Заземление грунты

Заземление грунты

§ 3. Особенности заземляющих устройств в вечномерзлых грунтах

Заземляющие устройства выполняются в соответствии с правилами устройств электроустановок [9] 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.

40×4 мм«>
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.

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)»>
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.

Способы повышения эффективности заземления электроустановок. Как избежать ошибок?

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (ПУЭ п. 1.7.15.)

Качество такого контакта напрямую свидетельствует об эффективности заземлителя, которая, в свою очередь, зависит от удельного электрического сопротивления окружающего грунта. Известно, что удельное сопротивление грунта напрямую зависит от таких характеристик, как почвенный состав грунта, температура в определенный момент времени года, содержание грунтовой влаги, степень засоленности, глубины промерзания грунта в зимний период, наличие многолетней мерзлоты и некоторых других. Для заземлителей существует еще один значимый фактор – это переходное электрическое сопротивление электрод – грунт. Данная характеристика важна как показатель эффективности заземлителя как в составе молниезащиты зданий и оборудования, так и функционального заземления (например, телекоммуникационного оборудования), а также защитного (рабочего, рабоче–защитного, линейно-защитного) заземления.

Современная электроника во много раз сложнее и точнее той, что использовалась в промышленности и быту 10-15 лет назад, а чем сложнее оборудование, тем более чувствительным оно оказывается к внешним электрическим воздействиям. В связи с этим возрастают требования и к заземлению.

Для достижения нормативных значений сопротивлений контура заземления в настоящее время используются множество способов. Наиболее известными, являются вертикальные (штыревые) заземлители, либо горизонтальные лучевые, из черной углеродистой стали, защищенные от коррозии горячим цинкованием или омедненных, которые забиваются или забуриваются в грунт. В условиях высокоомных грунтов (например, скальные породы, сухой песок или вечномерзлые грунты) часто применяются глубинные заземлители либо горизонтальные протяженные заземлители из полосовой стали или круглого сечения.

Применение таких способов, ставших «традиционными», чаще всего, приводит к высокой металлоемкости контура заземления, выносу высокого потенциала за пределы защищаемого объекта, значительным трудозатратам на монтаж, обслуживание и последующий ремонт.

Для снижения переходного электрического сопротивления электрод – грунт и повышения эффективности заземлителей, сегодня используется различные виды около электродных заполнителей, такие как: засыпка из минеральных солей, засыпка из глины, а также угольная засыпка или коксовая мелочь и некоторые другие.

Рассмотрим наиболее популярные из них подробнее:

1. Добавление в грунт минеральных солей

Общеизвестно, что засыпка из минеральных солей вокруг заземлителя повышает электропроводность грунта, так как соль, смешиваясь с грунтовой влагой, превращается в электролит. Обычно это хлорид натрия (или поваренная соль). Также соль снижает температуру замерзания грунта и уменьшает риск образования наледей на теле заземлителя в зимний период. Такой метод достаточно популярен в Северных регионах, в особенности в условиях многолетнемерзлых грунтов. Однако существенным минусом такого способа является снижение концентрации минеральных солей с течением времени, за счет их вымывания в периоды весеннего таяния снега или летних и осенних дождей, и как следствие, уменьшение эффективности заземлителя со временем. Таким образом, данный метод имеет прямую зависимость от скорости миграции влаги в грунте, и является совершенно неприемлемым в скальных и гравелистых грунтах.

Смотрите так же:  Как прятать провода в стену

2. Замена грунта вокруг электрода глинистой смесью

Так как электрическое сопротивление заземлителя прямо пропорционально удельному сопротивлению окружающего грунта, то замена части грунта вокруг электрода на глину, например бентонит, которая имеет хорошую электропроводность, решает эту проблему. Дополнительным плюсом является то, что глина не растворима в воде и практически не вымывается из приэлектродного пространства.

