Штучні заземлювачі. Схема, опис

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Електрику

Штучні заземлювачі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Заземлення та занулення

Найчастіше штучним заземлювачем є сталевий провідник, закладений у ґрунт горизонтально або вертикально (похило), або група таких провідників, з'єднаних між собою. В останньому випадку заземлювач називається складним, а якщо електроди утворюють контур, такий складний заземлювач називається заземлюючим контуром.

Назва "горизонтальні" та "вертикальні" заземлювачі дуже умовна. Суворе дотримання горизонтальності в першому випадку не обов'язково, важливо, щоб електроди знаходилися в ґрунті на потрібній глибині, не зазнаючи пошкоджень при роботі машин.

Оскільки поверхня землі в ярах, на схилах та в ряді інших місць може виявитися не горизонтальною, то і протяжні (променеві) заземлювачі будуть слідувати кривизні поверхні. Для вертикальних електродів також необов'язково суворе дотримання вертикальності.

Горизонтальні заземлювачі прокладають на глибині 0,5 м, на орній землі - не менше 1 м. Вони раціональні в тих випадках, коли електропровідність верхнього шару ґрунту забезпечує необхідну провідність. Монтаж таких заземлювачів механізований і виконується з мінімальною витратою ручної праці, проте верхні шари ґрунту часто мають більший електричний опір, ніж глибинні. Крім того, близько до поверхні землі розтікання струму не йде рівномірно на всі боки, як на глибині. Отже, опір горизонтальних електродів зазвичай більший, ніж опір вертикальних електродів такої ж маси. Тому найбільшого поширення як заземлювачів набули саме вертикальні електроди.

Глибинні вертикальні електроди найбільш економічні, досягають добре провідних шарів ґрунту.

Заземлювальні електроди, змонтовані в ґрунті, перемички між ними та висновки від заземлювачів на поверхню повинні мати наступні мінімальні розміри:

кругла сталь – діаметр не менше 10 мм;
кругла оцинкована сталь – діаметр не менше 6 мм;
кутова сталь – товщина полиці не менше 4 мм;
загальний переріз для заземлювачів блискавкозахисту (грозозахисту) – не менше 160 мм2;
смугова сталь - товщина не менше 4 мм при перерізі не нижче 48 мм2 (для магістралей заземлення - не менше 100 мм, для блискавкозахисту - не менше 160 мм);
відбраковані труби – товщина стінки не менше 3,5 мм.

Мінімальні розміри електродів застосовуються переважно для тимчасових електроустановок, де умови корозії немає вирішального значення. Для постійних установок переріз заземлювачів вибирають із запасом на корозійне руйнування. За стійкістю проти корозії краще кругла сталь, так як роз'їдання електрода іржею пропорційно площі поверхні електрода, що стикається з грунтом, а площа електрода круглого перерізу з усіх профілів найменша.

З метою забезпечення надійної роботи заземлювача протягом 40-50 років у сприятливих ґрунтових умовах достатньо збільшення діаметра стрижневого електрода проти мінімального всього на 2-3 мм, у вологих ґрунтах необхідно збільшення діаметра заземлювача вдвічі.

Від заземлюваного елемента електроустановки, наприклад, від опори повітряної лінії електропередачі, горизонтальні промені прокладають у двох протилежних напрямках або, якщо променів не 2, а 3-4, розносять під кутом у плані 120° або 90°. Це необхідно для ефективного використання металу, що закладається, так як поруч розташовані заземлювачі взаємно екрануються і їх ефективність знижується в багато разів. З цієї ж причини вертикальні заземлювачі потрібно видаляти один від одного на більшу відстань, рівну хоча б довжині електрода. Наприклад, якщо десять вертикальних електродів довжиною по 5 м розташувати в одну лінію на відстані по 5 м один від одного, то коефіцієнт їх використання складе 0,47, а якщо ті ж електроди для економії місця розташувати по замкнутому трикутнику або чотирикутнику, то коефіцієнт їх використання буде ще нижче. Те ж стосується і застосування похилих електродів, які розносять під рівними кутами аналогічно горизонтальним і занурюють в землю під кутом близько 45° для найкращого використання.

Нерівномірність розподілу потенціалів на поверхні землі над заземлювачем і навколо нього створює небезпечну напругу кроку та дотику. Для вирівнювання потенціалів у таких випадках заземлювач можна виконати у вигляді сітки з горизонтальних елементів, що прокладаються в землі вздовж і впоперек території електроустановки та зварюваних в місцях перетинів. Розмір осередку такої сітки зазвичай становить від 6х6 до 10х10 м-коду.

Навколо опори ПЛ потенціали можна вирівняти заземлювачем, виконаним у вигляді концентричних кілець, закладених у ґрунт і з'єднаних з опорою.

Знижує напруги кроку і дотику до допустимих значень по всій займаній ним площі сітчастий заземлювач, проте поза сітки небезпека може зберігатися. Тому в небезпечних місцях, наприклад на підходах до території підстанцій або навколо фундаментів опор ПЛ, укладають додаткові заземлювачі на глибині, що поступово збільшується, і з'єднують їх з основними заземлювачами.

Площа, що відводиться під заземлювач, і витрата металу можуть бути знижені захисною ізолюючою огорожею, що споруджується навколо заземлювача. Найпростіша огорожа з діелектричного матеріалу перешкоджає розтіканню струму по поверхні землі і знижує напругу кроку в порівнянні з напругою на заземлювачі не менше ніж у 100 разів і вирівнює потенціал за межами заземлювача.

Вертикальна частина огородження рівня поверхні розташовується на 0,4-0,6 м від глибини закладення верху заземлювача.

