ООО "КелоДом"

+7-921-727-22-50

ИСКУССТВЕННЫЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛИ.

Чаще всего искусственными заземлителями являются стальные проводники, заложенные в грунт вертикально (наклонно) или горизонтально, или группы соединенных между собой таких проводников. В последнем случае заземлители называются сложными, а если электроды образуют контуры, то такие сложные заземлители называются заземляющими контурами.

Название «горизонтальный» и «вертикальный» заземлитель весьма условно. В первом случае строго соблюдать горизонтальность не обязательно. Важно, чтобы электроды располагались в грунте на нужных глубинах и не подвергались повреждениям во время работы машин. Поверхность земли на уклонах, в оврагах и в ряде других местах могут оказаться не горизонтальными, то и протяженный (лучевой) заземлитель последует кривизне поверхности. При устройстве вертикального электрода также необязательно строго соблюдать вертикальность.

Горизонтальный заземлитель прокладываем на глубине 0,5 м, а на пахотной земле – не меньше 1 м. Он рационален в том случае, когда электропроводность верхних слоев грунта обеспечивают необходимую проводимость. Монтаж такого заземлителя механизирован и выполняется с наименьшими затратами ручного труда. Однако верхний слой почвы часто имеет большее электрическое сопротивление, чем глубинный. Кроме того, ток, который все ближе к поверхности земли, не растекается равномерно по всем сторонам, как на глубине. Из этого следует, что сопротивление горизонтального электрода обычно больше по сравнению с сопротивлением вертикального электрода такой же массы, поэтому самым распространенным в качестве заземлителя стал именно вертикальный электрод. Глубинный вертикальный электрод наиболее экономичен, достигает хорошо проводящего слоя грунта.

Заземляющий электрод, смонтированный в грунте, перемычка между ними и вывод от заземлителя на поверхность должны обладать следующими минимальными размерами:

1) сталь круглая – диаметр не меньше 10 мм;

2) сталь круглая оцинкованная – диаметр не меньше 6 мм;

3) сталь угловая – толщина полки не меньше 4 мм;

4) общее сечение для заземлителя молниезащиты (грозозащиты) – не меньше 160 кв. мм;

5) сталь полосовая – толщина не меньше 4 мм при сечении не ниже 48 кв. мм (для магистралей заземления – не меньше 100 кв. мм, для молниезащиты – не меньше 160 кв. мм);

6) трубы отбракованные – толщина стенки не меньше 3,5 мм.

Минимальный размер электрода применяется в основном для временной электроустановки, где коррозийные условия не имеют никакого решающего значения. Для постоянной установки сечение заземлителя выбираем с запасом на разрушение коррозией. Против коррозии по стойкости лучше подходит круглая сталь, т. к. электрод разъедается ржавчиной соразмерно площади электродной поверхности, соприкасающейся с грунтом. Площадь электрода с круглым сечением из всех профилей самая наименьшая.

Чтобы обеспечить надежную работу заземлителя в течение 35…50 лет в подходящих грунтовых условиях, достаточно увеличить диаметры стержневых электродов против минимальных всего на 2…4 мм, во влажных грунтах нужно увеличить диаметры заземлителей вдвое.

От заземляемых элементов электроустановок, например от опор воздушных линий электропередач, горизонтальные лучи прокладываем в 2-ух противоположных направлениях либо, если лучей не 2, а 3-4, разносим под углом в плане 120 или 90 градусов. Это необходимо, чтобы эффективно использовать закладываемый металл, т. к. рядом расположенный заземлитель взаимно экранируется и его эффективность понижается во много раз. По этой же причине вертикальный заземлитель удаляем друг от друга на как можно большее расстояние, хотя бы равное длине электрода. К примеру, если 10 вертикальных электродов (длина по 5 м) расположить по одной линии друг от друга на расстоянии по 5 м, то коэффициент их применения составит 0,47. Если те же электроды, чтобы сэкономить место, разместить по замкнутому треугольнику либо четырехугольнику, то коэффициент их применения станет еще ниже. То же самое относится и к использованию наклонного электрода, который разносим под равным углом аналогично горизонтальному и погружаем под углом около 45 градусов в землю для наилучшего применения.

Неравномерное распределение потенциала на поверхности земли над заземлителями и вокруг них создают опасное напряжение шага и прикосновение. Для выравнивания потенциала в таком случае заземлитель выполняем в виде сетки, сделанного из горизонтальных элементов, прокладываемого в земле поперек и вдоль территории электроустановки и соединяемого в местах пересечений сваркой. У такой сетки размер ячейки обычно составляет от 5,9х5,9 до 10,9х10,9 м.

Вокруг опоры ВЛ (высоковольтной линии) потенциалы можно выравнивать заземлителями, выполненными в виде концентрического кольца, заложенного в грунт и соединенного с опорой.

Снижает напряжение шага и прикосновение до допустимых значений над всеми занимаемыми ими площадями сетчатые заземлители, но за пределами сетки может сохраняться опасность. Поэтому в опасном месте, например на подходе к территории подстанция или вокруг фундамента опоры ВЛ, укладываем дополнительный заземлитель на постепенно увеличивающуюся глубину и соединяем его с основным заземлителем.

Расходы металла и отводимые под заземлители площади снижаем за счет защитных изолирующих ограждений, сооружаемых вокруг заземлителей. Простейшие ограждения из диэлектрических материалов препятствуют растеканию тока по поверхностям земли, и снижают напряжения шагов по сравнению с напряжениями на заземлителях не менее чем в сто раз и выравнивают потенциалы за пределами заземлителей.

Вертикальные части ограждений от уровня поверхности располагаем на 0,4…0,55 м от глубин заложений верха заземлителей. Отбортовки ограждений выполняем под углом 90…95 градусов к вертикалям. Отбортовка имеет длину (0,1–0,15)√S, где S – площадь заземлителя. Чтобы устроить ограждения, можно использовать любые недорогие диэлектрические материалы, обладающие в достаточной степени механической прочностью и имеющие электрическую прочность не меньше 1 МВ/м (изоляционный материал на битумной основе, к примеру, бризол, который выпускается из отходов производства и имеет прочность не меньше 20 МВ/м).

При стекании токов с заземлителей, например, с заземляющих сеток, вокруг них формируются электрические поля. На поверхностях земли возникают электрические потенциалы, и напряжения шагов могут достигать опасного значения непосредственно за пределами заземлителей, даже при использовании известных методов выравнивания потенциалов. Следовательно, геометрические параметры ограждений устанавливаем в результате анализа электрических полей, формируемых заземлителями совместно с диэлектрическими выравнивающими ограждениями, и они должны отвечать требованиям безопасности. Устройство применяем для заземлителя любой конструкции и при любом структуре грунта.

Часто заземлитель из профильной стали не удовлетворяет требованиям, предъявляемому к заземляющему устройству. Например, в засушливом месте трудно добиться устойчивой проводимости такого заземлителя, в скальных грунтах его трудно монтировать, в агрессивных грунтах его трудно обеспечить защитой от коррозии и долгим сроком службы. Для таких ситуаций разработана конструкция специального заземлителя.

Для засушливых районов заземлители могут быть выполнены, например, в виде железобетонных емкостей, устанавливаемых ниже поверхности земли и наполняемых водой через съемные люки. Заземлители снабжают водораспределительными системами в виде отрезков из металлических труб. По всей длине трубы равномерно расположены отверстия для стока воды. Труба покрыта слоем из влагопоглощающего материала (цемента, бетона). Для установки скорости фильтрации влаги сквозь бетон в землю необходимо подобрать марку бетона. Это дает возможность избегать частой регулировки увлажнения и уменьшить трудозатраты, которые связаны с необходимостью систематического увлажнения. Вывод от железобетонных емкостей к заземляемым оборудованиям, например к нейтралям трансформаторов, присоединяются к стальным стержням арматур железобетона.

Обращаем внимание на конструкции заземлителей, предложенные за рубежом. Цель этих разработок – уменьшить металлоемкость и облегчить забивку в грунт. Заземлители имеют тонкостенные (1…2 мм) металлические трубки, в которые впрессованы полужесткие стержни из пластичных материалов, имеющие жесткость, достаточные для того, чтобы являться опорами упругих тонкостенных трубок. Это качество дает возможность обеспечить некоторое изгибание электрода для обхождения препятствий, которые встречаются при его забивании в землю. Чтобы повысить срок службы, т. е. уменьшить коррозию, материалами для трубок предлагаются нержавеющие стали. Наконечники, имеющиеся в нижних концах электродов, нужны только для забивки, следовательно, нет никакой необходимости изготовлять их из антикоррозийных материалов. Формы наконечников могут быть острыми либо закругленными, чтобы лучше соскальзывали с препятствий, которые встречаются в грунте. Изготовление наконечника можно заменить обжатием конца трубки с заполнителем.

Диаметры типичных трубок – 15 мм. Предварительные диаметры сердечников, прессуемые в трубки, должны быть несколько больше, чем внутренние диаметры трубок. Трубки могут быть заполнены (как вариант) текучими материалами, затвердевающими внутри, например эпоксидными смолами, полиуретанами или эластомерами. Полужесткие заполнители располагаются внутри стальных трубок по всей длине. Более жесткий материал и более толстая стенка трубки снижает гибкость стержня и снижает способность электрода обходить преграды в грунте, и это ведет к поломке. С другой стороны, слишком пластичный материал не обеспечивает достаточной прочности стенки, необходимый для забивания на достаточную глубину (примерно 2,3 м). Электрод забиваем с помощью съемной наковальни. Она имеет плечо, которое упирается в конец трубки. Также наковальня имеет выступ, который сопрягается с сердечником и внутренним диаметром трубки.

Постовой: Это и многое интересное на нашем сайте "Ремонт и строительство".