Существенным недостатком этого способа является значительное объемное расширение глины (до 300%) при насыщении ее водой, и при высыхании, что приводит к образованию воздушных полостей между глинистым заполнителем и телом заземлителя и резкому увеличению переходного сопротивления электрод – грунт. Кроме того, глина относится к пучинистым грунтам, в результате чего возрастает вероятность, так называемого, «морозного выдавливания» заземлителя из грунта. В засушливый сезон, высыхая, глина превращается в барьер для воды, который не позволяет грунтовой влаге проникать к заземлителю.

3. Угольная засыпка или засыпка коксовой мелочью

Несмотря на хорошую электропроводность, такие засыпки плохо удерживают влагу вокруг заземлителя из-за низкой смачивающей способности угля, что существенно сказывается на величине электрического сопротивления заземления, особенно в засушливых районах. Кроме того, неоднородность фракции заполнителя приводит к недостаточной сплошности засыпки и образованию воздушных полостей в приэлектродном пространстве, что также негативно влияет на общую эффективность работы ЗУ.

4. Решение НПО «Бипрон»

НПО «Бипрон» еще в 2007 году поставило перед собой задачу разработать заземлитель, который будет эффективен как в условиях вечномерзлых грунтов, так и в засушливом климате. Одним из самых сложных, для наших инженеров оказался вопрос о том, как добиться от околоэлектродной засыпки одновременно достаточной сплошности и хорошей электропроводности вне зависимости от сезонных изменений геоэлектрической структуры грунта, количества грунтовой влаги, и температуры. Обычным способом, применяя только минеральные органические компоненты, такой задачи не решить. Мы перепробовали множество вариантов. В результате чего, мы нашли оптимальное решение, которое легло в основу «МАГ-2000» — минеральный активатор электродов, представляющий собой сухую смесь, которая при затворении водой превращается в нерастворимый электропроводящий гидрогель, не меняющий свои свойства сколь угодно долго, способный работать в большом температурном диапазоне от -60 до +60 ͦ С.

МАГ-2000 имеет удельное электрическое сопротивление менее 0.04 Ом*м, а гелеобразная структура обеспечивает отличную однородность засыпки. МАГ хорошо удерживает влагу вокруг электрода, что особенно актуально в сухих песчаных грунтах или скальный грунтах, а также в засушливых местностях. Поставляется минеральный активатор в виде сухой смеси, в мешках по 30 кг, которая перед укладкой затворяется водой, состав «МАГ» патентован.

Кроме заполнения пространства вокруг заземлителей, «МАГ-2000» применяют для засыпки магистральных шин заземления, сетки выравнивания потенциалов и уменьшения шагового напряжения на подстанциях.

Как видно, наш минеральный активатор имеет множество преимуществ по сравнению с другими заполнителями, но еще лучше его свойства проявляются при использовании вместе с заземляющими электодами «Бипрон». Заземлители «Бипрон» изготовлены из высококачественной нержавеющей стали и имеют внутри специальный заполнитель, который проникает в грунт через перфорацию в стенках электрода, образуя электролит. Этот заполнитель подбирается в зависимости от влажности почвы и климатических условий. Имея небольшую длину, 2,5-6 м, заземлители «Бипрон» чрезвычайно эффективны. Опыт показывает, что совместное использование заземлителя «Бипрон» и МАГ-2000 увеличивает действенность заземляющего устройства в 10 раз, в сравнении с традиционными способами, в результате чего уменьшается требуемое количество заземляющих электродов, и как следствие сокращается время и трудозатраты на монтаж, а также требуемая площадь для размещения контура заземления. Не менее значимым является и то, что во время эксплуатации показатели «Бипрон» только улучшаются за счет постоянного формирования объема грунта с высокой электропроводностью вокруг электрода заземления.

В 2013 году разработка «Бипрон» признана лучшей в номинации «Лучшая инновация в области обеспечения безопасности зданий и сооружений» на конкурсе «Инновации в строительстве 2013».

Традиционные методы заземления электроустановок применяют с самого начала электрификации. Но даже абсолютно правильно спроектированное и выполненное заземляющее устройство на основе изделий из черного металла не лишено серьезных недостатков, которые существенно ограничивают срок службы системы и ведут к значительному ухудшению характеристик сопротивления заземления с течением времени.

