/
Author: Карякин Р.Н. Солнцев В.И.
Tags: электротехника здания и сооружения сырье и материалы средства производства электроэнергетика электроустановки электромонтажные работы электромонтажники
ISBN: 5-283-01202-6
Year: 1989
Text
ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ
УСТРОЙСТВА
ПРОМЫШЛЕННЫХ
ЭЛЕКТРО-
УСТАНОВОК
СПРАВОЧНИК
ЭЛЕКТРОМОНТАЖНИКА
ББК 31.29
К 27
УДК 621.316.99:658.26
Рецензент А Н. Трифонов
Редактор издательства А. В. Волковнцкая
Карякин Р. Н., Солнцев В. И.
К 27 Заземляющие устройства промышленных элек-
троустановок: Справочник электромонтажника/Под
ред. А. Д. Смирнова и др. — М.: Энергоатомиздат,
1989. — 191 с.: ил.
ISBN 5-283-01202-6
Приведены справочные данные о конструкциях искусствен-
ных н естественных заземляющих устройств. Излагаются спра-
вочные сведения по технологии монтажа. Даны основные фи-
зические характеристики, теоретические основы работы зазем-
ляющих устройств, критерии электробезопасностн, а также эко-
номические характеристики.
Для электромонтажников, прорабов, мастеров, проекти-
ровщиков, а также энергетиков промышленных предприятий.
2202090000-181
К ----------------173-89
051(01)-89
ББК 31.29
ISBN 5-283-01202-6
© Энергоатомиздат, 1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие промышленности сопровождается непрерывным совер-
шенствованием применяемого электрооборудования, поиском новых
технических решений прн создании промышленных электроустановок.
Заземляющее устройство является неотъемлемой частью каждой про-
мышленной электроустановки. Условия работы заземляющего уст-
ройства определяются, в первую очередь, удельным электрическим
сопротивлением земли и электрическими параметрами заземляющих
проводников. В реальных условиях сопротивление земли изменяется
более чем в 100 тысяч раз (от 10~3 до 102 кОм-м). Конфигурация
заземляющих проводников, в качестве которых используются карка-
сы производственных зданий, эстакады, трубопроводы, оболочки
и жилы кабелей, провода, стальные полосы, рельсы, медные и алю-
миниевые шины, технологические конструкции, а также линейные раз-
меры и поперечные сечения, чрезвычайно разнообразны. Отмечен-
ные обстоятельства объясняют, почему прн проектировании н со-
оружении заземляющего устройства основной трудностью является
преодоление проблемы неоднозначности правильного решения.
До настоящего времени как в отечественной, так и в зарубеж-
ной научно-технической литературе отсутствуют справочники по за-
земляющим устройствам промышленных предприятий. Авторы наде-
ются, что настоящая публикация восполнит недостающие справоч-
ные материалы. Материалы справочника отражают современное со-
стояние отечественной практики проектирования, монтажа и эксплу-
атации заземляющих устройств промышленных электроустановок.
В справочнике использованы технические решения Госхимпроекта
«Детали молниезащнты и заземления промышленных зданий с ис-
пользованием строительных конструкций в качестве заземляющих
устройств», одобренные Госстроем СССР, а также разработки
НИИЖБ и ВНИИПЭМ Миимонтажспецстроя СССР, опубликован-
ные до 1987 г.
Авторы выражают искреннюю благодарность рецензенту книги
А. Н. Трифонову за ценные замечания и рекомендации.
Авторы будут благодарны читателям за критические замечания
и пожелания по материалу справочника, которые просьба направ-
лять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб. 10, Энерго-
атомнздат.
Авторы
!•
5
Таблица 1.1. Термины и определении
Термин
Определение
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
1.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Рекомендации справочника распространяются на все промышлен-
ные электроустановки переменного и постоянного тока напряжением
до 1 кВ и выше.
В справочнике приведены определения основных терминов
в области заземляющих устройств электроустановок промышленных
предприятий, дана классификация промышленных электроустановок,
помещений и территорий в отношении мер электро безопасно ст и (разд.
1), приведены нормы напряжений прикосновения и тока, проходяще-
го через человека при нормальных и аварийных режимах работы
электроустановок и различных схемах заземления нейтралей транс-
форматоров и генераторов (разд. 2), даны расчетные формулы для
определения сопротивлений заземляющих проводников, заземлителей
и заземляющих устройств промышленных предприятий, в том числе
при использовании заземляющих свойств строительных конструкций
производственных зданий и эстакад (разд. 3).
Общие требования к заземлению промышленных электроустано-
вок и к защите людей от поражения электрическим током (требо-
вания электробезопасности) при повреждении изоляции содержатся
в разд. 4. В разд. 5 даны требования к конструктивному исполне-
нию заземляющих устройств, в том числе прн использовании зазем-
ляющих свойств строительных конструкций производственных зда-
ний и эстакад промышленных предприятий.
Рекомендации по монтажу заземляющих устройств даны в разд.
6. В заключительном разд. 7 изложены методы испытания зазем-
ляющих устройств промышленных электроустановок. Содержащиеся
в справочнике сведения основаны на материалах ПУЭ [10], а также
на другой нормативно-технической документации, действующей на
1 января 1989 г. [11—14, 22].
1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
В целях большей четкости все дальнейшее изложение материала
справочника построено на основе использования терминологии, при-
нятой в ПУЭ [10]. В необходимых случаях термины и их определения
(табл. 1.1) уточнены (см., например, п. 22, 31, 33) в соответствии
с современными представлениями.
В основу классификации промышленных электроустановок по
1. Электроустановка Совокупность машин, аппаратов, ли-
ний и вспомогательного оборудования
(вместе с сооружениями и помещениями,
в которых они установлены), предназна-
ченных для производства, преобразова-
ния, трансформации, передачи, распреде-
ления электрической энергии и преобра-
зования ее в другой вид энергии.
Электроустановки по условиям элект-
робезопасности разделяются на электро-
установки до 1 кВ н электроустановки
выше 1 кВ (по действующему значению
напряжения)
2. Открытая нли наруж- . Электроустановка, не защищенная
на я электроустановка зданием от атмосферных воздействий.
Электроустановка, защищенная только
навесами, сетчатыми ограждениями
и т. п., рассматривается как наружная
3. Закрытая или внут- Электроустановка, размещенная внут-
ренняя электроуста- ри здания, защищающего ее от, атмо-
иовка сферных воздействий
4. Электропомещение Помещение или отгороженная, напри-
мер сетками, часть помещения, которые
доступны только для квалифицирован-
ного обслуживающего персонала н в ко-
торых расположены электроустановки
5. Сухое помещение Помещение, в котором относительная
влажность воздуха не превышает 60 %.
При отсутствии в таком помещении ус-
ловий, приведенных в п. 9—11, оно на-
зывается нормальным
6. Влажное помещение Помещение, в котором пары или кон-
денсирующаяся влага выделяются лишь
кратковременно в небольших количест-
вах, а относительная влажность воздуха
более 60 %, но не превышает 75 %
7. Сырое помещение Помещение, в котором относительная
влажность воздуха длительно превыша-
ет 75 %
8. Особо сырое помеще- Помещение, в котором относительная
ние влажность воздуха близка к 100 % (по-
толок, стены, пол и предметы, находя-
щиеся в помещении, покрыты влагой)
9. Жаркое помещение Помещение, в котором под воздейст-
вием различных тепловых излучений
температура превышает постоянно или
периодически (более 1 сут) +35 °C (на-
пример, помещение с сушилками, су-
шильными и обжигательными печами, ко-
тельные и т. п.)
4
Продолжение табл. 1.1
Продолжение табл. 1.1
Термин
Определение
Термин
Определение
10. Пыльное помещение
И. Помещение с хими-
чески активной или
органической средой
12. Распределительное
устройство (РУ)
13а. Открытое распреде-
лительное устройст-
во (ОРУ)
136. Закрытое распреде-
лительное устройст-
во (ЗРУ)
14. Комплектное распре-
делительное устрой-
ство
15. Подстанция
Помещение, в котором по условиям
производства выделяется технологнчес*
кая пыль в таком количестве, что она
может оседать на проводниках, прони-
кать внутрь машин, аппаратов н т. п.
Пыльные помещения разделяются на
помещения с токопроводящей пылью и
помещения с нетокопроводящей пылью
Помещение, в котором постоянно илн
в течение длительного времени содер-
жатся агрессивные пары, газы, жидко-
сти, образуются отложения илн плесень,
разрушающие изоляцию, токоведущие
части электрооборудования н заземляю-
щие устройства электроустановок
Электроустановка, служащая для при-
ема н распределения электроэнергии и
содержащая коммутационные аппараты,
сборные н соединительные шины, вспо-
могательные устройства (компрессорные,
аккумуляторные н др.), а также устрой-
ства защиты, автоматики н измеритель-
ные приборы
Распределительное устройство, все нли
основное оборудование которого распо-
ложено на открытом воздухе
Распределительное устройство, обору-
дование которого расположено в здании
Распределительное устройство, состоя-
щее из полностью илн частично закры-
тых шкафов нли блоков со встроенными
в них аппаратами, устройствами защиты
и автоматики и поставляемое в собран-
ном илн полностью подготовленном для
сборки виде.
Комплектное распределительное уст-
ройство, предназначенное для внутрен-
ней установки, обозначается КРУ, а для
наружной установки — КРУН
Электроустановка, служащая для пре-
образования и распределения электро-
энергии н состоящая из трансформато-
ров илн других преобразователей энер-
гии, распределительных устройств, уст-
ройств управления и вспомогательных
сооружений
16. Пристроенная под-
станция (пристроен-
ное РУ)
17. Встроенная подстан-
ция (встроенное РУ)
18. Внутрицеховая под-
станция
19. Комплектная транс-
форматорная (преоб-
разовательная) под-
станция
20. Электрическая сеть с
эффективно заземлен-
ной нейтралью
21. Коэффициент замы-
кания иа землю в
трехфазной электри-
ческой сети
22. Заземленная нейт-
раль
23. Изолированная
нейтраль
24. Заземление какой-ли-
бо части электро-
установки
В зависимости от преобладания той
или иной функции подстанций онн назы-
ваются трансформаторными илн преоб-
разовательными
Подстанция (РУ), непосредственно
примыкающая к основному зданию
Закрытая подстанция (закрытое РУ),
вписанная (вписанное) в контур основ-
ного здания
Подстанция, расположенная внутри
производственного здания (открыто илн
в отдельном закрытом помещении)
Подстанция, состоящая из трансфор-
маторов (преобразователей) и блоков
(КРУ нли КРУН и других элементов),
поставляемых в собранном или пол-
ностью подготовленном для сборки виде.
Комплектные трансформаторные (преоб-
разовательные) постанцни (КТП, КПП)
илн их части, устанавливаемые в закры-
том помещении, относятся к внутренним
установкам, устанавливаемые на откры-
том воздухе — к наружным установкам
Трехфазная электрическая сеть напря-
жением выше 1 кВ, в которой коэффи-
циент замыкания на землю ие превыша-
ет 1,4
Отношение разности потенциалов меж-
ду неповрежденной фазой и землей в
точке замыкания на землю другой илн
двух других фаз к разности потенциалов
между фазой и землей в этой точке до
замыкания
Нейтраль трансформатора или генера-
тора, присоединенная к заземляющему
устройству непосредственно нли через
малое сопротивление (например, через
трансформаторы тока)
Нейтраль трансформатора нлн генера-
тора, не присоединенная к заземляюще-
му устройству илн присоединенная к не-
му через приборы сигнализации, измере-
ния, защиты, заземляющие дугогасящие
реакторы и подобные устройства, имею-
щие большое сопротивление
Преднамеренное электрическое соеди-
нение этой части с заземляющим устрой-
ством
б
1
Продолжение табл. 1,\
Продолжение табл. 1.1
Термин
Определение
Термин
Определение
25. Защитное заземление
26. Рабочее заземление
27. Зануление в электро-
установках напряже-
нием до 1 кВ
Заземление частей электроустановки i
целях обеспечения электробезопасносц
Заземление какой-либо точки токове
дущих частей электроустановки, необхо
димое для обеспечения работы электро
установки
36. Нулевой защитный
проводник в электро-
установках напряже-
нием до 1 кВ
28. Замыкание на землю
29. Замыкание на корпус
30. Заземляющее устрой-
ство
31. Заземлитель
32. Искусственный зазем-
литель
33. Естественный зазем-
литель
34. Магистраль заземле-
ния или зануления
35. Заземляющий провод-
ник
Преднамеренное соединение частей
электроустановки, нормально не находя
щихся под напряжением, с нейтральк
генератора или трансформатора в сетя>
трехфазного тока, с заземленным выво
дом источника однофазного тока, с за
земленной средней точкой источника е
сетях постоянного тока
37. Нулевой рабочий про-
водник в электроус-
тановках напряжени-
ем до 1 кВ
Случайное соединение находящихся
под напряжением частей электроустанов-
ки с конструктивными частями, не изо-
лированными от земли, или непосредст- q пягтакяния
венно с землей 381 301,3 Растекания
Случайное соединение находящихся
под напряжением частей электроустанов-
ки с их конструктивными частями, нор-
мально не находящимися под напряже-
нием
Совокупность заземлителя и заземля
ющих проводников
Проводник (электрод) или совокуп-
ность металлически соединенных между
собой проводников (электродов), нахо-
дящихся в соприкосновении с землей
или ее эквивалентом
Заземлитель, специально выполняемый
для целей заземления
Находящиеся в соприкосновении с зем-
лей или ее эквивалентом электропрово-
дящие части коммуникаций, зданий и со-
оружений производственного или иногс
назначения, используемые для целей за-
земления
Соответственно заземляющий или ну-
левой защитный проводник с двумя или
более ответвлениями
Проводник, соединяющий заземляемые
части с заземлителем
39. Зона нулевого потен-
циала
40. Напряжение иа за-
земляющем устройст-
ве
41. Напряжение относи-
тельно земли прн за-
мыкании на корпус
42. Напряжение прикос-
новения
43. Напряжение шага
44. Ток замыкания иа
землю
45. Сопротивление зазем-
ляющего устройства
46. Эквивалентное удель-
ное сопротивление
земли с неоднород-
ной структурой
Проводник, соединяющий зануляемые
части с заземленной нейтралью генера-
тора или трансформатора в сетях трех-
фазного гока, с заземленным выводом
источника однофазного тока, с заземлен-
ной средней точкой источника в сетях
постоянного тока
Проводник, используемый для питания
электроприемников и соединенный с за-
земленной нейтралью генератора или
трансформатора в сетях трехфазного то-
ка, с заземленным выводом источника
однофазного тока, с заземленной сред-
ней точкой источника в трехпроводных
сетях постоянного тока
В электроустановках напряжением до
1 кВ с заземленной нейтралью нулевой
рабочий проводник может выполнять
функции нулевого защитного проводника
Область земли, в пределах которой
возникает заметный градиент потенциа-
ла при стекании тока с заземлителя
Зона земли за пределами зоны расте-
кания
Напряжение, возникающее при стека-
нии тока с заземлителя в землю между
точкой ввода тока в заземляющее уст-
ройство и зоной нулевого потенциала
Напряжение между корпусом и зоной
нулевого потенциала
Напряжение между двумя точками
цепи тока замыкания на землю (на кор-
пус) при одновременном прикосновении
к ним человека
Напряжение между двумя точками зе-
мли, обусловленное растеканием тока
замыкания на землю, при одновремен-
ном касании их ногами человека
Ток, стекающий в землю через место
замыкания
Отношение напряжения на заземляю-
щем устройстве к току, стекающему с за-
землителя в землю
Такое удельное сопротивление земли
с однородной структурой, при котором
сопротивление заземляющего устройства
имеет то же значение, что и в земле с
неоднородной структурой.
