ryabkova_e_ya_zazemleniya_v_ustanovkakh_vysokogo_napryazheni

40

Рз

30

h

-zo

Pz

У

0,95

W

0,9

Pi

0

0,8

5

Pz

ч

til

j

0,6

4

0,7

A

2

0,4

0,01 0,02

0,05 0,1 0,2 0,30,40,5 1

0,2

z 3 4 5

10

20

50

0,05

P,

100

Pz

42

0,5

Pi

'

0,4

Pz

X /

0,3

0,2

0,1 s

/ у

0, 1

03 УУ

У

0,05

0,2

/ /

05

Рз

00,,0403

0,7

Pz

0.02

10

H h

-

4

3-15. Относительное эквивалентное

Рис.

удельное

сопротивление

грунта дЛя

расчета

сопротивления

одиночного

вертикального

элек¬

трода.

Расчет сопротивления

-

п лучевых горизонтальных за

эемлителей с

вертикальными

электродами.

Расчетная-

формула

для

определения

сопротивления

м-лучевого

заземлителя с вертикальными электродами будет:

«= ЛД.-Ь-,

(3-34)

где

произведение ЛДВ

коэффициент

подобия

для

/г-лучевого заземлителя —с вертикальными

электродами

(коэффициент А на рис.

3-13) ; Ав

коэффициент,

ха¬

рактеризующий

снижение

сопротивления—

горизонталь¬

ного

лучевого заземлителя за счет

влияния

вертикаль¬

ных электродов

( рис. 3-16).

Этот коэффициент найден

путем деления

значения

сопротивления рассматривае¬

мого

лучевого

заземлителя

с

вертикальными

электро-

70

дами и без них. Анализ расчетных и опытных данных

показал, что коэффициенты Дв Для двух-, трех- и четы¬

рехлучевых заземлителей с вертикальными электродами

при одинаковых значениях /в/ (ял/л) отличаются незна¬ чительно. Это позволило представить зависимость Дв от параметра 1в / ( пл1„) усредненными кривыми, пригодны¬ ми для- -применяемых на практике лучевых заземлителей (л=2 т 4) с вертикальными электродами, при макси¬ мальной погрешности, не превышающей 10%.

>,о

0,9

0,8

а/ U =8

0J

I ф

0,В

МдЫ

;

г.

0,5

И

0А

г

0,3

1

а/ 1$ =0,5 _

о,г

л

00

плЧ

0,08 0,03

0,06 0,06

0,08 0,1

ЦП 0,180,2

0,3

О,1* 0,5 0,60,7

1,0

Рис. 3-16. Коэффициент

Дв, учитывающий снижение сопротивления

л-лучевого

заземлителя от добавления вертикальных электродов.

Ход кривых, приведенных на рис. 3-16,

показывает,

что коэффициент |Д„, а следовательно,

и

сопротивление

заземлителя

снижаются

с

увеличением относительной

длины вертикальных электродов /в /

(пл

/л)

и

с

уменьше¬

нием

относительного расстояния

между

ними

а/1в. Из

кривых

следует также,

что

при

одинаковом

расходе

металла

на вертикальные электроды

пв1в,

когда

отноше¬

ние а//„ при

коротких и

при

длинных

электродах

одно

и

то

же,

эффективнее

использовать

более длинные

электроды, так как коэффициент

Дв при

этом

меньше.

При увеличении

числа горизонтальных лучей и

вер¬

тикальных

к

электродов

сопротивление

заземлителя

стремится

минимальному

сопротивлению

/?Мин, кото¬

рым

обладает цилиндрический электрод

с

радиусом,

71

(3-35)

равным длине луча г=1л, и с высотой, равной длине

вертикального электрода //'=/в [41]:

ÿ<=>=£ 7^ при /,</л;

Ям*=*17 При

где k=f (H' lr )=f ( lB / l „) — минимальное численное зна¬ чение коэффициента подобия АДВ, приводимое ниже.

1*/1л	О 0,1 0,3 0,5 0,8	1	2	3	4
к	0,25 0,23 0,21 0,19 0,17 0,16 0,22 0,29 0,33

Величина RMm может быть использована для ори¬ ентировочного выбора размеров заземлителя с после¬

дующим их уточнением по формуле (3-34).

