Штучні заземлювачі
Найчастіше штучним заземлювачів є сталевий провідник, закладений в грунт горизонтально або вертикально (похило), або група таких провідників, з'єднаних між собою. В останньому випадку заземлювач називається складним, а якщо електроди утворюють контур, то такий складний заземлювач називається заземлюючим контуром.
Назва «горизонтальні» і «вертикальні» заземлювачі вельми умовно. Суворе дотримання горизонтальності в першому
випадку не обов'язково, важливо, щоб електроди знаходилися в грунті на потрібній глибині, не зазнаючи пошкоджень при роботі машин. Оскільки поверхня землі в ярах, на ухилах і в ряді інших місць може виявитися не горизонтальної, то й протяжні (променеві) заземлювачі будуть слідувати кривизні поверхні. Для вертикальних електродів також необов'язково суворе дотримання вертикальності.
Горизонтальні заземлювачі прокладають на глибині 0,5 м, на орної землі - не менше 1 м. Вони раціональні в тих випадках, коли електропровідність верхнього шару грунту забезпечує потрібну провідність. Монтаж таких заземлювачів механізований і виконується з мінімальною витратою ручної праці, проте верхні шари грунту часто мають більше електричний опір, ніж глибинні. Крім того, близько до поверхні землі розтікання струму не йде рівномірно на всі боки, як на глибині. Отже, опір горизонтальних електродів зазвичай більше, ніж опір вертикальних електродів такої ж маси. Тому найбільше поширення в якості заземлений-телей отримали саме вертикальні електроди. Глибинні вертикальні електроди найбільш економічні, досягають добре проводять шарів грунту.
Заземлюючі електроди, змонтовані в грунті, перемички між ними і висновки від заземлювачів на поверхню повинні мати такі мінімальні розміри:
кругла сталь - діаметр не менше 10 мм;
кругла оцинкована сталь - діаметр не менше 6 мм;
кутова сталь - товщина полиці не менше 4 мм;
загальне розтин для заземлювачів блискавкозахисту (грозозахисту) - не менше 160 мм2;
смуговий сталь - товщина не менше 4 мм при перетині не нижче 48 мм2 (для магістралей заземлення - не менше 100 мм2, для захисту від блискавки - не менше 160 мм2);
відбраковані труби - товщина стінки не менше 3,5 мм.
Мінімальні розміри електродів застосовуються в основному для тимчасових електроустановок, де умови корозії не мають вирішального значення. Для постійних установок перетин заземлювачів вибирають із запасом на корозійна руйнування. За стійкості проти корозії переважно кругла сталь, тому що роз'їдання електрода іржею пропорційно площі поверхні електрода, дотичної з грунтом, а площа електрода круглого перерізу з усіх профілів найменша.
З метою забезпечення надійної роботи заземлювача протягом 40-50 років в сприятливих грунтових умовах досить збільшення діаметра стрижневого електрода проти мінімального лише на 2-3 мм, у вологих грунтах необхідне збільшення діаметра ЗАЗі-млітеля вдвічі.
Від заземлюється елемента електроустановки, наприклад від опори повітряної лінії електропередачі, горизонтальні промені прокладають у двох протилежних напрямках або, якщо променів не 2, а 3-4, розносять під кутом в плані 120 ° або 90 °. Це необхідно для ефективного використання закладається металу, тому що поруч розташовані заземлювачі взаємно екрануються та їх ефективність знижується в багато разів. З цієї ж причини вертикальні заземлювачі потрібно видаляти один від одного на можливо більшу відстань, рівне хоча б довжині електрода. Наприклад, якщо десять вертикальних електродів довжиною по 5 м розташувати в одну лінію на відстані по 5 м один від одного, то коефіцієнт їх використання складе 0,47, а якщо ті самі електроди для економії місця розташувати по замкнутому трикутнику або чотирикутник, то коефіцієнт їх використання буде ще нижче. Те ж відноситься і до застосування похилих електродів, які розносять під рівними кутами аналогічно горизонтальним і занурюють у землю під кутом близько 45 ° для найкращого використання.
Нерівномірність розподілу потенціалів на поверхні землі над заземлити-лем і навколо нього створює небезпечні напруги кроку й дотику. Для вирівнювання потенціалів в таких випадках заземлювач можна виконати у вигляді сітки з горизонтальних елементів, які прокладають у землі вздовж і впоперек території електроустановки і з'єднуються зварюванням у місцях перетинів. Розмір чарунки такої сітки звичайно становить від 6х6 до 10х10 м.
Навколо опори ВЛ потенціали можна вирівняти заземлювачів, виконаним у вигляді концентричних кілець, закладених у грунт і з'єднаних з опорою.
Знижує напруги кроку й дотику до допустимих значень на всій займаної ним площі сітчастий заземлювач, однак за межами сітки небезпека може зберігатися. Тому в небезпечних місцях, наприклад на підходах до території підстанцій або навколо фундаментів опор ВЛ, укладають додаткові заземлювачі на поступово збільшується глибині і з'єднують їх з основними заземлювачами.
Відводяться під заземлювач площу і витрата металу можуть бути знижені захисним ізолюючим огорожею, що споруджуються навколо заземлювача. Найпростіше огорожу з діелектричного матеріалу перешкоджає розтікання струму по поверхні землі і знижує напругу кроку в порівнянні з напругою на заземлювачів не менш ніж у 100 разів і вирівнює потенціал за межами заземлювача.
Вертикальна частина огорожі від рівня поверхні розташовується на 0,4-0,6 м від глибини закладення верху заземлювача. Отбортовка огородження виконується під кутом 90-95 ° до вертикалі і має довжину, що становить (0,1-0,15 j \ 'S (S - площа заземлювача). Для облаштування огорожі може бути використаний будь-який недорогий діелектричний матеріал, що володіє достатньою механічною міцністю і що має електричну міцність не менше 1 МВ / м (ізоляційні матеріали на бітумній основі, наприклад бри-зол, що випускається з відходів виробництва і має міцність не менше 20 МВ / м).
При стікання струму з заземлювача, наприклад з заземлюючий сітки, навколо нього формується електричне поле. На поверхні землі виникає електричний потенціал, і напруга кроку може досягати небезпечних значень безпосередньо за межами заземлювача, навіть при застосуванні відомих способів вирівнювання потенціалів. Тому геометричні параметри огородження встановлені в результаті аналізу електричного поля, що формується заземлювачів спільно з діелектричним вирівнюваючим огорожею, і відповідають вимогам безпеки. Пристрій можна застосовувати для заземлити-лий будь-якої конструкції і за будь-яких структурах грунту.
Часто заземлювачі з профільної стали не задовольняють вимогам, що пред'являються до заземлюючим пристроїв. Наприклад, у посушливих місцях важко добитися стабільної провідності таких заземлювачів, в скельних грунтах їх важко монтувати, а в агресивних грунтах важко забезпечувати захист від корозії і довгий термін служби. Для таких ситуацій розроблені конструкції спеціальних заземлювачів.
Для посушливих районів заземлювач може бути виконаний, наприклад, у вигляді залізобетонної ємності, що встановлюється нижче поверхні землі і наповнюється водою через знімний люк. Заземлювач постачають водораспределітельной системою у вигляді відрізків металевих труб з отворами для стоку води, розташованими рівномірно по всій довжині труб. Труби покриті шаром вологопоглинаючого матеріалу (бетону, цементу). Швидкість фільтрації вологи через бетон у землю встановлюється за рахунок підбору марки бетону, що дає можливість уникнути частих регулювань зволоження та скоротити трудомісткість, пов'язані з необхідністю регулярного зволоження. Висновок від залізобетонної ємності до заземлюється обладнання, наприклад до нейтралі трансформатора, приєднується до сталевих стрижнів арматури залізобетону.
Звернемо увагу на конструкцію заземлювача, запропоновану за кордоном. Мета цієї розробки - зменшення металоємності і полегшення забивання в грунт. Заземлювач має тонкостінну (1? 2 мм) металеву трубку, у яку впресовані полужесткий стрижень з пластичного матеріалу, що має жорсткість, достатню для того, щоб бути опорою пружною тонкостінної трубки. Це якість забезпечує можливість деякого згинання електроду для обходу перешкод, що зустрічаються при його забивання в землю. Для підвищення терміну служби, тобто для зменшення корозії, матеріалом для трубки пропонується нержавіюча сталь. Наконечник, наявний у нижньому кінці електрода, потрібен тільки для забивання, тому немає необхідності виготовляти його з антикорозійного матеріалу. Форма наконечника може бути гострою або закругленій для кращого зісковзування з перешкод, що зустрічаються в грунті. Замість виготовлення наконечника можна обжав кінець трубки з заповнювачем.
Типовий діаметр трубки - 15 мм. Попередній діаметр сердечника, який пресують в трубку, повинен бути трохи більше, ніж внутрішній діаметр трубки. Трубка може бути заповнена (як варіант) текучим матеріалом твердіє всередині, наприклад епоксидної смолою, поліуретаном або еластомером. Полужесткий заповнювач розташовується всередині сталевої трубки по всій довжині. Більш жорсткі матеріали і більш товсті стінки трубки знижують гнучкість стрижня і зменшують здатність електрода обходити перешкоди в грунті, що веде до поломок. З іншого боку, надмірно пластичні матеріали не забезпечують достатньої міцності стінок, необхідної для забивання на достатню глибину (близько 2,3 м). Для забивання електрода передбачена знімна ковадло, що має плече, упирається в кінець трубки, і виступ, що сполучаються з внутрішнім діаметром трубки і серцевиною.
| < Попередня | Наступна > |
|---|