8
9
Продолжение табл. 1.1
Термин
47. Защитное отключе-
ние в электроуста-
новках напряжением
до 1 кВ
48. Двойная изоляция
электроприемиика
49. Малое напряжение
50. Разделительный
трансформатор
51. Автономный пере-
движной источник
питания электроэнер-
гией
Определение
Термин «удельное сопротивление»,
применяемый в справочнике, для земли
с неоднородной структурой следует по-
нимать как «эквивалентное удельное со-
противление»
Автоматическое отключение всех фаз
(полюсов) участка сети, обеспечивающее
безопасные для человека сочетания тока
и времени его прохождения при замыка-
ниях иа корпус или сиижеини уровня
изоляции ниже определенного значения
Совокупность рабочей и защитной (до-
полнительной) изоляций, прн которых
доступные прикосновению части электро-
приемника ие приобретают опасного на-
пряжения при повреждении только ра-
бочей или только защитной (дополни-
тельной) изоляции
Номинальное напряжение между фа-
зами (полюсами) и по отношению
к земле ие более 42 В переменного
и ПО В постоянного тока, применяемое
в электрических установках для обеспе-
чения электробезопасиости
Трансформатор, предназначенный для
отделения сети, питающей электроприем-
ник, от первичной электрической сети, а
также от сети заземления или заиулеиия
Источник, который позволяет осу-
ществлять питание потребителей элект-
роэнергией независимо от стационарных
источников электроэнергии (энергосисте-
мы)
Таблица 1.2, Классификация промышленных электроустановок
по мерам электробезопасиости
Номинальное напря- жение электроуста- новки, кВ режим нейтрали Классификация электроуста- новок
До 1 кВ Выше 1 кВ Заземленная нейтраль Изолированная нейтраль Эффективно за- земленная нейт- раль Изолированная нейтраль Электроустановка до 1 кВ с заземленной нейтралью Электроустановка до 1 кВ с изолированной нейтралью Электроустановка выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью Электроустановка выше 1 кВ в сетях с изолирован- ной нейтралью
мерам электробезопасиости положено номинальное напряжение элек-
троустановки (до 1 кВ и выше 1 кВ) и режим ее нейтрали
(табл. 1.2).
В основу классификации помещений и территорий по опасно-
сти электропоражеиия положены условия, создающие повышенную
опасность: сырость, токопроводящая пыль, химически актив-
ная среда, токопроводящие полы, высокая температура, воз-
можность одновременного прикосиовеивия человека к металли-
ческим корпусам электрооборудования и к заземленным частям
(табл. 1.3).
По надежности электроснабжения промышленные электроприем-
ники делятся иа четыре категории (табл. 1.4),
Различают три вида электропроводок: открытая, скрытая и на-
ружная электропроводки (табл, 1.5).
Таблица 1.3. Классификация помещений и территорий
по опасности электропоражеиия
Поме ение, территория Условия, создающие опасность
1. Помещение без повы- шенной опасности Отсутствуют условия, создающие по- вышенную или особую опасность (см.
2. Помещение с повы- шенной опасностью п. 2 и 3) Наличие в ием одного из следующих условий, создающих повышенную опас- ность: а) сырости или токопроводящей пыли (см. табл. 1.1, п. 7, 10); б) токопроводящих полов (металличес- ких, земляных, железобетонных, кир- пичных и т. п.); в) высокой температуры (см. табл. 1.1, п. 9); г) воможности одновременного прикос- новения человека к имеющим соеди- нение с землей металлическим или железобетонным конструкциям зда- ний, технологическим аппаратам, ме- ханизмам, с одной стороны, и к ме- таллическим корпусам электрообору- дования — с другой
3. Особо опасное поме- щение Наличие одного из следующих усло- вий, создающих особую опасность: а) особой сырости (см. табл. 1.1, п. 8); б) химически активной или органической среды (см. табл. 1.1, п. 11); в) одновременно двух или более условий повышенной опасности (см. п. 2)
10
11
• _ Продолжение табл, 1.,ч
Помещение, территория Условия, создающие опасность
4. Территория размеще- ния наружных элект- роустановок По опасности поражения людей элект- рическим током эта территория прирав- нивается к особо опасному помещению
Таблица 1-4плКа’егория промышленных электроприемников по надежности электроснабжения
Категория электроприемника Требования по надежности электроснабжения
Особая группа электро- приемников Электроприемники I ка- тегории Электроприемннки II ка- тегории Электроприемники III категории Бесперебойная работа электроприем- ника необходима для безаварийного останова производства в целях предот- вращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждении дорогостоящего основного оборудования Электроприемники, перерыв электро- снабжения которых может повлечь за со- бой опасность для жизни людей, значи- тельный ущерб народному хозяйству, по- вреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продук- ции, расстройство сложного технологи- ческого процесса л»?«еКТрОприемники' пеРерыв электро- снабжения которых приводит к массо- вому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и про- мышленного транспорта Все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II ка- тегорий к
Таблица Г 5. Виды электропроводок
Вид электропро- водки Определение Способы прокладки проводов и кабелей
Открытая элек- тропроводка Электропроводка, про- ложенная по поверхно- сти стен, по фермам и другим строительным элементам зданий и со- оружений, по опорам и т. п. Непосредственно по поверхности стеи, потол- ков, на струнах, полосах, тросах, роликах, изоля- торах, в трубах, коро- бах, гибких металличе- ских рукавах, на лотках, в электрических плинту- сах и наличниках, сво- бодной подвеской и т. п.
Продолжение табл. 1.5
Вид электропро- водки Определ еиие Способы прокладки прово- дов и кабелей
Скрытая элект- ропроводка Наружная электропро- водка Электропроводка, про- ложенная внутри конст- руктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундамен- тах, перекрытиях), а так- же по перекрытиям в подготовке пола, непо- средственно под съем- ным полом и т. п. Электропроводка, про- ложенная по наружным стенам зданий и соору- жений, под иавесами и т. п., а также между зданиями на опорах (ие более четырех пролетов длиной до 25 м каждый) вне дорог и т. п. Открытая электропро- водка может быть стаци- онарной, передвижной и переносной В трубах, гибких ме- таллических рукавах, ко- робах, замкнутых кана- лах и пустотах строи- тельных конструкций, в заштукатуриваемых бо- роздах, под штукатур- кой, а также замоноли- чиванием в строительные конструкции при их из- готовлении Наружная электропро- водка может быть от-» крытой и скрытой
1.3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЗЕМЛЯЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
В настоящем параграфе сформулированы общие требовании
к заземляющим устройствам промышленных электроустановок всех
министерств и ведомств.
1. Применяемые в электроустановках заземляющие устройства по
своим нормированным, гарантированным и расчетным характеристи-
кам, должны соответствовать условиим работы данной электроуста-
новки.
2. Заземляющее устройство электроустановки и связанные с ним
конструкции должны быть стойкими в отношении воздействия окру-
жающей среды или защищены от этого воздействия.
3. Строительная часть электроустановок (конструкции здания
и сооружений и их элементов) должна выполняться в соответствии
с действующими Строительными нормами и правилами (СНиП)
Госстроя СССР при обязательном выполнении дополнительных тре-
бований, приведенных в справочнике.
4. Заземляющее устройство электроустановки должно удовлет-
ворять требованиям действующих директивных документов о запре-
щении загрязнения окружающей среды вредным или мешающим влия-
нием электрических полей.
12
13
5. Проектирование и выбор схем, компоновок и конструкций за- соблюдения соответствующих расстояний до токоведущих час-
земляющего устройства электроустановок должны пронзводнтьсятрй или нутем закрытия, ограждения токоведущих частей*,
на основе технико-экономических сравнений, применения простых поимёнеиия блокировки аппаратов и ограждающих устройств
и надежных схем, внедрения новейшей техники, с учетом опыта эксплу ппа ппряотвоашения ошибочных операций и доступа к токоведущим
атацнн, наименьшего расхода цветного и других дефицитных мате.«етям-
риалов, оборудования и т. п. надежного и быстродействующего автоматического отключения
6. При опасности возникновения электрокоррозии нлн почвенной частей электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжени-
коррознн должны предусматриваться соответствующие мероприятияи плвоежденных участков сети, в том числе защитного отклю-
по защите заземляющего устройства, железобетонных фундаментов пения*
производственных зданий и сооружений, оборудования, трубопровод заземления нлн зануления корпусов электрооборудования и эле-
дов и других подземных коммуникаций. ментов электроустановок, которые могут оказаться под напряжени-
7. Буквенно-цифровое и цветовое обозначения одноименных ну. ем вследствие повреждения изоляции;
левых защитных и нулевых рабочих шин в каждой электроустановке выравнивания потенциалов;
должны быть одинаковыми. применения разделительных трансформаторов;
Шины должны быть обозначены: .2 ? :: -----------
1) при переменном токе: нулевая рабочая # — голубым цветом, 50 Гц и ПО В и ниже постоянного тока;
эта же шнна, используемая в качестве нулевой защитной, — продоль- i “ *
нымн полосами желтого и зеленого цветов;
) прн постоянном токе: нулевая рабочая М — голубым цветом. вр
Цветовое обозначение должно быть выполнено по всей длине полей;
шин, если оно предусмотрено также для более интенсивного охлаж-
дения или для антикоррозионной защиты.
Допускается выполнять цветовое обозначение не по всей длине
шин, только цветовое или только буквенно-цифровое обозначение ли-
бо цветовое в сочетании с буквенно-цифровым только в местах при-
соединения шнн; если неизолированные шины недоступны для осмот-
ра в период, когда они находятся под напряжением, то допускается
их не обозначать, при этом не должен снижаться уровень безопасно-
СТИ q нлглядн^сти ПРИ обслуживании электроустановки.
8. Прн постоянном токе шины и ответвления должны распола-
гаться:
а) сборные шины при вертикальном расположении: вепхняя М
средняя —, нижняя +;
б) сборные шины при горизонтальном расположении: наиболее тей, допускаются сплошные, сетчатые илн дырчатые. Ограждающие
удаленная М, средняя —и ближайшая +, если смотреть на шины
из коридора обслуживания;
в) ответвления от сборных шнн: левая шнна М, средняя—, пра-
вая Ч-, если смотреть на шины из коридора обслуживания.
В отдельных случаях допускаются отступления от требований,
приведенных в п. «а»—«в», если их выполнение связано с сущест-
венным усложнеинем электроустановок (например, вызывает необ-
ходимость установки специальных опор вблизи подстанции для
транспозиции проводов ВЛ) или если применяются на подстанции
дзе илн более ступени трансформации.
в 9. Для защиты от электрического влияния заземляющих уст-
ройств электроустановок должны предусматриваться меры в соответ-
ствии с «Общесоюзными нормами допускаемых индустриальных
радиопомех» и «Правилами защиты устройств проводной связи, же-
лезнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и меша-
ющего влияний линий электропередачи».
10. Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц
должна обеспечиваться путем:
применения надлежащей изоляции, а в отдельных случаях —
повышенной;
применения двойной изоляции;
14
применения напряжений 42 В^и ниже переменного тока частотой
’— — i 1 Л Т"> м <<..хггл TtrvnTrvnrHIAm ТЛУ а •
применения предупреждающей сигнализации, надписей и пла-
катов;
применения устройств, снижающих напряженность электрических
— ;п»
использования средств защиты и приспособлений, в том числе
для защиты от воздействия электрического поля в электроустанов-
ках, в которых его напряженность превышает допустимые нормы.
II. В электропомещениях с установками напряжением до I кВ
допускается применение неизолированных и изолированных токо-
ведущих частей без защиты от прикосновения, если по местным ус-
ловиям такая защита не является необходимой для каких-либо иных
целей (например, для защиты от механических воздействий). При
этом доступные прикосновению части должны быть расположены
так, чтобы нормальное обслуживание не было сопряжено с опаснос-
тью прикосновения к ним.
12» В производственных помещениях и электропомещениях уст-
ройства, служащие для ограждения и закрытия токоведущих час-
- - -- 1
и закрывающие устройства должны быть выполнены так, чтобы сни-
мать или открывать их было можно лишь при помощи ключей или
инструментов.
13. Все ограждающие и закрывающие устройства должны обла-
дать достаточной механической прочностью в соответствии с мест-
ными условиями. При напряжении выше 1 кВ толщина металличе-
ских, ограждающих и закрывающих устройств должна быть не ме-
нее 1 мм.
14. Для защиты обслуживающего персонала от поражения элек-
трическим током, от действия электрической дуги все электроуста-
новки должны быть снабжены средствами защиты, а также средст-
вами оказания первой помощи в соответствии с «Правилами
применения и испытания средств защиты, используемых в Электроус-
тановках*.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
Н0Р1ЦЫ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИКОСНОВЕНИЯ
и токов
2.1. НЕАВАРИЙНЫЙ РЕЖИМ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения
и токов, проходящих через тело человека, используются при проек-
тировании заземляющих устройств промышленных электроустановок
постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц. Предельно
Таблица 2.1. Предельно допустимые значения напряжения
прикосновения и токов, проходящих через человека при неаварийном
режиме электроустановки’
Ро; токи 7, мА и, в
Переменный, 50 Гц 0,3 2
Переменный, 400 Гц 0,4 о
Постоянный 1 8
* Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в ус-
ловиях высоких температур (более 25 °C) и влажности (относительная влаж-
ность более 75 %), должны быть уменьшены в 3 раза.
Таблица 2.2. Нормированные значения напряжения
для промышленных электроустановок напряжением до 1 кВ
с изолированной
Род тока Нормируемая величина Продолжительность
0,01—0,08 0,1 0,2 0,3
Переменный 7, мА 650 500 250 165
ток, 50 Гц и, В 650 500 250 165
Переменный 7, мА 650 500 500 330
ток, 400 Гц L7, В 650 500 500 330
Постоянный 7, мА и, В 650 500 400 350
ток 650 500 400 350
Выпрямленный
двухполу- 7, мА 650 500 400 300
периодный ток (7, В 650 500 400 300
Выпрямленный 7, мА U, В 650 500 400 300
однополу- периодный ток 650 500 400 . 300
16
допустимые значения напряжений прикосновения и токов установле-
ны для путей тока от одной руки к другой и от рук к ногам.
Напряжения прикосновения и тока, проходящего через тело че-
ловека, при продолжительности воздействия не более 10 мин в сут-
ки не должны превышать значений, приведенных в табл. 2.1. Дан-
ные табл. 2.1 относятся к промышленным электроустановкам всех
классов напряжения как с изолированной, так и с заземленной ней-
тралью.
2.2. АВАРИЙНЫЙ РЕЖИМ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
Напряжения прикосновения и токи, проходящие через человека
при аварийном режиме работы промышленных электроустановок на-
пряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью
и выше 1 кВ с изолированной нейтралью, не должны превышать зна-
чений, приведенных в табл. 2.2.
Напряжения прикосновения и токи, проходящие через человека
при аварийном режиме работы промышленных электроустановок на-
пряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, не дол-
жны превышать значений, приведенных в табл. 2.3.