Анализ расчетов на ЭВМ показал, что относитель¬

ное эквивалентное удельное сопротивление грунта для

расчета сопротивления л-лучевых заземлителей с вер¬

тикальными электродами в основном зависит от соот¬

ношения pi/p2 и относительной длины той части верти¬
кальных электродов,						которая находится в верхнем слое,
т.	е.	(И—	h) / lB		(рис.		3-17).		Влияние числа					лучей			(при
																	П-h
								w									If
		W			V1*-I		b			P*							0,9
		Pi --
		I I		ht 1		—				Pz							035
		Pz						5									0.8
								V
				In			-<H										0.7
								3									0.6
			ra					2									0,4
																	0.5
	0.01 0,0Z			0,05	0.1 0,1	0,30,40,5 1											0.2
																	0,1
		Pi								2	3	4 5	0	20	30	50	100
		Pz								0,5						Pi
																Pz
										0,4
										0,3
	0,1									0,1
	0,1						П			0.1
	0,3							pj
	0,5
	0,7						tin 0,05

H-h

h

Рис. 3-17. - Относительное эквивалентное удельное сопротивление грунта дли расчета л-лучевых заземлителей с вертикальными элек¬

тродами,

72

п		2, 3, 4) , относительной длины вертикальных электро*
дов—		(в		диапазоне /в//л=0,0625-И при /л<:40 м) и от¬
носительного расстояния между вертикальными электро¬
дами				при	практически	возможных	соотношениях
/	/в	=		-
а			0,5 т-2 незначительно.			расхождение	относительных
	При этом				наибольшее

эквивалентных удельных сопротивлений грунта для рас¬

чета сопротивления двух- и четырехлучевых заземлите-

лей

с вертикальными электродами при изменении

пара¬

метров

в указанных пределах не превышает 17%. Это

позволило при построении зависимостей рэ/р2 =/

(pi /рг)

ограничиться одной общей кривой

при одинаковых зна¬

чениях

( Н

h) /lB (рис.

3-17)

. Эти

зависимости пригодны

и

для

расчета—

трехлучевого заземлителя

с вертикаль¬

ными электродами при

сниженной погрешности.

Ход кривых на рис.

3-17

показывает, что для относи¬

тельного эквивалентного

удельного сопротивления я-лу-

чевых

заземлителей с вертикальными электродами

влияние

нижнего слоя более существенно,

чем для оди¬

ночного

вертикального

электрода

( рис. 3-

15).

с

Это видно из того, что для я-

лучевых

заземлителей

вертикальными

электродами отношение

рэ/р2

ближе

к

единице, чем

для одиночного вертикального электрода

при том же

положении его

относительно границы раз¬

дела слоев. Такое усиление

влияния

нижнего слоя есте¬

ственно, так как электрическое поле

сложного заземли¬

теля охватывает больший объем

нижнего

слоя по срав¬

нению

с полем

одиночного вертикального

электрода при

одинаковом

с

ним

размещении

относительно границы

раздела слоев.

3-7. Сопротивление заземления

свайиых фундаментов

опор ВЛ

Подножник любого типа железобетонного фундамен¬

та

представляет

собой

арматурный

каркас, залитый

бетоном.

Наружный бетонный слой фундаментов (около

15—

30 мм) , находящихся во влажных грунтах, является

проводником

за

счет

капиллярного

подсоса

влаги,

а

стержни арматурного каркаса являются электродами.

Проведенные в

НИИПТ исследования с использова¬

нием теории подобия и измерений на физических моде¬ лях подножников в электролитической ванне с однород¬

ной средой показали [42], что приближенный расчет сопротивления железобетонного фундамента опоры мож-

73

НО гфойзйОДйФь Но наружным разменам, f. е. прйнймая
его за металлический электрод. При этом погрешность
из-	за неучета сопротивления бетонного слоя фундамента
не	превышает нескольких			процентов		для	грунтов
		kf				Л V
	V						0,9
	2	г;	д				-о,а
							0,75
	1,0		Л.				0,60,5--
		0,08			0,5 0,2 Ц1 0,08 О
	ОМ	0,1
	0,2	о,г
		в?
	0,1 C. о?		0,7
о,он		0,8
0,02		гн/10*,31,0						Pi
		0,02 О,ОН	0,1 0,2 0,4	1,0 а)2	Н	10 20		Pi
	10						НО	100
						/
							035
	V
							0,	925
							0,9 -
	2						0,7	оз--
	1,0						5	0,6-
								М
	0,4	0,08"			0,3 0,2 0,1 0,08 О
	0,2		2W
	0,1 -JP
о,он и			' 7,о,в
0,02		0,8*						Pi
		0.9
		N/1=1,0	0,1 0,2 Q,H					Pz
		0,02 О,0Н		1,0 2	Ч	10 20 НО		ЮС
				6)

74

с удельным сопротивлением, при котором допускается

использовать железобетонные фундаменты в качестве естественных заземлителей.

