Основные характеристики заземлителей

Характеристики одиночного заземлителя. обусловленные стеканием тока в землю, необходимо знать при проектировании, возведении, эксплуатации устройств защиты людей от поражения электрическим током и заземляющих устройств. Основными характеристиками являются: напряжение на заземпителе, потенциалы точек земли в зоне растекания и их изменение в зависимости от расстояния до заземлителя (вид потенциальной кривой), вид линий равного потенциала (эквипотенциальных линий) на поверхности земли, сопротивление заземляющего устройства и заземлителя, напряжения прикосновения и шага. Стекание тока в землю через одиночный заземлитель сопровождается возникновением на заземлителе, в земле вокруг заземлителя и на поверхности земли в зоне растекания тока электрических потенциалов относительно зоны нулевого потенциала. Формулы для расчета напряжения на заземпителе (оно равно потенциалу заземлителя), формулы для определения потенциальной кривой на поверхности земли для часто встречающихся в практике конструкций одиночных заземлителей приведены в табл. 3.1, виды потенциальных кривых и эквипотенциальных линий — на рис. 3.1, а формулы для расчета сопротивления одиночных заземлителей различных конструкций и условия применения — в табл. 3.2 (на этом рисунке, в таблицах и далее: I₃ — ток замыкания на землю; U₃ — напряжение на заземлителе; φ₃ — потенциал заземлителя).

Характеристики группового заземлителя такие же, как и у одиночного заземлителя, однако их количественные значения описываются иными закономерностями. Групповые и спожные заземпители применяют для уменьшения сопротивления заземлителя.

Зона растекания тока и потенциальные кривые группового заземлителя при большом (40 м и более) расстоянии между электродами представляют собой несколько (по чиспу электродов) собственных зон растекания тока и потенциальных кривых, обусловленных током, стекающим с отдельных электродов в землю (рис. 3.2, а). При малых (менее 40 м) расстояниях между электродами эти зоны накладываются одна на другую, а собственные потенциальные кривые электродов как одиночных заземлителей взаимно пересекаются и образуют суммарную потенциальную кривую группового заземлителя (рис. 3.2, б).

Вид потенциальной кривой зависит от расстояния между электродами, их взаимного расположения, числа, формы и размеров. Наибольший потенциал на поверхности земли всегда на электродах заземлителя, наименьший — на середине отрезков, соединяющих электроды. С уменьшением (начиная с 40 м) расстояния между электродами потенциалы точек земли в площади группового заземлителя выравниваются. Напряжение на каждом электроде заземлителя равно напряжению на групповом заземпителе.

Рис. 3.1. Распределение поетнциалов у поверхности земли в зоне растекания одиночного заземлителя:

а — попушарового у поверхности земли (слева — потенциальные кривые, спрева — эквипотенциальные линии); б — стержневого у поверхности земли (потенциальные кривые); в — дискового на поверхности земли (потенциальные кривые); г — протяженного у поверхности земли (слева — потенциальные кривые; справа — эквипотенциальные линии); 1 — заземляющий проводник; 2 — за-землитель; 3 — эквипотенциальные линии; φ(x) — потенциальная кривая

Таблица 3.1. Формулы для расчета напряжения на заземлителе, определения потенциальной кривой и вид эквипотенциальных линий на поверхности земли для некоторых конструкций одиночных заземлителей

Конструкция заземлителя	Формула для расчета напряжения на заземлителе	Уравнение для определения потенциальной кривой	Вид эквипотенциальных линий на поверхности земли
Полушаровой у поверхности земли (рис. 3.1,а)			Концентрические окружности с центром, совпадающим с центром заземлителя
Стержневой круглого сечения (трубчатый) или угловой у поверхности земли (рис. 3,1, 6)
Дисковый на поверхности земли (рис. 3.1, в)
Протяженный круглого сечения у поверхности земли (рис. 3.1, г)		Вдоль оси заземлителя Поперёк оси заземлителя	На малых от заземлителя расстояниях — эллипсы; на больших — концентрические окружности с центром в середине за-землителя

Конструкция заземлителя	Схема заземлителя	Формула для расчета сопротивления	Условия применения формулы
Шаровой в земле
Полушаровой у поверхности земли			-
Стержневой круглого сечения (трубчатый) или угловой	у поверхности земли		для уголка с шириной полки b значение d = 0,95b
	в земле		для уголка с шириной полки b значение d = 0,95b
Протяженный на поверхности земли (стержень, труба, полоса, кабель и т.п.)			для уголка с шириной полки b значение d = 0,5b
Протяженный к земле			для уголка с шириной полки b значение d = 0,5b
Кольцевой	у поверхности земли		для уголка с шириной полки b значение d = 0,5b
	в земле		для уголка с шириной полки b значение d = 0,5b
Прямоугольная пластина на поверхности земли			a — ширина пластины; b — длина пластины
Круглая пластина в земле		D — диаметр пластины
Пластинчатый в земле (пластина поставлена на ребро)

Для группового заземлителя из одинаковых стержневых электродов, забиваемых в землю вертикально, сопротивление

R_ГР = R_o I(nη),     (.3.1)

Для группового заземлителя из электродов двух типов — стержне вых, забиваемых в землю вертикально (вертикальных электродов), и полосового, укладываемого в грунт горизонтально и соединяющего верти кальные электроды (горизонтальный электрод), сопротивление

R_ГР = R_B R_Г I(R_B η_Г + R_Г η_B n ),     (.3.2)

Сопротивление сложных заземлителей вычисляют по специальным формулам (табл. 3.6, 3 7).

Рис. 3.2. Потенциальные кривые групповых заземлителей:

а — при расстоянии между заземлителями 40 м и более; б — при расстоянии между электродами менее 40 м; 1 — заземляющие проводники; 2 — заземлитель; 3 — собственная потенциальная кривая электрода как одиночного заземлителя- 4 — потенциальная кривая группового заземлителя