Для контроля нормированных значений напряжений прикосно-
вения и токов должны быть измерены напряжения и токи в местах,
где могут ожидаться наибольшие значения контролируемых вели-
чин. При измерениях напряжения прикосновения и токов сопротив-
ление тела человека должно моделироваться резистором, сопротивле-
ние которого определяется соотношением
прикосновения и токов, проходящих через человека,
с заземленной и изолированной нейтралью и выше 1 кВ
нейтралью
воздействия тока с
0,4 0,5 о,« 0,7 0,8 0,9 1 1—5
125 100 85 70 65 55 50 6
125 100 85 70 65 55 50 36
250 200 170 140 130 ПО 100 8
250 200 170 140 130 ПО 100 36
300 250 240 230 220 210 200 15
300 250 240 230 220 210 200 40
•> 270 230 220 210 200 190 180
270 230 220 210 200 190 180
250 200 190 180 170 160 150
250 200 190 180 170 160 150
2—238
17
где [(7], [7]—нормированные значения напряжения прикосновения
и токов, проходящих через тело человека, принимаемые по табл.
2.1—2.3 для рассматриваемых условий.
При измерении напряжений прикосновения и токов сопротивле-
ние растеканию тока с ног человека в землю должно моделировать-
ся металлической плоской пластиной с площадью контактной поверх-
ности 625 см2. Прижим пластины к земле должен создаваться мас-
сой не менее 50 кг.
Измерения должны производиться для условий, соответствующих
наибольшим значениям напряжений прикосновения и токов, прохо-
дящих через тело человека.
Таблица 2.3. Нормированные значения напряжения
прикосновения и токов, проходящих через человека,
для промышленных электроустановок напряжением выше 1 кВ
частотой 50 Гц с эффективно заземленной нейтралью
Нормируе- мая ве- личина Продолжительность воздействия тока /, с
0,01- 0,08 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1-5
7, мА 650 500 400 325 250 200 160 130 110 105 100 50 t
и, В 650 500 400 325 250 200 160 130 110 105 100 65 t
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
3.1. УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗЕМЛИ
Все вещества по своим электропроводящим свойствам разделя-
ются на проводники (pel О'*5 Ом*м), изоляторы (р>108 Ом-м)
и полупроводники (10~5 Ом-м<р< 108 Ом-м). Горные породы,
различные структуры земли и естественные водные среды, как пра-
вило, относятся к полупроводникам.
Удельное электрическое сопротивление различных горных пород
(табл. 3.1), измеренное прн температуре 15—30 °C и при промыш-
ленной частоте 50—60 Гц, приведено в табл. 3.2. Значения удельного
сопротивления для отдельного минерала в ряде случаев отличаются
иа несколько порядков. Эти изменения обусловлены влиянием при-
месей н различной структурой минеральных зерен, на которых про-
водились измерения. Микроскопические трещины и окисления поверх-
ности в пределах индивидуальных зерен вызывают значительные из-
менения значений измеряемых сопротивлений.
В табл. 3.3 приведены удельные сопротивления водосодержащих
пород. Эти данные также относятся к температуре порядка 20 °C
и к промышленной частоте. Электропроводность породы, если она
не содержит высоких концентраций проводящих минералов, прн
18
обычных температурах определяется количеством присутствующей
в ней воды, минерализацией воды и характером распределения воды
в породе.
Таблица 3.1. Классификация наиболее распространенных
обломочных и глинистых пород
Структура породы Ра змеры зерен, мм Несцементированные породы Сцементиро- ванные поро- ды
Несвязные Связные
Неока- тайные Окатан- ные
Крупноэбло- мочная От 500 до 1000 100—40 40—2 Глыбы Дресва Щебень Валуны Галька Гравий —— Конгломерат »
Среднеобло- мочная 2—0,05 Песок различной крупности —— Песчаник
Мелкообло- мочная, пылеватая 0,05—0,005 — — Супесь, лёсс, алеврнт Алевролит
Тонкая 0,005 — —— Суглинок, глина Аргиллит, глинистый сланец
Таблица 3,3. Пределы электрического удельного сопротивления
водосодержащих пород р
Геологический возраст пород Удельное сопротивление р, Ом«м
Морской пе- сок, глинис- тый сланец Континенталь- ные пески, песчаник Вулканичес- кие породы (базальты, туфы) Граниты. i габбро ] Известняки, доломиты, ангидриты, соль
Третичный, чет- вертичный 1—10 15—20 10—2 X Х10? 5-10?— 2-10» 50—5 X ХЮ»
Мезозойский 5—20 25—10? 20—5 X ХЮ? 5-Ю2— 2-10» 102—104
Карбоновый 10—40 50—-ЗХ ХЮ? 50—10» 10»—5 X ХЮ» 2-10»— 10%
Докарбоновый палеозой 40—200 10»—5Х ХЮ? 10»—2 X ХЮ» 10»—5 X ХЮ' 10<—10%
Докембрийский 102—2Х ХЮ’ 3-10?— 5-10» 2-10«— 5-10» 5 • 10»— 20-10» 10<—10%
2*
19
Таблица 3.2. Удельное электрическое сопротивление
горных пород р
Горная порода - /?,0М*М КГ* ПГ'ПГ* ПГ2КГ'10° 10' 102 1OZ ТО4 70s ю*
Графит
Магнетит fуГ }
Сульфиды '/Г/ с/г
Уголь антрацит %
Вода морская, подземная с/с
Песок с соленой Водой
Песчаник рыхлый / /
Глина
Доломит
Вода речная 1
Известняк рыхлый, ракушечник
Нереель
Песок С пресной водой ' / s
Уголь дурый
Уголь каменный
Песчаник плотный
Сланец глинистый
Известняк плотный
Вода дождевая
Гнейс
базальт
Габбро
Гранит
Диадаз
Каменная соль
Сопротивление р водосодержащих пород можно сопоставить с
содержанием воды, используя эмпирическую формулу
р = ар^Ф—ш S—% (3.1)
20
где pw — удельное электрическое сопротивление содержащейся в по-
роде воды; Ф — пористость; S — доля порогового объема, заполнен-
ного водой; а, т, п — эмпирические параметры.
Параметр т принимает значения от 1,3 для рыхлого песка до
2,5 для плотно сцементированной зернистой породы. В табл. 3.4 при-
ведены значения Ф, а и т. Значение п в уравнении очень близко по
значению к 20 для случая, когда вода заполняет более 30 % порового
пространства. Для пород, у которых вода не смачивает зерна мине-
ралов, параметр п может достигать 10.
Значения удельного электрического сопротивления грунтовых вод
приведены в табл. 3.5.
Таблица 3.4. Значения пористости Ф, параметров а и tn
для водоиасыщеиных пород
Формации водоиасыщеиных пород ф а т
Песок (девон, мел, эоцен) 0,15—0,367 0,62 2,15
Песчаник (юра) 0,14—0,23 0,62 2,1
Чистый миоценовый песчаник 0,11—0,26 0,78 1,92
Чистый меловой песчаник 0,08—0,25 0,47 2,23
Чистый ордовикский песчаник 0,07—0,15 1,3 1,71
Сланцевый песчаник (эоцен) 0,09—0,22 1,8 1,64
Сланцевый песчаник (олиго- 0,07—0,26 1,7 1,65
Цен)
Сланцевый песчаник (мел) 0,07—0,31 1,7 1,8
Оолитовый известняк (мел) 0,07—0,19 2,3 1,64
Оолитовый известняк (юра) 0,09—0,26 0,73 2,1
Кремнистый известняк (девон) 0,07—0,3 1,2 1,88
Известняк (мел) 0,08—0,3 2,2 1,65
Таблица 3.5. Удельное электрическое сопротивление грунтовых вод
Образец породы Сопротивление при 20 °C, Ом -м
Пределы изменения Среднее значение
Изверженные породы 3—40 7,6
Современные и плейстоценовые конти- 1—27 3,9
иентальные осадки
Третичные осадки 0,7—3,5 1,4
Мезозойские осадочные породы 0,31—47 2,5
Палеозойские осадочные породы 0,29—7,1 0,93
Хлоридные воды нефтяных месторожде- 0,049—0,95 0,16
НИЙ 1,2
Сульфатные воды нефтяных месторож- 0,43—5
дений 0,24—10 0,98
Бикарбонатные воды нефтяных место-
рождений
21
Таблица 3 6. Температурная зависимость удельного
электрического сопротивления породы вблизи О °C
— >
е и 6 О
л (* 04 и л н О л 04 О
Горная порода о о IS Горная порода о о 18
о к сх IIII и X сх IIII
о — «_ о 'Ъд Ч^Ч^
с О. О. С о. о.
Песчаник 0,119 184 Доломит 0,204 237
0,068 80 Гранит 0,034 430
Конгломерат 0,018 87 Красный порфир 0,122 343
0,21 73 0,1 100
Ортокварцит 0,038 76 Сиенит 0,049 27
0,041 175 Нефелиновый сне- 0,008 62
0,087 375 нит
Глинистый сланец 0,101 255 Мариуполит 0,008 47
Известняк тонко- 0,22 17 Пироксепнт 0 32
зернистый Базальт 0,064 21
Известняк 0,011 4 Метакварцит 0,098 10
0,073 178 0,071 40
Таблица 3.7. Рекомендуемые расчетные значения удельного
электрического сопротивления верхнего слоя земли
___________(мощностью не более 50 м)
Слой земли Сопротивление земли, Ом м
Песок (при температуре выше 0°С): сильно увлажненный грунтовыми вода- ми умеренно увлажненный влажный слегка влажный сухой Суглинок: сильно увлажненный грунтовыми вода- ми (при температуре выше 0°С) промерзший слой (при температуре —5 °C) Глина (при температуре выше 0°C) Торф: прн температуре около 0°С при температуре выше 0°С Солончаковые почвы (прн температуре вы- ше 0°С) Щебень: сухой мокрый Дресва (прн температуре выше 0 °C) Гранитное основание (прн температуре вы- ше 0 СС) 10-60 60—130 130—400 400—1500 1500—4200 10—60 60-190 20-60 40—50 10—40 15—25 Не менее 5000 Не менее 3000 5500 22500
22
Удельное электрическое сопротивление породы зависит также
от температуры. Для водосодержащих пород влияние температуры
иа сопротивление породы такое же, как и влияние температуры на
электросопротивление находящейся в породе воды в интервале тем-
ператур между точками ее замерзания и кипения. Изменения сопро-
тивления, вызванные температурными изменениями в растворе элек-
тролита, приближенно выражаются формулой
Рт~^-тТ-20)> (3-2)
где рг, Р20 — сопротивления прн температурах Т и 20 °C соответст-
венно.
Таблица 3.6 демонстрирует резкое возрастание удельного электри-
ческого сопротивления горных пород прн замерзании поровой влаги.
В табл. 3.7 приведены рекомендуемые для использования в про-
ектных расчетах значения удельного электрического сопротивления
верхнего слоя земли мощностью до 50 м.
3.2. СОПРОТИВЛЕНИЕ ОДИНОЧНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Сопротивление растеканию одиночного заземлителя определяется
по формуле
R=-—rC, (3.3)
пГ
где Г — главный (наибольший) линейный размер заземлителя, м;
С — безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя
И условий его заглубления.
Главный линейный размер соответственно для сферы нлн полу-
сферы равен:
Г==О,
где D — диаметр сферы нлн полусферы.
Для протяженного электрода
Г==/,
Где I — длина протяженного электрода.
Значения коэффициента С для наиболее характерных условий
заглубления одиночных электродов приведены в табл. 3.8.
3.3. СОПРОТИВЛЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Сопротивление растеканию сложных заземлителей (горизонталь-
ных сеток и вертикальных электродов), а также взаимное сопротив-
ление между горизонтальной сеткой и вертикальными электродами
определяются выражением
(3-4)
ЭТ1
где Г — расчетный линейный размер сложного заземлителя; Сц —
безразмерный коэффициент, зависящий от конструктивных парамет-
ров сложного заземлителя.
23
Таблица 3.8. Значение коэффициента С для расчета одиночных заземлителей
Заземлителе
Условия заложения
Коэффициент С
Условия
1. Полусфера
(Г-D)
2. Сфера
(Г==Р)
3. Круглая пла-
стина (Г—D)
л 1 / 2
----Г" I 1 +-----arcsin
2 2 л
4. Кольцо
(Г-D)
1
— In
л
8D
d
5. Горизон-
тальный
стержень
(Г=£)
1 8D 1 Г 1п(лР/2Я)
_1п__р + ln(8D/d) j,
1 8D 1 Г лД/4Я '
7Г1П” 2 [ + ln(8D/d)
D »d,
H<.D
D^>d,
L»d,
Для плоской ленты шириной b следует принимать
Расчетный линейный размер горизонтальной сетки равен:
Г = L,
где L — суммарная длина всех горизонтальных проводников сетки.
Расчетный линейный размер совокупности вертикальных элек-
тродов
Г = п/,
где I — длина каждого вертикального электрода; п — число верти-
кальных электродов в рассматриваемой совокупности.
Значения коэффициента С для горизонтальной сетки, совокупно-
сти вертикальных электродов и взаимного сопротивления между го*
ризонтальной сеткой и рассматриваемой совокупностью вертикальных
электродов даны в табл. 3.9.
В общем случае сопротивление сложного заземлителя, состоя-
щего из горизонтальной сетки и вертикальных электродов, определи*
ется выражением
р ^22 ^12
R - -7 ](3.5)
jLjL -j— АС<22 — ^^12
где ’k—L/nl.
3.4. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ И ЗАНУЛЯЮЩИХ
ПРОВОДНИКОВ
Собственное сопротивление заземляющего проводника в диапа-
зоне частот до 5*103 Гц с погрешностью, не превышающей 5 %,
Ом/км,
/ ц \
Z == га/ш (L —10—*), (3.6)
где — активное сопротивление проводника, Ом/км; в тех случа-
ях, когда в качестве токопроводящих элементов проводника исполь-
зуется медь или алюминий, активное сопротивление принимается рав-
ным сопротивлению проводника постоянному току; со — круговая час-
тота, с”1; ц — магнитная проницаемость проводника (для медных
и алюминиевых проводников ц—1); L — коэффициент самоиндукции
проводника, Гн/км.
Коэффициент самоиндукции бесконечно длинного проводника,
расположенного на высоте h над поверхностью однородной земли,
рассчитывается по формуле [2]
/2 л 8ikh \
L = 21п------+ 1-/———— Ю-S (3.7)
\ 2 3 /
где k — физический параметр, характеризующий электромагнитные
свойства системы (k2——4л/о)о); величина З/k определяет глуби-
бнну зоны растекания обратного тока в земле, см; о — удельная про-
водимость земли в единицах системы СГС; в электромагнитной
системе СГС единица удельной проводимости имеет размерность
с/см2 (1 c/cM2=10n См/м); у — постоянная Эйлера (у—1,781); R—
расчетный радиус провода, см; h — высота провода над поверхно-
стью земли, см.
