|
МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР
1. Основные определения и общие положения 2. Расчет заземлителей. Удельное сопротивление грунта Расчетные формулы для определения сопротивления вертикальных заземлителей Расчет сопротивления горизонтальных заземлителей Расчет сопротивления многоэлектродных заземлителей Заземлители в двухслойных грунтах Расчет сопротивления заземлителей, помещенных в коксовой мелочи Расчет сопротивления заземлителей при импульсных токах Срок службы рабочих заземлителей и способы продления этого срока Искусственное уменьшение сопротивления заземлений 3. Устройство заземлений на воздушных линиях связи и радиотрансляционных сетях Вертикальные многоэлектродные заземлители Заглубленные и глубинные заземлители 4. Устройство заземлений у абонентов воздушной линии связи и радиотрансляционной сети 6. Устройство рабочих заземлений из электродов в коксовой мелочи и армированных заводских электродов 7. Устройство заземлений в районах вечной мерзлоты 8. Измерения сопротивления заземляющих устройств и удельного сопротивления земли Измерение сопротивления заземлений прибором мс-08 Измерение удельного сопротивления грунтов прибором мс-08 Измерения сопротивления заземлений методом «вольтметра - амперметра» Измерение удельного сопротивления грунта методом вертикального электрического зондирования Определение электрических параметров грунта двухслойной структуры Организация работ по вертикальному электрическому зондированию грунта на площадках 9. Контроль за состоянием заземляющих устройств 10. Указания по заземлению оболочек и брони междугородных кабелей связи 11. Контрольно-измерительные пункты (КИП) Приложение 1 Поставщики коксовой мелочи Приложение 3 Основные нормы для сопротивлений заземлений установок связи (ГОСТ 464-68)
С момента опубликования «Руководящих указаний по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» в 1953 г. появились новые разработки по вопросам заземляющих устройств в установках связи, изменились некоторые нормы на сопротивления заземления, возникла необходимость в дополнениях и уточнениях. Данное «Руководство» является полностью переработанным в соответствии с современными требованиями. Составление новой редакции руководящих указаний проведено ЦНИИC при участии КФ ЦНИИС (М.И. Михайловым, С.А. Соколовым, К.К. Никольским, З.С. Вериной).
Главное управление междугородной телефонной связи Министерства связи Центральный научно-исследовательский институт связи
1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Заземлителем называется проводник или группа проводников любой формы (труба, стержень, полоса, проволока, лист и т.п.), выполненная из проводящего материала и находящаяся в непосредственном соприкосновении с грунтом, с которым она создает электрическое соединение определенного сопротивления. 1.2. Заземляющим устройством (заземляющим контуром) называется совокупность заземлителей и соединяющих их проводников 1.3. Заземлением называется устройство, состоящее из заземляющего контура (заземлителей) и проводников, соединяющих заземлители с электрическими установками. 1.4. Сопротивление заземлителя, или сопротивление растеканию токов с заземлителя называется суммарное электрическое сопротивление переходного контакта от заземлителя к грунту и сопротивление прохождению (растеканию) токов в слоях грунта, прилежащих к заземлителю. 1.5. Удельным сопротивлением грунта называется электрическое сопротивление, оказываемое грунтом в форме куба объемом 1 м3 при прохождении тока от одной грани этого куба к противоположной. Удельное сопротивление грунта обозначается через r и выражается в ом × м. В зависимости от функции, которую выполняют заземления в установках связи и радиотрансляционных узлах, различают рабочее, защитное и линейно-защитное заземление. 1.6. Рабочим заземлением в технике сильных токов называется заземляющее устройство, предназначенное для обеспечения работы установки в нормальных или аварийных условиях (например, работы линий электропередачи постоянного тока по схеме «провод - земля» при аварийном отключении второго провода). В технике проводной связи рабочим заземлением называется устройство, предназначенное для соединения аппаратуры проводной связи и радиотрансляционных узлов с землей, служащей одним из проводников электрической цепи. Такое заземление применяется во всех однопроводных цепях или цепях «два провода - земля» телеграфной и телефонной связи, в цепях радиотрансляционной сети, дистанционного питания усилительных пунктов и в катодных установках при защите оболочек кабелей от коррозии. 1.7. Защитным заземлением называется устройство, предназначенное для соединения с землей молниеотводов, разрядников, а также металлических частей силового и технологического оборудования устройств проводной связи и радиотрансляционных узлов, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждениях изоляции проводов, несущих рабочий ток. На АТС к защитному заземлению подсоединяется один из полюсов батарей с целью защиты от переходных токов в случае нарушения изоляции абонентских пар. 1.8. Линейно-защитным заземлением называется устройство, предназначенное для заземления металлических покровов оболочек и экранов по трассе кабелей и на станциях, куда они заводятся. 1.9. В технике проводной связи и радиовещания заземления обеспечивают нормальную работу аппаратуры связи, безопасность обслуживающего персонала и целость станционного и линейного оборудования. 1.10. При телеграфировании и телефонировании земля часто используется в качестве обратного провода и заземление составляет часть рабочей цепи. 1.11. При сближениях линий электропередач с линиями связи в последних могут возникнуть опасные напряжения. Мощные разрядники, устанавливаемые в этом случае на линии, обеспечивают защиту аппаратов связи и безопасность обслуживающего персонала, если заземление будет иметь малое сопротивление, соответствующее норме. 1.12. В населенных пунктах имеется опасность соприкосновения проводов связи с трамвайными и троллейбусными проводами. Величина сопротивления заземления разрядников, установленных на проводах связи, в данном случае определяет степень надежности защиты установок связи. 1.13. Деревянные опоры воздушных линий связи и радиовещания при ударах молнии разрушаются. Для защиты их от разрушения устанавливают молниеотводы. Степень надежности защиты зависит от величины сопротивления заземления молниеотвода. 1.14. Нормы сопротивления заземлений для различных установок проводной связи и радиотрансляционных узлов приведены в общесоюзном стандарте ГОСТ 464-68 (заземления для стационарных установок проводной связи и для радиотрансляционных узлов). 1.15. На рис. 1.1 показана приблизительная картина электрического поля в земле между двумя заземлителями А и Б. В зависимости от плотности тока поле может быть разделено на три области: в областях I -и II плотность сравнительно велика; в области III она незначительна ввиду большой величины поперечного сечения земли, в которой проходит ток. На сопротивление заземлителя, главным образом, влияют области с большой плотностью тока, т.е. в данном случае области I и II. Область III практически не влияет на сопротивление заземлителя. Поэтому сопротивление заземления может быть измерено с помощью амперметра и вольтметра, включенных там, где плотность тока велики.
Рис. 1.1. Схема измерения сопротивления заземления (а) и поле токов в земле (б)
1.16. На рис. 1.2 показано изменение отношения потенциала точек земли Ux между заземлителями (см. рис. 1.1) к потенциалу одного из заземлителей U А в зависимости от расстояния х между данной точкой и заземлителем. При однородном строении земли и одинаковых заземлителях точка с нулевым потенциалом находится точно посредине между ними. Из кривой на рис. 1.2 видно, что величина потенциала указанных точек земли резко уменьшается вблизи заземлителя и на расстоянии 20 м от него становится равной приблизительно 2% от максимального значения. Точки, где потенциал земли равен 2% или менее от максимального значения, практически можно считать точками нулевого потенциала, или удаленными точками земли.
Рис. 1.2. Кривая изменения отношения к 1 потенциала точек земли между двумя заземлителями Ux к потенциалу заземлителя относительно нулевой точки в зависимости от расстояния х
1.17. На рис. 1.3 показано изменение отношения к2 разности потенциалов U А x между заземлителем и рассматриваемой точкой ах к потенциалу заземлителя U А в зависимости от расстояния х между этой точкой земли и заземлителем. Из этой кривой видно, что на величину потенциала заземлителя практически оказывает влияние только грунт, окружающий заземлитель в радиусе 20 ¸ 25 м.
Рис. 1.3. Кривая изменения отношения к2 (в процентах) разности потенциалов U А x между заземлителем и рассматриваемой точкой х к потенциалу заземлителя U А в зависимости от расстояния х
Электрическое сопротивление заземлителя (см. рис. 1.1) определяется отношением измеренного потенциала заземлителя по отношению к точке с нулевым потенциалом к току, стекающему с заземлителя в грунт, т.е. R з = U/I, (1.1) где U - показания вольтметра, в; I - показания амперметра, а.
2. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА
2.1. Основное влияние на величину сопротивления заземлителей оказывает верхний слой грунта на глубине до 20 ¸ 25 м, поэтому при расчете и устройстве заземлений необходимо знать его удельное сопротивление. 2.2. В зависимости от состава (чернозем, песок, глина и т.п.), размеров и плотности прилегания друг к другу частиц, влажности и температуры, наличия растворимых химических веществ (кислот, щелочей, продуктов гниения и т.д.) удельное сопротивление грунтов изменяется в очень широких пределах. 2.3. Наиболее важными факторами, влияющими на величину удельного сопротивления грунта, являются влажность и температура. На рис. 2.1 и 2.2 в качестве примера приведены кривые изменения удельного сопротивления красной глины в зависимости от влажности и температуры. Рис. 2.1. Кривая изменения удельного сопротивления красной глины в зависимости o т ее влажности Рис. 2.2. Кривая изменения удельного сопротивления красной глины в зависимости от ее температуры
2.4. В течение года в связи с изменением атмосферных и климатических условий содержание влаги в грунте и его температура изменяются, а следовательно, изменяется и удельное сопротивление. Наиболее резкие колебания удельного сопротивления наблюдаются в верхних слоях земли, которые зимой промерзают, а летом высыхают. Из данных измерений следует, что при понижении температуры воздуха от 0 до -10 °С удельное сопротивление грунта на глубине 0,3м увеличивается в 10 раз, а на глубине 0,5 м - в 3 раза. Согласно наблюдениям в большинстве областей северной и средней части СССР при отрицательных температурах воздуха грунт имеет положительную температуру на глубине, начиная от 0,8 м. Влажность грунта на этой глубине и ниже при изменении температуры воздуха изменяется сравнительно мало. В южных районах СССР глубина промерзания грунтов изменяется в пределах от 0,1 до 0,5 м. 2.5. При проектировании и строительстве заземляющих устройств необходимо знать максимальную величину удельного сопротивления слоя грунта на глубине, приблизительно в три раза превышающей глубину закладки заземлителя. Так, например, при забивке вертикального заземлителя длиной 2 м на глубину 3 м необходимо знать среднее удельное сопротивление слоя грунта толщиною до 9 м. 2.6. Величина удельного сопротивления грунта определяется путем измерений в месте устройства заземления с учетом коэффициентов влажности, которые приведены в табл. 2.1 и применяются в следующих случаях: к 1-1 - если измеренная величина сопротивления грунта соответствует минимальному значению (грунт влажный, перед измерением выпадало много осадков); к 1-2 - если измеренная величина удельного сопротивления грунта соответствует среднему значению (грунт средней влажности, перед измерением выпадало немного осадков); к 1-3 - если измеренная величина удельного сопротивления грунта соответствует наибольшему значению (грунт сухой, перед измерением выпадало совсем мало осадков).
Таблица 2.1
Расчетное значение удельного сопротивления грунта определяется по формуле
где r изм - измеренное удельное сопротивление грунта, ом × м. 2.7. Коэффициенты промерзания грунта к1 и к2, учитывающие сезонные колебания температуры для различных климатических зон, приведены в табл. 2.2. Коэффициент к1 используется в расчет ных формулах для стержневых электродов длиной 2 ¸ 3 м, вершина которых закладывается на глубину 0,5 ¸ 0,8 м. Коэффициент к 2 применяется для протяженных электродов, закладываемых на глубину 0,8 м.
Таблица 2.2
Примечание. Факторы, определяющие климатические зоны (температура, количество осадков и продолжительность замерзания воды) запрашиваются при изысканиях у местных метеорологических станций.
2.8. В исключительных случаях для оценки величины удельного сопротивления r при проектировании заземляющих устройств можно пользоваться средними величинами удельного сопротив ления грунта, приведенными в табл. 2.3. Однако в последующем при строительстве заземлений необходимо пересчитать сопротивление заземления, предварительно уточнив r путем контрольных измерений. За расчетную величину удельного сопротивления в этом случае принимают
где r ср - среднее значение r, указанное в табл. 2.3; 1,75 - поправочный коэффициент, принимаемый одинаковым для всей территории СССР.
Таблица 2.3
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
2.9. Сопротивление R трубчатого вертикального заземлителя, помещенного на глубине h от поверхности земли (рис. 2.3), определяется по формуле
где l - длина трубы, м; d - внешний диаметр трубы, м; h - расстояние от поверхности земли до верхнего конца трубы, м r - удельное сопротивление земли, ом × м; к 1 - коэффициент промерзания, учитывающий сезонные колебания температуры грунта. 2.10. Сопротивление вертикального заземлителя, выполненного из уголка, определяется также по ф-ле (2.3), но при этом эквивалентный диаметр определяется из выражения
d = 0,95 b, м, (2.4) где b - ширина стороны уголка, м. Наиболее целесообразно погружать трубу на такую глубину, чтобы верхний конец ее находился ниже глубины промерзания грунта и, во всяком случае на глубине 0,7 м от поверхности земли, при этом значительно уменьшится колебание сопротивления заземления в зависимости от времени года. 2.11. В тех случаях, когда глубоко лежащие слои земли имеют меньшее удельное сопротивление, следует погружать трубы на большую глубину, вплоть до 20 м. 2.12. При увеличении диаметра трубы свыше 5 см сопротивление заземления уменьшается незначительно, поэтому добиваться его уменьшения путем увеличения диаметра трубы нецелесообразно. Аналогичный вывод может быть сделан относительно ширины и толщины стороны уголка. Диаметр трубы и толщина стенки (или ширина и толщина стороны уголка заземлителя из угловой стали) выбираются такими, чтобы заземлитель обладал достаточной механической прочностью. Рис. 2.3. Трубчатый заземлитель Рис. 2.4. Кривые изменения сопротивления R a трубчатого заземлителя в зависимости от его длины l при различных диаметрах труб d и различных удельных сопротивлениях r грунта (при глубине закопки заземлителя, равной 0,7 м)
В грунтах средней плотности диаметр трубы может быть 2,5 ¸ 5 см, ширина стороны уголка заземлителя из угловой стали - 2,5 ¸ 5 см. В твердых грунтах могут быть использованы либо сплошной стержень диаметром 2,5 ¸ 5 см, либо труба диаметром 4 ¸ 6 см, либо уголок с шириной стороны 4 ¸ 6 см. 2.13. Изменение сопротивления вертикального заземлителя в зависимости от его длины при разных диаметрах труб и различных удельных сопротивлениях грунтов показано на рис. 2.4.
РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
2.14. Сопротивление заземлителя в виде вытянутой металлической полосы, помещенной на глубине h, м (рис. 2.5), определяется по формуле
где l - длина заземлителя, м; b - ширина полосы, м; h - глубина прокладки полосы, м; r - удельное сопротивление грунта, ом × м; к 2 - коэффициент промерзания грунта, учитывающий сезонные колебания температуры грунта. Сопротивление заземлителя круглого сечения определяется по той же формуле с подстановкой вместо значения b величины 2 d:
Указанные формулы справедливы при l > d, l > b, h > d, h > b. Рис 2.5. Протяженные заземлители: а) полосовые; б) цилиндрические Рис 2.6. Кривая изменения сопротивления протяженного проволочного заземлителя в зависимости от диаметра его проволок
2.15 Диаметр провода проволочного заземлителя или ширина полосы полосового заземлителя мало влияет на величину сопротивления заземления, что видно из кривой на рис. 2.6. 2.16. Для снижения сопротивления вытянутого заземлителя более целесообразно увеличить его длину, а не диаметр. На рис. 2.7 показано изменение сопротивления заземления стального провода диаметром d = 4 мм, уложенного в землю на глубину 0,7 м, в зависимости от длины его для различных удельных сопротивлений земли.
Рис. 2.7. Кривая изменения сопротивления протяженного проволочного заземлителя в зависимости от его длины при d = 4 мм и глубине закопки h = 0,5 ¸ 0,7 м для различных значений удельного сопротивления грунта
Увеличение длины заземлителя более 10 м, как видно из кривой, дает относительно небольшое уменьшение сопротивления. Кроме того, при дальнейшем увеличении длины заземлителя начинают сказываться собственные сопротивления и индуктивность провода, в результате чего сопротивление заземления не уменьшается. Приведенные на рис. 2.7 данные практически могут быть использованы для проволоки любого диаметра от 2 до 6 мм. Для устройства вытянутого заземлителя рекомендуется применять оцинкованную стальную проволоку диаметром 4 или 5 мм. Глубина закопки такого заземлителя (из круглой проволоки или полосового) должна быть не меньше 0,7 м в южных районах страны и 1 м в остальных областях СССР. 2.17. В целях экономии места при устройстве заземления ленточному или проволочному заземлителю можно придать форму замкнутого кольца. Сопротивление кольцевого ленточного заземлителя, помещенного в грунт на глубину h, м, может быть приближенно определено по формуле
где r - удельное сопротивление грунта, ом × м; D - диаметр кольца заземлителя, м; b - ширина полосы, м; h - глубина закопки заземлителя, м. Для проволочного кольцевого заземлителя сопротивление заземления определяется по той же формуле, но с заменой b н a 2 d.
При одной и той же длине провода, полосы или ленты сопротивление кольцевого заземлителя всегда больше, чем сопротивление вытянутого заземлителя (провод или лента, уложенные по прямой линии), и разница тем больше, чем меньше диаметр. Рис. 2.8. Кривая изменения сопротивления кольцевого заземлителя в зависимости от радиуса кольца при d =4 мм, глубине закопки заземлителя h = 0,5 ¸ 0,7 м для различных значений удельного сопротивления грунта
На рис. 2.8 показана зависимость сопротивления кольцевого проволочного заземлителя от радиуса кольца при различном удельном сопротивлении грунта. По этой кривой, не делая расчетов, можно определить сопротивление кольцевого заземлителя для любых значений удельного сопротивления грунтов в пределах от 10 до 1000 ом × м. Глубина закопки кольцевого заземлителя должна выбираться на тех же основаниях, что и для вытянутого заземлителя. 2.18. Сопротивление заземления пластинчатого заземлителя, представляющего собой круглую или прямоугольную пластину, заложенную на глубину h (рис. 2.9), можно определить по формуле
где D - диаметр пластины, м; r - удельное сопротивление грунта, ом × м. Рис. 2.9. Пластинчатый заземлитель Для квадратной или прямоугольной пластины определяется эквивалентный диаметр по формуле
где S - площадь пластины, м2. Увеличение диаметра пластины свыше 125 см нецелесообразно, так как сопротивление заземления начинает уменьшаться медленно. Рис. 2.10. График изменения сопротивления пластинчатых заземлителей в зависимости от удельного сопротивления грунта для пластины с эквивалентным радиусом, равным 0,55 м, при h = 0,5 ¸ 0,7 м
Для устройства заземления при помощи пластинчатых заземлителей рекомендуются оцинкованные листы железа размером 1,42 ´ 0,71 см, толщиной не менее 3,5 мм. Такие размеры листа эквивалентны круглой пластине диаметром около 1,13 м. На рис. 2.10 приведен график изменения сопротивления пластинчатого заземлителя размером D = l, l м в зависимости от удельного сопротивления грунта. Этот график позволяет, не делая расчетов, получить необходимые сведения при проектировании заземлений.
РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
2.19. В грунтах с большим удельным сопротивлением один заземлитель (труба, стержень, полоса, кольцо, пластина и т.п.) имеет большое сопротивление и для получения требуемой меньшей величины сопротивления приходится устраивать заземление из нескольких единичных заземлителей, включенных параллельно. Заземляющее устройство при этом называется многоэлектродным. 2.20. При параллельном соединении единичных заземлителей необходимо принимать во внимание эффект взаимного экранирования заземлителей, который сказывается в том, что общее сопротивление заземления уменьшается не пропорционально числу заземлителей соединенных параллельно, а несколько меньше. Экранирование сказывается тем больше, чем ближе друг к другу будут расположены единичные заземлители. Полное сопротивление R обпараллельно соединенных заземлителей одинакового сопротивления определяется по формуле:
где R - сопротивление единичного заземлителя, ом; п - число заземлителей; h - коэффициент использования, зависящий от конфигурации и расположения заземлителей. 2.21. Полное сопротивление нескольких вертикальных заземлителей одинакового сопротивления, соединенных параллельно с помощью горизонтальных заземлителей (полос или провода), определяется по формуле
где R 1 - сопротивление горизонтального заземлителя (соединительной полосы, шины), ом; R 2 - сопротивление вертикального заземлителя, ом; h 1 - коэффициент использования протяженных заземлителей, которыми являются соединительные полосы или шины; h 2 - коэффициент использования вертикальных заземлителей; п - количество вертикальных заземлителей. Примечание. Формулы (2.14) и (2.15) действительны для случая одинаковых сопротивлений каждого из вертикальных заземлителей, что обычно и принимается в расчетах.
2.22. Коэффициенты использования h для многоэлектродных заземлителей (без учета влияния соединительной полосы), состоящих из вертикальных стержней (труб или уголков), размещенных в ряд, приведены в табл. 2.4, а для тех же заземлителей, размещенных по замкнутому контуру, - в табл. 2.5. Коэффициенты использования параллельно уложенных полосовых заземлителей (ширина полосы b = 20 ¸ 40 мм, глубина заложения h = 30 ¸ 80 см) приведены в табл. 2.6. 2.23. Коэффициенты использования соединительной полосы в ряду из вертикальных заземлителей приведены в табл. 2.7, в замкнутом контуре - в табл. 2.8.
Таблица 2.6
1 ) Данные приближенные.
Таблица 2.7
Таблица 2.8
2.24 Коэффициенты использования для многолучевого заземления, состоящего из вытянутых протяженных одиночных заземлителей, расположенных в радиальном направлении, приведены в табл. 2.9.
Таблица 2.9
Примечания. 1. При применении для лучей полосовой стали эквивалентный диаметр принимается равным b /2, где b - ширина полосы. 2. Приведенные коэффициенты могут применяться для глубины заложения 0,3 ¸ 0,8 м.
2.25. Коэффициенты использования для многоэлектродных заземлений, состоящих из полосно-листовых заземлителей, запараллеленных между собой, приведены в табл. 2.10.
Таблица 2.10
Пример расчета многоэлектродного заземления. Определить общее сопротивление заземления, состоящего из 20 вертикальных заземлителей, выполненных из угловой стали. Заземлители расположены прямоугольником и соединены между собой стальной шиной, расстояние между ними а = 2 l. Сопротивление каждого уголка, определенное по ф-ле ( 2.1), R 2 = 30 ом, сопротивление соединительной полосы R 1 = 15 ом. Расчет ведется по ф-ле ( 2.12):
Соответствующие значения h 1 и h 2 приведены в табл. 2.5 и 2.8: h 1 = 0,32, h 2 = 0,63. Подставляя в формулу данные R 1, R 2, h 1 и h 2 получаем
При параллельном соединении уголков между собой изолированным проводом общее сопротивление заземления определяется по формуле R об = R 2 / n h 2 = 30/20 × 0,63 = 2,38 ом 2.26. Сопротивление заземлителя, выполненного в виде многолучевой звезды, расположенной у поверхности земли, рассчитывается по формуле
где l - длина луча, м; r - удельное сопротивление земли, ом × м; d - диаметр провода, из которого сделаны лучи, м; п - число лучей;
В табл. 2.11 приведены значения функции N ( n ) при некоторых значениях п.
Таблица 2.11
При n > 6 функция N ( n ) » ( n - l ) ln 3,414 - ln n. (2.15)
ЗАЗЕМЛИТЕЛИ В ДВУХСЛОЙНЫХ ГРУНТАХ
2.27. Если грунт в месте установки заземления имеет ярко выраженную двухслойную структуру, то при расчете сопротивлений заземлении необходимо применять действующее удельное сопротивление грунта. Графики значений действующего удельного сопротивления грунта для трубчатых заземлителей приведены на рис. 2.11, а для горизонтальных заземлителей - на рис. 2.12 и 2.13 при различных значениях r 1 / r 2 и к = ( r 2 - r 1 )/( r 1 + r 2 ). 2.28. В табл. 2.12 и 2.13 приведены сопротивления соответственно трубчатых и полосовых заземлителей в неоднородном грунте при весьма распространенных на практике значениях отношения сопротивления верхнего слоя к сопротивлению нижнего слоя - 10 и 0,1 м. Глубина заложения полосы (верхнего конца трубы) - 0,5 м. Рис. 2.11 Графики значений действующего удельного со противления грунта для трубчатых заземлителей
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - Таблица 2.12
Примечание. В числителе даны значения величин при удельном сопротивлении верхнего слоя грунта r 1 = 500 ом × м и отношении удельных сопротивлений слоев r 1 / r 2 = 10, а в знаменателе - при r 1 = 50 ом × м и r 1 / r 2 = 0,1. Рис. 2.12. Графики значений действующего удельного сопротивления грунта для горизонтальных заземлителей при различных отношениях t / h и к > 0: 1 - t / h = 2; 2 - t / h = 1,5; 3 - t / h = 1,1; 4 - t / h = 1; 5 - t / h = 0,8; 6 - t / h = 0,4; 7 - t / h = 0,2; 8 - t / h ³ 1,5; 9 - t / h ³ 1,1; 10 - t / h ³ 0,4; 11 - t / h ³ 0,05 Рис. 2.13. Графики действующего удельного сопротивления грунта для горизонтальных заземлителей при различных отношениях t / h и к < 0: 1 - t / h = 2; 2 - t / h ³ 1,5; 3 - t / h = 1,1; 4 - t / h = 1,0; 5 - t / h = 0,9; 6 - t / h = 0,8; 7 - t / h = 0,4; 8 - t / h ³ 0,05
Данные таблиц показывают, что заземлитель используется тем лучше, чем выше проводимость грунта, в котором он помещен. Эффективность заземлителя при правильном выборе его расположения может быть повышена в 3 ¸ 5 и более раз. При проводимости нижнего слоя в 3 ¸ 10 раз больше, чем верхнего, следует применять весьма длинные трубы, причем одна такая труба может оказаться эффективнее большого числа труб меньшей длины. Для полосовых заземлителей решающее значение приобретает глубина заложения полосы. При соответствующей глубине заложения одна короткая полоса по своей проводимости может оказаться эквивалентной полосе, в 4 раза большей длины.
Таблица 2.13
Примечание. В числителе даны значения величин при удельном сопротивлении верхнего слоя грунта r 1 = 500 ом × м и отношении удельных сопротивлений слоев r 1 / r 2 = 10, а в знаменателе - при r 1 = 50 ом × м и r 1 / r 2 = 0,1.
2.29. В реальных условиях земля имеет многослойное строение, однако для практических расчетов достаточно представлять землю в виде двухслойной структуры. Во многих случаях удельное сопротивление нижнего слоя ниже сопротивления верхнего слоя, поэтому целесообразно использование заглубленных (от 5 до 10 м) и глубинных (свыше 10 м) заземлителей, что приводит к существенной экономии средств, труда и материалов. На рис. 2.14 приводятся графики веса металла многоэлектродного заземления в зависимости от числа электродов (кривая 1) и веса эквивалентного глубинного заземления при различном расположении электродов в контуре многоэлектродного заземления и однородном строении грунта (кривые 2, 4, 6 - заземление в виде контура с расстоянием между электродами 7,5; 5 и 2,5 м соответственно; кривые 3, 5 - заземление в виде ряда с расстоянием между электродами 5 и 2,5 м соответственно). Из графика видно, что существенная экономия материалов достигается при применении глубинных и заглубленных заземлителей и в однородном грунте (с постоянным по глубине удельным сопротивлением) за счет лучшего использования поверхности растекания токов.
Доступ к документам и консультации
от ведущих специалистов |
Содержание Предисловие1. Основные определения и общие положения2. Расчет заземлителей. Удельное сопротивление грунтаРасчетные формулы для определения сопротивления вертикальных заземлителейРасчет сопротивления горизонтальных заземлителейРасчет сопротивления многоэлектродных заземлителейЗаземлители в двухслойных грунтахГлубинные заземлителиРасчет сопротивления заземлителей, помещенных в коксовой мелочиРасчет сопротивления заземлителей при импульсных токахСрок службы рабочих заземлителей и способы продления этого срокаИскусственное уменьшение сопротивления заземлений3. Устройство заземлений на воздушных линиях связи и радиотрансляционных сетяхОбщие замечанияВертикальные многоэлектродные заземлителиЗаглубленные и глубинные заземлители4. Устройство заземлений у абонентов воздушной линии связи и радиотрансляционной сети5. Устройство заземлений для телеграфных и телефонных станций, усилительных пунктов и радиотрансляционных узлов без применения коксовой засыпки электродов6. Устройство рабочих заземлений из электродов в коксовой мелочи и армированных заводских электродов7. Устройство заземлений в районах вечной мерзлоты8. Измерения сопротивления заземляющих устройств и удельного сопротивления землиОбщие замечанияИзмерение сопротивления заземлений прибором мс-08Измерение удельного сопротивления грунтов прибором мс-08Измерения сопротивления заземлений методом «вольтметра - амперметра»Измерение удельного сопротивления грунта методом вертикального электрического зондированияОпределение электрических параметров грунта двухслойной структурыОрганизация работ по вертикальному электрическому зондированию грунта на площадках9. Контроль за состоянием заземляющих устройств10. Указания по заземлению оболочек и брони междугородных кабелей связи11. Контрольно-измерительные пункты (КИП)Приложение 1 Поставщики коксовой мелочиПриложение 2. Примеры определения действующего удельного сопротивления для грунтов с двухслойной структуройПриложение 3 Основные нормы для сопротивлений заземлений установок связи (ГОСТ 464-68)Литература |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||