Расчетная часть

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления — число, размеры и разме­щение вертикальных электродов, а также длину горизон­тальных соединительных шин, при которых общее сопротив­ление растеканию тока не превысит регламентированных ПУЭ значений.

Омическое сопротивление заземляющего устройства скла­дывается из сопротивления заземляющих проводников, заземлителя и переходного сопротивления между заземлителем .и грунтом (или сопротивления растеканию).

Два первых слагаемых по сравнению с третьим пренеб­режимо малы и в расчетах не учитываются.

Сопротивление растеканию зависит от размеров зазем-литслей, глубины их заложения, удельного сопротивления почвы, размещения и числа одиночных заземлителей в груп­повом.

Сопротивление растеканию одиночных заземлителей наи­более распространенных форм рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 2.

В этих формулах ρ — расчетное удельное сопротивление грунта, т. е. сопротивление куба грунта с ребром длиной 1 м. Удельное сопротивление ρ имеет размерность (Ом • м).

Значение р земли колеблется в широких пределах: от де­сятка Ом-м до десятков тысяч Ом • м и зависит от многих факторов: влажности грунта, его состава и структуры, степени уплотненности, а также от времени года.

Род грунта непосредственно не оказывает влияния на его удельное сопротивление, поскольку сухой грунт любого рода практически не проводит тока. Однако различные грунты содержат неодинаковое количество растворимых веществ, обладают различной дисперсностью, имеют различную спо­собность удерживать свободную воду и поэтому, будучи увлажненными, оказывают различное сопротивление элек­трическому току (табл.3).

Влияние времени года на сопротивление грунта связано с изменением атмосферных условий.

В весенние и осенние месяцы дожди и тающий снег резко

увеличивают содержание влаги в почве, что приводит к уменьшению удельного сопротивления грунта.

Зимой и летом происходит увеличение удельного сопротивления грунта: зимой вследствие замерзания, а летом — испарения влаги. Причем более высокие значения ρ грунта наблюдаются зимой.

Таблица 3

Приближенные значения удельных сопротивлений

Грунт, вода	Возможные пределы	При влажности
	колебаний, Ом • м	10—20%, Ом - м
Глина	8—70	40
Суглинок	40—150	100
Песок	400—700	700
Супесь	150—400	300
Торф	10—30	20
Чернозем	9—53	20
Каменистый	500—800	-
Скалистый	10^4-10^7	-
Вода:
морская	0,2—1	—
речная	10—100	—
прудовая	40—50	—
грунтовая	20—70	—
в ручьях	10—60	—

Наибольшему влиянию атмосферных условий подвержены верхние слои земли, которые зимой промерзают, весной и осенью раньше других слоев насыщаются влагой, а летом раньше .прогреваются .и высыхают. Более глубокие слои земли обладают стабильным сопротивлением. Потому заземлители, глубоко погруженные в землю, выполняют свою зада­чу лучше, чем горизонтальные полосовые, прокладываемые обычно вблизи поверхности земли.

При проектировании заземляющих устройств необходимо в качестве расчетного брать наибольшее возможное в течение года значение удельного сопротивления грунта, т. е. ориентироваться на худший случай. В связи с этим в расчетах удельное сопротивление грунта принимается

ρ = ρгрунта • Ψ.

где ρгрунта - удельное сопротивление грунта при 10—20% влажности (табл. 3), Ом-м;

Ψ— коэффициент сезонности; учитывает возмож­ное повышение удельного сопротивления в те­чение года (табл. 4)

Таблица 4

Признаки климатических зон и соответствующие им коэффициенты сезонности

Характеристика климатической зоны и коэффициент сезонности	I зона (Архангельская, Кировская обла­сти, Карелия)	II зона (Ленинградская, Вологодская, Московская области)	III зона (Смоленская, Курская области)	IV зона (Ставропольский, Краснодарский края)|
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	от —20 до —15	от —14 до —10	от —10 до 0	от 0 до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С	от + 10 до + 18	от + 18 до +22	от +22 до +24	от +24 до +26
Среднее количество осадков	40	50	50	30—50
Продолжительность замерзаний вод, дни	190—170	150	100	0
Ψ для вертикальных электродов длиной 2—3 м при глубине заложения вершин 0,5—0,8 м	1,8-2,0	1,5—1,8	1,4—1,6	1,2—1,4
Ψ для горизонтальных электродов при глубине заложения 0,8 м	4,5—7,0	3,5—4,5	2,0-2,5	1,5—2,0
Ψ для вертикальных электродов длиной 5 м при глубине заложения вершин 0,7—0,8 м	1,35	1,25	1,15	1.1

Сопротивление растеканию одиночных заземлителей, как правило, много больше допустимых значений, установленных ПУЭ. Для уменьшения сопротивления растеканию применя­ют параллельное соединение между собой отдельных зазем-лителей, именующихся в совокупности групповым заземлителем.

Для простых групповых заземлителей характерно равно­мерное размещение вертикальных электродов в ряд или по контуру (прямоугольнику или квадрату) с последующим их объединением горизонтальной соединяющей полосой (рис.2).

При очень больших расстояниях между электродами груп­пового заземлителя (практически больше 40 м) проводи­мость всей группы равна сумме проводимостей отдельных заземлителей.

При расстояниях между электродами меньше 40 м возни­кает взаимномешающее действие полей растекания тока от­дельных заземлителей (рис. 3). В результате уменьшается действующее сечение земли около каждого электрода и уве­личивается сопротивление растеканию как отдельных элек­тродов, так .и группового заземлителя в целом.

В расчетах явление взаимного экранирования учитывает­ся коэффициентом использования или коэффициентом экра­нирования η. Численные значения коэффициентов использо­вания приведены в табл. 5 и 6.

Таблица 5

Коэффициенты использования η_в вертикальных электродов группового заземлителя без учета влияния полосы связи

Число заземлителем, n	Отношение расстояний между электродаими к их длине, a/l
	1		2	3	1	2			3
	При размещении в ряд размещении в ряд				при размещении по контуру по контур
2	0,85		0.91	0,94	-	-		-
4	0,73		0.83	0,89	0,69	0.78		0,85
6	0,65		0,77	0,85	0,61	0.73		0,80
10	0,59		0.74	0,81	0.,56	0,68		0,76
20	0.4 8		0,67	0,76	0,47	0,63		0,71
40	-		-	-	0,41	0,58		0,66
60	-		-	-	0,39	0,55		0,64
100	-		-	-	0,36	0,52		0,62

Таблица 6