27
Таблица 3.9. Значение коэффициента С для расчета сложных заземлителей
Заземлитель Конструктивные особенности Коэффициент C.j Усл OB ия
Горизонтальная сетка (Г=Л) Кэ Оо Для проводников сет- ки, заложенных на глу- бине Ht d' — VHd, для проводников сет- ки, проложенных иа по- верхности земли, d'—d 4L L Cu — In - + kr - - - —• d Vs L»d'
Вертикальные электроды (Г =*=n/) to 1 Г . 2^1 l (ЛГ- A2" c22= In -1+ 1 2 1. d Vs J l^d
Взаимное сопротивление между горизонтальной сеткой н вертикальны- ми электродами (Г— 1 4L t L , , , C12 ~ In —— + kx — ^2 + 1 4 Vs 1 Вертикальные электроды разме- щены в пределах площади, ограни- ченной горизон- тальной сеткой
Применения: 1. Коэффициенты fei, k2 [находятся по зависимостям fri(e), feaCfi)] представлены иа рис. 3.1, 3.2. ,
2. L — суммарная длина всех горизонтальных проводников сетки; d— диаметр проводника сетки.
3. I — длина каждого электрода; d — диаметр электрода; л — число электродов, размещенных на рассматриваемой площади.
Рнс. 3.1. Зависимость &i(e):
1 - Я=0; 2 — Я=0,1 /5; 3 — Я-0,6 V S
Рис, 3.2. Зависимость
1 — //-0; 2 - //-0,1 V S; 3 — Я-0,6
В дальнейшем параметры заземляющих проводников определены
для промышленной частоты 50 Гц. В этом случае при расчете самоин-
дукции проводников последним членом выражения (3.7) можно пре-
небречь ввиду его малости, и (3.6) запишется в окончательном виде
так:
ZK =/-а+ 0.05 —/0,144 [1,42 + lg(/? Ка)]. (3.8)
Значения собственных сопротивлений проводников приведены
в табл. ЗЛО. Данные относятся к сопротивлению земли р=ЮООм-м.
Таблица 3.10, Сопротивления заземляющих проводников
Марка провода q, м№ 2/?, см г0, Ом/км Ом/км 1 z01, Ом/км Фо» гРаД
МФ100 100 1,23 0,229 0,762 0,795 73° 15'
МФ 85 85 1,13 0,26 0,767 0,81 71° 15'
МФ 85 72 1,13 0,297’ 0,767 0,823 68° 50'
М 120 113 1,4 0,208 0,753 0,782 74° 35'
М95 90 1,25 0,25 0,761 0,802 71° 50'
АС 185 105 1,85 0,22 0,726 0,759 73° 10'
АС 120 66 1,52 0,32 0,748 0,813 66° 50'
АС 95 54 1,35 0,38 0,756 0,845 63° 20'
АС 70 39 1,14 0,51 0,767 0,92 56° 25'
ПБСМ1 95 32 1,25 0,613 0,761 0,978 51°05'
ПМСМ2 95 25 1,25 0,754 0,761 1,07 45° 15'
ПБСМ1 70 25 1,1 0,781 0,769 1,095 44° 35'
А 185 105 1,75 0,22 0,746 0,772 73° 25'
А 150 85 1,58 0,26 0,753 0,79 70° 45'
А 120 66 1,4 0,32 0,769 0,817 66° 55'
Примечание, ^ — сечение проводника в медном эквиваленте; R — ра-
диус проводника.
Входящие в табл. 3.10 величины связаны соотношением
го = ro + jx0 = | Zo I е'^.
(3.9)
Взаимное сопротивление двух заземляющих проводников
ZM = juM, (3.10)
где М — коэффициент взаимной индукции проводников, Гн/км.
Коэффициент взаимной индукции между двумя бесконечно длин-
ными проводниками, расположенными над поверхностью земли, рас-
считывается по формуле
М = [21п —-t— + 1— ]—— -^-(fti+ft2)l 10-*,
[ YR|o 2 3 v 1 J
(3.11)
где k, у имеют тот же смысл, что и в формуле (3.7); а — расстояние
между проводниками, см; —высоты расположения проводни-
ков над поверхностью земли, см.
При расчете коэффициентов взаимоиндукции между заземляю-
щими проводниками последним членом выражения (3.11) ввиду его
80
малости можно пренебречь. Тогда формула (3.10) запишется в виде
гм = 0,05 — /0,144 [1,53+ lg(a)/a)]. (3.12)
Для среднего значения сопротивления земли, равного 100 Ом м,
взаимное сопротивление между заземляющими проводниками (а~
= 130 см) составляет 0,34 е;81° Ом/км. При изменении сопротивления
земли в 10 раз модуль взаимного сопротивления меняется всего лишь
на ±20%, а угол — на ±2°. На этом основании во всех дальнейших
расчетах, кроме особо оговоренных случаев, взаимные сопротивления
относятся к р=100 Ом*м.
Эквивалентное сопротивление пучка проводников может выра-
жаться через собственные и взаимные сопротивления отдельных про-
водников, образующих пучок. Эквивалентное сопротивление двухпро-
водной системы, состоящей из двух заземляющих проводников, рас-
считывается по формуле
Zr Z2 Z12
(3.13)
'"1 I z"2 ^12
где Zj и Z2— сопротивления первого и второго заземляющего про-
водника соответственно; Z12—взаимное сопротивление между про-
водниками.
Токораспределение между первым и вторым проводниками оп-
ределяется выражением
22 Z^2
Л
/2 zt — z12
где h и /2— токи первого и второго заземляющих проводников.
При большем числе проводников задача определения эквивалент-
ного сопротивления может быть решена последовательной заменой
каждых двух проводников эквивалентным. Этот способ дает прием-
лемую точность при симметричном расположении однородных про-
водников, образующих систему. Обычно им пользуются при замене
рельсов нескольких путей одним эквивалентным рельсом.
Сопротивление рельсов (массивных стальных проводников). Эк-
вивалентное сопротивление двух рельсов Z2P определяется по формуле
z' Z" —
у _________________________ р р рл
z2p — ' !,
Zp+2P~2ZPa
где Zp и Zp — сопротивления первого и второго рельса соответст-
венно; ZPa — взаимное сопротивление между рельсами.
Взаимное сопротивление Zpa можно определить по (3.12), в ко-
торой а—ар означает расстояние между рельсами. Если Zp —Zp =
—Zp, то
7 — Г?а
(3.14)
(3.15)
гра
2
+ 0,05 — /0,144 1,53 — 5,2
Эквивалентное сопротивление рельсов п путей
п—1
(3.16)
2-----!—
(3.17)
1=2
31
где ZaI — взаимное сопротивление между рельсами первого и вто-
рого путей; Zai — взаимное сопротивление между эквивалентным
рельсом предыдущих путей и рельсами i-ro пути.
Эквивалентное сопротивление четырех рельсов двухпутного уча-
стка
Рис. 3.3 Зависимость сопротивлений рельсов двухпутного участка
Zp от проводимости земли ст (а), ширины междупутья ам (б), по-
гонного веса рельсов Р (в) тока в рельсе /р (г)
В реальном диапазоне изменения проводимости земли (5*10*3—
30-10“3См/м) модуль полного сопротивления рельсов отклоняется
от среднего значения 0,45, соответствующего cr=10-10~s См/м, на
±5 %, а максимальное отклонение угла фР«±30'.
Возможное изменение ширины междупутья (360—500 см) ие ока-
зывает заметного влиянии иа эквивалентное сопротивление рельсов
двухпутного участка. Изменение массы рельсов (43—65 кг/м) также
не оказывает заметного влияния иа сопротивления рельсов.
32
В диапазоне изменения тока рельса 0—300 А модуль сопротив-
ления рельсов отклоняется от среднего значения иа ±0,015, а макси-
мальное отклонение угла фр~Г.
V Принимая во внимание сравнительно слабое влияние возможно-
го изменения проводимости земли, ширины междупутья, веса рельса
; и тока в нем на Zp2, в расчетах сопротивлений рельсов параметры
о (У, ам, Р, /р принимались постоянными и равными: о—10-10-3 См/м,
’ ам—410 см, Р=65 кг/м, /р=200 А (рис. 3.3).
3.5. ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕЛЬСЫ —ЗЕМЛЯ
Заземляющее устройство промышленного предприятия в качест-
ве одного из естественных заземлителей включает рельсовую сеть.
Параметром, определяющим заземляющие свойства рельсов, явля-
. ется их переходное сопротивление. Рассмотрим электрическую струк-
' туру переходного сопротивления рельсы — земля, позволяющую оп-
ределять распределение потенциала на поверхности шпал, балласта,
земляного полотна и земли (распределение потенциала в ближней
зоне).
Приняты следующие допущения. Прямолинейный однородный про-
водник бесконечной длины, обладающий продольным сопротивлением
Zp, имеет дискретный контакт с землей через последовательно сое-
диненные сопротивления шпалы балласта R& и земляного полот-
на /?ц. Шпалы расположены равномерно с постоянным шагом В.
Удельные электрические сопротивления шпал рш, балластной приз-
мы рб и земляного полотна рп постоянны. Однородная земля харак-
теризуется удельным электрическим сопротивлением р. Поверхность
земли горизонтальна. Геометрические размеры шпал балластной
призмы и земляного полотна неизменны. Учитывая, что горизонталь-
ные поверхности шпал, балласта и земляного полотна покрыты ме-
таллической пылью и солевыми растворами, проводимости поверх-
ностных слоев шпалы, балласта и земляного полотна приняты при-
мерно иа порядок выше средней проводимости их материалов. При
определении сопротивления балласта и земляного полотна пренебре-
гают продольной составляющей градиента потенциала в балласте и в
земляном полотне, не превышающей 0,01 % градиента потенциала
в вертикальном направлении (от рельсов к земле). Электрические па-
раметры рассматриваемой системы рельсы — шпалы — балластная
призма — земляное полотно — земля линейны во всем рассматривае-
мом диапазоне токов. В силу симметрии системы рассматривается
процесс одностороннего растекания тока /, втекающего в реф»сы
в точке 0 (рис. 3.4).
В соответствии с принятыми допущениями модель переходного
сопротивления системы рельсы — шпалы — балластная призма —
земляное полотно — земля произвольного /-го контакта представлена
на рис. 3.5.
Потенциал рельсов в месте /-го контакта, имеющего координа-
ту х,
Vi И = AfAni + &V6i + А£7пг + V3i> (3.19)
где AL/ш/, А^п/—разности потенциалов между границами раз-
дела соответственно рельсы — шпала и шпала — балласт, шпала —•
балласт и балласт — земляное полотно, балласт — земляное полотно
и земляное полотно — земля; U3i — потенциал земли иа границе кон-
такта земляное полотно — земля.
3-238
33
Рис. 3.4. Расчетная схема дискретной утечки тока
с рельсов в землю
Рнс. З.б. Расчетная модель переходного сопротивления системы рель-
сы— шпалы — балластная призма — земляное полотно — земля про-
извольного (-го контакта расчетной схемы по рис. 3.4
Уравнение (3.19) записывается в виде
(У; (х) == (х) (/?ш 4“ *з), ' (3.20)
где Д7 — ток, стекающий с рельсов в землю через t-й контакт; /?ш,
/?б, /?п, — сопротивления шпалы, балласта, земляного полотна
и земли иа пути тока.
Сопротивления шпалы, балласта, земляного полотна и земли
рассчитываются по формулам
~ Рш ~ > (3.21)
Лб = Рст^-: (3.22)
/1б °б
*п = Рп 7Г- » (3.23)
^=4"^ <3-24)
Dn
34
где Hui, Hth Ha — толщина шпалы, высота балласта и земляного
полотна соответственно, м; Дш, Лб, Ли — длина шпалы, средняя ши-
рина балласта и земляного полотна соответственно, м; Вш,
средняя ширина шпалы, длина участка балласта и земляного полот-
на, соответствующие Лму контакту, м.
Для шпал, применяемых на магистральных дорогах СССР (Нш=
«=0,175 м, Д=2,7 м, В = 0,25 м),
“ 0,2брш. (3.2о)
Для средних размеров балластной призмы (#6 = 0,45 м, Дд =
= 3,5 м, Вб = 0,545 м)
/?б = 0,235рб. (3.26)
Средняя ширина земляного полотна (иа путь) для магистральных
дорог оценивается так:
Лп = 5,8+ 1,5/7п,
где #ц — высота земляного полотна (предполагается, что #п<12 м).
Выражение (3.23) с учетом Вп = 0,545 м представляется в виде
Ra = 0,815+ 3,15/ЯП Рп‘ '27)
Для перехода от сопротивлений шпал, балласта, земляного полот-
на к составляющей переходного сопротивления гп рассматривается
эквивалентная длинная линия с равномерно распределенными пара-
метрами гп и Zp. Условие эквивалентности состоит в равенстве тока
и потенциала во всех контактных точках модели (см. рис. 3.5) току
и потенциалу в точках эквивалентной длинной линии, имеющих те
же координаты. Потенциал в произвольной точке х эквивалентной
длинной линии с равномерно распределенными параметрами Zp
и гп для рассматриваемых условий определяется выражением
Щх) = /02в (3.28)
где Z» — волновое сопротивление эквивалентной длинной линии (zB=
=KzPrn); Y — коэффициент распространения эквивалентной длин-
ной лииин (у = V2р/гп)*
Переходное сопротивление системы рельсы — шпала — балласт-
ная призма — земляное полотно — земля определяется формулой
10—3
гп = 0,142.10“3рш + 0,128-10“3рб + , Q . - рд+2,2-10~3р.
1,5+ 5,8/лп
(3.29)
При работах, связанных с прикосновением к рельсам, наиболь-
шая опасность возникает летом при наибольших возможных значе-
ниях рш и ре н наименьших значениях рп и р. Экспериментальные
исследования показали, что для сухих деревянных шпал рш может
достигать-значения 45-Ю3 Ом-м. Наибольшее удельное сопротивле-
ние щебеночного балласта в летних условиях принимается равным
5-Ю3 Ом-м. Наименьшее значение рп принято равным 200 Ом м,
3*
35
В случае оценки условий электробезопасности при выносе потен-
циала рельсов исходят из наибольших значений гп и гп. Для расчета
наибольших значений гп с учетом промерзания шпал, балласта и зем-
ляного полотна рекомендуются следующие значения удельных сопро-
тивлений: рш=100-103 Омм, рб=Ю’1О3 Ом-м, рп = 1-Ю3 Ом*м,
Наиболее характерный диапазон изменения переходного сопро-
тивления составляет в летних условиях 0,4—2,5 Ом-км, в зимних—
1,5—17,5 Омкм. Как правило, на долю шпал и балласта во всех
случаях (летом и зимой) приходится около 90 % значения переход-
ного сопротивления рельсы — земля, а доля земли и земляного по-
лотна не превышает 10 % [2].
3.6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ЗЕМЛИ
В БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ
Модель переходного сопротивления системы рельсы — шпалы—
балластная призма — земляное полотно — земля, рассмотренная
в § 3.5, используется для определения потенциала земли в ближней
зоне (2|у\<5,8 + ЗЯп).
Потенциал произвольной точки Р (X, У, Z), обусловленный сте-
канием тока di с произвольного бесконечно малого элемента рельсов
длиной dx, имеющего координаты (х, 0, 0) (рис. 3.6),
dU(X,Y,Z)^~±dx^ , (3.30)
ах 2ziS
где рэк — некоторое эквивалентное удельное сопротивление, характе-
ризующее свойства среды, для которой определяется взаимное сопро-
Рис. 3.6. Схема для расчета
потенциала произвольной
точки земли за пределами
ближней зоны
тивление, Ом-м; S — расстояние между влияющим элементом рель-
сов dx (х, 0, 0) и рассматриваемой точкой земли Р (X, У, Z), м:
S =У(х — Х)2 + Г2 + £2.