Ниже приводится материал по расширенным иссле¬

дованиям сопротивления заземления свайных фундамен¬ тов в неоднородных двухслойных грунтах, проведенных в НИИПТ [43].

Сопротивление заземления R железобетонного фун¬ дамента в двухслойном грунте с удельными сопротивле¬ ниями верхнего слоя р| и нижнего или базисного слоя грунта р2 может быть рассчитано по выражению

R=±- kf , (3-36)

где р2 — сопротивление нижнего слоя грунта; I — длина фундамента, заложенного в земле; kf — безразмерный коэффициент формы, зависящий от конфигурации за-

землителя, а также от строения двухслойного грунта —

толщины верхнего слоя Н и соотношения удельных со¬ противлений слоев pi/p2.

10	*1
i						*	0,35
4
							0,325
г							030,70£ —-
1,0							05 -
0,4	0,					0,4 02 0,2 0,1 0,0В 0 ~
0,2		08
0,1
0,04			0,6
	У		0,7
0,02	шК	0,9 >8					Pi
0,01	> °
	8<0						г2
	OfiZ	0,04 0,1 0,2 0,4		2	4	10	20 40

Рис. 3-18. Коэффициент формы кв,) в зависимости от р|/р2 и НЦ для

одиночной сваи или подземной части одностоечной железобетонной

опоры.

а - а/1-0,03; б - а//-0,05; в — а/1-0,1.

75

Значения коэффициентов формы были получены из¬
мерением на моделях в электролитической ванне.																														Для
моделирования										двух			областей						грунта				использовался
электролит двух											разных					концентраций. Граница														раз-
в	«
4		г																										о э -
г												Pt
																											0,951
											амРг
1,0																													.		-
																											0,8				-
																									0,6			Zliz
0,4																													5		--
																				0,9 0,J 0,2 0,1 0,08 О
0,2	-О,Opb,														У
0,1					Й!
0,04
0,02	s					0,70,80,5
						0,8
	'																												Pi
0,01				0,9
		/1=1,0											0,4																Рг
0,00В,01 0,"02					0,04			0,1			0,2				1,0			2	4			10		20	40						100
64																	О)
	hf—																								•15			£
2
																									S3
1,0
	—																								М»
		,																							^			ill
0,4																					§		\Ш
														P
0,2																				ГГТ			“						n
																								TT			\
0,1		n	>08u		^			t		W											'	0„7		0,2 i	11 0,1			Ю		17
																												HJ
0,04
	2					3—	uII,b
0,02
						0,7
0,01							I
	~	/f=1.0\
0,004
76 001, "0,02 0,04								0,1			0,2		0,4		1,0°)			2	4			10		20		40a100

дела

была выполнена в

виде

тонкой

перегородки, об¬

ладающей электропроводностью только

в нормальном

Направлении

при отсутствии тангенциальной

электро¬

проводности.

Для оценки влияния перегородки измерен¬

ные сопротивления одиночного вертикального

электрода

сравнивались с

рассчитанными по

методике [34]. Рас¬

хождение составляло не более 5%.

Для фундаментов свайного, типа в двухслойном

грунте коэффициент формы зависит

от

формы

сваи,

т. е.

от отношения стороны квадрата поперечного сече¬

ния сваи а к ее длине /, от числа свай и их размещения,

от отношения толщины верхнего слоя грунта Н к длине

сваи

/ и отношения удельных

сопротивлений верхнего

и нижнего

слоя

грунта

pi/p2.

Значения коэффициента

формы kf

в зависимости

от этих параметров приведены

На рис. 3-

18— 3-20. Эти графики могут быть использова¬

ны

для практического расчета. Кривые для всех

значе¬

ний

H/L пересекаются в одной точке при р,/р2=1.

Орди¬

ната

этой

точки представляет

собой

значение

коэффи¬

циента формы в однородном грунте.

ч

А*

2

0,95'

1,0

0,3

о.а

0,4

П

5

0,2

0,3 0,2 0,1

0,0В 0

0,1

0.08

0,04

0,02

0,6

0,7

0,01

W

0,8

0,9

Pi

0,004

Н/1=1,0 -

0,04

0,1 0,2

1.0

Pi

0,010,02

2

У

10

20

40

Рис.

Я)

3-19. Коэффициент формы kf в зависимости от р,/р2 и НЦ для

четырехсвайного фундамента башенной опорыпри а / 0,06,

1,

о-ВЦ-1.0; б-ВД-1,6; в —

В//-2Д

/ =

0.

77

При увеличении отношения pi /о27 рост коэффициента

формы kf постепенно замедляется^ коэффициент формы стремится к постоянному значению. Чем больше отно¬ шение рj/р2• тем меньше версий слой грунта участвует

в отводе тока от заземлителя, в особенности при малом

отношении Н/1. В предедё при pi-^oo сопротивление

заземлителя определяется только растеканием тока

с нижней части заземлителя, лежащей в однородной

среде

с удельным сопротивлением р2.

2J

kf

г:

FT j

г

I

I

0,35 -

1,0

В

Рг

iTV?

0,90,8

0,4

О

о0,,7 0-=,гт6-.

.

0 Z

0,4 0,3 0,2 0,1 0,08 0

0,1

0,0»

а,оч

(У

0,4

0,02

0,60.5

0,01

0,7

0,8

Г 0,3

Pi

0,004

М/ 1=1,0

Pz

0,003

0,1 0,2

0,4

1,0

2

10

20

40

0.01 0,02 0,04

4

100

Рис. 3-20. Коэффициент формы

kt

в

зависимости от pi

/p*

и

Н/ 1

для

восьмисвайного

фундамента

портальной

опоры

при а

/

1=0,06,

В/С=1 0 В/1=1

0

£>//=3.

, ,

, ;

на

Линия,

соответствующая

//

//

=1 в области

pi /p2

^

1,

всех

рисунках

проведена

пунктиром.

Это

когда

в

случай,

нижнем слое грунта ток стекает только с торца

заземлителя. Поскольку конец сваи имеет

обычно кли¬

новидную форму, область контакта с

нижним

грунтом

не может быть точно определена

и

возможны очень зна¬

чительные

отклонения действительных значений от рас¬

четных,

особенно при

больших

отношениях

pj/p2.

В другом предельном случае, когда

--°

рг

>

о, т. е. ниж¬

ний

слой

практически

не .участвует

в

отводе тока, :

картина поля приближается

к

плоскопараллельной,

при '

kotopoft, как

извесЦо,

велйчйна

сопротивления

зазем¬

ления

становится неопределенной

[16].

свае

Кривые

на

рис.

относятся

к

одиночной

с различными

значениями отношения

а//. Они

охваты¬

вают

всю

шкалу

унифицированных

железобетонных

свай.

Коэффициенты

форм**

для одиночной сваи

по

рис. 3-18,а

применимы

и

для

расчета

сопротивления

за¬

земления подземной

части одностоечной

железобетонной

опоры

круглого сечения

диаметром

d ,

если

принять

эквивалентное

значение

стороны

квадрата поперечного

сечения сваи равным

а

=

0,25

0,

785

d

.

(

3-

37

)

Как

известно,

изменение

диаметра

(или

стороны

квадрата

поперечного сечения)

вертикального

стержне¬

вого

заземлителя

при

одной

и

той же

длине

незначи

-

тельно

влияет

на

сопротивление

заземления. Это

влия¬

ние

больше

всего

для

одиночной

сваи.

Для

четырех-

и

"

восьмисвайных

фундаментов

унифицированных

размеров

оно

не

превышает нескольких

процентов и

поэтому

на

рис.

3-19,

3-

20

приводятся

графики

зависимости

kf

от

p

только

для одного

(

среднего)

значения а

/.

pi /

2

Из

сравнения

коэффициентов

формы

/

(

восьмисвайного

и

четырехсвайного

(

рис.

3-19,а)

фундамен¬

рис. 3-20)

тов

видно,

что

коэффициенты

формы

восьмисвайного

фундамента

при

одинаковых

размерах

и

одинаковом

взаимном

расположении свай примерно

в 2

раза

мень¬

ше

коэффициентов формы

соответствующего

четырех¬

свайного

фундамента.

Это означает,

что две группы

по

четыре

сваи

работают

практически без

взаимного

экра¬

нирования

при

тех

же

(или

больших)

значениях

. Таким образом,

D//,

как на

рис.

3-

20,

сопротивление зазем

¬

ления

восьмисвайного

фундамента

может определяться

простым

параллельным сложением сопротивлений

двух

-

и

четырехсвайных фундаментов.

Возможные

отклоне¬

ния,

по

мнению авторов [

43]

,

лежат

в

допустимых

пре¬

делах.

отметить,

значение

отношения

рэ/рг,

Следует

что

применяемое

в

расчетах

§

3-6,

может

быть

определено

из

отношения

коэффициента

формы

в

неоднородном

и

однородном

грунте (при р

р

=

1) ,

т.

е.

P./p,

1/

2

(з-зв)

=V V

*

79