Цель работы: получить представление об электрической изо-ляции и заземлении; о процессе растекания тока в грунте; о методах измерения сопротивлений изоляции, заземляющих устройств и удель-ного сопротивления грунта; познакомиться с упрощённым методом расчёта заземляющих устройств.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Электрическая изоляция
1.1. Назначение и виды электрической изоляции
Электрическая изоляция — это слой диэлектрика (вещества, плохо проводящего электрический ток), которым покрывают поверх-ность токоведущих элементов электроустановок и отделяют друг от друга элементы оборудования или конструкции, находящиеся под раз-личными электрическими потенциалами.
Для изоляции используются материалы с диэлектрическими свойствами: стекло, фарфор, слюда, резина, различные полимеры. Изолятором могут служить воздух, вакуум, специальное масла.
Применение изоляции в электрических и радиоэлектронных устройствах необходимо для достижения двух основных целей:
- обеспечение работоспособности указанных устройств;
- обеспечение защиты обслуживающего персонала от пораже-ния электрическим током.
Защитные функции электрической изоляции заключаются в от-делении человека от токопроводящих элементов изолирующим слоем с большим электрическим сопротивлением. В случае контакта челове-ка с электрической изоляцией токопроводящих элементов сопротивле-ние тела человека (обычно оно составляет единицы кОм) и сопротив-ление изоляции (обычно единицы МОм) оказываются включенными последовательно в цепи тока, протекающего через тело человека, т.е. электрическая изоляция позволяет, исключая непосредственный кон-такт человека с токопроводящими элементами, существенно умень-шить ток, протекающий через тело человека.
Таким образом, электрическая изоляция является важнейшим средством обеспечения электробезопасности.
Наиболее важной характеристикой изоляции является её элек-трическое сопротивление.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [2] применяются несколько видов изоляции.
Рабочая изоляция обеспечивает нормальную работу электро-установки и защиту персонала от поражения током. Материалом рабо-чей изоляции служат эмаль, полимерные плёнки, волокнистая оплётка обмоточных проводов, пропиточные лаки и компаунды (жидкие соста-вы, которые постепенно отвердевают, превращаясь в диэлектрик).
Дополнительная изоляция – независимая изоляция, являющая-ся дополнением к рабочей изоляции и предназначенная для защиты человека от поражения электрическим током при повреждении рабо-чей изоляции. Дополнительной изоляцией может служить пластмассо-вый корпус машины, изолирующие втулки и другие элементы.
Двойная изоляция – это совокупность рабочей и дополнитель-ной изоляции, при которой доступные для прикосновения части элект-роустановки не приобретают опасного напряжения при повреждении только рабочей или только дополнительной изоляции.
Усиленная изоляция – это улучшенная с учётом требований электробезопасности рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция. Она может быть однослойной или иметь несколько слоёв, конструктивно выполненных так, что каждую из составляющих изоля-ции отдельно испытать нельзя. Усиленную изоляцию имеют, напри-мер, удлинители и шнуры питания бытовых электроустановок.
Электрическая изоляция должна выдерживать предельно воз-можные в условиях эксплуатации электрические, механические и теп-ловые нагрузки, соответствовать требованиям электробезопасности.
Для обеспечения надёжности изоляции при выборе её материала и параметров следует учитывать ряд факторов и требований. К ним относятся вид, назначение, особенности электроустановки и её эле-ментов, напряжения и токи, возможные электрические перегрузки, ме-ханические, термические и химические воздействия, параметры среды, требования пожарной безопасности, малой токсичности и др.
Со временем из-за старения и негативно действующих эксплуа-тационных факторов (резкие перепады температуры, чрезмерная увлажнённость или сухость воздуха, загрязнения среды, механические и электрические перегрузки и т. п.) параметры изоляции, влияющие на опасность поражения током, могут ухудшиться. Поэтому систематиче-ски следует проводить профилактические осмотры состояния изоля-ции, устранять выявленные дефекты и осуществлять контроль изоля-ции, то есть измерение её активного сопротивления.