Полный потенциал в рассматриваемой точке Р (X, У, Z), обус-
ловленный влиянием тока, стекающего с рельсов на всем их протя-
жении,
17(Х, К, Z) =—
Y/(0)
2л
Рэк
Г е Vх dx
J У(Х — X)2 + Y? 4- Z?
о
(3.31)
36
Максимальный потенциал, соответствующий Л'=0, равен:
t/0(0, г, Z) = ^-рэк [s0(YVrF+^) - No (VKr2 + ^)]> (3.32)
где So — функция Струве (15]; /Vo — функция Неймана — Бесселя вто-
S рого рода нулевого порядка [18].
Формула (3.32) является общим выражением потенциала для
- всех точек земли (X—0), в том числе и для точек земли, расположен-
ных на границе с основанием земляного полотна (У0=2,9Ч-1,5 Яп;
’ Zo=O,7154-//п, где На — высота земляного полотна).
Наибольший потенциал земли (А’^0, У=У0, Z=Z0) определяется
выражением t/o(0, У020)=2,2 у/р. Относительные значения падений
напряжения на шпалах Дг/Ш, балластной призме Д«п, земляном по-
лотне Дйп и относительное значение потенциала земли на границе
с земляным полотном и3 равны:
Дцш ~ 142-10 3 Pni/fni
Диб = 0,128-10-3рб/гп;
10—3
“ 1 Н , a ITT
1,5 5,8/пп
и3 = 2,2* 10-3 р/гп,
где гд — переходное сопротивление системы рельсы — шпала — бал-
ластная прнзма — земляное полотно — земля.
3.7. ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО
УСТРОЙСТВА
Заземляющие устройства промышленных предприятий состоят из
комбинаций сосредоточенных и протяженных заземлителей. В каче-
стве сосредоточенных заземлителей используются контурные и глу-
бинные заземлители, железобетонные фундаменты производственных
зданий, в качестве протяженных заземлителей — рельсовые сети, эста-
кады и галереи различного назначения.
Рассматривается модель заземляющего устройства, состоящего
из комбинаций трех сосредоточенных заземлителей, имеющих сопро-
тивления растеканию Zt, Z& Z3 соответственно (рис. 3.7). Приняты
следующие допущения:
1) сопротивления растеканию Zb Z2, Zs не зависят от тока во
всем возможном диапазоне его
н при коротком замыкании;
2) взаимные сопротивления
изменения в длительном режиме
между t-м и /-м заземлителями
Vpt pj _____
где р/, pj — эквивалентное удельное сопротивление земли на площад-
ках гго и /-го заземлителя соответственно; а/,— расстояние между
центрами тяжести г-го и /-го заземлителя.
Общий ток заземляющего устройства
+ + (3.34)
57
Токи /ь /2, h связаны следующими уравнениями:
/1 = Р (Z2 — Z12) /3;
Л ~ Р (%i — ^12) Iз>
о___________________Z3 ^13______________
(^1 Лз) (%2 — zn) — (^12 — Лз)2
из которых следует
= (Z2 -^12)/(^1 ^12)*
*2
(3.35)
(3.36)
(3.37)
(3.38)
Рис. 3.7. Расчетная схе-
ма цепи обратного тока,
состоящей из трех со-
средоточенных заземли-
телей
Выражения относительных токов каждого элемента цепи обрат-
ного тока (ЦОТ):
otj — X 1 (Z2— ^12) (^з— ^3); (3.39)
а2 “ к 1 (^i — ^12) (Z3 — Лз); (3.40)
ос3 — К-1 [(^х Z13) (Z2 Zi3) (ZI2 Z13)2], (3.41)
где
К = (Zx ZX3) (Z2 Zx3) -j-- (Z3 Zx3) (Zj z2 2Z12) —
— (^12 — Лз)2; ai “ a2 ~ ^2/^0 J аз= •
Эквивалентное входное сопротивление заземляющего устройства
^ОЭК = ^~1 {(%3 ^1з) 1^2 (^1 ^12) + ^12 (^2 ^12)] + ^23 [(%! —
— 213) (^2 213) (Z12 Z13)2]). (3.42)
Особенности расчета предельных моделей заземлителей рассмот-
рены в следующих параграфах.
38
3.8. СОПРОТИВЛЕНИЕ РАСТЕКАНИЮ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
В НЕОДНОРОДНЫХ СТРУКТУРАХ
Сложный заземлитель в земле с резко выраженной горизонталь-
ной неоднородностью. Сложный заземлитель в общем случае может
состоять из комбинации контурных и скважинных заземлителей. При-
няты следующие допущения:
1) имеющая место горизонтальная неоднородность земли позво-
ляет разбить сложный заземлитель на отдельные части, в пределах
каждой из которых можно пренебречь горизонтальной неоднород-
ностью;
Рис. 3.8. Расчетная схема сложного заземлителя в земле с резко вы-
раженной горизонтальной неоднородностью
2) сопротивление растеканию каждой составной части заземли-
теля ие зависит от тока во всем возможном диапазоне его изменения
в длительных режимах и при коротких замыканиях;
3) взаимное сопротивление между отдельными частями слож-
ного заземлителя определяется выражением
(3.43)
2яагУ
где pit pj — эквивалентные удельные сопротивления земли Z-й и /-й
частей сложного заземлителя; — расстояние между центрами тя-
жести z-й и /-й частей сложного заземлителя;
4) взаимное сопротивление равно взаимному сопротивле-
нию /?23-
Введены следующие обозначения: 7?з — сопротивления
растеканию 1—3-го заземлителей соответственно; 1?, h — токи,
стекающие в землю 1—3-го заземлителей соответственно; T?i2, Я13,
Я23— взаимные сопротивления между 1—2, 1—3, 2—3-м заземлителя-
ми соответственно.
Соответствующая принятым допущениям модель сложного за-
землителя в земле с резко выраженной горизонтальной неоднородно-
стью представлена на рис. 3.8.
39
Общий ток заземлителя
з
= <3-44)
/=1
Сопротивление растеканию сложного заземлителя
= ЛЬ-1 {(/?, - /?18) [/?2 № - /?Х2) + Я1я (/?. - /?12) J +
+ Я2з [(«1 - я13) (Я2 - Я18) - (Я1я - ад 1. (3-45)
где
М = (/?, - /?13) (/?2 - Я1з) + (Rs ~ Я1з) («1 4- *2 - 2Л12) -
-(Ris-Ri з)?-
Токи каждой части сложного заземлителя определяются выра-
жениями
<3-46)
Л = М-1 (/?, - ₽18) (R3 - /?и) 7,; (3.47)
Л = 44-1 [К - *1з) (*2 - *1з) - (*12 - *1з)2] Л. (З-48)
Отметим, что даже при отсутствии скважинных заземлителей,
сопротивления /?2, Rz и Zi являются комплексными величинами,
что обусловлено влиянием собственного продольного сопротивления
полос сетки.
Контурный заземлитель в двухслойной земле. Приняты следую-
щие допущения:
1) земля, в которой расположен заземлитель, является идеаль-
ным бесконечным полупространством, состоящим нз двух слоев; тол-
щина верхнего слоя hi конечна, нижний слой имеет неограниченную
мощность (Л2=оо); в пределах каждого слоя удельное сопротивле-
ние земли постоянно и равно pi и р2 соответственно; поверхность
земли и граница раздела между слоями горизонтальны;
2) контурный заземлитель, образованный из горизонтальных по-
лос и вертикальных электродов, целиком расположен в верхнем слое
земли;
3) продольное сопротивление полос и вертикальных электродов
переменному току частотой 50 Гц пренебрежимо мало.
Кроме того, сохраняет силу допущение, сформулированное в пре-
дыдущем пункте.
Расчетная модель контурного заземлителя в двухслойной земле,
соответствующая принятым допущениям, представлена на рис. 3.9.
Сопротивление растеканию контурного заземлителя (рис. 3.9)
/? = 0,52рэк/1/з, (3.49)
где рэк — эквивалентное удельное электрическое сопротивление двух-
слойной земли.
Для определения р3к авторами в 1975 г. была предложена эв-
ристическая формула
рок = Р1 (1 + ря(1 - (3.50)
где а, р — безразмерные коэффициенты.
40
Эвристическое выражение (3.50) моделирует процесс формировав
иия рэ в двухслойной земле с учетом влияния параметра &~h/S.
Если Д->0, то рэк->р2; если то Рэк^рЬ
Предельное значение (3.50) при р1 = р2=рэк
аД g—P/A = |.
Для условия pi>pa
Рэк = Pi (1 - е~3-7Л) + р2 (1 - е"Рг/Л), (3.51)
где Рг' =— 2,ЗД 1g (1 — е~3,7Д);
для условии pt < ра
Рэк = Pi (! ~е—84Л) + Ра (* “’ е ₽‘/Л)» (3.52)
где р" =-2,3 A Ig (l-e”8^).
W /// 7/7 777 7777/7 777 7/7 77777V77 777 777 777 777 77.’ 777
Рис. 3.9. Расчетная схема контурного заземлителя в двухслойной
земле (поперечный разрез)
Ошибка расчета сопротивления растеканию по (3.49) при вычис-
лении рэк по (3.51)—(3.52) не превышает 30 % при доверительной
вероятности, равной 0,999.
Контурный заземлитель в многослойной земле. Приняты следую-
щие допущения:
1) земля, в которой расположен заземлитель, является идеаль-
ным бесконечным полупространством, состоящим из произвольного
числа и слоев. Толщины каждого из и—1 слоя конечны. Подстилаю-
щий n-й слой имеет неограниченную мощность (^ = оо). В пределах
каждого l-го слоя удельное сопротивление земли постоянно и равно
рл Поверхность земли н границы раздела между слоями горизон-
тальны;
2) сопротивление растеканию рассматриваемого контурного за-
землителя с погрешностью, не превышающей 20 %, равно сопротивле-
нию растекания полусферического заземлителя в многослойной зем-
ле, в которой поверхности раздела слоев образованы полусферами
с радиусами, равными глубинам расположения поверхностей раздела
горизонтальных слоев, а удельные сопротивления слоев земли, обра-
зованных полусферами, равны удельным сопротивлениям соответст-
вующих горизонтальных слоев земли. Радиус эквивалентного полу-
сферического заземлителя г0> найденный из условия равенства сопро-
41
тивлеиия растеканию контурного заземлителя сопротивлению
растеканию полусферического заземлителя в однородной земле
7? = р/(2лг0), (3.53)
определяется выражением
г0 = 0,307 Vs. (3.54)
Расчетная модель эквивалентного полусферического заземлите-
ля в n-слойной земле представлена на рис. 3.10.
Рнс. ЗЛО. Расчетная схе-
ма эквивалентного полу-
сферического заземлите-
ля в n-слойной земле
Для рассматриваемых условий
рического заземлителя
сопротивление растеканию сфе-
Под эквивалентным удельным сопротивлением неоднородной мно-
гослойной земли с полусферическими поверхностями раздела рэк
понимают такое удельное сопротивление однородной земли, при ко-
тором рассматриваемый полусферический заземлитель будет иметь
то же сопротивление растеканию /?, определяемое по (3.55):
—• РэгЛ2™^)»
(3.56)
где
Рэк “ Рп
1
п—1
1 + 2
Л; — /^0 •
(3.57)
42
Применительно к двухслойной горизонтальной структуре
/ 1 Pi Л \
Рэк = Р2 (1 д_ -и + 7Г 1 _1_ -и /* (3.58)
\ 1 + т) Рг 1 + Л /
где т) = 3,26/ТИ5.
Контурный заземлитель в земле с непрерывным изменением
удельного сопротивления по глубине. Приняты следующие допущения:
1) земля, в которой расположен заземлитель, является идеаль-
ным бесконечным полупространством, удельное сопротивление ко-
торого изменяется по глубине по закону
Р=рие~Ч (3.59)
где ро — удельное сопротивление земли на ее поверхности; k — веще-
ственное положительное число, характеризующее скорость измене-
ния удельного сопротивления по глибнне в направлении вертикаль-
ной оси г. Поверхность земли горизонтальна;
Рис. 3.11. Расчетная схема
эквивалентного полусфери-
ческого заземлителя при не-
прерывном нзмеиении удель-
ного сопротивления земли
по глубине
2) сопротивление растеканию рассматриваемого контурногр за-
землителя с погрешностью, не превышающей 20 %, равно сопротив-
лению растекания полусферического заземлителя в идеальном беско-
нечном полупространстве, удельное сопротивление которого изменя-
ется в радиальном направлении по закону
Рг = Рое~*21 (3.60)
где ро — удельное сопротивление земли на границе с полусферичес-
ким заземлителем (г=<о); г —радиус-вектор, характеризующий рас-
сматриваемую точку идеального бесконечного полупространства.
Радиус полусферического заземлителя
г0= 0,307 ]/з. (3.61)
Расчетная модель эквивалентного полусферического заземлителя
для рассматриваемых условий представлена на рис. 3.11. Из рис. 3.11
следует, что
Ро Р t —
R = — --------+ *Ei(—йг0 (
2л r0 J
(3.62)
где Ei(—kr0)—интегральная
показательная функция [18].
43
Выражение эквивалентного удельного сопротивления для рас-
сматриваемой задачи
Рэк “ Ро [# + ^r0Ei( ^о)]. (3.63)
Пример. Пусть /S-ЮО м, fe=100~2 м’1. Тогда находим г0~
=30,7 м.
Подставляя значения k и г0 в (3.63), получаем
Рэк = Ро Ь~0,307 + 0,307 Ei (— 0,307)1.
После подстановки значения Ei (—0,307) =—0,887 [18] находим
рэк=0,463 ро.
Скважинный неоднородный заземлитель в многослойной земле.
Приняты следующие допущения:
1) земля, в которой расположен заземлитель, является идеаль-
ным бесконечным полупространством, состоящим из произвольного
Рис. 3.12. Расчетная схема не-
однородного скважинного за-
землителя в многослойной зем-
. ле
числа слоев. Толщина каждого нз
п—1 слоя конечна. Подстилающий
п-й слой имеет неограниченную
мощность (/in=oo). В пределах
каждого Лго слоя удельное сопро-
тивление земли постоянно и рав-
но рл Поверхность земли и гра-
ницы раздела между слоями го-
ризонтальны;
2) труба, образующая сква-
жинный заземлитель, может быть
разбита на конечное число т от-
дельных частей, в пределах каж-
дой из которых можно пренебречь
неоднородностью ее электричес-
ких параметров — продольным со-
противлением Zqi и переходным
сопротивлением гп/;
3) электрические сопротивле-
ния скважинного заземлителя Z0/
и Гц/ не зависят от тока во всем
возможном диапазоне его измене-
ния в длительных режимах и при
коротких замыканиях.
Расчетная модель скважинно-
го заземлителя для рассматривае-
мых условий представлена на рис.
3.12.
Входное сопротивление скважинного заземлителя определяется
выражением
^ВХ2 4~ ^В1 ?!
