Как уменьшить сопротивление растеканию тока заземляющего устройства?
Владимир
Каким образом может быть уменьшено сопротивление растеканию тока заземляющего устройства?
Ответ:
Чтобы уменьшить сопротивление заземляющих устройств, необходимо выполнить электромонтаж дополнительного заземлителя. Наиболее быстрым и конструктивным решением является электромонтаж глубинного заземлителя (модульная штыревая система заземления). Дополнительным способом уменьшения сопротивления растеканию тока заземляющих устройств является присоединение к контуру заземления дополнительные естественных заземлителей, например:
металлические столбы забора;
металлические конструкции здания, имеющие соприкосновение с землёй; металлические трубы водопроводов, которые проложены в земле;
и так далее, в соответствии с ПУЭ.
При не достижении требуемых показателей сопротивления растеканию тока заземляющих устройств, используют ещё одну хитрость. Выкапывают траншею, в которую монтируют горизонтальные заземлители, затем траншею засыпают грунтом с низким сопротивлением.
Существует ещё один метод уменьшения сопротивления заземляющих устройств – это укладка ёмкостей с солевыми растворами в траншею с заземлителями. Данный способ нерентабелен, так как данный солевой раствор вымывается из грунта в течение короткого времени, что приводит к увеличению сопротивления заземляющих устройств.
ПУЭ-7
1.7.109
В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные
пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
1.7.110
Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82.
Не следует использовать в качестве заземлителей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой, однако это ограничение не распространяется на опоры ВЛ и опорные конструкции ОРУ.
Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций, приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность использования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.
Прочая и полезная информация 
Источник
Способы уменьшения сопротивления заземлителя
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
Монтаж заземления, молниезащиты
Искуственное уменьшение сопротивления заземления в грунтах с высоким удельным сопротивлением
Выдержка из «РУКОВОДСТВО по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов», МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР, ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МЕЖДУНАРОДНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ, 1971 г.
ИСКУССТВЕННОЕ УМЕНЬШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЙ
Для устройства заземления малого сопротивления в плохопроводящих грунтах (песок, гравий, камень и т.п.) требуются десятки, а иногда и сотни стальных труб, длиной каждая 2-2,5 м, располагаемых на большой территории.
С целью удешевления заземляющих устройств в местах с высоким удельным сопротивлением земли применяют различные методы искусственного снижения удельного сопротивления грунта. При этом уменьшаются количество заземлителей и размеры территории, на которой должны располагаться заземлители
Общее сопротивление заземления зависит, как указывалось выше, 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 котлованы с насыпным углем, коксом, глиной.
Опыт показал, что максимальное уменьшение сопротивления заземления достигается при использовании электролитов, древесного угля и коксовой мелочи. Первый способ заключается в том, что вокруг заземлителей грунт пропитывается растворами хлористого натрия (обыкновенной поваренной соли), хлористого кальция, сернокислой меди (медного купороса) и т.д.
Следует отметить, что указанным способом можно добиться сравнительно большого снижения величины сопротивления заземления, однако на непродолжительный срок (2 — 4 года), после чего требуется вновь пропитывать грунт электролитом.
Практически можно рекомендовать следующие два способа искусственного снижения удельного сопротивления грунта: создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением и обработка грунта солью.
Рис. 1. Создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением.
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 (рис. 1) 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.
Сопротивление растеканию тока Rз в случае окружения заземлителя грунтом с другим удельным сопротивлением находится по формуле:
где r — удельное сопротивление основного грунта, ом×м; rн — удельное сопротивление грунта-заполнителя, ом×м; r0 — радиус стержня заземлителя, м; r — радиус выемки котлована, м; l — глубина котлована, приблизительно равная длине заземлителя, м.
Рис. 2. Относительное снижение сопротивления заземления в случае применения насыпного грунта при различных радиусах выемки.
На рис. 2 приведены кривые изменения (в процентах) отношения сопротивления Rз заземлителя, помещенного в котлован с насыпным грунтом, к сопротивлению Rзн заземлителя, помещенного в основной грунт, в зависимости от отношения удельного сопротивления основного грунта r к удельному сопротивлению насыпного грунта rн. Эти кривые построены для котлованов с радиусом r = 0,25¸10 м.
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.
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. 3а. Соль может также укладываться вся на глубине возле трубчатого заземлителя (рис. 3б) или на небольшом расстоянии от него (рис. 3в). Последний способ является более удобным в том отношении, что коррозия заземлителя в этом случае будет минимальной.
Рис 3 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. 3).
На рис 4 показан способ укладки соли около протяженного заземлителя.
Рис. 4. Укладка соли около протяженного горизонтального заземлителя.
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.
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.
Делались попытки устранить эти недостатки. Так, в Германии, например, был предложен способ, по которому в грунт вокруг заземлителя вводятся металлы в тонкоизмельченном виде, как, например, в коллоидных растворах, или в виде мелкой металлической стружки. Если при этом тонко измельченные металлы выбраны так, чтобы не могли возникать гальванические пары с самим заземлителем, то последний корродировать не будет.
Однако коллоиды не более устойчивы в грунте, чем соли и соляные растворы. Они постепенно вымываются из близлежащих к заземлителю слоев дождевой водой, вследствие чего достигнутое уменьшение сопротивления заземлителя с течением времени пропадает. В США предложен способ задержания вымывания соляных растворов из грунта путем смешивания соляного раствора (например, медного купороса) с нерастворимой в воде пластмассовой смесью и впрыскивания их в грунт под большим давлением. Этот способ является дорогим и продолжительность его действия не определялась.
Из других способов искусственного снижения сопротивления заземлителей, предложенных в различных странах, в первую очередь заслуживает внимания шведский способ — обработка грунта вокруг заземлителя при помощи электролитов, образующих гель.
В результате смешения концентрированного раствора сернокислой меди с эквивалентным количеством концентрированного раствора соли щелочного синеродистого железа получается нерастворимый в воде продукт реакции — железистосинеродистая медь, которая при известных условиях образует однородный электропроводящий гидрогель.
Электрические и физические свойства гидрогеля не меняются сколь-либо существенно от длительного воздействия воды и являются устойчивыми при колебаниях температуры в пределах от -60 до +60 °С. Однако он эффективен при снижении очень высоких сопротивлений заземлений (порядка 400-600 ом) и малоэффективен при величинах сопротивлений порядка 20-30 ом.
Автор: Министерство связи СССР, главное управление международной телефонной связи.
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
