины промерзания грунта и, во всяком случае на глубине 0,7 м
от поверхности земли, при этом значительно уменьшится колебание
сопротивления заземления в зависимости от времени года.

2.11. В тех
случаях, когда глубоко лежащие слои земли имеют меньшее удельное сопротивление,
следует погружать трубы на большую глубину, вплоть до 20 м.

Формула для расчета сопротивления системы заземления току растекания

2.12. При
увеличении диаметра трубы свыше 5 см сопротивление заземления
уменьшается незначительно, поэтому добиваться его уменьшения путем увеличения
диаметра трубы нецелесообразно.

Аналогичный
вывод может быть сделан относительно ширины и толщины стороны уголка.

Диаметр трубы и
толщина стенки (или ширина и толщина стороны уголка заземлителя из угловой
стали) выбираются такими, чтобы заземлитель обладал достаточной механической
прочностью.

Рис. 2.3. Трубчатый
заземлитель

Рис. 2.4. Кривые изменения сопротивления R a трубчатого заземлителя в
зависимости от его длины l при различных диаметрах труб
d и различных удельных сопротивлениях r грунта (при глубине закопки
заземлителя, равной 0,7 м)

В грунтах
средней плотности диаметр трубы может быть 2,5 ¸ 5 см,ширина
стороны уголка заземлителя из угловой стали — 2,5 ¸ 5 см. В твердых
грунтах могут быть использованы либо сплошной стержень диаметром 2,5 ¸ 5 см, либо труба диаметром
4 ¸ 6 см, либо уголок с
шириной стороны 4 ¸ 6 см.

2.13. Изменение
сопротивления вертикального заземлителя в зависимости от его длины при разных
диаметрах труб и различных удельных сопротивлениях грунтов показано на рис. 2.4.

3.12.
Устройство заземления из одной трубы или одного уголка показано на рис. 3.6 и 3.7.
При устройстве заземлении из нескольких электродов последние в зависимости от
местных условий могут быть забиты в ряд (см. рис. 3.8а) либо в форме
креста (см. рис. 3.8б), круга (рис. 3.8в)
или прямоугольника (см. рис. 3.8г).

3.13. Перед вбиванием
электродов в грунт к каждому из них должна быть приварена или припаяна стальная
проволока диаметром 4 ¸ 5 мм. Приварка или
припайка проволоки к трубе может производиться следующим образом: на расстоянии
50 и 80 мм от края в электроде просверливают сквозные отверстия;
наружную поверхность электрода на длине примерно 30 мм по обе стороны
верхнего отверстая очищают и залуживают;

конец проволоки на длине не менее 100 см
залуживают и пропускают через верхнее отверстие в трубе или в сторону
уголка на длину 50 см; залуженной частью проволоки делают пять оборотов
вокруг электрода по обе стороны верхнего отверстия (см. рис. 3.7);
верхний конец проволоки закрепляют хомутом из проволоки диаметром 2 мм, анижний конец — пропускают через нижнее отверстие и загибают;

Рис.
3.8 Расположение трубчатых заземлителей при устройстве многоэлектродных
заземлений

а) в ряд; б) в форме креста; в) в форме круга, г) в форме
прямоугольника

Рис.
3.9. Стальной вкладыш для забивки труб

3.14. Чтобы не
повредить края трубы при забивке в грунт, в верхний конец ее вставляют стальной
вкладыш с головкой, которая опирается своими заплечиками на срез трубы (см.
рис. 3.9).

3.15. Нижний
конец трубы, забиваемый в грунт, предварительно сплющивают, как показано на
рис. 3.7.

Формула расчета вертикального заземлителя

3.16. Трубы
многоэлектродного заземлителя объединяют между собой при помощи соединительной
полосы или проволоки, привариваемой или припаиваемой к верхней части каждой
трубы.

3.17. Перед
забивкой заземлителей в грунт для каждого из них копают яму глубиной 0,8 м. Заземлитель
забивают в грунт в центре ямы так, чтобы верхний конец возвышался над уровнем
дна ямы на 10 см (рис. 3.10).

Между
электродами прорывают траншею шириной 20 ¸ 30 см, глубиной 0,7 м.
На дно этой траншеи укладывают соединительную проволоку, как это показано
та рис. 3.10.

3.18. После
забивки электродов соединительные проводники от заземлителей свивают между
собой с шагом скрутки 0,1 ¸ 0,25 м. При
устройстве рабочих заземлений во всех грунтах, а защитных — в агрессивных
соединительные провода на всем протяжении до выхода на поверхность изолируют от
земли двухслойным покрытием асфальтового лака. После
выполнения указанных работ траншею засыпают землей. Вместо проводов могут
использоваться соединительные полосы или шины (см. рис. 5.1).

3.19. К спуску
от кабельных ящиков или защитных коробок и устройств на глубине 0,5 м от
поверхности земли поочередно припаивают подводящие провода от заземлителей (см.
рис. 3.10).

Рис. 3.10. Соединение
трубчатых заземлителей проводами

8.24. Для того
чтобы измерительные электроды А, В, М, N в указанных схемах могли
считаться точечными источниками и не вносили искажений в направления силовых
линий электрического поля вблизи электродов, их линейный размер должен быть в
несколько раз меньше кратчайшего расстояния между ними (см. рис 8.9).

8.25.
Зондирование грунта по схеме Веннера (рис. 8.9б) осуществляется
следующим образом: первое измерение удельного сопротивления грунта производят
при АВ = 1,5 м (а = 0,5 м),второе —
при АВ = 2,1 м (а = 0,7 м)и т.д. При каждом
измерении симметрично относительно центра зондирования «0» раздвигают все
четыре электрода.

8.26. При
зондировании грунта по схеме Шлюмберже (рис. 8.9а) первое измерение
удельного сопротивления производят, как и по схеме Веннера, при АВ = 1,5
м ( MN = 0,5 м), второе — при АВ = 2,1 м ( MN =
0,5 м)и т.д., т.е. симметрично относительно центра зондирования
раздвигают только токовые электроды А и В.

Потенциальные
электроды М и N остаются на прежних местах. При зондировании по
схеме Шлюмберже после каждого последующего измерения показания прибора
уменьшаются значи тельно
быстрее. В результате нижний предел шкалы прибора будет достигнут при
значительно меньших расстояниях между электродами А и В.

Обычно при
зондировании грунта применяют обе схемы. Сначала измерения ведут по схеме
Шлюмберже, так как при малых расстояниях она дает большую точность измерений, а
затем, по достижении нижнего предела шкалы и необходимости продолжения
измерений при больших расстояниях между электродами А и В, переходят
на схему Веннера.

Для этого токовые электроды оставляют на прежних местах, а
потенциальные электроды разносят на расстояние MN = AB / 3и производят
последующее измерение удельного сопротивления до требуемых пределов. В
большинстве случаев на схему Веннера переходят при достижении расстояния между
токовыми электродами А и В, равного 20 ¸ 50 м.

