Расчет заземления

Проводники системы уравнивания потенциалов

1.7.136. В качестве проводников системы уравнивания потенциалов могут быть использованы открытые и сторонние проводящие части, указанные в 1.7.121, или специально проложенные проводники, или их сочетание.

1.7.137. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника электроустановки, если сечение проводника уравнивания потенциалов при этом не превышает 25 мм² по меди или равноценное ему из других материалов. Применение проводников большего сечения, как правило, не требуется. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов в любом случае должно быть не менее: медных - 6 мм², алюминиевых - 16 мм², стальных - 50 мм².

1.7.138. Сечение проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее:

при соединении двух открытых проводящих частей - сечения меньшего из защитных проводников, подключенных к этим частям;

при соединении открытой проводящей части и сторонней проводящей части - половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части.

Сечения проводников дополнительного уравнивания потенциалов, не входящих в состав кабеля, должны соответствовать требованиям 1.7.127.

1.7.145. Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи РЕ- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей.

Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN-проводника на РЕ- и N-проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата.

Искусственные заземлители выполняют с расположением верхнего конца у поверхности земли или ниже уровня земли на 0,5 – 0,7 м (рис. 12.2)

При втором способе сопротивление заземления относительно стабильно, так как заземлитель соприкасается со слоями грунта, в которых относительно малы изменения влажности и температуры в течение года. Если заземлитель из одиночного вертикального электрода (рис. 12-2) не обеспечивает требуемого сопротивления заземления, то применяется расположение вертикальных электродов в ряд (рис. 12-3) или по контуру (рис. 12-4).

При выборе размеров вертикальных электродов исходя из трех условий:

1) обеспечение требуемого сопротивления заземлителя при наименьшем расходе металла;

2) обеспечение механической устойчивости электрода при погружении в грунт;

3) обеспечение устойчивости в коррозии электродов, расположенных в грунте;

Устойчивость к коррозии проводника в грунте определяется его толщиной и площадью поверхности на единицу длины его, соприкасающейся с грунтом. Круглые стержни являются наиболее долговечными заземлителями.

Сопротивление растеканию электрода определена в основном его длиной и мало зависит от поперечных размеров электрода.

Обычно применяются электроды длиной 2 – 3 м. Применение электродов большей длины (5 – 20 м) целесообразно при высоком сопротивлении грунта и малой площади, отводимой под устройство заземлителя. В последнее время получили распространения вертикальные заземлители в виде стержней из круглой стали диаметром 12 – 16 мм. Погруженные в грунт вертикальные электроды соединяют стальными полосами, проложеными на глубине 0,5 – 0,7 м и приваренными к верхним концам вертикальных электродов. Вместо полос часто применяются круглая сталь.

Так как заземлитель обычно состоит из нескольких параллельно соединенных электродов, расположенных на сравнительно небольших расстояниях друг от друга, то возникает явление экранирования (рис. 12 - 5), приводящее к уменьшению объема грунта, в котором происходит растекание тока с каждого электрода, и, как следствие этого, увеличение сопротивления заземлителя. Таким образом, если заземлитель из одного электрода имеет сопротивление r_эд, то заземлитель из n параллельно включенных электродов имеет сопротивление не r_эд/n, а , где К_И,ЭД – коэффициент использования электрода. Коэффициент использования электрода уменьшается с увеличением числа электродов и уменьшением расстоянием между ними. Вследствие этого увеличения числа вертикальных электродов при тех же размерах ряда или контура приводит к незначительному уменьшению сопротивления растеканию. По этой же причине дополнительное заполнение электродами внутренней части контура приводит к небольшому уменьшению сопротивления.

Сопротивление вертикального электрода, находящегося в двухслой­ной земле (или в однородной, но с учетом промерзания или высыхания верхнего слоя), определяется формулой

где r₁, r₂ - удельные сопротивления соответственно верхнего и ниж­него слоев земли, Ом×м; Dl ₁, Dl ₂ - части электродов, находящиеся в верхнем и нижнем слоях земли, м; l _в - длина электрода, м; d - внешний диаметр электродов, м; t ₁ - глубина заложения, равная рас­стоянию от поверхности земли до середины электрода, м. Формула спра­ведлива для стержней электродов из круглой стали или труб. При применении уголка для вертикальных электродов в качестве диаметра подставляется эквивалентный диаметр уголка d _у.э =0,95 b, где b - ши­рина сторон уголка.

Определяется ориентировочное число вертикальных заземлителей n при предварительно принятом коэффициенте использования К _и и не­обходимом суммарном сопротивлении R _в из вертикальных электродов:

Коэффициенты использования вертикальных заземлителей в случае расположения их в ряд даны в табл. 12.2. Для случая размещения их по контуру и для другой конфигурации имеются соответствующие спра­вочные таблицы. В таблице а / l — отношение расстояния между вертикаль­ными электродами к их длине.

Сопротивление растеканию горизонтального полосового электрода определяется по формуле

где l - длина полосы, м; b - ширина полосы, м; t - глубина заложе­ния, м.

Сопротивление горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные (в контуре)

где h _г - коэффициент использования горизонтальных заземлителей, который определяется справочными данными или интерполированием табличных данных. В частности, можно использовать К _и с увеличением значений на 10-20%; R _г - необходимое сопротивление горизонтальных электродов. Сопротивление заземлителя

Таблица 12.2.

Коэффициенты использования вертикальных электродов К _и при расположении их в ряд

Число электродов, шт.	Отношение а / l
	0,84	0,9	0,93
	0,76	0,85	0,9
	0,67	0,79	0,85
	0,56	0,72	0,79
	0,51	0,66	0,76
	0,47	0,65	0,74

Уточняются необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов и число вертикальных электродов.

Для установок напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно зазем­ленной нейтралью заземляющие проводники проверяются на термиче­скую стойкость

Таблица 12.1. Удельное сопротивление грунтов

Наименование грунта	Удельное сопротивление r, Ом • м	Наименование грунта	Удельное сопротивление r, Ом • м
Глина (слой 7-10 м, далее скала, гравий)		Скала
		Суглинок
Глина каменистая		Супесок
(слой 1-3 м, далее гравий)		Торф
		Чернозем
Земля садовая		Вода:
Известняк		грунтовая
Лёсс		морская
Мергель		прудовая
Песок		речная
Песок крупнозернистый с валунами