Приближенные значения удельных сопротивлений

 

 

Грунт, вода	Возможные пределы	При влажности
колебаний, Ом • м	10—20%, Ом - м
Глина	8—70
Суглинок	40—150
Песок	400—700
Супесь	150—400
Торф	10—30
Чернозем	9—53
Каменистый	500—800	-
Скалистый	10^4-10^7	-
Вода:
морская	0,2—1	—
речная	10—100	—
прудовая	40—50	—
грунтовая	20—70	—
в ручьях	10—60	—

Наибольшему влиянию атмосферных условий подвержены верхние слои земли, которые зимой промерзают, весной и осенью раньше других слоев насыщаются влагой, а летом раньше.прогреваются.и высыхают. Более глубокие слои земли обладают стабильным сопротивлением. Потому заземлители, глубоко погруженные в землю, выполняют свою зада­чу лучше, чем горизонтальные полосовые, прокладываемые обычно вблизи поверхности земли.

При проектировании заземляющих устройств необходимо в качестве расчетного брать наибольшее возможное в течение года значение удельного сопротивления грунта, т. е. ориентироваться на худший случай. В связи с этим в расчетах удельное сопротивление грунта принимается

ρ = ρгрунта • Ψ.

где ρгрунта - удельное сопротивление грунта при 10—20% влажности (табл. 3), Ом-м;

Ψ— коэффициент сезонности; учитывает возмож­ное повышение удельного сопротивления в те­чение года (табл. 4)

Таблица 4

Признаки климатических зон и соответствующие им коэффициенты сезонности

 

Характеристика климатической зоны и коэффициент сезонности	I зона (Архангельская, Кировская обла­сти, Карелия)	II зона (Ленинградская, Вологодская, Московская области)	III зона (Смоленская, Курская области)	IV зона (Ставропольский, Краснодарский края)|
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	от —20 до —15	от —14 до —10	от —10 до 0	от 0 до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С	от + 10 до + 18	от + 18 до +22	от +22 до +24	от +24 до +26
Среднее количество осадков				30—50
Продолжительность замерзаний вод, дни	190—170
Ψ для вертикальных электродов длиной 2—3 м при глубине заложения вершин 0,5—0,8 м	1,8-2,0	1,5—1,8	1,4—1,6	1,2—1,4
Ψдля горизонтальных электродов при глубине заложения 0,8 м	4,5—7,0	3,5—4,5	2,0-2,5	1,5—2,0
Ψ для вертикальных электродов длиной 5 м при глубине заложения вершин 0,7—0,8 м	1,35	1,25	1,15	1.1

 

 

Сопротивление растеканию одиночных заземлителей, как правило, много больше допустимых значений, установленных ПУЭ. Для уменьшения сопротивления растеканию применя­ют параллельное соединение между собой отдельных зазем-лителей, именующихся в совокупности групповым заземлителем.

Для простых групповых заземлителей характерно равно­мерное размещение вертикальных электродов в ряд или по контуру (прямоугольнику или квадрату) с последующим их объединением горизонтальной соединяющей полосой (рис.2).

При очень больших расстояниях между электродами груп­пового заземлителя (практически больше 40 м) проводи­мость всей группы равна сумме проводимостей отдельных заземлителей.

При расстояниях между электродами меньше 40 м возни­кает взаимномешающее действие полей растекания тока от­дельных заземлителей (рис. 3). В результате уменьшается действующее сечение земли около каждого электрода и уве­личивается сопротивление растеканию как отдельных элек­тродов, так.и группового заземлителя в целом.

В расчетах явление взаимного экранирования учитывает­ся коэффициентом использования или коэффициентом экра­нирования η. Численные значения коэффициентов использо­вания приведены в табл. 5 и6.

 

Таблица 5

Коэффициенты использования η_в вертикальных электродов группового заземлителя без учета влияния полосы связи

 

Число заземлителем, n	Отношение расстояний между электродаими к их длине, a/l
При размещении в ряд размещении в ряд	при размещении по контуру по контур
	0,85	0.91	0,94	-	-	-
	0,73		0.83	0,89	0,69	0.78		0,85
	0,65		0,77	0,85	0,61	0.73		0,80
	0,59		0.74	0,81	0.,56	0,68		0,76
	0.4 8		0,67	0,76	0,47	0,63		0,71
	-		-	-	0,41	0,58		0,66
	-		-	-	0,39	0,55		0,64
	-		-	-	0,36	0,52		0,62

 

Таблица 6

Коэффициенты использования ηгоризонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды группового заземлитсля

Отношение расстояний между электродами к их длине a/l	Число электродов, n
При размещении и ряд
2 3	0,85 0,94 0,96	0,77 0,86 0.92	0,72 0,84 0,88	0.62 0,75 0,82	0,62 0,56 0,68	—	—	—
При размещении по контуру
	—	0,45 0,55 0,70	0,40 0,48 0,64	0,34 0,40 0,56	0,27 0,32 0,45	0,22 0,29 0,39	0 20.0,27 0,36	0,19 0.23 0,33

 

Расчет простых групповых заземл,итслей выполняется методом коэффициентов использования. При этом последовательность расчета следующая.

1. Задаются исходные данные: характеристика электроустановки и питающей сети (рабочее напряжение, расчетный ток замыкания на зе.млю, мощность питающих трансформа­торов или генераторов); формы и размеры электродов, изкоторых намечено сооружение группового заземлмтсля, а также глубина погружения их в землю; план размещения заземлнтелей; данные по удельному сопротивлению грунта.

2. На основании исходных данных и.в соответствии с требованиями ПУЭ определяется допустимое сопротивление растеканию заземляющего устройства R₃.

По формулам, приведенным в табл. 2, вычисляется сопротивление растеканию одиночного вертикального заземли­теля R_в. При этом значения р грунта и коэффициента сезон­ности Ψ-необходимые для определения расчетного удельно­го сопротивления грунта ρ = ρгрунта • Ψ, берутся из табл. 3 и -1.

3. Методом последовательных приближений определяется необходимое количество вертикальных электродов по фор­муле

(2)

 

где R_в — сопротивление растеканию одиночного вертикаль­ного заземлителя, Ом;

R з— допустимое по ПУЭ сопротивление заземляющего

устройства для данной электроустановки;

η_в — коэффициент использования вертикальных зазем­лителей.

Подбор необходимого числа п ведут в такой последова­тельности: при η_в = 1 находят исходное число η_в; для най­денного n₁ по табл. 5 определяют соответствующее значение η_в1 Подставляя в формулу (2) коэффициент η_в1 находят но­вое число n₂ и т. д. до получения разницы между последними числами заземлителей меньше единицы (т.с.n_i-n_l-1<1) Окончательное число п принимают равным ближайшему целому и для него определяют η_в.

Таким образом, сопротивление растеканию вертикальных электродов в групповом заземлителе будет

.

5. По формулам, приведенным в табл. 2, вычисляется со­противление растеканию горизонтальной соединительной по­лосы R_r. При этом длина полосы принимается: L = 1,05ап —ля заземлителей, расположенных по контуру; L=1,05a(n — 1) —для заземлитслей, расположенных п ряд.

Поскольку наряду с взаимоэкранированием вертикаль­ных электродов возникает экранирование между горизон­тальными и вертикальными составляющими, сопротивление растеканию горизонтальной соединяющей полосы в группо­вом заземлптеле будет

где η_r— коэффициент использования горизонтальной сое­диняющей полосы (см. табл. 6).

6. Результирующее сопротивление растеканию группово­го заземлмтеля (всего заземляющего устройства) R_гр (Ом) определяется как обратная величина суммы проводимостей вертикальных электродов и горизонтальной полосы

 

(3)

 

 

7. Сравнивается.вычисленное по формуле (3) значение R_гр с допустимой величиной R₃. Если будет обнаружено, что , Необходимо проверить правильность вычисле­ний. В случае, если следует выполнить корректи­ровку расчета путем уменьшения числа п.

 

Пример расчета защитного заземления