а) Шлюмберже; б) Веннера; в) ВНИИЭСХ

8.27. При
зондировании грунта с помощью практической двухэлектродной схемы ВЭЗ,
разработанной ВНИИЭСХ (рис. 8.9в), перемещают только один электрод в
левую или правую сторону от электрода А. При этом расстояние Н1
А может изменяться в пределах от 0,5 до 2 L , м, арасстояние
МА — от 0,5 до 0,4 L , м. Схема ВНИИЭСХ является более
экономичной.

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

2.14.
Сопротивление заземлителя в виде вытянутой металлической полосы, помещенной на
глубине h , м (рис. 2.5), определяется по формуле

                                                   (2.5)

Формула для расчета числа вертикальных электродов

где l —
длина заземлителя, м; b — ширина полосы, м; h —
глубина прокладки полосы, м; r — удельное сопротивление
грунта, ом × м; к 2 — коэффициент промерзания
грунта, учитывающий сезонные колебания температуры грунта.

                                                   (2.6)

Указанные
формулы справедливы при l {amp}gt; d ,
l {amp}gt; b , h {amp}gt; d ,
h {amp}gt; b .

Рис 2.5. Протяженные
заземлители: а) полосовые; б) цилиндрические

Рис
2.6. Кривая изменения сопротивления протяженного проволочного заземлителя в зависимости от диаметра его проволок

2.15 Диаметр
провода проволочного заземлителя или ширина полосы полосового заземлителя мало
влияет на величину сопротивления заземления, что видно из кривой на рис. 2.6.

2.16. Для
снижения сопротивления вытянутого заземлителя более целесообразно увеличить его
длину, а не диаметр. На рис. 2.7 показано изменение сопротивления заземления
стального провода диаметром d = 4 мм, уложенного в
землю на глубину 0,7 м, в зависимости от длины его для различных
удельных сопротивлений земли.

Рис. 2.7. Кривая изменения сопротивления протяженного
проволочного заземлителя в зависимости от его длины при d = 4
мм и глубине закопки h = 0,5 ¸ 0,7 м для различных значений удельного сопротивления грунта

Увеличение
длины заземлителя более 10 м, как видно из кривой, дает относительно
небольшое уменьшение сопротивления. Кроме того, при дальнейшем увеличении длины
заземлителя начинают сказываться собственные сопротивления и индуктивность
провода, в результате чего сопротивление заземления не уменьшается.

Приведенные на
рис. 2.7
данные практически могут быть использованы для проволоки любого диаметра от 2
до 6 мм. Для устройства вытянутого заземлителя рекомендуется применять
оцинкованную стальную проволоку диаметром 4 или 5 мм. Глубина закопки
такого заземлителя (из круглой проволоки или полосового) должна быть не меньше
0,7 м в южных районах страны и 1 м в остальных областях СССР.

2.17. В целях
экономии места при устройстве заземления ленточному или проволочному
заземлителю можно придать форму замкнутого кольца.

Сопротивление
кольцевого ленточного заземлителя, помещенного в грунт на глубину h ,
м, может
быть приближенно определено по формуле

,                                               (2.7)

где r — удельное сопротивление грунта, ом × м; D —
диаметр кольца заземлителя, м; b — ширина полосы, м; h —
глубина закопки заземлителя, м.

Для
проволочного кольцевого заземлителя сопротивление заземления определяется по
той же формуле, но с заменой b н a 2 d .

,                                               (2.8)

При одной и той
же длине провода, полосы или ленты сопротивление кольцевого заземлителя всегда
больше, чем сопро тивление
вытянутого заземлителя (провод или лента, уложенные по прямой линии), и разница
тем больше, чем меньше диаметр.

Рис.
2.8. Кривая изменения сопротивления кольцевого заземлителя в зависимости от
радиуса кольца при d =4 мм, глубине закопки заземлителя h =
0,5 ¸ 0,7 м для различных
значений удельного сопротивления грунта

Вычисление параметров заземляющего проводника

На рис. 2.8
показана зависимость сопротивления кольцевого проволочного заземлителя от
радиуса кольца при различном удельном сопротивлении грунта. По этой кривой, не
делая расчетов, можно определить сопротивление кольцевого заземлителя для любых
значений удельного сопротивления грунтов в пределах от 10 до 1000 ом × м.

Глубина закопки
кольцевого заземлителя должна выбираться на тех же основаниях, что и для
вытянутого заземлителя.

2.18.
Сопротивление заземления пластинчатого заземлителя, представляющего собой
круглую или прямоугольную пластину, заложенную на глубину h (рис.
2.9),
можно определить по формуле

,                              (2.9)

где
D — диаметр пластины, м; r — удельное сопротивление грунта, ом × м.

Рис.
2.9. Пластинчатый заземлитель

Для квадратной
или прямоугольной пластины определяется эквивалентный диаметр по формуле

,                                                                (2.10)

где S —
площадь пластины, м2.

Увеличение
диаметра пластины свыше 125 см нецелесообразно, так как сопротивление
заземления начинает уменьшаться медленно.

Рис.
2.10. График изменения сопротивления пластинчатых заземлителей в зависимости от
удельного сопротивления грунта для пластины с эквивалентным радиусом, равным
0,55 м, при h = 0,5 ¸ 0,7 м

Для устройства
заземления при помощи пластинчатых заземлителей рекомендуются оцинкованные
листы железа размером 1,42 ´ 0,71 см, толщиной не
менее 3,5 мм. Такие размеры листа эквивалентны круглой пластине
диаметром около 1,13 м.

На рис. 2.10
приведен график изменения сопротивления пластинчатого заземлителя размером D = l , l м в зависимости от удельного
сопротивления грунта. Этот график позволяет, не делая расчетов, получить
необходимые сведения при проектировании заземлений.

Как работает система молниезащиты?

Определение уровня сопротивления вертикального электрода

Защитное заземление включает электроды, установленные в землю и соединенные электросвязью с заземляющей шиной.

В системе имеются такие элементы:

  1. Металлические стержни. Один или несколько металлических стержней направляют ток растекания в грунт. Обычно в качестве электродов используют отрезки длинномерного металла (трубы, уголок, круглые металлические изделия). В некоторых случаях используется листовая сталь.
  2. Металлический проводник, объединяющий несколько заземлителей в единую систему. Обычно в этом качестве используют установленный по горизонтали проводник в виде уголка, прута или полосы. Металлическую связь приваривают к концам закопанных в землю электродов.
  3. Проводник, соединяющий находящийся в грунте заземлитель с шиной, которая имеет связь с защищаемым оборудованием.

Два последних элемента называются одинаково — заземляющий проводник. Оба элемента выполняют идентичную функцию. Различие кроется в том, что металлосвязь находится в грунте, а проводник подключения заземления к шине располагается на поверхности. В связи с этим к проводникам предъявляются неодинаковые требования по устойчивости к коррозии.