Стоит отметить, что для показателя сопротивления 4 Ом, в особенности на изолирующем основании, необходим монтаж большого количества заземлителей. Как правило, на объектах, где стоит подобное заземление, сопротивление далеко от этого показателя, и необходимо еще и еще набирать связки заземлителей, соединять их между собой, чтобы получить необходимое сопротивление, а это большое количество материала и большая площадь для установки заземления.

Неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных электромагнитных помех в работе оборудования и опасности поражения людей электрическим током.

Таким образом, при организации контура заземления, заказчикам и эксплуатирующим организациям, нужно думать не только о показателе сопротивления заземления на момент инсталляции, но и о дальнейшей эксплуатации данного контура заземления, и правильный выбор поможет избежать больших расходов и потерь в дальнейшем.

#электролитическое заземление,#активный химический электрод,#активный соляной электрод

Сопротивление грунта и заземление

Удельное сопротивление грунта — это главный параметр, который влияет на конструкцию заземляющего устройства: количество и длину заземляющих электродов. Физически оно равняется электрическому сопротивлению, которое грунт оказывает току при прохождении им расстояния между противоположными гранями условного куба объемом 1 куб. м.; размерность Ом*м. Удельное сопротивление зависит от многих факторов: состава и структуры грунта, его плотности, влажности, температуры, наличия примесей – солей, кислот, щелочей. Все эти параметры изменяются в течение года, поэтому соответствующим образом меняется и сопротивление грунта. Данный факт нужно учитывать при проведении замеров, расчетов, а также при измерении сопротивления растеканию смонтированного заземляющего устройства.

Сопротивление грунта и сопротивление заземления

Чем ниже значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток растекается в среде, и тем меньше получится сопротивление заземляющего устройства. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение грунтом токов повреждений, токов утечки и молниевых токов, что предотвращает их нежелательное протекание по проводящим частям электроустановок и защищает контактирующих с ними людей от поражения электрическим током, а оборудование — от помех и нарушений работы. Заземляющее устройство обязательно должно быть дополнено правильно организованной системой уравнивания потенциалов.
Такие объекты, как жилой дом и линия электропередачи не требуют столь низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и сооружения с большим объемом информационного и коммуникационного оборудования: ЦОД, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземляющего устройства можно обеспечить растеканием тока с большего количества электродов, при том что высокое сопротивления грунта приводит к ещё большему увеличению габаритов заземлителя.

Норма сопротивления заземляющего устройства определяется ПУЭ 7 изд. раздел 1.7. — для электроустановок разных классов напряжения, пункты 2.5.116-2.5.134 — для линий электропередачи, а также другими отраслевыми стандартами и документацией к аппаратам и приборам.
Удельное сопротивление преимущественно зависит от типа грунта. Так, «хорошие» грунты, обладающие низким сопротивлением — это глина, чернозем (80 Ом*м), суглинок (100 Ом*м). Сопротивление песка сильно зависит от содержания влаги и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. У каменистых грунтов оно легко может достигать нескольких тысяч Ом*м: у щебенистых — 3000-5000 Ом*м, а у гранита и других горных пород — 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление грунтов в России

Среднее удельное сопротивление часто встречающихся на территории России грунтов приведено в таблице на странице, посвященной удельному сопротивлению грунта
Принять тип грунта можно по карте почв на территории России (для просмотра карты в полном размере, щелкните на ней).

Значения, приведенные в таблицах справочные и подходят только для ориентировочного расчета в том случае, когда другая информация отсутствует. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо проводить изыскательные работы. Замеры грунта проводятся в полевых условиях методом амперметра-вольтметра, а также путем измерения инженерно-геологических элементов (ИГЭ), проведенных на разной глубине методом вертикально электрического зондирования (ВЭЗ). Значения, полученные этими двумя способами, могут значительно отличаться, также, как отличаются характеристики грунта незначительно удаленных точек на местности. Поэтому, чтобы исключить ошибку в расчетах необходимо брать максимальный из результатов этих двух методов при приведении к однослойной расчетной модели. Если для расчетов необходимо привести грунт к двухслойной модели, то использовать можно только метод ВЭЗ.