1.2. Нормирование сопротивлений изоляции и их контроль
в сетях с напряжением до 1000 В
В соответствии с ПУЭ [2] сопротивление рабочей изоляции в сети с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В должно быть не менее 0,5 МОм (500 кОм). В электроинструментах сопротив-ление рабочей изоляции должно быть не менее 2 МОм, а усиленной или двойной – 7 МОм.
Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает вероятность замыканий на землю, на корпус и поражений людей электрическим током. С целью проверки соответствия сопро-тивления изоляции установленным нормам проводится её контроль. Различают непрерывный и периодический контроль изоляции.
Непрерывный контроль применяется при эксплуатации элект-роустановок, находящихся в особо опасных условиях труда (предприя-тия горно-рудной, химической и др. отраслей промышленности). Он осуществляется в действующей электроустановке, находящейся под напряжением, автоматическими устройствами. Непрерывный контроль используется в сетях с изолированной нейтралью, в которых электри-ческая изоляция (как средство защиты от поражения током) играет ис-ключительно важную роль. Устройства непрерывного контроля позво-ляют осуществлять постоянное наблюдение за состоянием электриче-ской изоляции и сигнализировать о случаях возникновения каких-либо её дефектов, что позволяет принять меры по устранению повреждения и исключить длительное существование опасной ситуации.
Периодический контроль изоляции – это измерение её сопро-тивления в установленные сроки, а также после проведения ремонта. Измерение проводится на отключенной установке, что позволяет опре-делить сопротивление изоляции отдельных участков сети, электриче-ских аппаратов, трансформаторов, электродвигателей и т.п. Измеряется сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли и между каждой парой фаз на каждом участке между двумя последовательно установленными аппаратами защиты или за последним защитным ап-паратом (автоматическим выключателем, плавким предохранителем).
В результате таких измерений выявляются участки с дефектной изоляцией, требующие профилактических мероприятий для предупре-ждения замыкания на землю и коротких замыканий.
В помещениях без повышенной опасности (в них отсутствуют химически активная среда и признаки повышенной опасности: относи-тельная влажность воздуха более 75 %, токопроводящие пыль или пол, температура воздуха более 35 °С; возможность одновременного при-косновения к металлическим корпусам электрооборудования и метал-
лическим элементам зданий, имеющих соединение с землей) перио-дичность контроля изоляции – 1 раз в 3 года.
В помещениях с повышенной опасностью, где действует лишь один из признаков повышенной опасности и отсутствуют химически активная среда и особая сырость (относительная влажность близка к 100 %), измерения изоляции должны проводиться 1 раз в год.
В особо опасных помещениях (в них действует не менее двух признаков повышенной опасности или же существует химически ак-тивная среда или особая сырость) и в мобильных электроустановках изоляцию контролируют 2 раза в год.
Все измерения, связанные с периодическим контролем изоля-ции, должны осуществляться при обесточенном участке электрической сети и отключенных электроустановках. К токоведущим элементам, изоляция между которыми контролируется, в процессе измерения при-кладывается измерительное напряжение, повышенное относительно напряжения электрической сети, что обеспечивается специальными измерительными приборами – мегаомметрами.
Мегаомметр предназначен для измерения сопротивлений и ис-пытания на электрическую прочность (т. е. на отсутствие электри-ческого пробоя) изоляции электрооборудования, не находящегося под напряжением. В процессе измерения в мегаомметре формируется из-мерительное напряжение постоянного тока, прикладываемое к объекту испытания. Величина измерительного напряжения регламентирована ПУЭ [2] и может быть равной 500, 1000 или 2500 В.
