Расчет заземляющего устройства, выполняемого из труб

Недостатками заземляющего устройства, выполняемого из вертикальных заземлителей (рис. 2.1, 2.2), являются:

■ значительные размеры траншеи;

■ значительная высота заземлителей;

■ трудоемкость заложения их в дно траншеи;

■ наличие на поверхности земли с боковых сторон заземляющего
устройства опасных для жизни человека шаговых напряжений.

Последнее обстоятельство объясняется следующим образом. При пробое тока на корпус заземленной с помощью вертикального заземлителя электроустановки ток растекается в земле относительно оси заземлителя по радиусам цилиндров, а с торцов - по радиусам полушаров (рис. 3.1), образуя в земле опасные и безопасные для жизни человека зоны растекания тока в виде усеченных на поверхности земли внутреннего сплошного и наружного пустотелого цилиндров диаметрами и , закругленных с нижнего конца полушарами радиусов [4-8] и , а на поверхности земли - опасные и безопасные поля растекания тока в виде кругов диаметрами:

Рис. 3.1-. Формы зон и полей

растекания электрического тока

в земле через вертикальный

заземлитель

Устранить недостатки заземляющего устройства, выполняемого из вертикальных заземлителей, можно следующими путями:

- уменьшить высоту заземлителей;

- увеличить их диаметр, образуя трубы;

- закладывать эти трубы в скважины, формируемые самоходными отечественными буровыми машинами на базе колесных и гусеничных тракторов и автомашин;

- заменить горизонтальную соединительную полосу (рис. 2.1) наизолированный провод;

- под этот провод формировать канавку за один проход клыком землеройной машины (например, рыхлителем или корчевателем);

- трубы-заземлители присоединить к горизонтальному изолированному проводу с помощью вертикальных изолированных проводов(рис. 3.2).

а) б)

Рис. 3.2. Схема заземляющего устройства, выполняемого из труб: а - продольное, б - поперечное сечение заземляющего устройства: 1 - проводник; 2 - горизонтальный изолированный провод; 3 - вертикальный изолированный провод; 4 - труба-заземлитель; 5 - скважина; 6 - канавка

Уменьшение высоты заземлителей и увеличение их диаметра можно произвести исходя из условия сохранения площади контакта с грунтом наружной поверхности типового трубчатого заземлителя [6,8].

Замена горизонтальной соединительной полосы (рис. 2.1) на горизонтальный изолированный провод, а также подвеска труб-заземлителей к этому проводу на вертикальных изолированных проводах (рис. 3.2) исключает образование шаговых напряжений над заземляющим устройством.

Достоинствами заземляющего устройства, показанного на рис. 3.2., являются:

- незначительная глубина скважин, равная h + Н₃; • отсутствие опасных для жизни человека шаговых напряжений над заземляющим устройством, исключающим проведение работ по асфальтированию или покрытию щебенкой периметра производственного помещения над этим устройством.

Недостаток этой конструкции - пустотелость труб-заземлителей, вызывающая коррозию снаружи и изнутри трубы, скорость которой составляет 0,0025 м за 10 лет [6, 9], что сокращает срок их службы.

Исключить этот недостаток можно присоединением к торцам трубы-заземлителя дна и крышки (рис. 3.3), исключающим возможность попадания в трубу грунта и грунтовых вод [6, 10].

Схема заземляющего устройства, выполняемого из этих заземлителей, аналогична схеме, показанной на рис. 3.2.

Рис. 3.3. Труба-заземлитель: 1 - цилиндр; 2 - дно; 3 - крышка; 4 - болт; 5 - вертикальный изолированный провод

3.1. Методика расчета

3.1.1. Исходные данные для расчета

Вид электросети

Напряжение в сети, В

Климатическая зона I

Вид грунта песок влажный

Вид заземлителя

Высота заземлителя Н₃, м 0,3

Диаметр заземлителя, D, м 0,3

Длина помещения l’, м 30

Ширина помещения а ', м 14

3.1.2. Определяем расчетное удельное сопротивление грунта по формуле (2.1).

где р - удельное сопротивление грунта (табл. 2.1);

- повышающий коэффициент климатической зоны (для I зоны-1,8; II зоны-1,6; III зоны-1,4; IV зоны-1,2)

Удельное сопротивление грунта и воды р

п/п	Вид грунта	р, Ом*м	№ п/п	Вид грунта и воды	р, Ом*м
	Песок: сухой влажный	2510² 610²		Глина	0,6*10²
	Супесь	3*10²		Вода: речная	1*10²
	Чернозем	0,2*10²		прудовая	0,5*10²
	Суглинок	1*10²		грунтовая	0,5*10²
	Торф	0,2*10²		морская	0,01*10²