Молниезащита зданий сводит к минимуму риск попадания в них грозовых разрядов и последствия таких попаданий. В народе такие системы называют громоотводами. Первый громоотвод придумал Бенджамин Франклин. Он представлял собой обычный металлический прут, воткнутый в землю. Металл притягивал на себя молнии, в результате находящиеся рядом здания оставались в безопасности.

Расценки на монтаж молниезащиты зависят от ее сложности. Современные простейшие системы работают по принципу, открытому Франклином, поэтому называются молниеотводами Франклина. На крупных зданиях устанавливается другая система с множеством металлических штырей, соединенных в решетчатую структуру. Такие громоотводы называются клеткой Фарадея. Цена монтажа молниезащиты такого вида существенно выше, но лишь она способна обеспечить безопасность для подобных объектов.

Молниезащита зданий состоит из внешней и внутренней систем. Первая отводит электрический разряд в землю при прямом попадании в здание. Вторая защищает электроприборы и проводку от перенапряжений, возникающих в сети при этом, и при попадании молнии в линии электропередач, трансформаторные будки и т.д.

Наружная система состоит из трех основных компонентов:

  • Молниеприемника. Это часть, которая размещается на высшей точке здания и притягивает на себя грозовой удар.
  • Токоотвода. Это проводник, по которому разряд от приемника передается на заземление.
  • Заземляющий контур.

Все элементы соединяются между собой сварными и болтовыми соединениями. Установка устройства молниезащиты в Нижнем Новгороде должна быть выполнена в соответствии с требованиями СНиП, с учетом типа грунта, на котором стоит здание, и других факторов. Только тогда оно обеспечит надежную защиту.

Внутренняя система состоит из разрядников и ограничителей перенапряжения, которые устанавливаются  первыми на входе электроснабжения в дом. После них подключаются счетчики и автоматы. Принцип их работы прост – при возникновении перенапряжения в сети их сопротивление падает, и разряд уходит в контур заземления. В нормальном режиме их сопротивление высоко.

Предлагаем ознакомиться:  Как самостоятельно провести расчет арматуры для фундамента

Чтобы обезопасить себя от риска попадания молнии в ваш дом, закажите профессиональный монтаж молниезащиты в ООО «СмартЭлектрикГрупп». Мы предлагаем следующие преимущества:

  1. Надежность. В той сфере, в которой работаем мы, цена халатности – здоровье и жизнь людей. Поэтому наши сотрудники – опытные мастера, которые ответственно относятся к своей работе.
  2. Качество. Мы используем эффективные материалы и технологии, а наши сотрудники обладают квалификацией для выполнения работ на профессиональном уровне.
  3. Соблюдение сроков. Мы руководствуемся принципом «Довольный клиент – постоянный клиент», поэтому соблюдаем сроки без ущерба для качества.
  4. Гарантии. На все работы – от проектирования до сдачи – предоставляем гарантию.
  5. Доступные цены. Наш стиль – качественный электромонтаж за разумные деньги. Поэтому стоимость работ по монтажу молниезащиты у нас доступна. Выезд специалиста для оценки объема работ предоставляем бесплатно.

Цена установки молниезащиты включает в себя монтажные и сварочные работы, а также материалы. Поскольку Нижний Новгород относится к региону, в котором риск попадания молнии в здание достаточно высок, не стоит испытывать судьбу. Закажите монтаж молниезащиты уже сегодня! Для этого позвоните или напишите нам по электронной почте. Вы можете уточнить цену за работу по монтажу молниезащиты в Нижнем Новгороде у наших консультантов.

Ознакомьтесь со всем спектром электромонтажных работ и услуг, предлагаемых нашей компанией по самой выгодной цене в Нижнем Новгороде.

Заказывайте услуги электрика на дому в Нижнем Новгороде у нас.

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ
МНОГОЭЛЕКТРОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

Расчёт заземляющего устройства

2.19. В грунтах
с большим удельным сопротивлением один заземлитель (труба, стержень, полоса,
кольцо, пластина и т.п.) имеет большое сопротивление и для получения требуемой
меньшей величины сопротивления приходится устраивать заземление из нескольких
единичных заземлителей, включенных параллельно. Заземляющее устройство при этом
называется многоэлектродным.

,                                                                      (2.11)

где R —
сопротивление единичного заземлителя, ом; п — число заземлителей; h — коэффициент использования, зависящий от
конфигурации и расположения заземлителей.

2.21. Полное
сопротивление нескольких вертикальных заземлителей одинакового сопротивления,
соединенных параллельно с помощью горизонтальных заземлителей (полос или
провода), определяется по формуле

,                                                      (2.12)

где R 1 — сопротивление
горизонтального заземлителя (соединительной полосы, шины), ом; R 2 — сопротивление
вертикального заземлителя, ом; h 1 — коэффициент использования
протяженных заземлителей, которыми являются соединительные полосы или шины; h 2 — коэффициент использования
вертикальных заземлителей; п — количество вертикальных заземлителей.

Расчёт заземляющего устройства

Примечание . Формулы ( 2.14) и ( 2.15)
действительны для случая одинаковых сопротивлений каждого из вертикальных
заземлителей, что обычно и принимается в расчетах.

Таблица 2.4

Отношение расстояния
между трубами (уголками) к их длине а/ l

Число
труб (уголков ) n

h

1

2

0,84 ¸ 0,87

3

0,76 ¸ 0,80

5

0,67 ¸ 0,72

10

0,56 ¸ 0,62

15

0,51 ¸ 0,56

20

0,47 ¸ 0,52

2

2

0,90 ¸ 0,92

3

0,85 ¸ 0,88

5

0,79 ¸ 0,83

10

0,72 ¸ 0,77

15

0,66 ¸ 0,73

20

0,65 ¸ 0,70

3

2

0,93 ¸ 0,95

3

0,90 ¸ 0,92

5

0,85 ¸ 0,88

10

0,79 ¸ 0,83

15

0,76 ¸ 0,80

20

0,74 ¸ 0,79

Таблица 2.5

Отношение расстояния
между трубами (уголками) к их длине а/l

Число
труб (уголков) п

h

1

4

0,66 ¸0,72

6

0,58 ¸0,65

10

0,52 ¸0,58

20

0,44 ¸0,50

40

0,38 ¸0,44

60

0,36 ¸0,42

100

0,33 ¸0,39

2

4

0,76 ¸0,80

6

0,71 ¸0,75

10

0,66 ¸0,71

20

0,61 ¸ 0,66

40

0,55 ¸0,61

60

0,52 ¸0,58

100

0,49 ¸0,55

3

4

0,84 ¸0,86

6

0,78 ¸0,82

10

0,74 ¸0,78

20

0,68 ¸0,73

40

0,64 ¸0,69

60

0,62 ¸0,67

100

0,59 ¸0,65

2.22.
Коэффициенты использования h для многоэлектродных
заземлителей (без учета влияния соединительной полосы), состоящих из
вертикальных стержней (труб или уголков), размещенных в ряд, приведены в табл. 2.4, а
для тех же заземлителей, размещенных по замкнутому контуру, — в табл. 2.5.
Коэффициенты использования параллельно уложенных полосовых заземлителей (ширина
полосы b = 20 ¸ 40 мм, глубина
заложения h = 30 ¸ 80 см)приведены
в табл. 2.6.