Существует большое разнообразие аналоговых (стрелочных) и цифровых мегаомметров. В стрелочном мегаомметре М4100 для полу-чения измерительного напряжения используется встроенный электро-механический генератор, приводимый в действие путём вращения от руки. Скорость вращения указывается в паспорте или методике кон-троля (обычно 1 оборот в секунду). При измерении сопротивления изоляции прибором М4100 на диапазоне измерений «MΩ» (мегаомы) измеряемое сопротивление подключается к зажимам «M+» и «–».
Перед измерениями ограничивающие участок автоматы защиты отключают, плавкие вставки предохранителей удаляют, принимают меры для разряда емкостей с целью снятия возможных остаточных за-рядов. Участок сети оказывается обесточенным.
В силовых цепях отключают все электроприборы, в освети-тельных цепях удаляют лампы, а штепсельные розетки, выключатели и групповые щитки оставляют присоединёнными.
После этого на исследуемом участке сети мегаомметром изме-ряют сопротивления изоляции между каждым проводом и землёй (за-
землённым корпусом), а также между двумя любыми проводами.
В процессе измерения не следует прикасаться к соедини-тельным проводам, клеммам и элементам испытуемой цепи для исключения протекания тока через тело работающего с прибором.
Выводы о соответствии сопротивлений изоляции требованиям делают на основе сравнения измеренных значений сопротивлений с нормативными.
После окончания контроля участки сети подключают друг к другу, и их сопротивления изоляции оказываются соединёнными па-раллельно. Разветвленная сеть имеет большое число участков, поэтому результирующее сопротивление изоляции сети в целом может быть во много раз меньше нормативного значения 500 кОм.
Заземление
2.1. Основные понятия
Заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки (ЭУ) или оборудования с землёй или её эквивалентом, например водой реки.
Различают следующие виды заземления.
Рабочее заземление предназначено для обеспечения работы ЭУ. При этом может заземляться какая-либо точка токоведущих частей ЭУ, например нейтраль трансформатора или генератора.
Молниезащитное заземление используют для защиты от мол-ний и атмосферных перенапряжений.
Защитное заземление предназначено для обеспечения электро-безопасности и позволяет уменьшить напряжение, приложенное к телу человека, до длительно допустимого значения. При этом заземляют металлические нетоковедущие части (корпуса) ЭУ, доступные прикос-новению человека, которые могут оказаться под напряжением, напри-мер, из-за повреждения изоляции токоведущего проводника.
Одно и то же заземление может выполнять несколько функций, если оно удовлетворяет всем предъявляемым требованиям.
Заземления электроустановок различных назначений, террито-риально приближенных одна к другой, рекомендуется конструктивно и электрически объединять в одно общее устройство заземления.
Для реализации заземления заземляемый элемент ЭУ соединяют с помощью заземляющего проводника с заземлителем, надёжно кон-тактирующим с землёй и предназначенным для отвода в неё тока.
Магистраль заземления – это заземляющий проводник с двумя или более ответвлениями. Присоединение заземляемых частей ЭУ к магистрали заземления осуществляется с помощью отдельных проводников, последовательное подключение не допускается. Соединения заземляющих проводников между собой должны выполняться посредством сварки, а для присоединения их к заземляемым частям ЭУ можно использовать также болтовые соединения. Заземлитель должен быть связан с магистралью заземления не менее чем двумя проводника-ми, присоединёнными к заземлителю в разных местах.
Заземлитель – это токопроводящий элемент или совокупность соединённых между собой токопроводящих элементов, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежу-точную токопроводящую среду.
Для заземления электроустановок могут использоваться есте-ственные и искусственные заземлители. Естественные заземлители – это непосредственно контакти-рующие с землёй токопроводящие элементы коммуникаций, зданий и сооружений, используемые для целей заземления.
В качестве естественных заземлителей могут использоваться: 1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооруже-ний, находящиеся в соприкосновении с землёй; 2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле; 3) обсадные трубы буровых скважин; 4) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии перемычек между рельсами; 5) другие находящиеся в земле металлические конструкции; 6) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителя-ми при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки ка-белей использовать в качестве заземлителей не допускается.
Не допускается использовать в качестве заземлителей тру-бопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления.
Для заземления необходимо в первую очередь использовать естественные заземлители. Если они отсутствуют или не удовлетво-ряют требованиям ПУЭ, то применяют искусственные заземлители.
Искусственный заземлитель – это заземлитель, специально предназначенный для целей заземления.
Для искусственных заземлителей применяют:
- вертикальные неокрашенные электроды из чёрной, оцинко-ванной, омеднённой и нержавеющей стали или медные в виде прутков диаметром не менее 16 мм или стальных труб диаметром не менее 32 мм с толщиной не менее 4 мм. Длина электродов не менее 1,5 м;
34 - горизонтальные электроды для соединения между собой вер-тикальных электродов, а также самостоятельно. Для этих целей приме-няют стальную или (медную) полосу прямоугольного сечения площа-дью не менее 100 (80) мм2 или стальной пруток круглого сечения диа-метром не менее 10 мм.
Искусственный заземлитель может быть выполнен в виде оди-ночного вертикального электрода, погруженного в землю, или сово-купности таких электродов, выполненных в форме определённой гео-метрической фигуры (линия, треугольник, квадрат и т.п.).
Вертикальные электроды забивают в дно траншеи глубиной 0,7 — 0,8 м, а их верхние концы соединяют горизонтальными электродами с помощью сварки. Места сварки окрашиваются битумной или другими аналогичными красками. В таких же траншеях прокладывают и элек-троды. Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполнять-ся однородным грунтом, не содержащим щебня и мусора.
Длина вертикальных и горизонтальных электродов, а также их количество определяются расчётом.
Не следует располагать заземлители в местах, где земля подсу-шивается под действием тепла трубопроводов и т.п.
У мест ввода заземляющих проводников в здания, а также на элементах оборудования, подлежащих заземлению, должен быть предусмотрен опознавательный знак «заземление».
2.2. Процесс растекания электрического тока в грунте
При замыкании токоведущих элементов электрооборудования на заземлённый металлический корпус или, например, при падении токоведущего провода на землю в грунте возникает процесс растека-ния тока. Анализ процессов растекания электрического тока в грунте позволяет выявить особенности распределения потенциалов в окрест-ности заземлителя, через который происходит растекание тока.
Наиболее простым в математическом отношении является слу-чай, когда ток замыкания Iз растекается в однородном грунте через полусферический заземлитель радиусом rз (см. рисунок). В данном случае можно считать, что ток Iз будет растекаться в грунте от зазем-лителя по всем направлениям равномерно.
Рассмотрим величину разности потенциалов (напряжения), которая может возникнуть между произвольной точкой с координатой x, расположенной в окрестности заземлителя, и бесконечно удалённой точкой (с координатой x = ∞): Uх = φх – φ∞. В соответствии с принятым в физике общим соглашением потенциал бесконечно удалённой точки принято считать тождественно равным нулю, поэтому потенци-ал точки
x и напряжение в этой точке относительно бесконечно уда-лённой точки оказываются численно равными: Uх = φх .
Процесс растекания электрического тока в грунте
Для определения величины Uх в среде грунта вокруг заземлите-ля проведём полусферическую поверхность Sx, проходящую через точку x. Ток замыкания, растекающийся в однородном грунте равно-мерно по всем направлениям, создаёт в грунте стационарное электри-ческое поле, напряжённость которого на поверхности Sx определяется согласно закону Ома в дифференциальной форме:
Ex = jx ρ ,
где jx = – плотность тока через полусферическую поверхность Sx = 2πx2, A/м2; ρ – удельное электрическое сопротивление грунта, Ом∙м, зависящее от вида грунта, его структуры, влажности и темпера-туры. Увеличение влажности грунта приводит к уменьшению его
удельного сопротивления, а промерзание – к его увеличению.
Задавая элементарное приращение координаты, можно опреде-лить величину падения напряжения dUx на слое грунта толщиной dx:
dxπ 2ρIdxρjdxEdU2зxxxx ⋅⋅=⋅⋅==⋅.
Интегрируя полученное выражение от данной точки x до беско-нечно удалённой точки, получаем зависимость величины напряжения (потенциала) от расстояния до центра заземлителя:
x 2 зI xdx 2 I dU Ux2xзxxxπρπρϕ====∫∞∞∫. (1)
Полученная функциональная зависимость носит гиперболи-ческий характер и определяет распределение напряжения (потенциала) различных точек грунта в окрестности заземлителя относительно бес-конечно удалённой точки. Для других форм заземлителей распределе-ние в окрестности заземлителя описывается более сложными форму-лами, но, тем не менее, оказывается похожим на распределение (1).
Область грунта вокруг заземлителя, в пределах которой возни-кает практически заметный градиент величины напряжения (потенциа-ла), называется зоной растекания электрического тока. За пределами зоны растекания расположена зона нулевого потенциала, в которой потенциалы точек грунта считаются равными нулю. Практически гра-ница зоны растекания находится на расстоянии 8 м от заземлителя.
Из формулы (1) следует, что при стремлении координаты x к нулю величина напряжения (потенциала) неограниченно увеличивает-ся. Практически же подобного не происходит. Это объясняется тем, что электрическое сопротивление заземлителей очень мало, они имеют конечные размеры, поэтому потенциалы всех точек поверхности за-землителя оказываются практически одинаковыми (см. рисунок).
Таким образом, в соответствии с формулой (1) максимальная величина напряжения Uз (потенциала φз) в зоне растекания тока че-рез полусферический заземлитель ограничивается на уровне, опреде-ляемом значением координаты x = rз (т. е. размерами заземлителя):
ззззr 2I Uπρϕ== . (2)
2.3. Сопротивление заземлителя и его нормирование
Процесс растекания электрического тока через заземлитель пол-ностью характеризуется зависимостью (1), определяющей распреде-ление напряжения в зоне растекания, и уровнем его ограничения (2), который представляет практический интерес. Для характеристики максимального напряжения в зоне растекания введено очень важное в электробезопасности понятие: сопротивление заземлителя. Целесо-образность введения этого понятия логически вытекает из (2):
ззззззRI r 2 I U===πρϕ, (3)
где Rз – сопротивление заземлителя, Ом, – отношение напряжения на заземлителе Uз к току Iз, стекающему с заземлителя в грунт.
Из выражения (3), согласно закону Ома, следует, что
ззr 2 Rπρ=, (4)
т.е. сопротивление заземлителя определяется удельным сопротивлени-ем грунта ρ и геометрическими размерами заземлителя rз. Из формул (3) и (4) следует, что уменьшить уровень максимального напряжения в зоне растекания можно за счёт уменьшения величины сопротивления заземлителя, которая, в свою очередь, может быть уменьшена за счёт увеличения геометрических размеров заземлителя (радиуса полусфе-рического заземлителя для рассматриваемого случая).
При известном токе замыкания на землю знание величины со-противления заземлителя позволяет определить величину максималь-ного напряжения в зоне растекания, т.е. сопротивление заземлителя характеризует точку максимального напряжения на кривой его рас-пределения (см. рисунок) или, что по сути одно и то же, величину напряжения заземлителя относительно зоны нулевого потенциала.
На практике часто используют групповые заземлители. Если каждый из n одиночных заземлителей (отдельно взятый) обладает со-противлением Rз.од, то сопротивление группового заземлителя Rз.гр определяется по формуле зод з.гр з.nηR R= ,
где ηз < 1 – коэффициент, учитывающий взаимное влияние отдельных заземлителей группы друг на друга, если их зоны растекания пересе- 38 каются, т.е. если расстояние между заземлителями меньше 16 м. Сопротивление заземляющего устройства Rзу определяется как сумма сопротивлений в общем случае группового заземлителя Rз.гр и заземляющего проводника Rз.пр: Rзу = Rз.гр + Rз.пр. Обычно сопротив-ление заземляющего проводника мало и им можно пренебречь. Согласно ПУЭ в электроустановках с напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом. При мощности генератора или трансформатора менее 100 кВ·А зазем-ляющее устройство может иметь сопротивление не более 10 Ом. Если удельное сопротивление земли ρ > 100 Ом·м, то допускается повысить указанные значения сопротивлений заземляющих устройств в 0,01·ρ раз, но не более чем в 10 раз.
2.4. Напряжение прикосновения и напряжение шага
Напряжение прикосновения (Uпр) – в общем случае это раз-ность потенциалов, приложенная к двум точкам тела человека.
При оценке опасности поражения электрическим током в электроустановках, связанных с заземляющими устройствами, под напряжением прикосновения обычно понимают напряжение, прило-женное к телу человека, стоящему на грунте с потенциалом φx и при-касающемуся к заземлённому корпусу электрооборудования. Если пренебречь малой величиной падения напряжения на сопротивлении заземляющего проводника, то потенциал корпуса можно считать рав-ным потенциалу заземлителя φЗ. Таким образом, напряжение прикос-новения с учётом выражения (2) определяется следующим образом:
а) выражением x1 -r1 2 I — Uззxзпр
==πρϕϕ, если человек нахо-дится за пределами геометрии заземлителя (x > rз);
б) Uпр = 0, если место расположения человека не выходит за пределы геометрии заземлителя (x ≤ rз);
в) Uпр = Uз = φЗ, если место расположения человека находится за пре-делами зоны растекания (x > 8 м).
Напряжение шага (Uш) – это разность потенциалов между двумя точками поверхности грунта в зоне растекания тока, с которыми контактируют ступни ног человека. Напряжение шага зависит от ме-стоположения человека в зоне растекания тока и от длины шага. Мак-симальное напряжение шага соответствует случаю, когда одна нога человека находится на заземлителе, а вторая – за его пределами на рас-
39
стоянии шага. По мере удаления человека от заземлителя напряжение шага уменьшается и за пределами зоны растекания равно нулю.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Измерение сопротивления изоляции электрооборудования, со-противления заземляющего устройства и удельного сопротивления грунта осуществляется на измерительном стенде, который включает в себя модель трёхфазной электрической сети, имитатор грунта с элек-тродами и приборы: мегаомметр М4100 и измеритель сопротивления заземлений М416.
Порядок и особенности выполнения экспериментальных иссле-дований приведены в материалах лабораторного стенда.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
- Результаты измерений изоляции, оформленные в виде таблицы.
- Схема и результат измерения сопротивления заземляющего устройства и выводы о его соответствии нормам.
- Схема и результат измерения удельного сопротивления грунта, вывод о типе грунта.
- Расчёт заземляющего устройства по варианту задания (см. прило-жение).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ - Изоляция и её виды, требования, предъявляемые к изоляции.
- Нормирование и контроль изоляции в сети напряжением до 1000 В
- Заземление: его назначение, виды и составные элементы.
- Заземлители и их виды.
- Нарисуйте и объясните кривую распределения потенциалов в зоне растекания тока через одиночный заземлитель.
- Причины ограничения максимального потенциала в зоне растека-ния тока через заземлитель.
- Что следует понимать под сопротивлением заземлителя?
- Напряжение прикосновения и напряжение шага.
- Измерение сопротивлений заземлителя и грунта.
- Нормирование сопротивлений заземляющих устройств.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК - Зайцев Ю. В. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов. – Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 276 с.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание.