^В1 + ^ВХ2 th yt
(3.64)
где
^ВХ2 — ^В2
2ВX 3 + ^В2 th ?2
^В2 4“ ^ВХ8 th ?2 1%
44
Zbx(/+D + ZBJ th Ъ 4
ZBj+ Zbx(/+1) thV> lj’
^вхт — Cth Ym 4n>
2d> — V^o./ rnf>
Hi=V Zojlraj-
Продольное сопротивление /-го участка трубы Z^ определяется
выражением (3.65), в котором следует принять <р=2л; p=pj; /?т —
где flj— наружный радиус трубы. Переходное сопротивление
/-го участка трубы га} определяется выражением (3.66), в котором
следует принять р—pj/2; у—УЛ
0,316
Z = га + л2 Л10~4 — 29-10—4 / 1g -----
/?т
Р 1J2
гп = — 1п ——
л ау
(3.65)
(3.66)
3.9. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ЗЕМЛИ В ЗОНЕ
РАСТЕКАНИЯ ТОКА С ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Сложный заземлитель в земле с резко выраженной горизонталь-
ной неоднородностью. В состав сложного заземлителя входят два
контурных заземлителя 1 и 2 и один скважинный 3. Тогда решение
задачи записывается в виде
, , /1
^п(ш) &1(2) Рр £ » (3.67)
^п(ш) = &1(2) Рр ~г * (3.68)
ь2
w w т «г
^П(Ш) “ ^П(Ш) Рр А * (3.69)
где ^п(ш)> ^п(ш) напряжения прикосновения (шага) зазем-
лителей 1—3 соответственно; /ь —токи, определяемые фор-
мулами (3.46) — (3.48) соответственно; &Ц2) —'поправочные ко-
эффициенты для расчета напряжений прикосновения (шага) заземли-
телей 1, 2 соответственно; мп(ш>—коэффициент пропорциональности
для расчета напряжения прикосновения (шага) заземлителя 3; р^,
Рр> Рр — эквивалентные удельные сопротивления земли, определяю-
щие распределение потенциала в зонах растекания заземлителей 1—3
соответственно; £2— суммарные длины проводников заземлите-
лей 1, 2 соответственно.
Зависимость &ц2) от расстояния между полосами горизонтальной
45
сетки D н их числа в одном ряду N применительно к параметрам
контурных заземлителей подстанций дана в [7].
Определение эквивалентного удельного сопротивления земли для
расчета распределения потенциала в зоне растекания тока с контур-
ного заземлителя прн вертикальной неоднородности земли рассмот-
рено ниже,
Контурный заземлитель в двухслойной земле (см. рис. 3.9). На-
пряжения прикосновения и шага контурного заземлителя
(3.70)
где р0 = р£
^1(2) — (^1(2) Ри /)/Ь,
С — коэффициент, зависящий от конструктивных параметров коитур-
Ch
ного заземлителя; —~ 1.
Vs
Уравнение (3.70) удовлетворяет граничным условиям задачи:
1) если pi = p2=P (однородная земля), то ри=р;
2) если толщина верхнего слоя земли достаточно мала, т. е.
М
—* <1. то Pd=p2;
Vs
3) если верхний слой имеет значительную толщину, т. е.
Ch
—— =1, то р2=Р1-
Vs
Отметим, что если толщина верхнего слоя земли превышает кри-
тическое значение (/г0 ~ то в расчетах следует принимать
р^-рь
Как показано в работе [7], погрешность формулы (3.70) по срав-
нению с точными методами расчета не превышает 20 %.
Скважинный заземлитель (см. рис. 3.12). Рассмотрим распреде-
ление потенциала земли в зоне растекания тока с вертикального
скважинного заземлителя. Приняты следующие допущения:
1) земля, в которой расположен заземлитель, является идеаль-
ным бесконечным полупространством, имеющим удельное сопротив-
ление р. Поверхность земли горизонтальна;
2) труба скважинного заземлителя характеризуется продольным
сопротивлением Zq и переходным сопротивлением гп, не зависящими
от тока во всем возможном диапазоне его изменения.
Напряжение прикосновения к скважинному заземлителю Un
и напряжение шага Um на произвольном расстоянии г от скважин-
ного заземлителя равны:
и’ = и0—и (г=1м); (3.71)
иш = U (г) -U (г=1м), (3.72)
где
Ч» = h znx:
^вх ~ cth
4&
2В — гп»
V — V Zo/rn*
Потенциал произвольной точки земли на расстоянии г от сква-
жинного заземлителя U(r) в зоне растекания тока
1 Р р—V* А7
1 /р 1 а и£
v (r) = IT Р₽ VZi Т7=- <
У У Z2 + Г?
(3.73)
где /j — ток, стекающий с заземлителя н определяемый по (3.48);
pv —эквивалентное удельное сопротивление землн, определяющее
распределение потенциала в зоне растекания (в соответствии с приня-
тым допущением pv =р).
Выражение (3.73) представляется в виде
Щ') = Т-7-р[$о(Т')-ЛМТ')Ь (3.74)
где S0(v) =S0(Yf) —функция Струве; ;VG(и) = (yr) —функция Ней-
мана— Бесселя второго рода нулевого порядка.
Уравнения (3.71) — (3.74) позволяют рассчитать напряжения
прикосновения н шага скважинного заземлителя.
Формула (3.74) выражает потенциал через разность двух асимп-
тотически приближающихся к одному значению функций. В целях об-
легчения использования полученных результатов для практических
расчетов зависимость So(yr)—Af0(yr) представлена графически: для
значений аргумента уг<15—на рис. 3.13, а для значений 6суг-«1100
в двойном логарифмическом масштабе— на рис. 3.14.
3.10. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ СВОЙСТВ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Расчет сопротивления растеканию строительных конструкций про-
изводственного здания. Сопротивление растеканию железобетонных
фундаментов производственного здания [28, 29]
13.75)
где S — площадь, ограниченная периметром здания, м2; р9к — экви-
валентное удельное электрическое сопротивление земли, Ом*м.
Для расчета рэк следует использовать формулу
Рэк = Р1(1-e-aft/5) + P2(l-(3.76)
где pi — удельное электрическое сопротивление верхнего слоя зем-
ли, Ом-м; рг—удельное электрическое сопротивление нижнего слоя,
Ом-м; h — мощность (толщина) верхнего слоя земли; а, р — безраз-
мерные коэффициенты, зависящие от соотношения удельных электри-
47
ческих сопротивлений слоев земли: если pi>p2, то а=3,6, (3 = 0,1;
если р1<р2, то a=l,i-102, р^О.З-Ю*2.
Удельные электрические сопротивления рь р2 и мощность h
верхнего слоя определяют по результатам вертикального электриче-
ского зондирования (ВЭЗ) или по данным геологических изыска-
ний. Многослойную структуру земли приводят к двухслойной. Под
верхним слоем следует понимать
слой земли, удельное сопротивле-
ние которого более чем в 2 раза
отличается от удельного электри-
ческого сопротивления нижнего
слоя.
По данным рь р2, Л, /S и по
формуле (3.76) или по номограм-
ме рис. 3.15 определяется рэк. При
отсутствии сведений об удельном
электрическом сопротивлении сло-
ев земли допустимо пользоваться
данными табл. 3.7.
Для оценки возможности ис-
пользования железобетонных кон-
струкций зданий в качестве зазем-
ляющих устройств можно восполь-
зоваться следующими соотношени-
ями:
Рис. 3.13. Зависимость So(yr)—
Мо(уг) для значений аргумента
yr< 15
Рис. 3.14. Зависимость S0(yr)—M0(yr) для значений аргумента 6с
Суг <100
48
электрическое сопротивление верхнего слоя земли, Ом>м; р2—электрическое сопротивление подстилающего слоя земли,
Ом-м; hi — толщина верхнего слоя земли, м; V S — площадь нулевого цикла здания, м2
4—238
49
а) в электроустановках напряжением выше 1 кВ с заземленной
нейтралью, расположенных внутри здания или примыкающих к про-
мышленному зданию с железобетонными фундаментами, следует ис-
пользовать эти фундаменты в качестве заземлителей, если выполняет-
ся соотношение
Vs > Xi р,
(3.77)
где Ki — коэффициент, значения которого даны ниже.
Значения удельного элек-
трического сопротив-
ления земли рэ, Ом-м рэ<5-10?
Значения Ял............ 1
5- 10*<рэ<5-103
500/рэ
Рэ>5-Ю3
0,1
При выполнении неравенства (3.77) сопротивление заземляюще-
го устройства будет не более нормированных значений [10];
б) в электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной
нейтралью, расположенных внутри промышленного здания с железо-
бетонными фундаментами или примыкающих к нему, следует исполь-
зовать эти фундаменты в качестве заземлителей, одновременно ис-
пользующихся для электроустановок напряжением до 1 кВ, без
сооружения искусственных заземлителей, если выполняется соотноше-
ние
]/s >рэк 1К2, (3.78)
где / — расчетный ток замыкания на землю, А,
Сопротивление растеканию таких заземляющих устройств будет
не более требуемых ПУЭ;
в) в электроустановках напряжением до 1 кВ с заземленной
нейтралью, расположенных внутри промышленного здания или при-
мыкающих к зданию с железобетонными фундаментами, следует ис-
пользовать железобетонные фундаменты в качестве заземлителей,
если выполняется соотношение
S>S0> (3.79)
где So — критический параметр, значения которого в зависимости от
линейного напряжения электроустановки и эквивалентного удельно-
го электрического сопротивления земли приведены в табл. 3.11.
При соблюдении этих соотношений выполняются требования ПУЭ.
Если производственное здание имеет металлические колонны
и необходимо определить возможность использования анкерных
Таблица 3.11. Значения критического параметра So
Удельное эквива- лентное сопротивление земли Ом-м э Линейное напряжение, В
220 380 660
РэкЮ8 36 156 625
Рэк> 108 0,36- Ю~4Рэк 1,56- 10~4р2 ' г эк 6,25.Ю-4рэ2к
50
болтов в качестве заземлителей без их приварки к арматуре фун-
дамента, расчет выполняется в следующей последовательности:
сопротивление растеканию заземляющего устройства
r = C-^~ , (3.80)
Vs
где С — коэффициент, определяемый по формуле
„ Vs Г 8/ Zkl (,/— , '2 1
С=-^—— п—- — 1 +--------- R- 1) ; (3.81)
2л W D у~ '
S — площадь фундаментного поля; АГ— число фундаментов; I —
длина анкерного болта; k—1,37 — коэффициент; D — эквивалентный
диаметр анкерного болта, при котором его сопротивление равно сум-
ме сопротивлений всех анкерных болтов S/?e:
4Z D — . (3.82) ( 2л/2/?« \ * f exp 1 — \ Рэк /
Суммарное сопротивление анкерных болтов
ур______1 ( Pt Пб1 , Pi . , \
' I п_. 'П . + . t 'п«пВ
п$ \ 2п1 ак 4nJ /
(3.83)
где &п=&1Х&2Х&3Х...Х&/ — коэффициент, учитывающий взаимное
влияние анкерных болтов:
Vx^+l2+l
/ху+72-/ ’
(3.84)
Здесь Xi — расстояние между анкерными болтами; ^ — кажу-
щийся диаметр электрода в земле:
/ыад ' <3'85>
exp I------1
\ Рэк /
Сопротивление анкерного болта
р Рб in — — рб in 4Z j. Pi ж —
6 2л/ d6 2nZ D6 ф 2л/ D6 ’
(3.86)
где rfe — диаметр анкерного болта; 7>б — диаметр анкерного болта
вместе с наименьшим защитным слоем бетона.
Расчет необходимости устройства выравнивающих полос для
электроустановок напряжением выше 1 кВ с эффективно за-
земленной нейтралью. В электроустановках от ПО до 500 кВ ие тре-
буется прокладка выравнивающих проводников, в том числе у вхо-
дов и въездов, кроме мест расположения нейтралей силовых транс-
4*
51
форматоров, кэроткозамыкателей, вентильных разрядников и молние-
отводов, если выполняется условие
Vs
/к<(5,4 + 7-10-зР1)-—, (3.87)
Рэк
где /к — расчетный ток однофазного замыкания, стекающий в землю
с фундаментов здания, кА.
Расчет заземлителя для молниезащиты. К естественным зазем-
лителям для молниезащиты относятси железобетонные фундаменты
отдельно стоящих молниеотводов н железобетонные фундаменты за-
щищаемых объектов. Вследствие капиллярного подсоса влаги за-
щитный слой бетона фундамента являетси проводником для импульс-
ных токов, н поэтому стальная арматура фундамента становится ес-
тественным заземлителем. Прн прохождении импульсного тока в бе-
тонном слое фундамента возникают искровые процессы, не приводя-
щие к механическому разрушению бетона вследствие небольшого
значения плотности тока, стекающего с арматуры каркаса фунда-
мента.
Согласно СН 305—77 импульсное сопротивление заземлителя дол-
жно быть:
для молниезащиты I категории не более 10 Ом;
для молниезащиты II категории не более 10 Ом, а в грунтах
с удельным сопротивлением 500 Ом-м н выше допускается не бо-
лее 40 Ом. В грунтах с удельным сопротивлением р<1500 Ом-м
рекомендуется в качестве заземлителей использовать железобетон-
ные фундаменты зданий и сооружений;
для молниезащиты III категории не более 20 Ом, в грунтах
с удельным сопротивлением 500 Ом-м н выше допускается не бо-
лее 40 Ом.
Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, отно-
симых по устройству молниезащиты ко II н III категориям, выполня-
ется одним нз следующим способов:
отдельно стоящими нли установленными на зданиях неизолиро-
ванными стержневыми н тросовыми молниеотводами;
наложением молннепрнемной сетки на неметаллическую кровлю
нлн использованием в качестве - молннепрнемннка металлической
кровли здания нли сооружения. Токоотводы, соединяющие молние-
приемную сетку илн металл кровли с заземлителями, должны' быть
проложены через каждые 25 м по периметру здания.
При расчете заземлителя следует рассматривать наиболее небла-
гоприятный вариант удара молннн в здание, когда в зону с радиусом
25 м попадает наименьшее число фундаментов, по которым стекает
ток молннн.
Расчет заземлителя выполняется в следующей последовательно-
сти.
Определяется сопротивление растеканию одного фундамента из-
мерением или расчетным путем.
Сопротивление растеканию одного фундамента импульсному току
/?ф.и ~ ^^ф> (3.88)
где а—коэффициент импульса, зависящий от тока молнии, удель-
ного сопротивления грунта н конструкции здания, определяется по
СН 305—77 (п. 3.11 в табл. 5).
52
Сопротивление зоны растекания
*з = Яф.пМ\ (3.89)
где N— число фундаментов, попадающих в зону радиусом 25 м.
Сопротивление зоны должно быть меньше или равно допустимо-
му значению сопротивления заземлителя для молниезащиты.
Прн использовании в качестве заземлителей арматуры анкерных
болтов илн железобетонных колонн расчет выполняется в следующей
последовательности.
Определяется площадь поверхности болтов одного фундамента
нлн площадь поверхности арматуры колонны, которая находится
в земле:
s = ndnl,
где d— диаметр болта нлн диаметр стержня арматуры, колонн, мм;
I — длина болта нлн арматуры, находящихся в земле, мм; п — чис-
ло болтов или стержней арматуры колонны.
Определяем допустимую плотность тока на анкерные болты нлн
стержни арматуры колонны. Прн ударах молнии допускается плот-
ность тока 30 кА/м2.
Допустимое полное значение тока на один фундамент нлн колон-
ну, кА,
/ф1 = 30у, (3.90)
Общий ток молннн с учетом наименьшего числа фундаментов, по-
падающих в зону радиусом 25 м,
. (3.91)
При расчетах мероприятий по молниезащите исходной величи-
ной являетси амплитуда тока молннн.
