Глава 16. Защитные меры электробезопасности и заземление

ев земли показали, что электрическая структура грунта в большинстве случа­ев имеет вид выраженных слоев с различным сопротивлением и практически с горизонтальными границами. В горизонтальном направлении удельное со­противление обычно изменяется незначительно. В верхнем слое до глубины примерно 3 м наблюдаются заметные сезонные изменения удельного сопро­тивления, вызываемые изменениями температуры, количества и интенсивно­сти выпадающих осадков и другими факторами. Наибольшее сопротивление имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время — при его высыхании. Измерение удельного сопротивления грунта обязательно, что­бы не тратить лишние средства на сооружение заземлений и чтобы не при­шлось после сооружения установки осуществлять дополнительные мероприя­тия по расширению заземляющих устройств. Для получения достоверных результатов измерение удельного сопротивления следует производить для всех сезонов года. Чаще их проводят в теплое время года, а увеличение сопротив­ления при высыхании или промерзании грунта учитывают с помощью повы­шающих коэффициентов.

Для устройства заземлений в установках переменного тока следует в пер­вую очередь использовать естественные заземлители, которыми назы­вают находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначе­ния, используемые для целей заземления.

В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать: проло­женные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за ис­ключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей; обсадные трубы скважин; металлические и железобетонные конструк­ции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей; свин­цовые оболочки кабелей, проложенных в земле; рельсовые магистральные не-электрифицированные железнодорожные пути и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.

Алюминиевые оболочки кабелей, выпускаемые с защитными покровами для предотвращения коррозии алюминия при соприкосновении с землей, не допускаются к использованию в качестве заземлителей. Стальная броня кабе­лей как заземлителей в расчет не принимается.

Рассмотренные естественные заземлители имеют малое сопротивление растеканию. Рациональное использование естественных заземлителей упро­щает и удешевляет сооружение заземляющих устройств. Если естественные заземлители обеспечивают соответствие нормам электрических характеристик заземлителя, то искусственные заземлители следует применять лишь при необходимости уменьшения токов, протекающих по естественным зазем-лителям или стекающих с них в землю. Для снижения затрат на заземляющие устройства в ряде случаев можно ограничиться использованием только есте­ственных заземлителей.

Искусственные заземлители обычно выполняют из стальных вертикальных электродов (труб, уголков, стержней) с расположением верхнего конца у по-

16.1. Классификация электротехнических установок

485

верхности земли или ниже уровня земли на 0,5—0,7 м. При этом способе со­противление заземления относительно стабильно из-за малости изменения влажности и температуры грунта.

При выборе размеров вертикальных электродов необходимо учитывать: обеспечение требуемого сопротивления заземлителя при наименьшем расходе металла; механическую устойчивость электрода при погружении в грунт; ус­тойчивость к коррозии электродов, расположенных в грунте.

Устойчивость к коррозии электрода в земле в основном определяется его толщиной и площадью поверхности на единицу длины. Наиболее целесооб­разно использовать круглые стержни, имеющие при равных сечениях наи­большую толщину и наименьшую поверхность. Сопротивление растеканию определяется в основном длиной электрода и мало зависит от его поперечных размеров. Рекомендуется принимать длину вертикальных стержневых элект­родов 2—5, а электродов из стального уголка 2,5—3 м. Применение электродов большей длины целесообразно при высоком сопротивлении грунта и малой площади, отводимой под устройство заземлителя.

Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей: 10 мм — ди­аметр неоцинкованных круглых заземлителей; 6 мм — оцинкованных; 48 мм² — сечение прямоугольных заземлителей; 4 мм — толщина прямоугольных за­землителей и полок угловой стали.

Наибольшую механическую прочность при погружении в грунт при одина­ковом поперечном сечении имеют трубы и уголки, наименьшую — круглые стержни. Часто применяют стальные уголки № 50 и 60, стальные стержни ди­аметром 12—16 мм. Применение стержней приводит к экономии металла, под­дается механизации процесс погружения электродов (ввертыванием, вдавли­ванием, вибрацией). При длине электродов до 10 м достаточно эффективным оказалось их ввертывание электрическим приводом.

Погруженные в грунт вертикальные электроды соединяют стальными по­лосами или круглой сталью на глубине 0,5-0,7 м, приваренными к верхним концам вертикальных электродов. Круглая малоуглеродистая сталь диаметром 10—16 мм имеет при прочих равных условиях большую устойчивость против коррозии, чем полосовая сталь.

Обычно заземлитель состоит из нескольких параллельно соединенных эле­ктродов, расположенных на относительно небольших расстояниях друг от друга. Это вызывает экранирование, приводящее к относительному уменьше­нию объема грунта при растекании тока с каждого электрода, и увеличивает сопротивление заземлителя. Если заземлитель из одного электрода имеет со­противление R₃, то сопротивление заземлителя из п параллельно заключенных электродов

*з = *,/(*..,")> (16.2)

где К_ИЗ — коэффициент использования электрода, который уменьшается с увеличением числа электродов и сокращением расстояния между ними.

486