Заземление – это неотъемлемый атрибут множества электрических установок. Оно предназначено для обеспечения нормального функционирования оборудования, гарантирования безопасности и сохранности здоровья человека в случае его контакта с нетоковедущими элементами конструкций.
Согласно Правилам устройства электроустановок выделяют следующие параметры:
- заземление – соединение какой-либо точки электроустановки, оборудования или сети с заземляющими устройствами;
- защитное заземление – применяется для обеспечения электробезопасности;
- функциональное или рабочее заземление – используется для заземления токоведущих частей электрических установок для обеспечения их нормального функционирования;
- зануление электрических установок до 1 кВ – это соединение проводящих открытых элементов электроустановок, в нормальном состоянии не находящихся под напряжением с заземленной нейтралью трансформатора или генератора в трехфазных сетях или заземленным выводом в однофазной.
Заземлители делятся на два типа:
1.Естественные – металлические части сооружений или зданий, свинцовые оболочки кабелей и трубопроводы, утопленные в землю.
2.Искусственные – стальные заземлители вбитые в землю и соединенные арматурой или стальными полосами на глубине полуметра. Все соединения с заземляющей сетью выполняются только сваркой.
Каждый заземляющий элемент подключается через отдельное ответвление. Снижение шага напряжения достигается за счет контурной арматуры и уравнительных полос, которые равномерно распределяют потенциал по всей своей площади. Такое заземление обычно используется на подстанциях.
Внутренние заземления внутреннего контура соединяются с наружным в нескольких точках. Такое решение позволяет избежать значительной разности потенциалов. В местах входа в подстанцию также закладываются несколько стальных полос в виде козырька с постепенным углублением до двух метров.
Расчет заземляющих устройств
Расчет – это по сути определение сопротивления растеканию электротока, которое определяется конструктивными особенностями заземлителя, глубиной укладки и характеристиками грунта. Проводимость грунта определяется удельным сопротивлением – сопротивлением между сторонами куба с ребром в один сантиметр.
Удельное сопротивление зависит от глубины промерзания, влажности, строения и характеристик грунта.
Среднее значение удельного сопротивления почвы:
- садовая земля и глина – 4000 Ом на сантиметр;
- чернозем – 5000 Ом на сантиметр;
- каменистая глина и суглинок – 10000 Ом на сантиметр;
- каменистая почва и песок с щебнем – 20000 Ом на сантиметр;
- супесь – 30000 Ом на сантиметр;
- песок с галькой – 80000 Ом на сантиметр.
При промерзании почвы, ее электропроводимость ухудшается, а удельное сопротивление увеличивается. Поэтому для расчета заземляющих устройств используется поправочный коэффициент сезонности, величина которого зависит от климатической зоны.
Коэффициенты сезонности (Км):
1.Первая климатическая зона. Низшая температура — -20 градусов. Высшая температура – 18 градусов. Продолжительность замерзания воды – 180 суток. Км – 1,9/5,8.
2.Вторая климатическая зона. Низшая температура — -15 градусов. Высшая температура – 22 градусов. Продолжительность замерзания воды – 150 суток. Км – 1,7/4,0.
3.Третья климатическая зона. Низшая температура — -10 градусов. Высшая температура – 24 градусов. Продолжительность замерзания воды – 100 суток. Км – 1,5/2,3.
4.Четвертая климатическая зона. Низшая температура — 0 градусов. Высшая температура – 26 градусов. Продолжительность замерзания воды – 0 суток. Км – 1,3/1,8.
Числитель коэффициента предназначен для расчета заземления с вертикальными заземлителями, заложенными на глубину до 0,7 метра.
Знаменатель – для заземлителей горизонтального типа на глубине до 0,8 метра.
Сопротивление одного заземлителя вертикального типа с круглым стержнем рассчитывается по формуле:
Где:
- Ρ – это удельное сопротивление почвы;
- Км — коэффициент сезонности;
- t – расстояние от середины стержня до земли;
- d – диаметр стержня.
При приблизительных расчетах сопротивление такого заземлителя рассчитывается так:
Сопротивление горизонтального заземления рассчитывается следующим образом:
Где:
- lr- это длина заземлителя;
- t – это глубина заложения;
- b – ширина заземлителя.
Сопротивление нескольких электродов, соединенных в полосу рассчитывается следующим образом:
Сопротивление всех электродов вертикального типа рассчитывается по формуле:
