В. Проверочный расчет параметров заземлителей защитного зануления или заземления

При невозможности или нецелесообразности использования естественных заземлителей применяют искусственные заземлители. Так как проводимость искусственных заземлителей складывается из проводимости вертикальных (1/r_в) и горизонтальных (1/r_г) заземлителей, то

r_иск=r_вr_г/(r_в+r_г). (2.28)

Правильность выбора искусственного заземлителя должна отвечать условиям r_иск r₃, где r₃ – величина, обозначенная в нормах (гл. 1.7 ПУЭ).

Проверочный расчет сложного искусственного заземлителя, состоящего из вертикальных электродов и горизонтальных соединительных полос, производят в нижеследующем порядке:

1) определяют сопротивление одиночного цилиндрического электрода или иной формы заземлителя по формулам (2.29 2.35). При этом в формуле (2.29) определяют по выражению = и по данным прил. 13. Сопротивление одиночного цилиндрического электрода подсчитывают по формуле

, (2.29)

где - расчетное удельное сопротивление грунта, ; – длина трубы или стержня, м; d – наружный диаметр трубы или стержня, м; t – глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня, м.

Если одиночный заземлитель представляет обычно применяемую на практике трубу диаметром d=0,05 м и длиной 2,5 м, забиваемую на глубину 0,7 м, считая от поверхности земли до верха трубы (t=0,7+1,25=1,95), то

. (2.30)

Обычно вместо труб используют более дешевые заземлители из уголковой стали. Сопротивление растеканию таких электродов определяют по формуле (2.29), вводя вместо значения d эквивалентный диаметр заземлителя из уголковой стали d_у. Эквивалентный диаметр d_у уголковой стали рассчитывают исходя из активной поверхности расстекания по формуле

d_у=0,95В, (2.31)

где В – ширина полки уголка.

Если пользоваться упрощенной формулой (2.30), то сопротивление одиночного электрода длиной 2,5 м получается равным:

для уголковой стали 50х50х5 мм

r_о.у=0,318 ; (2.32)

для уголковой стали 60х60х6 мм

r_о.у=0,298 . (2.33)

Сопротивление растеканию тока протяженных горизонтальных заземлителей определяют по формулам:

; (2.34)

, (2.35)

где r_о.п и r_о.кр – сопротивление полосового и круглого горизонтальных заземлителей, Ом.

Из сопоставления формул (2.34) и (2.35) следует, что одинаковые сопротивления растеканию тока дает круглая сталь диаметром d и полоса шириной 2d. Обычно устраивают сложные заземлители из нескольких (а иногда из большого количества) вертикальных электродов, которые соединяют параллельно металлической полосой являющейся также электродом. Электроды такого заземлителя располагают на расстоянии друг от друга, обычно равном 1-3 длинам электрода, из-за чего возникает так называемое взаимное экранирование электродов. Явление экранирования происходит в результате наложения электрических полей при растекании тока в землю. Сопротивление каждого электрода при этом растет. Экранирование приводит к существенному увеличению их сопротивления. Таким образом, сопротивление сложного заземлителя (при расположении электродов в ряд или по контуру) следует определять с учетом взаимного экранирования одиночных вертикальных электродов и горизонтальных соединительных полос;

2) сопротивление вертикальных электродов заземлителей, расположенных в ряд или по контуру, с учетом коэффициента использования определяют по формуле

, (2.36)

где r_о.в – сопротивление одиночного вертикального заземлителя формулы (2.29)-(2.33); - коэффициент использования вертикальных заземлителей (см. прил. 14).

3) сопротивление протяжных горизонтальных заземлителей (соединительных полос) без учета экранирования определяют по формулам (2.34) и (2.35);

4) сопротивление растеканию тока горизонтальных соединительных, полос связывающих вертикальные электроды заземлителя (с учетом экранирующего влияния полос), находят по формуле

, (2.37)

где r_о.п – сопротивление горизонтальной соединительной полосы без экранирующего влияния на нее формул (2.34) и (2.35); - коэффициент использования горизонтальных соединительных полос (см. прил. 14).

5) сопротивление всего заземляющего устройства определяют по формуле (2.28);

6) вывод о соответствии заземлителя, предусмотренного проектом, требованиям норм делают путем сравнения полученного расчетом значения r_иск с его значениями по проекту. При этом, если r_иск r_з, то заземлитель соответствует требованиям ПУЭ; если же r_иск > r_з, то заземлитель не соответствует требованиям ПУЭ. В последнем случае предлагается устранить допущенную ошибку.