2.23.
Коэффициенты использования соединительной полосы в ряду из вертикальных
заземлителей приведены в табл. 2.7, в замкнутом контуре — в табл. 2.8.

Таблица 2.6

Длина каждой полосы, м

Число
параллельных полос п

Коэффициенты
использования при расстоянии между параллельными полосами, м

1

2,5

5,0

10,0

15,0

15

2

0,631)

0,751)

0,831)

0,921)

0,961)

5

0,37

0,49

0,60

0,73

0,79

10

0,25

0,37

0,49

0,64

0,72

20

0,16

0,27

0,39

0,57

0,64

25

5

0,35

0,45

0,55

0,66

0,73

10

0,25

0,31

0,43

0,57

0,66

20

0,14

0,23

0,33

0,47

0,57

50

2

0,601)

0,69

0,781)

0,881)

0,931)

5

0,33

0,40

0,48

0,58

0,65

10

0,20

0,27

0,35

0,46

0,53

20

0,12

0,19

0,25

0,36

0,44

75

5

0,31

0,38

0,45

0,53

0,58

10

0,18

0,25

0,31

0,41

0,47

20

0,11

0,16

0,22

0,31

0,38

100

5

0,30

0,36

0,43

0,51

0,57

10

0,17

0,23

0,28

0,37

0,44

20

0,10

0,15

0,20

0,28

0,345

200

5

0,28

0,32

0,37

0,44

0,50

10

0,14

0,20

0,23

0,30

0,36

20

0,088

0,12

0,15

0,215

0,265

1 ) Данные приближенные.

Таблица 2.7

Отношение расстояния
между трубами (уголками) к их длине а/ l

Коэффициенты
использования соединительной полосы при числе труб (уголков) п вряду

4

5

8

10

20

30

50

65

1

0,77

0,74

0,67

0,62

0,42

0,31

0,21

0,20

2

0,89

0,86

0,79

0,75

0,56

0,46

0,36

0,34

3

0,92

0,90

0,85

0,82

0,68

0,58

0,49

0,47

Таблица 2.8

Отношение расстояния
между трубами (уголками) к их длине а/ l

Коэффициенты
использования соединительной полосы при числе труб (уголков) п в
контуре заземления

4

5

8

10

20

30

50

70

100

1

0,45

0,40

0,36

0,34

0,27

0,24

0,21

0,20

0,19

2

0,55

0,48

0,43

0,40

0,32

0,30

0,28

0,26

0,24

3

0,70

0,64

0,60

0,56

0,45

0,41

0,37

0,35

0,33

Расчёт заземляющего устройства

2.24
Коэффициенты использования для многолучевого заземления, состоящего из
вытянутых протяженных одиночных заземлителей, расположенных в радиальном
направлении, приведены в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Длина луча, м

Коэффициенты
использования при числе лучей п

3

4

6

и при
диаметре проводника луча, см

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

2,5

0,76

0,74

0,72

0,71

0,63

0,61

0,59

0,58

0,50

0,48

0,46

0,45

5,0

0,78

0,76

0,74

0,73

0,67

0,65

0,63

0,62

0,53

0,51

0,49

0,48

10,0

0,81

0,79

0,77

0,76

0,70

0,69

0,67

0,66

0,57

0,55

0,53

0,51

15,0

0,82

0,80

0,78

0,76

0,72

0,70

0,68

0,66

0,59

0,57

0,55

0,53

30,0

0,84

0,82

0,80

0,78

0,75

0,73

0,71

0,69

0,62

0,60

0,58

0,56

Примечания. 1. При
применении для лучей полосовой стали эквивалентный диаметр принимается равным b /2, где b — ширина полосы.

2. Приведенные коэффициенты могут
применяться для глубины заложения 0,3 ¸ 0,8 м.

2.25.
Коэффициенты использования для многоэлектродных заземлений, состоящих из
полосно-листовых заземлителей, запараллеленных между собой, приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Вид заземления

п

Значение
h при

d = 4a

d = 2a

2

0,66

0,62

4

0,52

0,38

6

0,43

0,3

8

0,4

0,27

10

0,39

0,25

2

0,75

0,67

4

0,6

0,46

6

0,55

0,38

8

0,54

0,35

10

0,52

0,32

Соответствующие
значения h 1 и h 2
приведены в табл. 2.5 и 2.8: h 1 = 0,32, h 2 =
0,63. Подставляя в формулу данные R 1 , R 2 , h 1 и h 2 получаем

При параллельном
соединении уголков между собой изолированным проводом общее сопротивление
заземления определяется по формуле R об = R 2 / n h 2 = 30/20 × 0,63 = 2,38 ом

Расчёт заземляющего устройства

2.26.
Сопротивление заземлителя, выполненного в виде многолучевой звезды,
расположенной у поверхности земли, рассчитывается по формуле

,                                       (2.13)

где l —
длина луча, м; r — удельное сопротивление земли, ом × м; d —
диаметр провода, из которого сделаны лучи, м; п — число лучей;

.                                               (2.14)

В табл. 2.11
приведены значения функции N ( n )
при
некоторых значениях п.

Расчёт заземляющего устройства

Таблица 2.11

n

2

3

4

6

8

12

100

N (п)

0,7

1,53

2,45

4,42

6,5

11,0

116

При n {amp}gt; 6
функция

N ( n ) » ( n — l ) ln 3,414 — ln n .                                          (2.15)

ГЛУБИННЫЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛИ

2.29.
В реальных условиях земля имеет многослойное строение, однако для практических
расчетов достаточно представлять землю в виде двухслойной структуры. Во многих
случаях удельное сопротивление нижнего слоя ниже сопротивления верхнего слоя,
поэтому целесообразно использование заглубленных (от 5 до 10 м)и
глубинных (свыше 10 м)заземлителей, что приводит к существенной
экономии средств, труда и материалов.

На рис. 2.14приводятся графики веса металла многоэлектродного заземления в зависимости
от числа электродов (кривая 1)и веса эквивалентного глубинного
заземления при различном расположении электродов в контуре многоэлектродного
заземления и однородном строении грунта (кривые 2, 4, 6 — заземление в
виде контура срасстоянием между электродами 7,5;

5 и 2,5 м соответственно;
кривые 3, 5 — заземление в виде ряда с расстоянием между электродами 5 и 2,5 м
соответственно). Из графика видно, что существенная экономия материалов
достигается при применении глубинных и заглубленных заземлителей и в однородном
грунте (с постоянным по глубине удельным сопротивлением) за счет лучшего
использования поверхности растекания токов.

2.30.
Сопротивление растеканию токов с вертикального заземлителя, начинающегося от
поверхности земли при двухслойном ее строении, определяется по формуле

,                          (2.16)

где к =
( r 2 — r 1 )/( r 2 r 1 ) — коэффициент
неоднородности; r 1 — удельное сопротивление
верхнего слоя, ом × м; r 2 — удельное сопротивление
нижнего слоя, ом × м; h —
глубина верхнего слоя, м; l — длина заземлителя, м; d —
диаметр заземлителя, м.

Расчёт заземляющего устройства

1 — вес многоэлектродного заземления в
зависимости от количества электродов; 2 — вес эквивалентного глубинного
заземления при выполнении многоэлектродного заземления в виде контура с
расстоянием между электродами 7,5 м; 3 — вес эквивалентного глубинного
заземлителя при выполнении многоэлектродного заземления в виде ряда с
расстоянием между электродами 5 м;

4 — вес эквивалентного глубинного
заземлителя при выполнении многоэлектродного заземления в виде контура с
расстоянием между электродами 5 м; 5 — вес эквивалентного
глубинного заземлителя при выполнении многоэлектродного заземления в виде ряда
с расстоянием между электродами 2,5 м; 6 — вес эквивалентного глубинного
заземлителя при выполнении многоэлектродного заземления в виде
многоэлектродного замкнутого контура с расстоянием между электродами 2,5 м

, ом                                         (2.17)

Формула ( 2.17)
справедлива для глубинного заземлителя, выполненного в виде одного стержня. При
l / h {amp}gt; 6 ошибка по сравнению
с расчетами по ф-ле ( 2.16) не превышает 3%, а при l / h
= 1,5 она
достигает 15%.

Рис. 2.15 Номограмма для
определения длины глубинного заземлителя

Рис.
2.16. Зависимости веса и длины глубинного заземлителя от диаметра стержня при
постоянном сопротивлении заземления

2.32. На рис. 2.15
построены номограммы для определения длины глубинного заземлителя по заданной
величине R и известным величинам h ,
d , r 1 и r 2 . Порядок расчета следующий.

На правой ветви
оси абсцисс отложены значения толщины верхнего слоя h . Восстанавливая
перпендикуляр из точки, соответствующей известному значению h ,
до
пересечения с соответствующей линией r 2 / r 1 , найдем величину А, отложенную по оси
ординат. Далее, зная отношение r 2 / R и проведя из полученной
точки на оси ординат прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с
соответствующей линией r 2 / R , найдем на левой ветви оси
абсцисс искомое значение длины глубинного заземлителя l .

Таким образом,
отыскание величины l сводится к проведению на
графике трех линий, параллельных осям координат. Например, если h =
15 м, r 1 = 500 ом × м, r 2 = 100 ом × м и необходимо получить
сопротивление R = 20 ом, по графику на рис. 2.15 найдем, что l =
18,5 м. Ход вычислений показан на рис. 2.15 пунктиром.

2.33.
Дополнительная экономия материала может быть получена при рациональном выборе
диаметра прутка заземлителя. На рис. 2.16 приводится график веса
прутка и его длины в зависимости от диаметра при неизменном сопротивлении
заземлителя.

Практическое
выполнение глубинных заземлителей рассматривается в гл. 7.

Расчет параметров проводников

Длина металлических стержней важна, поскольку влияет на эффективность системы защиты. Имеет значение и длина элементов металлосвязи. Кроме того, от длины металлических деталей зависят расход материала и общие затраты на обустройство заземления.

Сопротивление вертикальных электродов определяется их длиной. Другой параметр — поперечные размеры — не влияет существенным образом на качество защиты. И все же сечение проводников регулируется Правилами устройства электроустановок, так как данная характеристика важна с точки зрения устойчивости к коррозии (электроды должны служить 5 – 10 лет).

При соблюдении прочих условий существует правило: чем больше металлических изделий участвует в схеме, тем выше безопасность контура. Работы по организации заземления довольно трудоемкие: чем больше заземлителей, тем больше земляных работ, чем длиннее стержни, тем глубже их нужно забивать.

Расчёт заземляющего устройства

Что выбрать: количество электродов или их длину — решать организатору работ. Однако на этот счет есть определенные правила:

  1. Стержни необходимо устанавливать ниже горизонта сезонного промерзания по крайней мере на 50 сантиметров. Это позволит отстранить сезонные факторы от влияния на эффективность системы.
  2. Дистанция между вертикально установленными заземлителями. Расстояние определяется конфигурацией контура и длиной стержней. Для выбора правильной дистанции нужно воспользоваться соответствующей справочной таблицей.

Нарезанный металлопрокат вбивают в грунт на 2,5 – 3 метра при помощи кувалды. Это довольно трудоемкая задача, даже если учесть, что из указанной величины нужно вычесть примерно 70 сантиметров глубины траншеи.

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЭЗ ГРУНТА ПО
СХЕМАМ ВЕННЕРА И ШЛЮМБЕРЖЕ

Дата проведения работ

Прибор МС 08 №…….

Расчёт заземляющего устройства

Примечание . Грунт глинистый, средней влажности,
количество осадков, выпавших до момента измерений, соответствует норме. Глубина
промерзания 1,5 м, средняя многолетняя температура января -10°С.

На основании измерения
установлено, что грунт имеет двухслойную электрическую структуру с параметрами

r 1 = 80 ом × м ; r 2 = 18,8 ом × м ; h 1 = 0,5 м.

Рис. 8.10. Примерный образец
заполненного бланка для записи и обработки
результатов ВЭЗ

Объект,
площадка №

, ом × м;                                            (8.4)

Расчёт заземляющего устройства

r к = 6,28 × Ra , ом × м;                                                      (8.5)

— при
перемещении электрода ( H 1 ) в левую сторону от
электрода А

, ом × м ;

— при
перемещении электрода ( H 1 ) b правую сторону от электрода А

, ом × м ,

где l , d , а, , r , L —
расстояния, показанные на схемах (см. рис. 8.9), м, R —
показания прибора, ом.

— при
измерениях по схеме Шлюмберже

;                                                  (8.6)

— при
измерениях по схеме Веннера

;                                             (8.7)

— при
измерениях по схеме ВНИИЭСХ

r к = f2( r ).

Эти зависимости
для последующей обработки изображают графически в прямоугольных координатах с
логарифмическим масштабом по каждой из осей. Графики экспериментальной
зависимости r к= f( l ), r к= f1(1,5а)
и r к= f2( r )
называются кривыми ВЭЗ. Для их построения применяется специальная
билогарифмическая бумага со стандартным масштабом (длина логарифмической
единицы равна 6,25 см). Образец построения кривой ВЭЗ показан на
рис. 8.11.

Рис. 8.11. Кривая ВЭЗ

Рис.
8.12. Набор палеток для двухслойного грунта

8.34. После
построения кривой ВЭЗ с помощью специального набора палеток (рис. 8.12)
определяются параметры двухслойной электрической структуры грунта — удельное
сопротивление верхнего ( r 1 ) и нижнего ( r 2 ) слоев и толщина верхнего
слоя h 1 .

С этой целью на
билогарифмическую бумагу, где изображена кривая ВЭЗ, накладывают кальку, на
которую карандашом переносят кривую и ее оси координат. Затем кальку
накладывают на набор палеток и, перемещая ее так, чтобы сохранялись
параллельность осей координат, добиваются достаточно хорошего совпадения я
кривой ВЭЗ с одной из палеток или же закономерного расположения ее между двумя
соседними палетками.

Расчёт заземляющего устройства

После этого на
кальку переносят начальные оси координат палеток и снова накладывают ее на
билогарифмическую бумагу. Добившись точного совмещения изображений на кальке и
билогарифмической бумаге, приступают к определению параметров двухслойной
структуры грунта. Ось ординат палеток отсекает на оси абсцисс кривой ВЭЗ
значения h 1 , м;

Предлагаем ознакомиться:  Как топить печь углем: как правильно топить, уголь для топки, можно ли топить дровяную печь углем, как разжечь уголь в печке, каким углем топить

Пример
определения параметров r 1 , r 2 и h 1 приведен на рис. 8.13.
В этом примере r 1 = 150 ом × м; r 2 = 19 ом × м и h 1 = 1,5 м.

1 — кривая ВЭЗ; 2 — палетки, 3 — ось
абсцисс; 4 — ось ординат палеток; 5 — асимптота

8.35. В
большинстве случаев кривые ВЭЗ хорошо совмещаются с палетками для двухслойной
структуры грунта, однако иногда они несколько отличаются от палеток — имеют на
конце кривой горизонтальный участок. Последнее говорит о том, что в нижнем слое
грунт достаточно однороден, а в верхнем строение его сложное.

Для расчетов
сопротивления растеканию токов с заземлителей важно знать точные значения
параметров r 2 и h 1 , поэтому применение
двухслойных палеток вполне допустимо.

Пример
определения параметров при несовпадении кривой ВЭЗ с палетками в верхней ее
части показан па рис. 8.14. В этом примере r 1 = 80 ом × м; r 2 = 18 ом × м; и h 1= 1,3 м, причем
r 1 и h 1 найдены с некоторым запасом.

1 — кривая ВЭЗ; 2 — палетки; 3 —
асимптота r к = r 2 ; 4 — ось абсцисс палеток; 5 — ось ординат палеток

8.36. В
песчаных грунтах хорошо проводящий слой совпадает со слоем грунтовой воды,
поэтому h 1 может достигать 5 м и более. При
использовании для вертикального электрического зондирования измерителей МС-08
кривая ВЭЗ получается неполной, без нижней ветви с горизонтальным участком,
если глубина верхнего слоя более 5 м.

Относительно r 2 можно сказать, что его
значение не превышает 50 ом × м. В случае необходимости
величина r 2 может быть уточнена с
помощью более чувствительной аппаратуры, которая позволяет измерять r к при больших расстояниях АВ
или методом длинного контрольного электрода.

Следует
отметить, что в песчаных грунтах решающую роль играет определение параметра h 1 , так как он дает возможность
найти наиболее рациональную длину вертикального электрода для будущего
заземляющего контура.

1 — кривая ВЭЗ; 2 — палетка для r 2 : r 1 = 1:19; 3 — ось абсцисс палеток; 4 — ось ординат палеток

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ, ПОМЕЩЕННЫХ В КОКСОВОЙ МЕЛОЧИ

2.34. Сопротивление
растеканию одиночного вертикального электрода в коксовой мелочи (рис. 2.17)
определяется по формуле

                (2.18)

где к1 — коэффициент промерзания, учитывающий
сезонные колебания температуры грунта для вертикального заземления; r — удельное сопротивление грунта, ом × м; l в — длина вертикального
электрода м; t в — средняя глубина установки
электрода, равная расстоянию от поверхности земли до середины электрода, м;

d в — наружный диаметр электрода, м (для
электродов из угловой стали вместо диаметра d подставляется эквивалентная
величина, равная ширине стороны b уголка с коэффициентом
0,95; d экв » 0,95 b );
r акт — удельное электрическое
сопротивление коксовой мелочи, ом × м ; d акт — наружный диаметр коксовой
засыпки, м.

2.35
Сопротивление растеканию одиночного горизонтального электрода или
соединительной полосы в коксовой мелочи (рис. 2.18) при   l г {amp}gt;{amp}gt; d г и t г {amp}lt;{amp}lt; l г /4определяется по
формуле

,                         (2.19)

где к2
— коэффициент промерзания, учитывающий сезонные колебания температуры грунта
для горизонтальных заземлителей; r — удельное сопротивление
грунта, ом × м; l г — длина горизонтального
заземлителя, м; d г — наружный диаметр горизонтального
электрода, м (для электродов из угловой или полосовой стали
вместо диаметра а подставляется эквивалентная величина, равная ширине
стороны b уголка с коэффициентом
0,95);

Рис
2.17. Схема установки одиночного вертикального заземлителя в
коксовой засыпке

Удельное
сопротивление коксовой мелочи r акт зависит от типа угля, из
которого получен кокс, и составляет величину порядка 0,22 ¸ 2,5 ом × м. Коксовая мелочь,
используемая при устройстве заземлений, представляет собой зерна диаметром 10 ¸ 15 мм (согласно ГОСТ
МТУ-2834 и ТУ-1020). При расчетах следует принимать величину r акт = 2,5 ом × м.

Рис.
2.18. Схема установки одиночного горизонтального заземлителя в коксовой засыпке

На рис. 2.19
показана схема установки многоэлектродного заземления из вертикальных
электродов, помещенных в коксовой мелочи.

Рис.
2.19 Схема установки многоэлектродного заземления в коксовой засыпке

2.36. Вместо
засыпки коксовой мелочи на месте оборудования заземлений часто применяют
заземлители с цементированной коксовой мелочью вокруг металлического стержня
заводского изготовления (типа ЗКА-140). На рис. 2.20 показана схема установки
многоэлектродного заземления из электродов типа ЗКА-140.

Рис
2.20. Схема установки многоэлектродного заземления из электродов типа ЗКА-140

Расчёт заземляющего устройства

Применение
прослойки в виде коксовой мелочи между металлическими электродами и основным грунтом уменьшает сопротивление заземления и увеличивает
срок службы заземлений.

Экономное расходование материала

Так как сечение металла — не самый важный параметр, рекомендуется приобретать материал с наименьшей площадью сечения. Однако при этом нужно оставаться в пределах минимально рекомендуемых значений. Наиболее экономичные (но способные выдержать удары кувалды) варианты металлоизделий:

  • трубы диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок от 3 миллиметров;
  • уголок равнополочный (сторона — 50 или 60 миллиметров, толщина — 4 или 5 миллиметров);
  • круглая сталь (диаметр от 12 до 16 миллиметров).

В качестве металлосвязи оптимальным выбором станет полоса из стали толщиной 4 миллиметра. В качестве альтернативы подойдет 6-миллиметровый стальной прут.

Наружный участок заземления можно изготовить из 4-миллиметровой полосы (ширина — 12 миллиметров).

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ ПРИ ИМПУЛЬСНЫХ ТОКАХ

2.37. В случае
прохождения через заземлитель импульсных токов, возникающих при грозе, в
формулы для расчета сопротивления заземлителя следует ввести дополнительно
импульсный коэффициент.

2.38. При
значительных по величине импульсах тока в грунте вблизи заземлителя возникают
настолько большие напряженности электрического поля, что в отдельных участках
земли происходит частичный искровой пробой. Согласно исследованиям искровой
пробой в средних по проводимости грунтах возникает при напряженности
электрического поля Е = 3 кв/см.

2.39. В случае
возникновения искрового пробоя шунтируется переходное сопротивление прилегающих
участков грунта и уменьшается общее сопротивление заземления. Это явление
приводит как бы к увеличению размеров заземлителя по сечению и уменьшению
удельного сопротивления грунта. Поэтому сопротивление единичного заземлителя
для импульсных токов при грозе определяется по формуле

,                                                             (2.20)

Расчёт заземляющего устройства

где R з — сопротивление заземлителя при постоянном токе и
токах низкой частоты; a — импульсный коэффициент,
учитывающий снижение сопротивления заземления при импульсных токах.

2.40.
Импульсные коэффициенты, которые необходимо учитывать при расчетах заземлений,
предназначенных для защиты устройств связи от грозы, приведены в табл. 2.14.

Таблица 2.14

Тип заземлителя

Схема
заземлителя

Длина
заземлителя, м

Обозначение
импульсного коэффициента

Величина
импульсного коэффициента при удельном сопротивлении грунта r , ом × м

до 50

51 ¸ 100

101 ¸ 300

301 ¸500

501 ¸ 1000

Трубчатый

Рис. 2.3

2 ¸ 3

a 1

1

0,8

0,6

0,4

0,35

Протяженный проволочный или полосовой

Горизонтально расположенный заземлитель, закопанный в грунт

5 ¸ 10

a 2

1

0,9

0,7

0,5

0,4

10 ¸ 20

1,05

0,95

0,78

0,65

0,5

20 ¸ 30

1,2

1,1

0,95

0,73

0,52

2.41.
Импульсный коэффициент необходимо учитывать также и при определении
сопротивления многоэлектродного заземлителя, употребляемого для защиты
устройств связи от грозовых разрядов. В этом случае для расчета сопротивления
заземления из стержневых заземлителей, соединенных изолированными проводами,
применяется формула

, ом,                                                           (2.21)

а для
стержневых заземлителей, соединенных голыми проводами,

, ом,                                      (2.22)

где a 1 , a 2 — берется из табл. 2.14; h 1 , h 2 — из табл. 2.4 — 2.9.

Для протяженных
проволочных или полосовых заземлителей в том же случае применяется формула

.                                                                 (2.23)

СРОК СЛУЖБЫ РАБОЧИХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
И СПОСОБЫ ПРОДЛЕНИЯ ЭТОГО СРОКА

2.42.
Металлические заземлители, находясь в земле, подвергаются коррозии, причем в
особо неблагоприятных условиях находятся заземлители рабочего заземления, через
которые проходят рабочие токи постоянного направления.

— заземления
установок дистанционного питания усилительных пунктов на кабельных и воздушных
линиях связи по системе «провод — земля»;

— заземления
установок дистанционного питания постоянным током радиоузлов
радиотрансляционной сети;

Расчёт заземляющего устройства

— заземления
катодных установок на кабельных линиях связи для защиты оболочек кабелей от
коррозии;

— заземления
телеграфных станций, работающих по однопроводным цепям;

— заземления
телефонных станций с центральной батареей.

2.44. В
перечисленных в п. 2.43 установках подвергаются электрокоррозии те
заземлители, которые соединены с положительным полюсом источника тока. Стальные
трубы или другой формы заземлители постепенно разрушаются токами, стекающими с
них в грунт. Со стальных труб 1 a тока уносит в год
практически от 9 до 10 кг металла.

2.45.
Рассчитанная конструкция заземляющего устройства, исходя из нормы общего
сопротивления, должна быть проверена на долговечность, т.е. на срок возможной
эксплуатации этого устройства.

2.46. За
предельный срок эксплуатации заземлителей можно принять такой срок, по
истечении которого вес каждого заземлителя снизится до 0,25 первоначального
веса. При этом условии срок службы Т заземляющего устройства из стальных
вертикальных электродов определяется по формуле

, лет,                                   (2.24)

где п —
количество отдельных заземлителей (труб) в заземляющем устройстве; I —
величина рабочего тока, стекающего в землю через заземление, а; l —
длина трубчатого заземлителя, м; d 1 — внешний диаметр трубчатого
заземлителя, м; d 2 — внутренний диаметр
трубчатого заземлителя, м.

При заданном
сроке службы заземлителя общее количество требуемых заземлителей определяется
по формуле

.                                           (2.25)

Срок службы
заземлителя можно определить также по более общей формуле

, лет,                                                        (2.26)

где Q —
вес стальных электродов и соединительной полосы, кг; I —
рабочий ток, стекающий с заземлителей в землю, а; к — электрохимический
коэффициент разрушения.

Расчёт заземляющего устройства

В расчетах к
принимается равным 0,04 для стальных электродов, помещенных в грунт без
коксовой мелочи и 0,4 для тех же электродов в коксовой мелочи.

Учитывая неодинаковые
условия эксплуатации для многоэлектродного заземлителя, расчет срока службы
рекомендуется производить раздельно для вертикальных электродов и
горизонтальной полосы.

Срок службы
вертикальных электродов Твопределяется из выражения

; лет,                                                          (2.27)

где Q в — вес вертикальных
электродов, кг; I в — ток, стекающий с
вертикальных заземлителей, а.

Величина I в определяется по формуле

Расчёт заземляющего устройства

, а,                                                            (2.28)

где R ¢ г — сопротивление
горизонтальных электродов, ом;

R ¢ в — сопротивление
вертикальных электродов, ом.

Срок службы
соединительной полосы определяется по формуле

, лет,                                                          (2.29)

, а.                                                            (2.30)

2.47 Часто срок
службы может оказаться очень малым (3 — 8 лет). Опыт показывает, что
целесообразно строить заземляющее устройство так, чтобы заземление работало без
замены электродов не менее 15 лет. Это может быть достигнуто с помощью забивки
дополнительных электродов к тем, которые были определены из условия соблюдения
нормы заземления.

Значительного
увеличения срока службы заземлителей можно достигнуть, если использовать в
качестве прослойки между основным грунтом и металлом электрода — коксовую
мелочь. Исследования показывают, что в этом случае при стекании электрического
тока с электрода в грунт процесс разрушения электрода от электролитической
коррозии резко замедляется.

Иными словами,
срок службы заземлителя, состоящего из электродов, в коксовой мелочи увеличивается
(при диаметре кок совой
прослойки у каждого электрода 0,25 м)не менее чем в 5 ¸ 10 раз.

Пример 1 . Определить срок работы
заземления установки дистанционного питания усилителей кабельной магистрали,
если заземляющее устройство имеет следующие данные: количество труб n =
25; длина каждой трубы l = 200 см, внешний
диаметр трубы d 1 = 4 см; внутренним диаметр d 2 = 3,2 см, ток через
заземление I = 2 а.

Тогда время (в
годах) службы заземленияопределится но формуле

года.

Если задан срок службы
заземляющего устройства, то можно определить необходимое количество трубчатых
заземлителей, исходя из электрокоррозии. При тех же размерах единичных
заземлителей количество их при Т = 15 лет будет

 труб.

Таким образом,
дополнительное количество электродов составляет 56-25 = 31 шт.

Если электроды
рассматриваемого в данном примере заземления будут помещены в коксовой мелочи,
то срок службы заземления будет уже не 6,7 года, а, покрайней
мере, в 5 раз больше, т.е. Т = 33,5 года. При этом не потребуются
дополнительные электроды, как это было показано у заземления с электродами,
помещенными прямо в грунт.

Пример 2 . Определить срок работы
заземления автоматической телефонной станции (АТС) с числом соединительных
линий 400.

Согласно табл. 4
ГОСТ 464-68 на заземление сопротивление рабочего заземления для такой станции
должно быть равным 2,5 ом. Удельное сопротивление грунта в местах
устройства заземлений — r = 60 ом × м. Заземляющее
устройство состоит из трубчатых заземлителей; длина каждой трубы 2 м, внешний
диаметр 4 см (внутренний диаметр 3 см).

Для соблюдения
нормы сопротивления заземления (2,5 ом)заземляющее устройство
содержит 10 труб (указанного размера), соединенных параллельно между собой.
Средний уравнительный рабочий ток через заземление принят 2,5 а, тогда
время службы заземления АТС определяется по формуле

 года.

Этот срок не
приемлем. При размещении электродов в коксовой мелочи срок службы значительно
повышается.

Пример 3 . Рассчитать заземление с
использованием коксовой мелочи для НУП кабельной магистрали при следующих
данных: тип кабеля — МКСБ 4 ´ 4 ´ 1,2; аппаратура уплотнения — К-60; расчетное значение удельного
электрического сопротивления грунта — r гр = 80 ом × м; удельное
электрическое сопротивление коксовой мелочи — r акт = 2,5 ом × м.

Порядок расчета

где к c —
количество систем в НУП, подлежащих дистанционному питанию, I с — ток, требуемый для одном
системы и равный 0,28 а.

При полном
использовании кабеля МКСБ 4 ´ 4 ´ 1,2 и последовательном питании систем К-60 кс = 4, I с = 0,28 а (ИТСЭ, ч. VI , табл.
18.2) и полный рабочий ток НУП I = 4 × 0,28 = 1,12 а.

 ом.

3. Определим
количество вертикальных электродов, исходя из нормируемой величины
сопротивления растеканию для грунтов с удельным электрическим сопротивлением r
{amp}lt; 100 ом × м. Для этих условий
сопротивление растеканию электрода должно быть не выше 10 ом и
удовлетворять допустимому падению напряжения 12 в, т.е. R з = 12/1,12 = 10,7 ом, n в = 16,5/10,7 = 1,55 » 2
электрода.

4. Найдем длину l г соединительной шины, если
расстояние между электродами а = 5 м, l г = ( n в — 1) = (2 — 1) × 5 = 5 м.

 ом.

 ом,

что удовлетворяет нормам
сопротивления растеканию контура заземления НУП для грунтов с удельным
сопротивлением меньшим, чем 100 ом × м.

9. Рассчитаем
вес соединительной полосы: Q г = 5 × 1,256 = 6,28 кг.

10. Определим
вес вертикальных электродов: Q в = 2 × 9,4 = 18,8 кг.

11. Найдем срок
службы вертикальных электродов по ф-ле ( 2.27): Тв
= 0,3 × 18,8/0,765 = 7,37 лет.

12. Определим
срок службы горизонтального заземлителя по ф-ле ( 2.29):
Тг = 0,3 × 6,28/0,355 = 5,3 года. Как
видно, этот срок не удовлетворяет условию Тг {amp}gt; Тв.

Для обеспечения
условия Тг {amp}gt; Тв необходимо увеличить
сечение соединительной полосы. Вместо полосы 40 ´ 4 мм примем полосу 60 ´ 5 мм, что незначительно изменит общее сопротивление контура. В
этом случае получим Q ¢ г = 5 × 2,36 = 11,8 кг.Срок службы соединительной полосы будет
равен

Т ¢ г =
0,3 × 11,8/0,355 = 10,0 лет,

что удовлетворяет условию Т ¢ г
{amp}gt; Тв, т.е. Т ¢ г = 1,35 T в . Расчет можно считать законченным.

Пример 4. Рассчитать заземление с
использованием армированных электродов заводского изготовления типа ЗКА-140 для
НУП кабельной магистрали при следующих данных: тип кабеля — МКСБ 4 ´ 4 ´ 1,2; аппаратура уплотнения —
К-60; расчетное значение удельного электрического сопротивления грунта — r г =
80 ом × м; удельное электрическое
сопротивление коксовой мелочи — r акт
= 2,05 ом × м.

Контур
заземления будет эксплуатироваться в первой климатической зоне СССР, где
коэффициент промерзания равен 1,8 ¸ 2,0.

Порядок расчета

 ом.

3. Определим
количество вертикальных электродов аналогично приведенному выше примеру. Для
этих условий сопротивление растеканию электрода не должно превышать 10,7 ом × м, т.
е n в = 55,6/10,7 = 5,2 » 6 электродов.

Заключение

Поскольку самое высокое сопротивление грунта отмечается в сухое и морозное время, организацию заземлительной системы лучше всего запланировать именно на этот период. В среднем сооружение заземления занимает 1 – 3 рабочих дня.

До засыпки траншеи землей следует проверить работоспособность заземлительных устройств. Оптимальная среда для проверки должна быть как можно более сухой, в почве не должно быть много влаги. Поскольку зимы не всегда бывают бесснежными, проще всего заняться строительством системы заземления в летний период.

Комментировать
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector