Какими способами можно уменьшить сопротивление заземляющего устройства

Какими способами можно уменьшить сопротивление заземляющего устройства

О заземлении написано много и много материалов есть в Интернет, поэтому чтобы не повторяться этот раздел более применителен к нуждам и проблемам проводной связи. Большая часть статьи это отражение собственного опыта, но там, где это к месту есть ссылки на нормативные документы так или иначе регулирующие вопросы заземления.

Как-то работая в эксплуатации особо не сталкиваешься с устройством заземлений, выполняешь иногда, (крайне редко) плановые проверки готовых заземлений, а о том как это всё было закопано представления не имеешь и тем забавнее было увидеть как халявно к таким вопросам могут подходить строительные организации связи.

Сразу оговорюсь, что при производстве заземлений АТС «халявы» почти не встречал. Они, как правило выполнялисься при помощи бурения и какие-то недоделки тут не проходят. В грунт вертикально закапывались две металлические трубы с диаметром 150-200 мм. Так как заземление АТС рабочее, то недостаточное сопротивление заземления подобных объектов сразу создавало массу проблем.

В качестве материалов для устройств заземлений ЯКР, ШР, абонентских пунктов, измерительных заземлений АТС, НУПов и прочих некрупных объектов применялись стальные уголки с толщиной стали в 4 мм и длиной 1,5-2 метра. Загонялись они чаще всего посредством кувалды и если одного уголка для создания необходимого сопротивления было недостаточно на некотором расстоянии от него забивали второй, третий и т.д. Определённого вида контур делали редко и чаще получались не контура, а скорее цепочки из забитых уголков с удалением от объекта заземления в сторону канавы или болота (там удельное сопротивление грунта меньше)

Стоит заметить, что с течением времени к вопросам заземления стали подходить более серьёзно, но если вам приходится измерять заземление ЯКР, установленного 15-20 лет назад, то готовьтесь к сюрпризам описанным далее.

Как могли «сэкономить» заземление ЯКР в девяностых годах

На тот момент новые ЯКР-20 и ШР-50 выглядели как металлический ящики с большими дверцами на двух или на одной металлической ноге. Ноги вкапывались в землю на 50-60 см, а сами ящики имели вваренный сваркой болт для заземления. В комплект по проекту шли заземляющие электроды с уже приваренными кусками проволоки диаметром 4 мм. Электроды были изготовлены из уголка со стороной в 40мм и длинной около двух метров.

Замечательный уголок. Такую полезную в хозяйстве вещь даже как-то грех в землю забивать и народ тайком от мастеров и надзоров (а иногда и в наглую) эти уголки «тырил». А что бы всё выглядело прилично, оторванная от электродов проволока прикручивалась одним концом к болту на ящике, а вторым наматывалась на ногу ЯКР, закопанную в грунт. Внешне всё получалось прилично, проволоку не выдернешь, типа, забит электрод, да и ящик, в общем, то заземлён через свои же ноги.

Проверять эту халяву эксплуатации было тогда нечем и некому. Как то тогда была очередная попытка эксплуатации сократиться по численности и измерителей им явно не хватало.

Как делали заземление ЯКР в 2000-2010-ых годах

Потихоньку ребята от эксплуатации начали понимать что к чему, или скорее их самих стали за это заземление «дрючить». Халява с отсутствием электрода проходить перестала, появились приборы М-416 и появился новый перегиб скорее в обратную сторону. В ОСТ 45.83-96 «Сеть телефонная сельская. Линии абонентский кабельные с металлическими жилами. Нормы эксплуатационные» есть в седьмом разделе страница посвящённая заземлению ящиков и абонентских устройств. (видимо из этого ОСТа нормы копировались в другие РД и рекомендации)

В таблице 7 первой стоит значение в 10 Ом для удельного сопротивления грунта до 100 включительно. Но проблема оказалась в том, что измерение удельного сопротивления грунта как для монтажников и мастеров от строительных организаций, так и для измерителей от эксплуатации оказывалась слишком мудрёной задачей. Выход, как правило, находили в увеличении количества заземляющих электродов. То есть брали ребята кувалду в 3-5 кг и лупили столько уголков, сколько нужно для создания тех самых 10 Ом.

На самом деле удельное сопротивление грунта можно без особых сложностей померить тем же М-416 или Ф-4103. Об этом есть соответствующие разделы в инструкциях приборов. Об измерении удельного сопротивления грунта есть на странице «Измерение сопротивления заземления и удельного сопротивления грунта.»

Сопротивления заземлителя, расчёт и практика

При вычислении сопротивления земли удельное сопротивление грунта считают неизменным, хотя это редко встречается в практике. Наиболее часто используется формула сопротивления заземления для случая одного электрода, полученная профессором Дуайтом (H. R. Dwight) из Массачусетского технологического института:

где R — сопротивление заземления штыря в Омах,

L — глубина заземления электрода,

r — радиус электрода,

ρ — среднее удельное сопротивление грунта в Ом·

Расчёт этот чисто теоретический потому, что в европейской зоне редко встречаются грунты с удельным сопротивлением равномерным по глубине.

Практически со сборными (модульными) заземлителями работают проще. На место забивки заземления везут электроды с запасом. Забивку ведут с развёрнутым прибором для измерения сопротивления заземления (напр. М-416 или Ф-4103), постоянно контролируя это сопротивление. Собственно работа по забивке прекращается после достижения необходимого значения.

Значение сопротивления по мере заглубления достигая определённых слоёв грунта часто уменьшается резкими скачками. Например, сопротивление заземлителя из четырёх модулей (6 м) может быть 20 Ом, а с добивкой пятого модуля-штыря (7,5 м) стать 6 Ом. Иногда для достижения сопротивления 10 Ом (ШР или ЯКР) достаточно трёх электродов (4,5 м), а иногда и десятка штырей для создания этого сопротивления недостаточно. Рассчитать без глубинной разведки невозможно, а глубинная разведка дороже этого заземления и выполняется таким же самым способом.

Уменьшение сопротивления заземления добавлением соли

Понизить сопротивление заземление можно так же добавляя в грунт соль. Причём это не обман, придуманный в строительных организациях, а вполне действенная мера, описанная в некоторых ГОСТ и РД. Существуют даже рекомендации, какую соль, как и в каком количестве добавлять. Далее размещена выписка из «Руководства по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» (издательство «связь» Москва 1971)

2.54. Эффективным и дешевым способом снижения сопротивления заземлений является обработка грунта поваренной солью. Действие последней сводится не только к понижению удельного сопротивления грунта, но и к понижению температуры его замерзания.

2.55 Существуют разные способы укладки соли близ заземлителя. В практике Министерства связи СССР распространена укладка около трубчатого заземлителя соли слоями так, как это показано на рис. 2.23а. Соль может также укладываться вся на глубине возле трубчатого заземлителя (рис. 2.23б) или на небольшом расстоянии от него (рис. 2.23в). Последний способ является более удобным в том отношении, что коррозия заземлителя в этом случае будет минимальной.

Рис 2.23 Способы укладки соли около вертикального заземлителя

Количество соли, требующееся для обработки заземления, зависит от длины электрода: от 1,5 до 10 кг на 1 м заземлителя. Иногда солью заполняется пространство внутри заземлителя, выполненного в виде полой трубы с отверстиями, через которые раствор соли выходит в окружающий грунт (рис. 2.23г).

На рис. 2.24 показан способ укладки соли около протяженного заземлителя.

Рис 2.24 Укладка соли около протяженного горизонтального заземлителя

2.56 Так как соль со временем вымывается, то срок действия обработки грунта ограничен и через 2 — 4 года ее приходится повторять. Эффективность обработки неодинакова и с течением времени меняется. В первый год, когда соль еще не успевает распространиться вокруг заземлителя, сопротивление снижается сравнительно мало. Оптимальные условия наступают на втором-третьем году и затем начинают идти на убыль.

Стойкость обработки зависит от строения грунта, влажности, количества осадков.

2.57 К недостаткам указанных способов обработки грунтов относятся: необходимость возобновления пропитки грунтов примерно через 2 — 4 года и возможность разрушения заземлителей от химического воздействия на них солей или соляных растворов, вследствие чего требуется замена их новыми заземлителями.
…

Из соображений коррозии заземлителя и вымывания соли в последующие 2-4 года всё таки считается, что добавление соли в грунт дело нежелательное.
Следующая страница по теме «Заземление» → Практика и технологии устройства модульных (сборных) заземлений.

Источник

Какими способами можно уменьшить сопротивление заземляющего устройства

1,3

20

1

Оказывается, что достаточно добавить к земле, не содержащей солей, 0,1 % соли, чтобы удельное сопротивление земли уменьшилось в 6 раз, прибавление же 1,0 % соли дает снижение ρ в 23 раза. Обработка земли солью кроме того приводит к меньшему увеличению удельного сопротивления при понижении температуры.

Все это было уже известно давно, но не были достаточно ясны основные вопросы, которые возникают при попытках применить эти способы в практических условиях:

— как долго сохраняют свое действие увлажнители;

— в какой мере увеличивается проводимость в натуральных условиях;

— в какой мере увлажнение отражается на амплитуде колебаний величины удельной проводимости в различные времена года;

-насколько быстро происходит коррозия заземлителя.

Обработка шлаком и сажей также увеличивает проводимость земли, но по сравнению с увлажнением заземлителей с помощью соляных растворов степень увеличения и длительность сохранения заземлителей в условиях лучшей проводимости растекания значительно меньше. Кроме того заземлители, таким образом обработанные, подвержены несколько большему воздействию атмосферных условий, чем обработанные солью.

И обработка земли солью и обработка шлаком сокращают срок службы заземлителей в грунте, однако, исследования показали, ,что разъедающее действие увлажнителей не так велико, чтобы мог возникнуть вообще вопрос о нецелесообразности применения искусственной обработки земли.

Указанные выше способы искусственной обработки земли при всех видимых достоинствах все же вносят усложнения, как в конструкцию заземлений, так и их эксплуатацию. Например приходится одни раз в 2-3 года повторять обработку земли, досыпать наполнитель в электрод заземления. Важно то, что искусственные способы обработки земли малоэффективны в каменистых грунтах, т. е. в таких почвах, где в первую очередь возникает необходимость повышения проводимости земли.

Из изложенного следует, что к обработке земли есть смысл прибегать в тех случаях, когда в результате тщательных измерений на территории объекта установлены значительное увеличение ρ и невозможность получения обычными заземлителями (может быть несколько более погруженными) достаточной проводимости растекания тока.

Источник

Методы искусственного снижения удельного сопротивления грунта.

С целью удешевления заземляющих устройств в местах с высоким удельным сопротивлением земли применяют методы искусственного снижения удельного сопротивления грунта. При этом уменьшаются количество заземлителей и размеры территории, на которой должны располагаться заземлители.
Общее сопротивление заземления зависит от сопротивления прилегающих к заземлителю слоев грунта. Поэтому можно добиться снижения сопротивления заземления понижением удельного сопротивления грунта лишь в небольшой области вокруг заземлителя.
Искусственное снижение удельного сопротивления грунта достигается:
-либо химическим путем при помощи электролитов;
-либо путем укладки заземлителей в траншеи с насыпным грунтом.

Создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением путем укладки заземлителей в траншеи с насыпным грунтом:

Для создания вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением в грунте делается выемка (котлован) радиусом 1,5-2,0 м и глубиной, равной длине забиваемого стержня. После заполнения выемки грунтом устанавливается заземлитель и грунт утрамбовывается.

В качестве грунта-заполнителя может быть применен любой грунт, имеющий удельное сопротивление в 5-10 раз меньше, чем удельное сопротивление основного грунта. Например, если заземление устраивается в песчаном или каменистом (гранит) грунте, то заполнителями могут быть, глина, торф, чернозем, суглинок, шлак и т.п. Таким способом достигается снижение сопротивления заземления в среднем в 2,5-3 раза.

Создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением грунта поваренной солью:

Эффективным и дешевым способом снижения сопротивления заземлений является обработка грунта поваренной солью. Действие последней сводится не только к понижению удельного сопротивления грунта, но и к понижению температуры его замерзания. Соль может также укладываться на глубине возле заземлителя или на небольшом расстоянии от него. Когда соль укладывается на небольшом расстоянии от заземлителя коррозия будет минимальной.
Соль со временем вымывается и срок действия обработки грунта ограничен и через 2 — 4 года ее приходится повторять. Эффективность обработки неодинакова и с течением времени меняется. В первый год, когда соль еще не успевает распространиться вокруг заземлителя, сопротивление снижается сравнительно мало. Оптимальные условия наступают на втором-третьем году и затем начинают идти на убыль.
Стойкость обработки зависит от строения грунта, влажности, количества осадков.
При пропитке грунта растворами хлористого натрия (поваренной соли) можно добиться сравнительно большого снижения величины сопротивления заземления, однако на непродолжительный, после чего требуется вновь пропитывать грунт.

К недостатку способов с применением соли относятся: необходимость возобновления пропитки грунтов примерно через 2 — 4 года и возможность разрушения заземлителей от химического воздействия на них солей или соляных растворов, вследствие чего требуется замена их новыми заземлителями.

Источник

3 эффективных способа уменьшить сопротивление заземления

Способ 1. Увеличение длины электрода

Рис. 1 Сопротивление уменьшается с глубиной погружения электрода в землю.

Можно ли снизить сопротивление заземления, увеличив диаметр электрода? Да, но ненамного. При той же глубине погружения электрод удвоенного диаметра уменьшит сопротивление заземления лишь на 10% (см. рис. 2).

Например, электрод диаметром 15 мм, заглубленный на 3 м, имеет сопротивление растеканию тока 6,33 Ом. Увеличив диаметр до 30 мм можно уменьшить сопротивление заземления только до 5,6 Ом. Поэтому вариант с увеличением диаметра электрода следует рассматривать только в том случае, если нужно увеличить его прочность, чтобы заглубить в твердую почву.

Способ 2. Использование нескольких электродов

Способ 3. Химическая обработка почвы

Это один из действенных способов снизить сопротивление заземления. Его следует использовать, если, например, на объекте каменистый или вечномезлый грунт. Кроме того, химическая обработка почвы снижает влияние на сопротивление периодического сезонного увлажнения и высыхания почвы (см. рис. 4).

Рис. 4. Химическая обработка почвы снижает сезонные колебания сопротивления заземления

Универсального рецепта химической обработки грунта нет. В каждом отдельном случае необходимо учитывать ее стоимость, коррозионный эффект, а также действующие нормы охраны окружающей среды. Надо также помнить, что растворимые сульфаты агрессивно воздействуют на бетон, поэтому от их применения нужно воздержаться вблизи бетонных фундаментов.

Для обработки можно использовать сернокислый магний, сульфат меди и обычный хлорид натрия. Сернокислый магний обладает наименьшим коррозионным эффектом, а хлорид натрия — самый дешевый и работает, если поместить его в кольцевую траншею диаметром около 50 см и глубиной 30 см, вырытую вокруг электрода.

Важно помнить, что после химобработки почвы сопротивление снижается только на некоторое время: осадки и естественный дренаж почвы уменьшают концентрацию химреагента. Выход — поместить его не в траншею, а в полый перфорированный электрод. Тогда процесс выщелачивания станет более равномерным и постепенным, что надолго снижает сопротивление. На этом принципе основано, например, электролитическое заземление ZANDZ. В нем используется электрод из нержавеющей стали, заполненный патентованным солевым раствором. Одной заправки этой смесью хватает на 10-15 лет, а срок службы электрода достигает 50 лет. Еще одно преимущество электролитического заземления — малая глубина монтажа: благодаря Г-образной форме электрода его заглубляют всего на 0,7 м.

Источник