Сезонное изменение сопротивления грунта и его учёт

Для учета сезонных изменений и влияния природных явлений «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» оперирует коэффициентом промерзания, который предписывается определенной климатической зоне России и коэффициентом влажности, учитывающим накопленную грунтом влагу и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 при определении сопротивления заземляющего устройства подстанций использует сезонный коэффициент.
При пропитывании почвы водой, удельное сопротивление может снижаться в десятки раз, а при промерзании в разы увеличиваться. Поэтому, в зависимости от того, в какое время года были выполнены измерения, необходимо учитывать данные коэффициенты.
Это позволит предотвратить превышения нормы заземляющего устройства в результате изменений удельного сопротивления; нормируемое значение в соответствии с ПУЭ 7 изд. должно обеспечиваться при самых неблагоприятных условиях в любое время года.
При увеличении габаритов заземляющего устройства влияние сезонных изменений значительно снижается. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, то его сопротивление в течение года может изменяться в десятки и сотни раз, тогда как сопротивление заземлителя габаритами 100-200 метров изменяется всего лишь в 2 раза. Это связано с тем, что глубина растекания тока соизмерима с габаритами горизонтального заземлителя.Таким образом, распространенная в горизонтальном направлении конструкция действует на глубинные слои почвы, часто обладающие низким удельным сопротивлением в любое время года.

«Сложные грунты» с высоким удельным сопротивлением

Некоторые типы грунта имеют крайне высокое удельное сопротивление. Его значение для каменистых грунтов достигает нескольких тысяч Ом*м при том, что организация заземляющего устройства в такой среде связана с множеством трудностей – значительными затратами материалов и объемами земляных работ. Из-за твердых включений практически невозможно использовать вертикальные электроды без применения бурения. Пример заземления в условиях каменистого грунта приведен на странице.
Возможно, еще более сложный случай – это вечномерзлый грунт. При понижении температуры удельное сопротивление резко возрастает. Для суглинка при +10 С° оно составляет около 100 Ом*м, но уже при -10 С° может достигать 500 — 1000 Ом*м. Глубина промерзания вечномерзлого грунта бывает от нескольких сот метров до нескольких километров, при том что в летнее время оттаивает лишь верхний слой незначительной толщины: 1-3 м. В результате круглый год вся зона эффективного растекания тока будет иметь значительное удельное сопротивление – порядка 20000 Ом*м в вечномерзлом суглинке и 50000 Ом*м в вечномерзлом песке. Это чревато организацией заземляющего устройства на огромной площади, либо применением специальных решений, например, таких как электролитическое заземление. Для наглядного сравнения, пройдя по ссылке, можно посмотреть расчет в вечномерзлом грунте.

Решения по достижению необходимого сопротивления

Традиционные способы

В хороших грунтах, как правило, устанавливается традиционное заземляющее устройство, состоящее из горизонтальных и вертикальных электродов.
Использование вертикальных электродов несет важное преимущество. С увеличением глубины удельное сопротивление грунта «стабилизируется». В глубинных слоях оно в меньшей степени зависит от сезонных изменений, а также, благодаря повышенному содержанию влаги, имеет более низкое сопротивление. Такая особенность очень часто позволяет значительно снизить сопротивление заземляющего устройства.
Горизонтальные электроды применяются для соединения вертикальных, также они способствуют еще большему снижению сопротивления. Но могут использоваться и в качестве самостоятельного решения, когда монтаж вертикальных штырей сопряжен с трудностями, либо когда необходимо организовать заземляющее устройство определенного типа, например, сетку.

Нестандартные способы

В тяжелых каменистых и вечномерзлых грунтах монтаж традиционного заземления сопряжен с рядом проблем, начиная сложностью монтажа из-за специфики местности, заканчивая огромными размерами заземляющего устройства (соответственно — большими объемами строительных работ), необходимыми для соответствия его сопротивления нормам.
В условиях вечномерзлого грунта также имеет место такое явление как выталкивание, в результате которого горизонтальные электроды оказываются над поверхностью уже через год.
Чтобы решить эти проблемы, специалисты часто прибегают к следующим мерам:

  • Замена необходимых объемов на грунт с низким удельным сопротивлением (несет ограниченную пользу в случае вечномерзлого грунта, т.к. грунт замены также промерзает). Объемы такого грунта часто очень велики, и не всегда приводят к ожидаемым результатам, т.к. зона действия заземлителя вглубь практически равна его горизонтальным размерам, поэтому влияние верхнего слоя может быть незначительным.
  • Организация выносного заземлителя в очагах с низким удельным сопротивлением, что позволяет установить заземлитель на удалении до 2 км.
  • Применение специальных химических веществ – солей и электролитов, которые снижают удельное сопротивление мерзлого грунта. Данное мероприятие необходимо проводить раз в несколько лет из-за процесса вымывания.
Смотрите так же:  Реверс электродвигателя 380 схема

Одним из наиболее предпочтительных решений в тяжелых условиях является электролитическое заземление, оно сочетает химическое воздействие на грунт (снижение его удельного сопротивления) и замену грунта (уменьшение влияния промерзания). Электролитический электрод наполнен смесью минеральных солей, которые равномерно распределяются в рабочей области и снижают ее удельное сопротивление. Данный процесс стабилизируется с помощью околоэлектродного заполнителя, который делает процесс выщелачивания солей равномерным. Применение электролитического заземления позволяет избежать проблем организации традиционного заземляющего устройства, значительно уменьшает количество оборудования, габариты заземлителя и объемы земляных работ.

Заключение

При проектировании заземляющего устройства необходимо иметь достоверные данные об удельном сопротивлении грунта на месте строительства. Точную информацию можно получить только с помощью изысканий и измерений на местности, но по разным причинам бывает, что возможности их провести нет. В таком случае можно воспользоваться справочными таблицами, но стоит принять во внимание, что расчет будет носить ориентировочный характер.
Независимо от того, каким образом получены значения удельного сопротивления, нужно внимательно рассматривать все влияющие факторы. Важно учесть пределы, в которых удельное сопротивление может меняться, чтобы сопротивление заземляющего устройства никогда не превышало норму.

Особенности заземления электроустановок в вечномерзлых и других высокоомных грунтах

Заземление, защитное заземление, технологическое заземление, молниезащита – эти термины настолько обыденны и просты на слух, что для многих, кажется, проще понятия и нет. Однако под кажущейся простотой кроется сгусток сложнейших и нерешенных проблем.

На сегодня известно множество способов решения проблем заземления в высокоомных грунтах. Назовем самые «традиционные»:
1) понижение естественного сопротивления грунта путем добавления в него минеральных солей, рядом с электродом заземления. Соль, смешиваясь с грунтовой влагой, превращается в электролит, тем самым улучшается электропроводность грунта и понижается температура замерзания;
2) замена части грунта вокруг электрода засыпкой с высокой электропроводностью (угольная обработка, засыпка коксовой мелочью и т. п.);
3) глубинный заземлитель.

Перечисленные способы заземления имеют ряд существенных недостатков.

Способ 1. Добавление раствора поваренной соли рядом с электродом

Минусы такого решения:
а) так как в большинстве случаев выполнение контура заземления производится из черной стали, соль вызывает очень сильную коррозию материала электрода, поэтому такие электроды служат не более четырех-шести лет;
б) понижение концентрации электролита в грунте со временем за счет вымывания солей из грунта весенним таянием и после дождей в летний период, в результате чего снижается срок эффективной работоспособности электрода до 40 процентов за три-четыре года.

Способ 2. Замена высокоомного грунта вокруг электрода грунтом с более высокой электропроводностью

Кроме засоления, иногда применяется такой сложный и дорогостоящий прием, как замещение грунта. Он осуществляется путем замены части высокоомного грунта другим, имеющим более низкое удельное сопротивление грунтом.

Из-за удаленности объектов (чаще всего) и, как правило, отсутствия в наличии требуемого объема замещающего грунта, а также вследствие дороговизны и проблемы своевременно доставить его на объект этот способ используется довольно редко.

Способ 3. Глубинные электроды

Этот способ предусматривает бурение глубоких скважин, глубиной от 8 до 100 метров, с последующей установкой стальной шины и засыпкой ее глинисто-песчаной смесью с хлоридом натрия. При данном способе обязательно наличие на площадке специальной бурильной техники. Данный вид работ очень дорогой за счет значительного увеличения трудозатрат, связанных с бурением, установкой обсадных труб и других работ. Стоимость устройства такого заземления еще больше возрастает при производстве работ в скальных грунтах.

Существует также проблема наличия значительной погрешности при замере сопротивления глубинных электродов. Это происходит в основном из‑за разнородности грунта по составу и структуре. Таким образом, потребитель, уверенный в достижении требуемого сопротивления грунта, в результате оказывается далек от истины.

Кроме того, при воздействии токов большой величины (10‑20 кА), например при грозовом разряде, более значимой является такая характеристика заземляющего электрода, как скорость нейтрализации разряда, чем собственно его удельная электропроводность. В этом случае контур из нескольких коротких электродов большого диаметра более эффективен, чем контур из одного-двух глубинных заземлителей.

Что такое электролитическое заземление «Бипрон»
Электрод «Бипрон» представляет собой полую трубку, выполненную из высококачественной нержавеющей стали, диаметром 60,3 мм и длиной 3 метра в стандартной комплектации. В стенках трубки имеются отверстия по всей длине электрода (перфорация). Заземлитель заполнен специальной смесью минеральных электролитных солей (электролитический модуль), которые, смешиваясь с грунтовой влагой, превращаются в электролит. Медленно проникая в окружающий грунт через перфорацию, электролит «формирует» область с повышенной электропроводностью и понижает температуру замерзания грунта вокруг электрода.

Замена грунта вокруг электрода в системе «Бипрон» на материал с высокой электропроводностью уменьшает начальное сопротивление электрода к земле. Таким образом, стремительный рост сопротивления при понижении температуры замедлится или прекратится вовсе.

Минеральный активатор грунта «МАГ-2000» используется в качестве засыпки пространства вокруг электрода в системе заземления «Бипрон». Такая комбинация заземлителя и активатора в условиях высокоомных грунтов повышает работоспособность всей системы более чем в десять раз.

Для эксплуатационных служб, а также для организаций, осуществляющих проектирование или монтаж системы заземления в районах со сложными грунтами, важно понимать, с какими проблемами можно столкнуться при устройстве контура заземления. Наличие параметров, которые подвергаются значительным изменениям в течение календарного года, значительно усложняют достижение требуемого стабильного сопротивления к токорастеканию в грунте. Так как все электрическое и электронное оборудование на предприятиях должно быть заземлено, слабые места, недосмотры и лжеэкономия в данной области могут привести к выходу из строя дорогостоящей техники и простоям в рабочих процессах, что особенно в условиях пониженных температур крайне нежелательно.

Отправить на Email

Также читайте в номере № 22 (210) ноябрь 2012 года:

В конце октября в Санкт-Петербурге на базе ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева» состоялась VII научно-техническая конференция «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии». На конференции обсудили научно-технические достижения и проблемы, имеющие важное значение для дальнейшего развития отечественной гидроэнергетики. .

Благодаря новому энергоблоку Харанорской ГРЭС в Забайкальском крае удалось ликвидировать ограничения в электроснабжении, возникшие из‑за проблем в энергосистеме Бурятии. .

Корпорация «Биоэнергия» сообщила о создании своей новой дочерней структуры – Ярославской биоэнергетической компании. .

Возможно ли построить мини-ТЭЦ на водяном паре, первичным двигателем которой будет служить паровая машина, работающая при температуре более 500 оС? А сжигать древесные отходы с КПД почти 90 процентов? Ответы на эти вопросы воплотили в металле шведские разработчики оригинальной мини-ТЭЦ на твердой биомассе. .

Веселый водовоз из культового фильма эпохи социализма «Волга-Волга» напевал незатейливую песенку про воду, без которой – никуда. За легким юмором скрывалась вполне серьезная мысль о том, что без этой субстанции человечеству просто невозможно. Про энергетиков такую песню не сложили, но, если бы сложили, суть была бы та же: если бы из нашей жизни исчезло электричество, то это была бы катастрофа, коллапс, конец света. .

Заземление грунты

Мой рассказ будет состоять из трёх частей.

1 часть. Заземление
(общая информация, термины и определения)

2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)

3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление
Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления
В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения

Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).
И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.
Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).
Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.
Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).
Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).
Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).
Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)
Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:

Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Смотрите так же:  Автомат узо причины отключения

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

Подробнее защитное назначение заземления можно рассмотреть на двух примерах:

  • в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
  • в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
  • в составе электросети объекта
Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.
Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.
Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд 🙂 между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

Сопротивление в основном зависит от двух условий:

  • площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
  • электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Чем больше будет площадь соприкосновения заземлителя с грунтом, тем больше площадь для перехода тока от этого заземлителя в грунт (тем более благоприятные условия создаются для перехода тока в грунт). Это можно сравнить с поведением автомобильного колеса на повороте. Узкая покрышка имеет небольшую площадь контакта с асфальтом и легко может начать скользить по нему, “отправив” автомобиль в занос. Широкая покрышка, да еще и немного спущенная, имеет много бОльшую площадь контакта с асфальтом, обеспечивая надежное сцепление с ним и, следовательно, надежный контроль за движением.(Пример оказался неграмотным. Спасибо SVlad — комментарий: habrahabr.ru/post/144464/#comment_4854521)

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.
(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).
Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

Для ориентирования приведу следующие значения:

  • для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
  • при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
  • для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
  • у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
  • у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
  • для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
    • при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
    • при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
В3. Расчёт сопротивления заземления

Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей

При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

Подробнее о строительстве — в следующих частях.

Похожие статьи:

  • Заземление этажного щита Этажный щиток. Заземление. дом 9-ти этажный, 7-ми подъездный, 87 года выпуска (сделан из блок-комнат). 2 ввода. от ТП идет два кабеля 4-х жильного. щитки на этажах на 4-ре квартиры. к этажным щиткам идет 4 кабеля: 3 фазы, ноль. в этижном […]
  • Схема работы ламп дневного света Схема работы ламп дневного света 1.Дроссель 2. Слой люминофора 3.Пары ртути 4.Вывода стартёра 5.Электроды стартёра 6.Стеклянная колба стартёра 7.Биметаллический контакт 8.Свечение инертного газа 9.Вольфрамовые нити накала лампы 10.Капля […]
  • Утюг включен в сеть с напряжением 220 в работа Утюг включен в сеть с напряжением 220 в работа Привет! Меня зовут Решалкин и моя работа - решение задач по любым предметам - это у меня получается на отлично! Я к Вашим услугам! Гарантирую быстрое, качественное и подробное решение любой […]
  • Сп кабели и провода Сп кабели и провода 1. Расшифровка. C – свинцовая оболочка П - Броня из стальной оцинкованной проволоки 2. Элементы конструкции кабеля. 1. Токопроводящая жила — медная однопроволочная жила ”ож” (класс 1) - медная многопроволочная (класс […]
  • Таблица тока в обмотке от диаметра провода Еще раз о выборе сечения проводов Неоднократно поднимался вопрос о выборе сечения проводов, особенно в блоках питания. При этом умные люди настоятельно советовали исходить из плотности тока 1-2 А на мм 2 . Ни в коем случае не собираюсь […]
  • Вв провода нулевого сопротивления ИЖ 2126 Xobbi^T Эволюция-step2 › Бортжурнал › ВысокоВольтные провода с нулевым сопротивлением Всем доброго времени суток! Обычно при замене ВВ проводов в БЖ хватает одной строчки и та пролетает между делом. Хочу более подробно "о них" […]