Відбортування огорожі виконується під кутом 90-95° до вертикалі та має довжину, що становить

(S – площа заземлювача). Для пристрою огородження може бути використаний будь-який недорогий діелектричний матеріал, що має достатню механічну міцність і має електричну міцність не менше 1 МВ/м (ізоляційні матеріали на бітумній основі, наприклад бризол, що випускається з відходів виробництва і має міцність не менше 20 МВ/м).

При стіканні струму з заземлювача, наприклад із сітки, навколо нього формується електричне поле. На поверхні землі виникає електричний потенціал і напруга кроку може досягати небезпечних значень безпосередньо за межами заземлювача, навіть при застосуванні відомих способів вирівнювання потенціалів. Тому геометричні параметри огорожі встановлені в результаті аналізу електричного поля, що формується заземлювачем спільно з діелектричним огорожею, що вирівнює, і відповідають вимогам безпеки. Пристрій можна застосовувати для заземлювачів будь-якої конструкції та при будь-яких структурах ґрунту.

Часто заземлювачі з профільної сталі не задовольняють вимогам до заземлювальних пристроїв. Наприклад, у посушливих місцях важко досягти стабільної провідності таких заземлювачів, у скельних ґрунтах їх важко монтувати, а в агресивних ґрунтах важко забезпечувати захист від корозії та тривалий термін служби. Для таких ситуацій розроблено конструкції спеціальних заземлювачів.

Для посушливих районів заземлювач може бути виконаний, наприклад, у вигляді залізобетонної ємності, що встановлюється нижче поверхні землі і водою, що наповнюється через знімний люк. Заземлювач забезпечують водорозподільною системою у вигляді відрізків металевих труб з отворами для стоку води, розташованими рівномірно по всій довжині труб. Труби покриті шаром вологопоглинаючого матеріалу (бетону, цементу). Швидкість фільтрації вологи через бетон у землю встановлюється за рахунок підбору марки бетону, що дає можливість уникнути частих регулювань зволоження та скоротити трудовитрати, пов'язані з необхідністю регулярного зволоження. Виведення від залізобетонної ємності до обладнання, що заземляється, наприклад до нейтралі трансформатора, приєднується до сталевих стрижнів арматури залізобетону.

Звернімо увагу на конструкцію заземлювача, запропоновану за кордоном. Мета цієї розробки - зменшення металомісткості та полегшення забиття в ґрунт. Заземлювач має тонкостінну (1-2 мм) металеву трубку, в яку впресований напівтвердий стрижень з пластичного матеріалу, що має жорсткість, достатню для того, щоб бути опорою пружної тонкостінної трубки. Ця якість забезпечує можливість деякого вигинання електрода для обходу перешкод, що зустрічаються при його забиванні в землю. Для підвищення терміну служби, тобто зменшення корозії, матеріалом для трубки пропонується нержавіюча сталь. Наконечник, що є в нижньому кінці електрода, потрібен тільки для забиття, тому немає необхідності виготовляти його з антикорозійного матеріалу. Форма наконечника може бути гострою або закругленою для кращого зісковзування з перешкод, що зустрічаються в ґрунті. Замість виготовлення наконечника можна обжати кінець трубки із заповнювачем.

Типовий діаметр трубки – 15 мм. Попередній діаметр сердечника, який пресують у трубку, повинен бути дещо більшим, ніж внутрішній діаметр трубки. Трубка може бути заповнена (як варіант) текучим матеріалом, що твердне всередині, наприклад епоксидної смолою, поліуретаном або еластомером. Напівжорсткий заповнювач розташовується всередині сталевої трубки по всій довжині. Більш жорсткі матеріали і товстіші стінки трубки знижують гнучкість стрижня і зменшують здатність електрода обходити перешкоди в ґрунті, що веде до поломок. З іншого боку, надмірно пластичні матеріали не забезпечують достатньої міцності стінок, необхідної для забивання на достатню глибину (близько 2,3 м). Для забиття електрода передбачена знімна ковадло, що має плече, що упирається в кінець трубки, і виступ, що сполучається з внутрішнім діаметром трубки і сердечником.

Автор: Банніков Є.А.

Дивіться інші статті розділу Заземлення та занулення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

З'явився новий острів 28.06.2012

Острів виник 23 грудня 2011 в архіпелазі Ез-Зубайр біля західного узбережжя Ємену. За чотири дні до цього місцеві рибалки спостерігали, як з-під води на висоту до 30 метрів летіли фонтани лави. Нарешті на цьому місці з хвиль висунувся кам'яний конус із застиглої магми, покритий вулканічним попелом. Діаметр нового острова всього 500 метрів, і чи він залишиться, чи буде розмитий прибоєм, покаже час.

Вивержень у цьому районі не було вже більше століття, і нова подія говорить про активізацію рифту (розколу) у Червоному морі між африканським континентом та Аравійським півостровом. Через мільйони років, коли вони розійдуться, тут може виникнути новий океан.

Інші цікаві новини:

▪ Розумна кнопка для Інтернету речей

▪ Пам'ять DDR4

▪ Синестезію можна навіяти під гіпнозом

▪ Вік людини визначать по крові

▪ Фарбування волосся за допомогою ферменту з печериць

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Досліди з хімії. Добірка статей

▪ стаття Публій Папіній Стацій. Знамениті афоризми

▪ стаття Чому 1942 року французи самі затопили весь свій флот? Детальна відповідь

▪ стаття Помічник друкаря офсетної машини. Посадова інструкція

▪ стаття Електронний секундомір на двох транзисторах Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Чарівна лінійка. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт