Eng Ru
Отправить письмо

Дайджест - Промышленная безопасность. Заземление в скальном грунте


Заземление в камне или скале

 Заземление в камне или скале

Заземление в камне или скале

Содержание статьи

Заземление частного дома прекрасная возможность в несколько раз увеличить безопасность используемого в доме электрооборудования. Способов сделать рабочий контур заземления на сегодняшнее время достаточное количество.

Как правило, стандартной схемой является изготовление из трубы или металлических штырей электродов заземления длиной около двух метров, которые забиваются в землю по форме треугольника.

При этом расстояние между каждым забиваемым электродом выдерживается в пределах 50 сантиметров. Такой способ создания защитного заземления, наиболее приемлем, и отлично подходит для заземления бытовых электроприборов.

Однако что же делать тем владельцам загородных домов, на участках которых преобладает в основном скальный грунт, забить в который электрод на 2 метра не получается? Оказывается, что и в таком случае выход из сложившейся ситуации есть и вариант этому, заземление в камне или скале.

Заземление в камне или скале своими руками

В основе данной технологии, лежит так называемое электролитическое заземление, которое предназначено именно для установки на скалистых или каменистых грунтах, имеющих достаточно высокое удельное сопротивление.

Так же при установке электролитического заземления нет необходимости использовать, например специализированную технику либо же досыпать на участке дополнительный слой земли. Поэтому, данный вариант заземления отлично подходит для тех загородных участков, где нет возможности забить заземляющие электроды на глубину, большую, чем один метр.

В основе данной технологии заземления, лежит использование специальных электродов, которые обеспечивают наименьшее сопротивление заземления в отличие от обычных электродов, изготовленных из металла.

 Заземление в камне или скале

Кроме этого, при обустройстве электролитического заземления на участке, используется и специальная смесь, которая состоит из минеральных солей с определённого рода добавками. Это позволяет обеспечить электродам заземления больший срок эксплуатации, защищает их от коррозии и ржавления. Например, срок службы такого заземления более 50 лет.

Заземление в скальном грунте

Как было сказано выше, когда устанавливается заземление в камне или скале, то для этих целей лучше всего использовать технологию электролитического заземления. В конструкцию такого заземления входит несколько составляющих:

  • Электроды заземления;
  • Специальная смесь, состоящая из минеральных солей с добавками;

Электрод заземления — представляет собой изделие в виде трубы круглого диаметра с пустотой внутри и определённой перфорацией для усиления его сторон. Преимущество конструкции такого электрода заземления в том, что электрод может быть установлен на глубину до 0,7 метра, при этом сопротивление заземления будет меньше чем при обустройстве обычного заземляющего контура, где электроды забиваются на глубину около 2 метров.

Вовнутрь установленного электрода засыпается смесь с минеральной солью и добавками, которая хорошо притягивает и впитывает воду, обеспечивая тем самым создание электролита. Электролит после выщелачивания возвращается в грунт тем самым, обеспечивая нужной плотности электропроводность грунта, понижая в несколько раз его удельное сопротивления.

Как измерить сопротивление заземления?

Чтобы измерить сопротивление заземляющего контура используется специальный прибор для измерения сопротивления заземления. Один конец такого прибора подсоединяется к выводу заземляющего контура, а другой конец к технологическому установленному штырю. После этого смотрят реальные показания заземляющего контура.

Заземление в камне или скале - скальном грунте своими руками

Важно знать при этом, что сопротивление заземления для частного дома, который обслуживается воздушной линией электропередач подающей 220 Вольт, должно быть не более 30 Ом.

  • Монтаж заземления в камне или скале: советы ⇓

⇒ Делать заземляющий контур рекомендуется, как можно дальше от жилого строения. В таком случае возле дома не будет создаваться опасная зона «шагового» напряжения.

⇒ Перед установкой заземления, рекомендуется проверить, чтобы и у соседей также было бы рабочее заземление. В противном случае может получиться так, что после монтажа заземляющего контура «земля» приходящая в дом будет иметь меньшее по значению сопротивление, поскольку весь ток будет «перетекать» на установленный возле дома заземлитель.

⇒ Если применяется стандартная схема заземления, то желательно использовать только сварку для соединения всех элементов заземляющего контура. В противном случае, уже через небольшой промежуток времени, болты, которыми соединялись конструктивные элементы заземления, могут окислиться, а сопротивление заземления при этом резко подпрыгнет вверх и толку от него будет мало.

Как видно из всего сказанного, заземление в камне или скале сделать совсем не сложно, главное придерживаться правильной технологии и знать, как делается заземление в камне или скале.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

samastroyka.ru

Заземление в песчаном грунте. Как сделать своими руками?

Заземление в песчаном грунте

Заземление в песчаном грунте

Содержание статьи

Из-за высокого удельного сопротивления, с заземлением в песчаном грунте могут возникнуть определённые сложности.

Однако, как и заземление в скальном грунте, проблема вполне решаема и своими руками, главное правильно определиться с материалами, которые будут использоваться для этих целей.

Конечно же, если опыта никакого в изготовлении заземления нет, то лучше всего пригласить специалистов для изучения участка и составления проекта. Но если есть желание самостоятельно сделать заземление, то можно обработать песчаный грунт солью, что позволит в значительной мере снизить его сопротивление.

Итак, о том, как делается заземление в песчаном грунте, о материалах используемых для этих целях и будет рассказано ниже.

Заземление в песчаном грунте

При изготовлении заземления в песчаном грунте из металлических уголков, сначала вырывается котлован. Глубина котлована должна быть не менее 2-2,5 метра, а по своей форме он должен быть круглым, диаметром приблизительно в один метр.

После того как котлован вырыт, в него устанавливается электрод, а котлован поочерёдно засыпается слоями соли и земли. При этом слои соли должны быть несколько меньше по толщине, чем засыпаемые слои земли. Обязательно в процессе укладки слоёв соли и земли, используется трамбовка и вода для их смачивания.

Насыпное заземление в песчаном грунте своими рукамиРекомендуется использовать соль для заземления в песчаном грунте, только такую, которая не будет отрицательно воздействовать в плане коррозии на металлический электрод. Для этого отлично подходит окись кальция или нитрат натрия.

Таким образом, изготавливается три электрода, которые соединяются между собой в треугольник посредством металлической полосы или арматуры. Просыпать солью траншею для укладки шины заземления в дом не нужно.

Насыпное заземление в песчаном грунте своими руками

Существует ещё один способ сделать заземление в песчаном грунте, применив для этого другой грунт, который имеет меньшее удельное сопротивление. Что это значит?

В тех местах песчаного грунта, где будут установлены электроды заземления, вырываются ямы радиусом не менее 1,5 метра и глубиной на всю длину электрода. После установки электрода заземления своими руками, ямы засыпаются не песчаным грунтом, а другим, обладающим меньшим сопротивлением.

Заземление в песчаном грунте. Как сделать своими руками?При этом, как и в первом случае, используется вода и трамбовка, поскольку грунт после засыпания в котлован должен быть очень плотно утрамбован.

На самом деле, сделать заземление в песчаном грунте вполне под силу своими руками. В интернете сегодня можно найти много видео и схем на эту тему, что без труда поможет определиться и выбрать правильный тип заземления в песке.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

samastroyka.ru

Монтаж горизонтальных заземлителей - Безопасность

Вертикальные, особенно глубинные, заземлители могут обеспечивать хорошую проводимость за счет контакта с нижними слоями грунта, часто имеющими высокую проводимость. Однако во многих случаях сопротивление грунта в поверхности  слоях невелико, и при этом оказывается рациональным применение горизонтальных заземлителей, особенно если нижние слои грунта обладают увеличенным сопротивлением.В других случаях горизонтальные заземлители необходимы из-за отсутствия механизмов для монтажа вертикальных электродов в скальных, гравийных и других грунтах. Если же скальный грунт закрыт слоем земли, то выполнение горизонтального или «лучевого» заземлителя может оказаться менее трудоемким и сравнительно дешевым, чем монтаж вертикальных электродов.Горизонтальные заземлители необходимо прокладывать и для того, чтобы соединить смонтированные вертикальные электроды в общий сложный заземлитель или контур заземления.Лучевые заземлители часто применяют для молниезащиты, где важна хорошая проводимость заземлителя в летнее время, а именно тогда ее может обеспечить горизонтальный заземлитель, проложенный в торфяном или другом хорошо проводящем талом верхнем слое земли. То же относится и к сезонным электроустановкам, работающим в летнее время.Конструктивно горизонтальные заземлители могут быть выполнены из круглой, полосовой и любой другой стали, но предпочтение следует отдавать круглой стали, имеющей при той же массе и той же проводимости меньшую поверхность и большую толщину, вследствие чего обладающей большей коррозийной стойкостью. Кроме того, круглая сталь дешевле, и ее легче монтировать. Поэтому для протяженных заземлителей (так же как и для вертикальных электродов), при устройстве которых не предъявляется специальных требований по термической устойчивости, по количеству уносимого металла и др., следует рекомендовать применение малоуглеродистой круглой стали.Способ монтажа горизонтальных заземлителей выбирают в зависимости от объема работ, удаленности объектов строительства от баз механизации, характера грунта, наличия и возможности получения механизмов и других факторов.При больших объемах работ, например при устройстве выносных заземлителей (иногда отдаленных за километры от заземляемого объекта) или при монтажесотен протяженных лучей заземления многих опор сооружаемой линии электропередачи, наиболее целесообразно использовать специализированные машины. В мягких грунтах применяют ножевые кабелеукладчики или навесные к тракторам (или прицепные) приспособления в виде ножа, изготовляемого из двух пластин, расположенных под небольшим углом, как клин, напоминающий соху или плуг. Весь комплекс работ, состоявший ранее из нескольких операций (рытье траншей, укладка заземлителей, засыпка и трамбовка траншей), при этом способе монтажа выполняется за один проход механизма.В мерзлых и других твердых грунтах применяют навесные баровые механизмы, режущие грунт и образующие траншеи.В других случаях для устройства сложных заземлителей, состоящих из горизонтальных и вертикальных электродов, применяют специальную машину по устройству контуров заземления, имеющую навесной канавокопатель.В скальных грунтах допускается прокладка протяженных заземлителей под разборным слоем толщиной не менее 0,1 м над монолитной скальной породой. При меньшей толщине этого слоя или при его отсутствии заглубление протяженных заземлителей потребовало бы чрезмерных затрат, и поэтому их или заменяют глубинными вертикальными, или прокладывают заземлители по поверхности скалы с заливкой их цементным раствором. В других случаях, когда вблизи от заземляемых объектов имеются водоемы, на их дне укладывают протяженные заземлители и от них прокладывают соединительные кабельные или воздушные линии к объектам. Разумеется, любое решение должно быть отражено в проекте, утверждаемом в установленном порядке.

Для укладки коротких горизонтальных заземлителей в стесненных условиях, например при монтаже горизонтальных перемычек между двумя-тремя вертикальными электродами, траншею часто копают вручную, так как малый объем работ в случае большой удаленности от базы механизмов не оправдывает их перегон. Между тем ручной способ производства работ можно рационализировать и обойтись совсем без траншей. Для этого можно воспользоваться ручным механизированным заглубителем электродов, применяемым обычно для вертикального ввертывания или забивки электродов. Если в местах погружения вертикальных электродов выкопать приямки глубиной до 1 м, то объем земляных работ будет гораздо меньшим, чем при копке траншей. Между этими приямками нетрудно смонтировать перемычки в ненарушенном грунте, расположив заглубитель с вставленной в него стержневой перемычкой близко к горизонтальному положению (рис. 1).Рис. 1. Схема бестраншейной прокладки между электродных перемычек:1 — вертикальный электрод; 2 — смонтированные перемычки; 3 — заглубитель электродов; 4— положение перемычки в стадии монтажа; 5— место сварки.

Пунктиром показаны концы перемычки до отгибания для приварки к электродуКонцы перемычек, показанные пунктиром, загибают к электродам и приваривают к ним на длине, не меньшей шести диаметров. Копать приямки, если нет буровой машины, рациональнее не лопатой, а ручным буром, которым в мягком грунте за 5 мин можно сделать яму диаметром 430 мм и глубиной 1 м. Край ямы нужно срезать для удобства монтажа перемычки. Бур легко сделать в мастерской по типу фрез-бура, применяемого связистами для копки котлованов под столбы.

Всего комментариев: 0

ukrelektrik.com

Какое делать заземление в песчаном грунте?

Заземление в песчаном грунте

Что особенного в песчаном грунте и почему вообще встал такой вопрос: делать ли в нём заземление? Дело  в том, что удельное сопротивление грунта, насыщенного или полностью состоящего из песка, может достигать значения в 4000 Ом/м, что несомненно может вызвать трудности при организации заземления (см. таблицу ниже).

Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами

10 - 60 Ом/м

Песок, умеренно увлажненный

60 - 130 Ом/м

Песок влажный

130 - 400 Ом/м

Песок слегка влажный

400 - 1 500 Ом/м

Песок сухой

1 500 - 4 200 Ом/м

Фрагмент из таблицы “удельное сопротивление грунтов”

 

Рассмотрим ситуацию на реальном примере!

Задача

К нашим техническим специалистам недавно поступил запрос из Казахстана со следующей задачей:

Произвести расчеты по установке защитного заземления на производственно-сборочном участке. В соответствии с данными заказчика, грунт в предполагаемом месте установки заземляющего устройства песок. Удельное сопротивление, как уже было написано выше, может иметь совершенно разные значения. К сожалению, точное сопротивление грунта на искомом объекте определить не удалось. Выходит, что нужно отталкиваться от собственного опыта и принимать в расчеты максимальное значение.

Обращаемся к нормативным документам: в соответствии с ПУЭ п. 1.7.103 и данными заказчика сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть не более 10 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока. В соответствии сПУЭ п.1.7.103. при удельном сопротивлении грунта ρ>100 Ом∙м допускается увеличить указанные нормы в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

 

Решения

Ниже представлены два варианта решения поставленной задачи:

Вариант 1.  На основе модульного заземления, комплект ZANDZ ZZ-000-030:

  • установка двух вертикальных электродов длиной 10,5 м и одного вертикального электрода длиной 9 м, объединенных горизонтальным электродом из коррозионностойкой полосы стальной омедненной сечением 30х4 мм. Глубина заложения полосы 0,5 м;
  • до стены здания прокладывается горизонтальный заземлитель длиной 2 метра (полоса омедненная сечением 30х4 мм).

Расположение элементов заземляющего устройства показано на рисунке ниже

Схема расположения элементов заземляющего устройства

Проведя расчеты в соответствии с существующими нормами сопротивления заземления получили следующие значения:

1) при сопротивлении грунта 200 Ом∙м — 7,26 Ом, что меньше требуемых 10 Ом; 2) при сопротивлении грунта 2000 Ом∙м — 72,56 Ом, что меньше 100 Ом, полученных в результате применения коэффициента увеличения нормы в 10 раз (в соответствии с ПУЭ п.1.7.103).

Оба полученных значения меньше нормируемого, а значит установка комплекта модульного заземления ZZ-000-030 оправдана и удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

Перечень необходимых материалов:

Вариант 2. Электролитическое заземление, комплект ZANDZ ZZ‑100‑102 в грунте 2000 Ом∙м:

  • установка одного комплекта электролитического заземления ZANDZ ZZ‑100‑102;
  • от горизонтальной сетки прокладывается горизонтальный заземлитель длиной 4 метра (полоса омедненная сечением 30х4 мм) до стены здания.  Глубина заложения 0,5 метра;
  • в связи с образованием зоны талика в виде овала размером 6x3 м, электроды электролитического заземления необходимо разместить на расстоянии друг от друга (не менее 6 м при параллельной установке электродов), от фундаментов зданий и других инженерных конструкций. Расположение элементов заземляющего устройства показано на рисунке ниже:

Схема расположения элементов заземляющего устройства

После проведения расчетов было определено сопротивление заземляющего устройства — 77,83 Ом, что меньше 100 Ом, полученных в результате применения коэффициента увеличения нормы в 10 раз. Значит, установка комплекта электролитического заземления ZZ-100-102 тоже оправдана и удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

Перечень необходимых материалов:  

Смотрите также:

[ Код новостного блока для вставки на Ваш сайт ] [ RSS лента для подписки на новости ]

 

www.zandz.ru

Сопротивление грунта и заземление

Сопротивление грунта и заземление

Удельное сопротивление грунта - это главный параметр, который влияет на конструкцию заземляющего устройства: количество и длину заземляющих электродов. Физически оно равняется электрическому сопротивлению, которое грунт оказывает току при прохождении им расстояния между противоположными гранями условного куба объемом 1 куб. м.; размерность Ом*м. Удельное сопротивление зависит от многих факторов: состава и структуры грунта, его плотности, влажности, температуры, наличия примесей – солей, кислот, щелочей. Все эти параметры изменяются в течение года, поэтому соответствующим образом меняется и сопротивление грунта. Данный факт нужно учитывать при проведении замеров, расчетов, а также при измерении сопротивления растеканию смонтированного заземляющего устройства.

 

Сопротивление грунта и сопротивление заземления

Чем ниже значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток растекается в среде, и тем меньше получится сопротивление заземляющего устройства. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение грунтом токов повреждений, токов утечки и молниевых токов, что предотвращает их нежелательное протекание по проводящим частям электроустановок и защищает контактирующих с ними людей от поражения электрическим током, а оборудование — от помех и нарушений работы. Заземляющее устройство обязательно должно быть дополнено правильно организованной системой уравнивания потенциалов. Такие объекты, как жилой дом и линия электропередачи не требуют столь низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и сооружения с большим объемом информационного и коммуникационного оборудования: ЦОД, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземляющего устройства можно обеспечить растеканием тока с большего количества электродов, при том что высокое сопротивления грунта приводит к ещё большему увеличению габаритов заземлителя.

Норма сопротивления заземляющего устройства определяется ПУЭ 7 изд. раздел 1.7. - для электроустановок разных классов напряжения, пункты 2.5.116-2.5.134 - для линий электропередачи, а также другими отраслевыми стандартами и документацией к аппаратам и приборам.Удельное сопротивление преимущественно зависит от типа грунта. Так, «хорошие» грунты, обладающие низким сопротивлением - это глина, чернозем (80 Ом*м), суглинок (100 Ом*м). Сопротивление песка сильно зависит от содержания влаги и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. У каменистых грунтов оно легко может достигать нескольких тысяч Ом*м: у щебенистых — 3000-5000 Ом*м, а у гранита и других горных пород — 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление грунтов в России

Среднее удельное сопротивление часто встречающихся на территории России грунтов приведено в таблице на странице, посвященной удельному сопротивлению грунта Принять тип грунта можно по карте почв на территории России (для просмотра карты в полном размере, щелкните на ней).

Карта почв России

Значения, приведенные в таблицах справочные и подходят только для ориентировочного расчета в том случае, когда другая информация отсутствует. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо проводить изыскательные работы. Замеры грунта проводятся в полевых условиях методом амперметра-вольтметра, а также путем измерения инженерно-геологических элементов (ИГЭ), проведенных на разной глубине методом вертикально электрического зондирования (ВЭЗ). Значения, полученные этими двумя способами, могут значительно отличаться, также, как отличаются характеристики грунта незначительно удаленных точек на местности. Поэтому, чтобы исключить ошибку в расчетах необходимо брать максимальный из результатов этих двух методов при приведении к однослойной расчетной модели. Если для расчетов необходимо привести грунт к двухслойной модели, то использовать можно только метод ВЭЗ.

Сезонное изменение сопротивления грунта и его учёт

Для учета сезонных изменений и влияния природных явлений «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» оперирует коэффициентом промерзания, который предписывается определенной климатической зоне России и коэффициентом влажности, учитывающим накопленную грунтом влагу и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 при определении сопротивления заземляющего устройства подстанций использует сезонный коэффициент. При пропитывании почвы водой, удельное сопротивление может снижаться в десятки раз, а при промерзании в разы увеличиваться. Поэтому, в зависимости от того, в какое время года были выполнены измерения, необходимо учитывать данные коэффициенты. Это позволит предотвратить превышения нормы заземляющего устройства в результате изменений удельного сопротивления; нормируемое значение в соответствии с ПУЭ 7 изд. должно обеспечиваться при самых неблагоприятных условиях в любое время года. При увеличении габаритов заземляющего устройства влияние сезонных изменений значительно снижается. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, то его сопротивление в течение года может изменяться в десятки и сотни раз, тогда как сопротивление заземлителя габаритами 100-200 метров изменяется всего лишь в 2 раза. Это связано с тем, что глубина растекания тока соизмерима с габаритами горизонтального заземлителя.Таким образом, распространенная в горизонтальном направлении конструкция действует на глубинные слои почвы, часто обладающие низким удельным сопротивлением в любое время года.

"Сложные грунты" с высоким удельным сопротивлением

Сухой песок Известняк

Некоторые типы грунта имеют крайне высокое удельное сопротивление. Его значение для каменистых грунтов достигает нескольких тысяч Ом*м при том, что организация заземляющего устройства в такой среде связана с множеством трудностей – значительными затратами материалов и объемами земляных работ. Из-за твердых включений практически невозможно использовать вертикальные электроды без применения бурения. Пример заземления в условиях каменистого грунта приведен на странице. Возможно, еще более сложный случай – это вечномерзлый грунт. При понижении температуры удельное сопротивление резко возрастает. Для суглинка при +10 С° оно составляет около 100 Ом*м, но уже при -10 С° может достигать 500 - 1000 Ом*м. Глубина промерзания вечномерзлого грунта бывает от нескольких сот метров до нескольких километров, при том что в летнее время оттаивает лишь верхний слой незначительной толщины: 1-3 м. В результате круглый год вся зона эффективного растекания тока будет иметь значительное удельное сопротивление – порядка 20000 Ом*м в вечномерзлом суглинке и 50000 Ом*м в вечномерзлом песке. Это чревато организацией заземляющего устройства на огромной площади, либо применением специальных решений, например, таких как электролитическое заземление. Для наглядного сравнения, пройдя по ссылке, можно посмотреть расчет в вечномерзлом грунте.

 

Решения по достижению необходимого сопротивления

Традиционные способы

В хороших грунтах, как правило, устанавливается традиционное заземляющее устройство, состоящее из горизонтальных и вертикальных электродов. Использование вертикальных электродов несет важное преимущество. С увеличением глубины удельное сопротивление грунта «стабилизируется». В глубинных слоях оно в меньшей степени зависит от сезонных изменений, а также, благодаря повышенному содержанию влаги, имеет более низкое сопротивление. Такая особенность очень часто позволяет значительно снизить сопротивление заземляющего устройства. Горизонтальные электроды применяются для соединения вертикальных, также они способствуют еще большему снижению сопротивления. Но могут использоваться и в качестве самостоятельного решения, когда монтаж вертикальных штырей сопряжен с трудностями, либо когда необходимо организовать заземляющее устройство определенного типа, например, сетку.

Нестандартные способы

В тяжелых каменистых и вечномерзлых грунтах монтаж традиционного заземления сопряжен с рядом проблем, начиная сложностью монтажа из-за специфики местности, заканчивая огромными размерами заземляющего устройства (соответственно - большими объемами строительных работ), необходимыми для соответствия его сопротивления нормам. В условиях вечномерзлого грунта также имеет место такое явление как выталкивание, в результате которого горизонтальные электроды оказываются над поверхностью уже через год. Чтобы решить эти проблемы, специалисты часто прибегают к следующим мерам:

  • Замена необходимых объемов на грунт с низким удельным сопротивлением (несет ограниченную пользу в случае вечномерзлого грунта, т.к. грунт замены также промерзает). Объемы такого грунта часто очень велики, и не всегда приводят к ожидаемым результатам, т.к. зона действия заземлителя вглубь практически равна его горизонтальным размерам, поэтому влияние верхнего слоя может быть незначительным.
  • Организация выносного заземлителя в очагах с низким удельным сопротивлением, что позволяет установить заземлитель на удалении до 2 км.
  • Применение специальных химических веществ – солей и электролитов, которые снижают удельное сопротивление мерзлого грунта. Данное мероприятие необходимо проводить раз в несколько лет из-за процесса вымывания.

Одним из наиболее предпочтительных решений в тяжелых условиях является электролитическое заземление, оно сочетает химическое воздействие на грунт (снижение его удельного сопротивления) и замену грунта (уменьшение влияния промерзания). Электролитический электрод наполнен смесью минеральных солей, которые равномерно распределяются в рабочей области и снижают ее удельное сопротивление. Данный процесс стабилизируется с помощью околоэлектродного заполнителя, который делает процесс выщелачивания солей равномерным. Применение электролитического заземления позволяет избежать проблем организации традиционного заземляющего устройства, значительно уменьшает количество оборудования, габариты заземлителя и объемы земляных работ.

 

Заключение

При проектировании заземляющего устройства необходимо иметь достоверные данные об удельном сопротивлении грунта на месте строительства. Точную информацию можно получить только с помощью изысканий и измерений на местности, но по разным причинам бывает, что возможности их провести нет. В таком случае можно воспользоваться справочными таблицами, но стоит принять во внимание, что расчет будет носить ориентировочный характер. Независимо от того, каким образом получены значения удельного сопротивления, нужно внимательно рассматривать все влияющие факторы. Важно учесть пределы, в которых удельное сопротивление может меняться, чтобы сопротивление заземляющего устройства никогда не превышало норму.

 

Смотрите также:

www.zandz.ru

Заземления в условиях плохо проводящих грунтов

Заземления в условиях плохо проводящих грунтов

Устройство заземлений в плохо проводящих грунтах— песчаных, скалистых, вечномерзлых — встречает большие затруднения.[ ...]

Для снижения сопротивления заземляющего устройства в плохо проводящих грунтах может быть рекомендовано одно из следующих мероприятий: а) применение глубинных заземлителей; б) специальная обработка грунта; в) устройство выносных заземлений. Независимо от использования этих мероприятий в первую очередь следует изыскивать возможность использования естественных заземлителей.[ ...]

Следует при этом учесть, что при глубинных зазем-лителях не требуется вводить в расчеты повышающие коэффициенты на промерзание или высыхание грунта. Погружение, электродов в песок успешно производится механизированным способом при помощи вибраторов легкого типа.[ ...]

В качестве обрабатывающего вещества в грунтах с большим удельным сопротивлением успешно применяется также шлак, смоченный водой. ?По своей эффективности он, однако, уступает соли. Хорошие результаты [Л. 73] получены при обработке грунта суспензиями глины (раствор глины в виде порядка 100 г на литр).[ ...]

Обработка солью дает значительный эффект также и в скалистых грунтах. По данным измерений И. В. Сте-цулы и Н. С. Сиунова [Л. 3] даже такие плотные породы, как уральский «орлец», увеличивают проводимость при пропитке однопроцентным раствором поваренной соли на 75%; гранит при такой же пропитке увеличивает проводимость в 1 200 раз. Заземлитель в виде трубы наружного диаметра 50 мм, длиной 3 м, заложенный в котлован, вырытый в скалистом грунте и засыпанный щебнем из того же грунта, имел сопротивление 889 ом. После засыпки котлована смесью кокса с солью сопротивление трубы снизилось до 235 ом, после промерзания оно увеличилось до 267 ом и после оттаивания снизилось до 127 ом.[ ...]

Чтобы наиболее целесообразно решить вопрос об устройстве заземлений в этих условиях, необходимо иметь данные о грунте в месте, где должно быть устроено заземление, — удельное сопротивление, влажность, температуры на разной глубине до 2 м в разное время года. Удельное сопротивление грунта должно быть замерено на глубине, где температура не снижается ниже примерно —10° С. При более низких температурах удельные сопротивления грунтов настолько повышаются, что устройство в них заземлений вызывает слишком большие трудности. При относительно не слишком высоких удельных сопротивлениях мерзлых грунтов (гли- на, суглинок с удельным: сопротивлением порядка до 10 • 104 ом см) устройство местных контуров заземления экономически целесообразно. Для таких устройств с целью их удешевления необходима обработка грунта солью или смесью соли со шлаком, как это было указано выше.[ ...]

По данным ВЭИ можно считать, что при отрицательных температурах сопротивление растеканию трубчатых заземлителей после обработки солью снижается по сравнению с сопротивлением растеканию тех же, но не обработанных солью заземлителей при положительных температурах в суглинке — примерно в 1,5 раза, в супеске—в 2 раза и песке — в 2,5 раза.[ ...]

Обработанный солью суглинок имеет значительно меньшее возрастание удельного сопротивления при отрицательных температурах, чем грунт необработанный.[ ...]

Верхний конец трубы должен находиться в слое, имеющем устойчивую температуру не ниже —10° С (практически — не менее 1 м от поверхности земли), длина трубы — не менее 2,5 м.[ ...]

Такое решение, уже выполненное в ряде установок, дает большой экономический эффект, и необходимо накопление опыта эксплуатации этих установок.[ ...]

Вернуться к оглавлению

ru-safety.info

Заземление в молниезащите. Проводимость грунта

Из цикла статей "Заземление в молниезащите - ответы на частые вопросы при проектировании".

 

Эту величину никак не назовешь подходящей для среды, где растекается килоамперный ток молнии. Удельное сопротивления даже высоко проводящей земли примерно в миллиард раз больше удельного сопротивления обычной стали. При организации заземления специалистов выручает только практически неограниченный объем грунта, по которому распространяется ток.

Проводимость грунта на редкость нестабильна. Она сильно зависит не только от его минералогического состава, но также от влажности и температуры. Вот почему методические указания вынуждены давать очень приблизительные значения удельного сопротивления для различных грунтов. Примером могут служить данные таблицы 1., заимствованной из отечественных методических указаний.

Тип грунта

Удельное сопротивление грунта, Ом*м

Песок (при темпереатуре выше 0oC):сильно увлажненный грунтовыми водамиумеренно увлажненныйвлажныйслегка влажныйсухой

10-6060-130130-400400-15001500-4200

Суглинок:сильно увлажненный грунтовыми водами(при температуре выше 0oC)промерзший слой (при температуре -5oC)

10-60

60-190

Глина (при температуре выше 0oC)

20-60

Торф:(при температуре около 0oC)(при температуре выше 0oC)

40-501040

Чернозем

10-55

Солончаковые почвы (при температуре около 0oC)

15-25

Щебень:сухоймокрый

не менее 5000не менее 3000

Дресва (мелкий щебень, крупный песок)(при температуре около 0oC)

5500

Гранитное основание (при температуре около 0oC)

22500

 

В прикладном отношении очень важна неоднородность характеристик по глубине грунта. Она надежно установлена геологическим исследованиями. Не редкость, когда под тонким (10 - 30 см) слоем высоко проводящей почвы с удельным сопротивлением ниже 100 Ом*м лежит многометровой толстый скальный слой, где удельное сопротивление выше 104 Ом*м. Не менее вероятна и обратная картина, например, за счет подземного водного потока на глубине в десятки метров под слоем сухого песка.

Забрать пробу грунта из поверхностного слоя не проблема. Не возникает она и при пробном бурении на 10 – 30 м. Дальше приходится ориентироваться на методы георазведки не всегда дешевые, но всегда трудоемкие и не вполне точные. Вопрос о том, где остановиться в изысканиях для правильного проектирования заземлителя приобретает не только практическую, но и коммерческую значимость. Важно оценить, как распространяется ток I в грунте и где его плотность еще весома для реального вклада в напряжение на заземляющем электроде UЗ (относительно точки нулевого потенциала), которым собственно и определяется величина сопротивления заземления RЗ = UЗ/I.

На какую глубину зондировать грунт?

Специалистам не надо напоминать, что ток от заземляющего электрода уходит в грунт "на бесконечность". Подобное определение толщины обследуемого слоя бессмысленно. Проводимость грунта надо обследовать там, где она еще может дать реально весомый вклад в величину сопротивления заземления заземлителя. На элементарном уровне эта задача строго и просто решается для сферических или полусферических электродов. Например, для полусферического электрода в однородном грунте с удельным сопротивлением ρ1 напряженность электрического поля E(r), определяемая плотностью тока σ(r) = I/(2πr2) из уравнения, аналогичного закону Ома E(r) = ρ1σ(r), позволяет точно вычислить напряжение на заземлителе интегрированием Е(r) от поверхности полусферы радиуса r0 до бесконечности. Это дает

Напряжение на заземлителе

и потому точная величина сопротивления заземления равна

Точное сопротивление заземления

Если же ограничить вычисления на некоторой прозондированной глубине грунта h, расчет даст заниженное значение

Сопротивление заземления при ограничении глубины

Легко убедиться, что относительная ошибка составит δRЗ = r0/h. Следовательно, для оценки сопротивления заземления с такой погрешностью в однородном грунте надо отслеживать электрическое поле до глубины

Расчетная глубина

например, в пределах h= 20 м, когда r0 = 1 м, а допустимая относительная погрешность принята равной 0,05.

Аналогичные вычисления для двухслойной среды (рис. 1) дадут

Растекание тока в грунте

Расчетная глубина в двухслойном грунте

если допустить, что удельное сопротивление грунта изменит свое значение с ρ1 до ρ2 как раз на глубине h.

Произведенная оценка мало полезна в практическом отношении хотя бы потому, что полусферические заземлители не нашли применения. В методологическом отношении она интересна. Здесь явно прослеживается связь нужной глубины зондирования грунта и с размером заземляющего электрода, и с наличием структурных изменений в земле.

Для практически значимых электродов, особенно для их произвольной комбинации, аналитические оценки выполнить сложно и потому, как уже упоминалось, приходится прибегать к компьютерному моделированию. Из только что проведенного анализа следует, что в компьютерную модель нужно будет ввести количественное описание конкретного заземляющего устройства с конкретными геометрическими размерами и предусмотреть расчет его сопротивления заземления сначала в однородном грунте с удельным сопротивлением ρ1 (Rρ1), а затем в двухслойной среде (Rρ1-ρ2) при различном положении границы h, где удельное сопротивление скачком меняется от ρ1 до ρ2. Значение глубины h можно будет принять за эффективную глубину проникновения тока, если различие между расчетными параметрами Rρ1 и Rρ1-ρ2 не выходит за пределы допустимой погрешности, например, 10%.

Серия расчетных зависимостей на рис. 2 – 5 демонстрируют результаты численного моделирования.

Рисунок 2 Рисунок 3
Рисунок 2 Рисунок 3
Рисунок 4 Рисунок 5
Рисунок 4 Рисунок 5

 

Легко убедиться, что нижний слой грунта практически перестает влиять на сопротивление заземления, когда глубина межслойной границы становится сопоставимой по величине с максимальным габаритным размером системы заземляющих электродов (для протяженной горизонтальной или вертикальной шины – это ее длина; для контура в виде сетки – диагональ). Теперь понятно, насколько неравные условия у проектировщика контура заземления большой подстанции площадью до 105 м2 и у тех, кто занят проектами скромных индивидуальных коттеджей. Первый будет вынужден запросить результаты геологических изысканий на глубину в сотни метров, второму – достаточно забить в грунт пробный стержневой электрод на глубину 3 – 5 метров (подойдут арматурный стержень, стальной уголок и даже старая водопроводная труба, если ее очистить от краски). Остается измерить его сопротивление заземления и получить полное представление о характере грунта в рабочем поверхностном слое.

Насколько эффективна искусственная обработка поверхностного слоя грунта?

Ответ на этот вопрос уже подготовлен в предыдущем разделе. Последствия обработки верхнего относительно тонкого слоя грунта принципиально различны для заземляющих устройств разной протяженности и площади. Специалисту ясно, что толстый слой грунта химически не обработать, особенно на большой площади. Заменить скальную породу, скажем, на глину или перегной до глубины в несколько метров принципиально возможно, но за немалые деньги. Поэтому целесообразно анализировать последствия изменения проводимости грунта на очень умеренную глубину (1-3 м). Результаты типичных расчетов представлены на рис. 6.

Рисунок 6

Рассматривались заземлители в виде горизонтальной шины различной длины и квадратная по форме сетка из горизонтальных шин с ячейками 10х10 м. Предполагалось что заземлитель уложен на глубине 0,5 м в верхнем 2-метровом слое обработанного грунта с удельным сопротивлением ρ1. Принято, что в результате обработки величина ρ1 упала в 10 раз (весьма эффективная обработка!) по сравнению с удельным сопротивлением ρ2 нижнего необработанного слоя неограниченной толщины. Моделирование показало, что последствия такой непростой операции сказываются на сопротивлении заземления тем в меньшей степени, чем больше размеры заземляющего устройства. Так для шины длиной в 2 метра кратность снижения RЗ, близкая к 8, мало отличалась от величины ρ2/ρ1 = 10. Для 10-метровой шины этот параметр снизился до 5, а для 50-метровой – почти до 3. В отношении квадратной сетки эффект оказался еще слабее; он не превышал 1,5 при длине стороны квадрата в 100 м. Надо сказать, что это далеко не предельный размер для контуров заземления современных технических объектов. Попытка добиться более значительного эффекта здесь вряд ли будет особо успешной. Даже при увеличении толщины обработанного слоя до 5 м сопротивление заземления контура 100х100 м оказывается примерно в 5 раз выше, чем можно было бы получить в однородном грунте с тем же удельным сопротивлением ρ1.

На последствия обработки грунта (или его поверхностной замены) очень заметно влияет удельное сопротивление нижнего невозмущенного слоя земли. Это демонстрируется результатами конкретного расчета на рис. 7 для того же контура заземления 100х100 м с ячейками 10х10 м. Верхний слой грунта удельным сопротивлением 100 Ом*м, где размещен контур, при своей неограниченной толщине обеспечил бы сопротивление заземления 0,46 Ом, что сделало бы его пригодным для объектов напряжением свыше 1000 В с глухо заземленной нейтралью. Реальные значения сопротивления заземления при толщине верхнего слоя 3 и 5 м представлены на рис. 7 в зависимости от удельного сопротивления основного необработанного грунта. От идеала они отличаются в пределах порядка величины и больше.

Рисунок 7

В заключение полезно отметить, что выполненные оценки не дают еще оснований для сомнений в эффективности локальной химической обработки грунта, подобной той, что используется в химически активных электродах протяженностью около 3 м, но безусловно заставляют отнестись с осторожностью к системе заземления, построенной с их массовым использованием. С увеличением числа близко расположенных химически активных электродов в такой системе их эффективность должна снижаться.

Последствия климатологических изменений характеристик грунта

В наибольшей степени влияют два параметра – влажность грунта и его температура. Последний особо важен в зимнее время. когда грунт промерзает на значительную глубину ( в средней полосе России на 1-1,5 м.). Практику в основном беспокоят климатологические повышения удельного сопротивления верхнего слоя грунта, которые увеличивают сопротивление заземления. Из сказанного выше ясно, что степень его роста при прочих равных условиях зависит от геометрических размеров заземлителя.

В качестве примера на рис. 8 показан временной ход сопротивления заземления горизонтальной шины длиной 3 м, Измерения выполнены ООО "Амнис" в Московской области в течение прошедшего года. Размах измеренных значений приблизительно друкратный, от 50 до 100 Ом. Полагаю, что внимательный читатель откажется читать дальше. Из всего предыдущего напрашивается очевидный вывод. Поверхностные изменения грунта, заметно влияющие на сопротивление заземления электродов относительно небольшой длины, будут проявляться все в меньшей степени0 по мере увеличения габаритных размеров заземлителя. Это действительно так. Пусть, например, во время засухи поверхностный слой земли увеличил свое удельное сопротивление в 10 раз на глубине вплоть до 1,5 м. К каким изменениям сопротивления заземления RЗ плоского квадратного контура с ячейками 10х10 м приведет такое, демонстрируют результаты компьютерного моделирования на рис. 9. Видно, что с увеличением общей длины контура от 10 до 250 м кратность роста RЗ падает от 5 до 1,5. Размер ячеек контура заземления на результат оценок влияет очень слабо.

Рисунок 8

Рисунок 9

Итак, климатологические изменения сопротивления заземления, важные для владельца малогабаритного коттеджа, могут не очень беспокоить обслуживающий персонал современного предприятия с единым контуром заземления площадью порядка 0,1 км2.

Э. М. Базелян, д.т.н., профессорЭнергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

 

Читайте далее "Измеряем сопротивление заземления".

 

Полезные материалы: •Серия статей о молниезащите для новичков•Серия вебинаров о заземлении и молниезащите с профессором Э.М. Базеляном•Элементы внешней молниезащиты•Консультации по выбору, проектированию и монтажу систем заземления и молниезащиты

 

www.zandz.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта