Заземлители и методы их расчета

ЛЕКЦИЯ 14

ЗАЗЕМЛИТЕЛИ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

Общие требования к заземляющим устройствам

Для заземления электроустановок в очередь используются естественные заземлители, искусственные заземлители используются только при отсутствии естественных заземлителей или для снижения токов стекающих с естественных заземлителей.

Для заземления электроустановок различных назначений, как правило, целесообразно принять одно общее заземляющее устройство.

В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

- проложенные в земле металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей;

- обсадные трубы скважин;

- металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящихся в соприкосновении с землей;

- свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле (использование алюминиевых оболочек кабелей не допускается);

- заземлители опор линий электропередачи, соединенные с заземляющим устройством при помощи грозозащитного троса.

Для искусственных заземлителей используется вертикальные и горизонтальные заземлители (электроды), уложенные на глубине 0,5-1,0 м от поверхности земли.

В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы, угловая и круглая сталь длиной l = 3-10 м. Наименьшие поперечные размеры: круглые электроды диаметр d = 16 мм, оцинкованные d = 12 мм, толщина полок угловой стали t = 4 мм сечением не менее 100 мм² и толщина стенок стальных труб t = 3,5 мм диаметром не менее 32 мм.

Полосовые заземлители в виде лучей сечением не менее 100 мм² и толщиной не менее 4 мм круглые диаметр d=10 мм, оцинкованные круглые диаметром не менее 10 мм, полосовые сечением не менее 75 мм² и толщиной не менее 3 мм, оцинкованные трубы диаметром не менее 25 мм и толщиной стенки не менее 2 мм.

Если контур заземляющего устройства располагается в пределах ограждения электроустановки, то у входов и выездов на ее территорию следует выравнивать потенциал путем забивки у внешнего горизонтального заземлителя напротив входов и выездов двух вертикальных заземлителей длиной 3-5 м, с расстоянием между ними равном ширине входа или выезда. Кроме того, с внешней стороны ограды на расстоянии 1 м от нее на глубине 1 м прокладывается горизонтальный заземлитель, присоединенный к заземляющему устройству не менее чем в четырех местах.

Внешнюю ограду электроустановок не рекомендуется присоединять к заземляющему устройству. Расстояние от ограды до элементов заземляющего устройства, расположенных вдоль нее как с внутренней, так и с внешней стороны, должно быть не менее 2 м.

Грунт и его структура

Земля является плохим проводником электрического тока и проводимость ее много меньше проводимости металлов. Однако она оказывает сравнительно небольшое сопротивление току, так как площадь земли, через которую проходит ток, весьма велика. Основным электрическим параметром земли является удельное электрическое сопротивление , Омм. У различных грунтов  меняется в очень широких пределах: от тысячных долей у самородных металлов до многих миллиардов у таких, как слюда, кварц, полевой шпат.

Грунт является весьма сложной и неоднородной средой как по составу, структуре, так и по глубине. Основными составными частями грунта являются твердые частицы неорганического и органического происхождения и вода.

Электропроводность твердой основы грунта в сухом состоянии мала. Однако содержащиеся в грунте различные соли и кислоты при наличии влаги создают электролиты, которые определяют электропроводность земли.

Наиболее часто встречающиеся грунты – песчаный, глинистый и перегнойный.

При замерзании влаги в грунте его удельное сопротивление возрастают скачкообразно в несколько раз, т.к. сопротивление льда выше сопротивления воды.

Оказывает влияние на удельное сопротивление грунта и степень уплотненности грунта. Поэтому при устройстве заземлений необходимо тщательно трамбовать грунт, что дает реальную экономию металла.

Расчет сопротивления естественных и отдельных

Искусственных заземлителей

1. Сопротивление естественных заземлителей.

- сопротивление естественных заземлителей – сопротивление неизолированного металлического трубопровода:

где l – длина трубопровода, м, но не более 200 м; h – глубина заложения трубопровода, м; d – диаметр трубопровода, м;

- сопротивление обсадной трубы скважины:

;

- сопротивление оболочки кабелей:

,

где R₀ – сопротивление растекания оболочки кабелей длиной более 200 м, при r₀ = 100 Ом×м – определяется по числу кабелей: при числе кабелей 1,2 и 3; R₀ = 2; 1,5 и 1,2 Ом соответственно;

- сопротивление железобетонных и металлических конструкций зданий и сооружений, находящихся в соприкосновении с землей:

где S – площадь, ограниченная периметром конструкций или фундамента здания, м²;

- сопротивление системы «трос-опора»:

а) при числе опор более 20

,

где R_оп - сопротивление заземляющего устройства одной опоры, Ом; R_тр - сопротивление троса в одном пролете;

б) при числе опор менее 20

Активное сопротивление стального троса:

Сечение троса, мм² ПС-25; ПС-35; ПС-50; ПС-70; ПС-95

Сопротивление 1 км троса, Ом 7,1; 5,36; 3,7; 2,38; 1,89

2. Сопротивление одиночных искусственных заземлителей.

- для вертикального электрода из круглой стали и трубы:

;

- для вертикального электрода из угловой стали

;

- для горизонтального электрода из полосовой стали

;

- для для горизонтального электрода из круглой стали или трубы

,

где dу = 95 в – вертикальные электроды из угловой стали; в – ширина стороны уголка; l - длина электрода, м; d - внешний диаметр электрода; h - глубина заложения электрода от поверхности земли, м; b - ширина полосового электрода (для угловой стали – ширина полки), м; t - расстояние от поверхности земли до середины электрода, м.

ЛЕКЦИЯ 14

ЗАЗЕМЛИТЕЛИ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

Общие требования к заземляющим устройствам

Для заземления электроустановок в очередь используются естественные заземлители, искусственные заземлители используются только при отсутствии естественных заземлителей или для снижения токов стекающих с естественных заземлителей.

Для заземления электроустановок различных назначений, как правило, целесообразно принять одно общее заземляющее устройство.

В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

- проложенные в земле металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей;

- обсадные трубы скважин;

- металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящихся в соприкосновении с землей;

- свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле (использование алюминиевых оболочек кабелей не допускается);

- заземлители опор линий электропередачи, соединенные с заземляющим устройством при помощи грозозащитного троса.

Для искусственных заземлителей используется вертикальные и горизонтальные заземлители (электроды), уложенные на глубине 0,5-1,0 м от поверхности земли.

В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы, угловая и круглая сталь длиной l = 3-10 м. Наименьшие поперечные размеры: круглые электроды диаметр d = 16 мм, оцинкованные d = 12 мм, толщина полок угловой стали t = 4 мм сечением не менее 100 мм² и толщина стенок стальных труб t = 3,5 мм диаметром не менее 32 мм.

Полосовые заземлители в виде лучей сечением не менее 100 мм² и толщиной не менее 4 мм круглые диаметр d=10 мм, оцинкованные круглые диаметром не менее 10 мм, полосовые сечением не менее 75 мм² и толщиной не менее 3 мм, оцинкованные трубы диаметром не менее 25 мм и толщиной стенки не менее 2 мм.

Если контур заземляющего устройства располагается в пределах ограждения электроустановки, то у входов и выездов на ее территорию следует выравнивать потенциал путем забивки у внешнего горизонтального заземлителя напротив входов и выездов двух вертикальных заземлителей длиной 3-5 м, с расстоянием между ними равном ширине входа или выезда. Кроме того, с внешней стороны ограды на расстоянии 1 м от нее на глубине 1 м прокладывается горизонтальный заземлитель, присоединенный к заземляющему устройству не менее чем в четырех местах.

Внешнюю ограду электроустановок не рекомендуется присоединять к заземляющему устройству. Расстояние от ограды до элементов заземляющего устройства, расположенных вдоль нее как с внутренней, так и с внешней стороны, должно быть не менее 2 м.

Грунт и его структура

Земля является плохим проводником электрического тока и проводимость ее много меньше проводимости металлов. Однако она оказывает сравнительно небольшое сопротивление току, так как площадь земли, через которую проходит ток, весьма велика. Основным электрическим параметром земли является удельное электрическое сопротивление , Омм. У различных грунтов  меняется в очень широких пределах: от тысячных долей у самородных металлов до многих миллиардов у таких, как слюда, кварц, полевой шпат.

Грунт является весьма сложной и неоднородной средой как по составу, структуре, так и по глубине. Основными составными частями грунта являются твердые частицы неорганического и органического происхождения и вода.

Электропроводность твердой основы грунта в сухом состоянии мала. Однако содержащиеся в грунте различные соли и кислоты при наличии влаги создают электролиты, которые определяют электропроводность земли.

Наиболее часто встречающиеся грунты – песчаный, глинистый и перегнойный.

При замерзании влаги в грунте его удельное сопротивление возрастают скачкообразно в несколько раз, т.к. сопротивление льда выше сопротивления воды.

Оказывает влияние на удельное сопротивление грунта и степень уплотненности грунта. Поэтому при устройстве заземлений необходимо тщательно трамбовать грунт, что дает реальную экономию металла.