Приложение
Расчёт заземляющего устройства
Расчёт проводится с целью определения числа вертикальных электродов и длины соединительной полосы группового искусствен-ного заземлителя. Исходными для расчёта являются данные, приве-дённые в таблице вариантов на стенде, и величина расчётного удель-ного сопротивления грунта ρрасч = ρ∙ψ,
где ρ – измеренное удельное сопротивление грунта;
ψ – климатический коэффициент. - Согласно требованиям ПУЭ (см. п. 2.3 теоретической части) опре-деляется нормативное значение сопротивления заземляющего устрой-ства Rз.норм для электроустановок с рабочим напряжением до 1000 В. Если пренебречь сопротивлением заземляющего проводника, то допу-стимое сопротивление группового заземлителя Rз.доп = Rз.норм.
- При наличии естественного заземлителя (в данной работе – метал-лическая труба с заданной в таблице вариантов длиной) рассчитывает-ся величина его сопротивления:
⋅⋅=hdlln 2 R2eeрасчelπρ ,
где: lе – длина трубы, м; d = 0,05 м – диаметр трубы; h = 0,5 – 2 м – глубина расположения трубы в грунте (любое значение диапазона). - Если Re > Rз.доп , то необходим дополнительно искусственный заземлитель с максимально допустимым сопротивлением:
Rи.доп = (Re ·Rз.доп)/(Re -Rз.доп).
В этом случае результирующее сопротивление параллельно соединён-ных естественного и искусственного заземлителей будет удовлетво-рять нормативным требованиям ПУЭ. Если естественный заземлитель отсутствует, то следует принять Rи.доп = Rз.доп. - Определяется сопротивление одиночного вертикального электрода длиной lэ, м (см. таблицу вариантов на измерительном стенде): Rз.од = ρрасч/lэ .
- Ориентировочное число вертикальных электродов:
n = int[Rз.од/Rи.доп]+1,
где int[…] обозначает целую часть выражения, стоящего в скобках.
41 - В соответствии с расположением вертикальных электродов по ва-рианту задания определяют длину соединительной полосы:
- lп = a(n –1) – если вертикальные электроды располагаются в ряд;
- lп = a·n – если вертикальные электроды располагаются по контуру.
- Из таблицы (см. ниже) определяют коэффициенты использования вертикальных электродов (ηэ) и соединительной полосы (ηп).
Отношение рас-стояния между электродами к их длине (a/lэ)
Размещение электродов в ряд
Размещение по контуру
n
ηэ
ηп
n
ηэ
ηп
1
2
0,85
0,85
4
0,69
0.45
4
0,73
0,77
6
0,61
0,40
6
0,65
0,72
10
0,56
0,34
10
0,59
0,62
20
0,47
0,27
20
0,48
0,42
40
0,41
0,22
2
2
0,91
0,94
4
0,78
0,55
4
0,83
0,80
6
0,73
0,48
6
0,77
0,78
10
0,68
0,40
10
0,74
0,75
20
0,63
0,32
20
0,67
O,56
40
0,58
0,29
3
2
0,94
0,96
4
0,85
0,70
4
0,89
0,92
6
0,80
0,64
6
0,85
0,88
10
0,76
0,56
10
0,81
0,82
20
0,71
0,45
20
0,76
0,68
40
0,66
0,39 - Определяется сопротивление соединительной полосы (являющей-ся горизонтальным электродом): Rп = 2·ρрасч/(lп·ηп).
- Определяется сопротивление группового вертикального заземли-теля, состоящего из n параллельно соединённых электродов:
Rв.гр = Rз.од/(n·ηз).
10) Определяется результирующее значение сопротивления группово-го искусственного заземлителя (параллельное соединение Rв.гр и Rп): Rи = (Rв.гр· Rп)/(Rв.гр+ Rп).
- Если Rи ≤ Rи.доп, то расчёт на этом заканчивается.
- Если Rи > Rи.доп, то необходимо увеличить количество вертикаль-ных электродов n и повторить расчёт, начиная с п. 5.
- Если Rи < 0,7Rи.доп, то при n > 3 необходимо уменьшить количе-ство вертикальных электродов n и повторить расчёт, начиная с п. 5.
В любом случае должно выполняться условие Rи ≤ Rи.доп.