В СССР кривые вероятности токов молнии нормированы Ру-
ководящими указаниями. Эти кривые позволяют сделать вывод, что
для равнинных районов наиболее вероятны токи молннн с ампли-
тудой до 6-10* А. Вероятность токов молнии (6—20) • 104 А невелика,
однако прн проектировании молниезащиты ответственных объектов
следует учитывать возможность появления таких токов.
Расчет входного сопротивления эстакады. Анализ конструктив-
ного исполнения эстакад, а также проведенные расчеты показали, что
нее эстакады можно разделить на три группы в зависимости от зна-
чения продольного сопротивлении, каждому из которых соответству-
ет свое семейство кривых для определения входного сопротивления:
технологические эстакады, на которых проложены одна илн две
трубы (Zo= 1,5 Ом/км);
технологические эстакады, на которых проложены три нли че-
тыре трубы (Zo=O,75 Ом/км);
технологические эстакады, на которых проложены пять н более
труб, а тдкже кабельные галереи (Zo=O,5 Ом/км).
Переходное сопротивление эстакады определяется согласно [25]
по формуле, Ом*км,
гп==(Яоа+1,5рэк).1О-8, (3.92)
где /?о — сопротивление растеканию тока одного фундамента опоры;
а — расстояние между соседними опорами; рэк — эквивалентное
удельное электрическое сопротивление земли.
Сопротивление растеканию тока одного фундамента опоры завн-
53
сит от соотношения между его наибольшим горизонтальным разме-
ром D и глубиной заложения /:
если D<Z, то
~ РэкД> (3.93)
если D^l, то
/?0 ~ 0,Зрэи/Р, (3.94)
г
Он
10
8
6
to
0,8
0,6
0,3
0,2
2»х»®н
to
s
6
4
3
2
0,1
0,05
0,1
О,г 0,3 0,5 0,7 1fO 2 3 L,KM О,О5
г,о
0,t ot3
0,5 0,7 1t0 24,KN
f)
0,6
0,3
0,2
Рнс. 3.16,
тивление
эстакады,
. Входное сопро-
технологической
на которой про-
ложено:
а — не более двух стальных
труб (Zo^l.S Ом/км;
= 10 Ом-км); б — три или четы-
ре трубы (Zo=O,75 Ом/км;
в — пять и во-
тру б (20=
«10 Ом-км); 1 —
— 0,0025 Ом*км;
4 — 0,1 Ом-км;
5 — 0,5 Ом-км;
8 — 2,5 Ом-км;
10 — 10 Ом-км
ре трубы С
ап = 10 Ом-км);
лее стальных
=0,5 Ом/км; Яп=
0,001 Ом*км; 2
3 — 0,05 Ом-км;
5 — 0,25 Ом-км;
7 — 1 Ом-км;
9 — 5 Ом-км;
Эквивалентное удельное электрическое сопротивление земли
Рэк = Pl (1 - e-a/,/L) + р2 (1 ~ e-f£/A), (3.95)
где pi и р2 — удельные сопротивления верхнего и подстилающего сло-
ев двухслойной земли соответственно; аир — безразмерные коэф-
фициенты; h — мощность верхнего слоя земли.
При pi>p2 а-6,2, р—5,7-10-2; при pi<p2 а = 3,5-102, р = о,1Х
Х10’2.
54
Семейства кривых ZBX=f(L) параметра Rn приведены на рнс.
3.16 для объектов с продольными сопротивлениями Z0=l,5; 0,75
и 0,5 Ом/км соответственно.
Для эстакады, на которой проложено более пяти труб и которая
имеет продольное сопротивление 0,5 Ом/км, переходное сопротивле-
ние 0,48 Ом-км и длину 3,7 км, получаем входное сопротивление, рав-
ное 0,48 Ом.
Проведенные расчеты показали, что эстакады всех назначений
можно применять в качестве заземляющих устройств во всех кли-
матических зонах СССР, включая зону многолетнемерзлых грунтов,
при условии, что они расположены на неагрессивных и слабоагрес-
сивиых грунтах.
Расчет числа железобетонных опор в группе, арматура которых
должна иметь металлическое соединение с арматурой траверс, балок
и фундаментов, проводится в следующей последовательности.
1. Число железобетонных опор Af, арматура которых должна
иметь металлическое соединение с арматурой траверс, балок и фун-
даментов для целей молниезащиты и защиты от статического элек-
тричества, определяется из соотношения
N > Lf/at (3.96)
где а —шаг опор эстакады, м; L'—длина участка железобетонной
эстакады, арматура опор которого должна иметь указанное выше ме-
таллическое соединение.
Значение L' определяется из соотношения
L' >rn/[Ra]t (3.97)
где — нормируемое значение сопротивления заземляющего уст-
ройства, в качестве которого используется эстакада. Это значение
удовлетворяет требованиям пп. 2.126, 2.20, 2.27, 2.33 СН 305—77,
а также п. 11.2.1 «Правил защиты от статического электричества
в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабаты-
вающей промышленности».
2. Число железобетонных опор в грунте, арматура которых дол-
жна иметь металлическое соединение с арматурой траверс и балок
в эстакадах, используемых для защитного заземления, определяется
из соотношения (3.96).
Значение определяется по рис. 3.16 с учетом входного сопро-
тивления, которое должно, удовлетворять требованиям ПУЭ к сопро-
тивлению заземляющих устройств, и значений переходного гп и про-
дольного Zo сопротивлений.
Совместное использование железобетонных фундаментов зданий
и эстакады в качестве заземлителей. При совместном использовании
железобетонных фундаментов производственного здания и эстакады
в качестве естественных заземлителей электроустановок не требуется
сооружение искусственных заземлителей, если выполняется соотноше-
ние
< [/?в], (3.98)
I I
где |ZBx[—модуль входного сопротивления эстакады, Ом; —
сопротивление растеканию железобетонных фундаментов производст-
венного здания, Ом; [/?н] — нормированное значение сопротивления
заземляющего устройства рассматриваемой электроустановки, опреде-
ляемое требованиями ПУЭ, Ом.
55
Сопротивление растеканию железобетонных фундаментов здания
определяется выражением Яф—(0,52pgK)/V S, где рэк— эквивалент-
ное удельное сопротивление земли фундаментного поля здания,
Ом-м; S— площадь фундаментного поля, м2.
Номограмма для определения рэк дана на рис. 3.15.
Прн совместном использовании железобетонных фундаментов
здания и эстакады в качестве заземлителей электроустановок напря-
жением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью возможен
отказ от прокладки заземлителей для выравнивания потенциалов.
Условие прн котором возможен отказ от прокладки заземлителей
для выравнивания потенциала на территории, занятой электрообору-
дованием (в том числе у входов и въездов, кроме мест расположе-
ния заземляемых нейтралей трансформаторов, короткозамыкателей,
вентильных разрядников и молниеотводов), записывается в виде
/к.ф<(5’4 + 7-,0~3рО-Т^ ’ о.")
Рэк
где /к.ф — расчетный ток, стекающий в землю с фундаментов здания
прн однофазном коротком замыкании, кА; pj —удельное сопротивле-
ние верхнего слоя земли фундаментного поля здания, Ом-м.
Ток /к ф определяется по формуле
где /к — ток, стекающий в землю при однофазном коротком замыка-
нии в электроустановке напряжением выше 1 кВ с эффективно за-
земленной нейтралью, кА.
Рассмотрим примеры расчетов сопротивления растеканию же-
лезобетонных фундаментов производственных зданий.
Пример 3.1. Исходные данные: площадь производственного зда-
ния из сборного железобетона S—2500 м2; электроустановка напря-
жением 380 В с заземленной нейтралью; эквивалентное удельное со-
противление земли рак =185 Ом-м. Требуется определить сопротив-
ление фундаментов.
Оцениваем по (379) возможность использования железобетоп-
вых фундаментов в качестве заземлителей
*5 < So,
где So определяем, по табл. 3.12. Получаем 2500>156.
Определяем сопротивление растеканию фундаментов здания по
(375):
185
7? = 0,5-------- = 1,92 Ом.
У 2500
Расчетное значение не превышает допустимого, равного 4 Ом.
Пример 3.2. Исходные данные: площадь машиностроительного
завода 5 = 84100 м2; каркас здания — стальной; напряжение элек-
троустановки 10/0,4 кВ; р] —500 Ом-м; р2=100 Ом-м; ft=8 м. Тре-
буется определить сопротивление растеканию фундаментного поля.
По номограмме рис. 3.15 определяем рэк.у:
Рэк.у = 14 Ом-м.
56
Находим
р2 100
Рак “ Ран V—= 14 —“ = 140 ОМ-М.
нэк гэн.у 10 10
Эквивалентное удельное сопротивление можно определить и по
(376):
р8К= 500 (1 — ё~3>6'8/29<)) + 100(1 — е-0’’-29»/») _ 140 Ом-м.
Сопротивление растеканию фундаментного поля
140
/? = 0,52-—= 0,26 Ом.
Пример 3.3. Исходные данные: площадь производственного зда-
ния 5=49 970 м2; колонны стальные—136 шт. На каждом фунда-
менте имеется восемь болтов для крепления колонн длиной 600 мм,
Рис. 3.17. Схема расположения анкерных болтов для оп-
ределения коэффициентов fen
диаметром 42 мм. Болты заделываются в бетон марки М150 (ро=
= 200 Ом • м). Удельное сопротивление верхнего слоя земли pi —
==80 Ом-м, нижнего слоя р2=500 Ом-м. Эквивалентное удельное со-
противление грунта рэк =193 Ом-м. Требуется определить сопротив-
ление фундаментного поля (заземлителями являются анкерные бол-
ты, не соединенные с арматурой фундаментов).
Определяем сопротивление одного анкерного болта:
_______ 4-0,6 200 4-0,6 80 4-0,6
R° ~2л’0,61П0,042 — 2л-0,6 " 0,3 + 2л-0,6П 0,3
= 53,1-4,04 —53,1-2,08+ 21,2-2,08 = 148,2 Ом.
Кажущийся диаметр электрода в земле с pi
</к —
4-0,6
ехр[(2л-0,6-148,2)/80]
= 0,0022 м.
57
На рис. 3.17 показана схема расположения анкерных болтов.
Суммарное сопротивление анкерных болтов
2R6= — (—— 1п^Ц- + —1п41-5,8-4-11-9.4,5-3.55) =
6 8 \2я-0,6 0,0022 4я-0,6 J
= 37,4 Ом.
Эквивалентный диаметр
о-------------------------------- = о,(|
exp [(2л-0,6-37,4)/80]
_ У49 970 Г 8-0,6
С~ 2л-136-0,6 |_!П 0,41 ~
2-1,37-0,6- (]Л36 - 1)21 _ р (
И 49 970
Сопротивление фундаментного поля
193
R = 0,998 —2ZZZZT = 0,86 Ом.
V49 970
Значение эквивалентного сопротивления растеканию заземляю-
щего устройства рекомендуется вычислять по формуле
f н п
R R -Ra
RsK = R’+R"—2Ra ’
где R = у рэКр"к/2ла — взаимное сопротивление, Ом; а — расстоя-
ние между геометрическими центрами площадей заземляющего уст-
ройства, м.
Рассмотрим примеры расчета заземлителей для молниезащиты.
Пример 3.4. Исходные данные: сопротивление растеканию одного
фундамента /?ф=37,4 Ом; шаг колони — 6 м; пролет — 24 м; колон-
ны металлические; анкерные болты /=600 мм, диаметром d=42 мм,
в одном фундаменте восемь болтов.
Расчетный случай — удар молнии в угол здания.
При шаге колонн 6 м и пролете 24 м в зону удара молнии будут
входить пять фундаментов.
Сопротивление растеканию одного фундамента импульсному то-
ку равно:
Яф = а/?ф = 0,9-37,4 = 33,7 Ом.
Сопротивление зоны равно:
£3 = 33,7/6 = 5,6 Ом.
Это сопротивление заземлителя молниезащиты удовлетворяет
требованиям II категории.
Пример 3.5. Исходные данные: площадь фундамента 3X3=9 м2.
Удельное эквивалентное сопротивление земли рЭк=500 Ом-м, шаг
колонн—12 м, пролет —24 м. Требуется определить возможность
использования фундамента для молниезащиты.
58
Определяем сопротивление растеиаиию фундамента:
500
Я = 0,52——= 86,7 Ом.
Сопротивление растеканию фундамента импульсному току равно:
Яф = 0,7*86,7 = 60,7 Ом.
В 25-метровую зону попадают четыре фундамента.
Сопротивление зоны
Я3 = 60,7/4 = 15,2 Ом.
Фундаменты данного здания можно использовать для молниеза-
щиты III категории.
Пример 3.6. Расчет напряжения прикосновения при использова-
нии железобетонных фундаментов в качестве заземлителей. Напря-
жение прикосновения равно:
(7П = kn /з 7?з,
где kn — коэффициент напряжения прикосновения; /3 — ток, стекаю-
щий с фундаментов здания, A; — сопротивление растеканию за-
земляющего устройства, Ом.
Допустимое значение этого напряжения определяется из выра-
жения
(7П = (7 4-(3/2) (/Р1),
где U я 1 — допустимые значения напряжения на теле человека и то-
ка, проходящего через тело человека, зависящие от времени воздей-
ствия /; pi — удельное электрическое сопротивление верхнего слоя
земли.
В качестве допустимых значений следует принять (7 = 250 В, /=
= 0,25 А для /=0,2 с для электроустановок с заземленной нейтралью
напряжением до 1 кВ.
При длине производственного здания более 30 м fea=0,l.
Тогда с учетом значений (7 и I при /==0,2 с имеем
(7П = 250 4-0,375pj.
Используя последнее равенство и выражение (3.99) получаем, кА,
/э
(250 + 0.375Р,) V~S
0,1-0,5 рэк
<(5,44-7,5* 10—3 р^
Vs
Рэк
Таким образом, при стекании с фундаментов производственного
здания тока /3, удовлетворяющего неравенству (3.99), требование
электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.038—87 будет обес-
печено.
По (3.99) можно оценить возможность использования заземля-
ющего устройства по норме на напряжение прикосновения, а также
необходимость в сооружении выравнивающих проводников.
Пример 3.7. Исходные данные: производственное здание пло-
щадью 49 970 м2; удельное электрическое сопротивление верхнего
слоя земли р1=80 Ом*м; эквивалентное удельное сопротивление
грунта 130 Ом*м; расчетный той однофазного короткого замыкания
7Э = 5,6 кА.
59
По формуле (3.99) определяем ток однофазного короткого за-
мыкания, стекающий с фундаментов заземляющего устройства:
У49 97сГ
/3< (5,4+ 7,5-lO-MO) - <9,62 кА.
1 ои
Напряжение прикосновения не превышает допустимое значение,
равное 250 В, при /=0,2 с (/— время срабатывания защиты).
Пример 3.8. Исходные данные: площадь подстанции 120X120 м2;
pi = 500 Ом-м; р2=100 Ом-м; расчетный ток однофазного короткого
замыкания /3 = 8 кА; время отключения /«0,2 с. Требуется опреде-
лить допустимый ток короткого замыкания по условию электробезо-
пасностн.
Определяем по формуле
120
/з <(5,4+ 7,540-з.500) —<10,7 кА<
1 ии
Расчетный ток однофазного короткого замыкания не превышает
допустимое значение. Следовательно, не требуется прокладка вырав-
нивающих полос, в том числе у входов а въездов на территорию
подстанции, кроме мест расположения короткозамыкателей, вентиль-
ных разрядников и молниеотводов.
Рассмотрим расчет входного сопротивления эстакады.
Пример 3.9. Исходные данные: длина эстакады L=3,65 км; рас-
стояние между опорами а=24 м; глубина заложения фундамента
/ — 6 м; наибольший горизонтальный размер фундамента 0=2,6 м;
эквивалентное удельное сопротивление рэк==100 Ом-м. На эстакаде
проложено более пяти технологических труб.
Так как О<1, то по (3.93) определяем
/?0 = 100/6 = 16,6 Ом.
По (3.92) определяем
гп = (16,6-24 + 1,5-100) 10-3 = 0,43 Ом-км.
Входное сопротивление определяется следующим образом. В за-
висимости от числа труб по Zo выбирается семейство кривых (см.
рис. 3.16). Для данной эстакады продольное сопротивление принима-
ем Zq=0,5 Ом/км, как и у эстакады с Числом труб больше пятй.
На оси L откладывается длина эстакады в километрах. На оси
определяется искомое входное сопротивление. Для рассматриваемого
случая Zbx=0,48 Ом.
3.11. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ В КАЧЕСТВЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
Влияние параметров защитного покрытия на сопротивление рас-
теканию полусферического заземлители в земле с удельным электри-
ческим сопротивлением р. Приняты допущения: поверхность земли —
горизонтальная; заземлитель радиусом г отделен от земли защитным
покрытием толщиной А, имеющим удельное электрическое сопротив-
60
ленне ри. Сопротивление растеканию заземлителя, имеющего антикор-
розионную защиту,
R' =0,52-^-. (3.101)
Электрическое сопротивление 1 м2 защитного покрытия /?и оп-
ределяется соотношением
/?и = риЛ. (3.102)
Формула для расчета значений коэффициента k, характеризую-
щего влияние защитного покрытия поверхности железобетонного
фундамента иа сопротивление растеканию заземлителя, образованно-
го фундаментным полем с площадью нулевого цикла S,
й=1+3,27/?и/рэк V"S. (3.103)
Антикоррозионная защита поверхности фундаментов производ-
ственных зданий, подвергающихся воздействию агрессивных грунто-
вых и производственных вод, принимается по [11]. В соответствии
с [11] значения входящего в (3.103) электрического сопротивления
покрытия защищаемой поверхности даны для двух состояний
гидроизоляции: «отличное» (площадь незащищенных участков со-
ставляет ие более 1 %) н «удовлетворительное» (5—10 %). Коли-
чественный анализ измеренных ВНИИпроектэлектромонтажом зна-
чений сопротивлений растеканию отдельных фундаментов, свай,
«кустов» свай, а также фундаментных полей, защищенных битум-
ными покрытиями (от воздействия слабоагрессивных сред) и окле-
енными с битумными рулонными материалами (от воздействия
средиеагрессивных сред), показал, что "Ни в одном из измеренных
фундаментов не было обнаружено «отличное» состояние изоляции.
На этом основании можно сделать предположение о том, что и со-
стояние гидроизоляции защитных покрытий в сильно агрессивных
средах не является «отличным», и принять для всех дальнейших
расчетов значение /?и, соответствующее «удовлетворительному» со-
стоянию гидроизоляции.
Результаты расчетов коэффициента k, выполненных по формуле
(3.103) для двух характерных значений /$и наиболее распростра-
ненного диапазона удельного электрического сопротивления земли
102 Ом-м<рэк<5-103 Ом-м, представлены в табл. 3.12 и на рис. 3.18.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы.
1. Битумное покрытие толщиной 3 мм (слабоагрессивная среда)
не оказывает заметного влияния на сопротивление заземлителя. При
расчете электрического сопротивления железобетонных фундаментов
его можно ие учитывать во всем диапазоне изменения удельного со-
противления земли при любых геометрических размерах фундамент-
ного поля.
2. Битумное покрытие толщиной 6 мм (слабоагрессивная среда),
битумио-латексное покрытие толщиной 3 мм (слабоагресснвная сре-
да), оклеечное покрытие с битумными рулонными материалами тол-
щиной 4 мм (среднеагрессивная среда) при рэн<102 Ом-м и -j/"S<
<100 м вызывают повышение сопротивления фундаментного поля на
33 %. В остальных случаях влияние этих покрытий на сопротивле-
ние фундаментов пренебрежимо мало. В расчетах электрического со-
противления фундаментов влияние этих покрытий следует учитывать
только при указанном условии.
61
3. Битумисглатексиое покрытие толщиной 6 мм {слабоагрессивная
среда) при /"5=100 м и рЭк=Ю3 Ом-м вызывает увеличение сопро-
тивления фундаментов на 33 %. При 5=500 м это увеличение ста-
новится заметным со значения рэк=5-102 Ом-м. При y^5<100 м
и рэк<102 Ом-м это покрытие увеличивает сопротивление фундамен-
тов более чем в 4 раза. Одиако это обстоятельство ие является пре-
пятствием для использования железобетонных фундаментов в слабо-
агрессивных средах.
4. Оклеенные покрытия с химически стойкими пленочными мате-7
риалами в два-три слоя (сильиоагрессивная среда) при 5>500 м
и рэк>5-103 Ом-м не оказывают заметного влияния иа сопротивле-
Рис. 3.18. Зависимость коэффициентов k от рЭ1Г и |/"5 при рэк,
Ом-м:
I, 5 — 100; 3, 5—ПУ; 4 — 500 ; 6—5-Ю3; —О---V 5 = 100 м; -А----/5=500 м:
зона А — слабоагрессивиая среда;
зона В — средяеагрессивная среда; зона С — сильиоагрессивная среда;
—О— —/*5=100 м; —А— /5 = 500 м
ние железобетонных фундаментов. При снижении сопротивления зем-
ли до 103 Ом-м (или уменьшении |/5 до 100 м) эти покрытия вы-
зывают увеличение сопротивления фундаментов иа 33%. При уг5<
<100 м и рэк<100 Ом-м применение покрытия приводит к возраста-
нию сопротивления фундаментов более чем в 17 раз. Указанное об-
стоятельство ие может быть препятствием для использования желе-
зобетонных фундаментов в качестве заземлителей в сильиоагрессив-
ных средах. При расчете электрического сопротивления фундаментов
всегда следует учитывать влияние этих покрытий, кроме случая, ко-
гда /""5 >500 м, рэк>5-103 Ом-м.
5. Битумио-этинолевые, эпоксидные, камеииоугольио-эпоксидные,
битумно-эпоксидные и оклеечиые покрытия, усиленные рулонными
материалами с защитной стенкой, во всех случаях оказывают за-
метное влияние на сопротивление железобетонных фундаментов. Со-
62
Таблица 3.12. Значения коэффициента k для различных видов защитных покрытий
3 ео О о о О~ 1,001 1,013 1,065 1,131 1 2,315
S о ш (ч^
о «С о о <О см ш -Г1
к 8 О о СЭ О со СО ю
а 10 ч^м *-ч *"М *"М ь*
II СО
X 1 ^0 «4 о со ю нм
к о о нм СО со нм
§ <и 10 Ч>—• *"М см
*"М
а X ГО 07 65 ю (ч^ ”±|
О о о СО СМ ш ”±|
X 1-м *4. Л *к
3 ”±| (ч^ со
& со
X « ю |ч^
с? о о о СО см ш
а о о О со СО ю
а 10 *» ** * ** ** и
П*^М (ч^
к
Рм СО со
о СО см со
& о О со со СМ
о 1-м «ъ. Л и Л
^4 о '|-г—•) Тг~1 см со
<и л со
S II ю
g 1 со 44 о СО ю J4,
А i-M о О СО см
X м «ц
X 1О нм (ч^ СО
о
со [ч^
£2 СМ ш
о О СО см со
1-м •* м *% Л 00
Тт—1 ч^м |ч^ со см
со со
Среда Слабоагрес- сивная > А Среднеагрес- сивная Слабоагрес- сивная Сильноагрес- сивная Среднеагрес- сивная Сильноагрес- сивная
09О1ГЭ ОЕЭИН И1ГИ вих1ч<1яои vHnhiifoi 3 мм ж s S 2 S а со со 6 мм Два-три слоя Три- четыре слоя 7,5 мм
Вид защитного покрытия । Битумное ! Битумное Битумно-латексное Оклеенное с бнтум-1 ным рулонным ма- териалом Битумно-латексное Оклеенное с химнче- ски стойким пле- ночным материалом Битумно-этинолевое Эпоксидное, камен- ноугольно-эпокснд- ное, битумно-эпок- сидиое Оклеенное, усиленное рулонным материа- лом с защитной । стенкой 1
ихэоихЗэяоп нхиУпяЕ уоиноие -oddOMHiHe хнеийед 1 >S =!Е 1 V 1 CN О) «к । см «к 1 со »к со 1 2-й
аи-«О ‘ИУ вихи(1яоц эии01гиихоо(1иоэ Э0ЯЭ9ЬидХЯЭ1Гб о 103 tOI T0I-S «с О нм о 1—»
63
Рис. 3.19. Зависимость сопротивления растеканию железобетонных
фундаментов с учетом их гидроизоляции от удельного сопротивления
земли:
— использование для заземления электроустановок напряжением выше I кВ
с эффективно заземленной нейтралью: 1, 1 — Яи—5-104 Ом-м2; 2 —
Ом-м2; 3, 8 —/?И=Ю4 Ом-м2; 4, Ом-м2; 6 —/?и=105 Ом-м2;
5, Ом-м2; б — использование для заземления электроустановок
напряжением до I кВ с заземленной нейтралью: / — #ив105 Ом-м2;
*2 — /?и=5-104 Ом-м2; Ом-м2; 4. 7 —/?и~104 Ом-м2; 5, 8 — R^—
= !№ Ом-м2; 6, 9- ЯИ=Ю2 Ом-м3
противление фундаментов для первых трех покрытий при рак<5Х
Х102 Ом-м увеличивается в несколько раз, для первых трех покры-
тий при р;мс<102 Ом-м и для последнего покрытия при рЭк<
<5-102 Ом-м — в десятки раз, для последнего покрытия при рэк<
< 102 Ом-м и 100 м — в сотни раз.
Для оценки влияния защитного покрытия на электрические па-
раметры железобетонных фундаментов целесообразно рассмотреть
их сопротивления растеканию с учетом сопротивления гидроизоляции.
Результаты расчетов сопротивлений фундаментов, выполненные по
формулам (3.118), (3.119) с учетом данных табл. 3.12, представлены
на рис. 3.19. На этом же рисунке показаны зависимости нормируемых
значений сопротивлений растеканию заземлителей от удельного со-
противления земли для электроустановок напряжением выше 1 кВ
с эффективно заземленной нейтралью н напряжением до 1 кВ с за-
земленной нейтралью.
Из рассмотрения зависимостей /?(рак, /?и) видно, что в крупных
производственных зданиях (уЗ>500 м — см. рнс. 3.19) применение
защитных покрытий в слабо агрессивных средах, а также оклеечных
с битумными рулонными материалами в среднеагрессивных средах
не препятствует использованию их железобетонных фундаментов в ка-
честве единственного заземлителя для электроустановок напряжени-
ем выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью даже при нор-
мировании по сопротивлению растекания заземлителя Более того,
это положение оказывается справедливым даже при некоторых ви-
дах защитных покрытий, применяемых в сильноагрессивных средах
(в частности, прн оклеечных покрытиях с химически стойкими пле-
ночными материалами в два-три слоя) при условии, что рЭк>
>150 Ом-м.
Для крупных производственных зданий (ул5>500 м) приме-
нение защитных покрытий в слабо-, средне- и снльноагресснвных
средах не препятствует использованию нх железобетонных фунда-
ментов в качестве единственного заземлителя для электроустановок
напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью при нормировании
по сопротивлению растекания заземлителя. Исключением является
только применение оклеечных покрытий, усиленных рулонными мате-
риалами с защитной стенкой толщиной 7,5 мм, в снльноагресснвных
1 Здесь и далее принято, что превышение значений над норми-
рованными должно быть не более 10 % (для расчетов, основанных на
использовании электрических параметров земли, это представляется
оправданным).
5—238 65
средах (7?и“Ю0 Ом-м2) при удельном сопротивлении земли менее
150 Ом-м (см. рис. 3.18).
Для остальных производственных зданий ( j/~S<500 м) приме-
нение защитных покрытий в слабо- и среднеагрессивных средах не
препятствует использованию их железобетонных фундаментов в ка-
честве единственного заземлителя для электроустановок напряжением
до 1 кВ с заземленной нейтралью прн нормировании по сопротивле-
нию растекания заземлителя. Исключением является только приме-
нение бнтумно-этннолевого покрытия (трн-четыре слоя) в среднеаг-
ресснвных средах (А*и= 105 Ом-м2) прн удельном сопротивлении зем-
ли менее 500 Ом-м.
Применение защитных покрытий в снльноагресснвных средах для
производственных зданий, имеющих S<500 м, ограничивает ис-
пользование их железобетонных фундаментов в качестве единствен-
ного заземлителя для электроустановок напряжением до 1 кВ с за-
земленной нейтралью прн нормировании по сопротивлению расте-
кания заземлителя следующими удельными сопротивлениями земли:
рэк>250 Ом-м в случае применения оклеенных покрытий с хими-
чески стойкими пленочными материалами (два-три слоя);
рэк>500 Ом-м в случае применения каменноугольно-эпоксид-
ных, битумно-эпоксидных (трн-четыре слоя).
Применение для защиты железобетонных фундаментов от воз-
действия слабо-, средне- и снльноагресснвных сред всех видов за-
щитных покрытий, выполняемых в соответствии со СНиП П-28—73,
не препятствует использованию фундаментов производственных зда-
ний в качестве заземлителей промышленных электроустановок, при
этом расчет сопротивления растеканию железобетонных фундаментов
должен производиться по (3.101)—(3.103) с учетом табл. 3.12.
Обеспечение электрокоррознонной стойкости наряду с обеспече-
нием термической стойкости стальной арматуры и приарматурного
слоя бетона является обязательным как в неагрессивных, так и в
слабо-, средне- и сильноагрессивных грунтах.
В настоящее время в отечественной практике в качестве основ-
ных критериев электрокоррознонной н термической стойкостей при-
нимаются следующие допустимые плотности тока, стекающего с ар-
матуры в бетон: 30 кА/м2 при токе молнии; 1 кА/м2 при токе КЗ
длительностью до 3 с; 1 А/м2 (0,1 мА/см2) при длительном перемен-
ном токе 50 Гц; 0,06 А/м2 (0,006 мА/см2) прн длительном постоян-
ном или выпрямленном токе.
Приведенные значения плотностей тока прн длительном воздей-
ствии пригодны н в наиболее жестких условиях — железобетонные
фундаменты в сильноагрессивных грунтах. Для неагрессивных и сла-
боагрессивиых грунтов нормы плотностей тока, очевидно, могут
быть увеличены. Однако в настоящее время до завершения исследо-
ваний ВНИИПЭМ и НИИЖБ Госстроя СССР отсутствуют необходи-
мые данные для изменения этих норм в сторону увеличения. В то
же время, как показали теоретические и экспериментальные иссле-
дования ВНИИПЭМ, приведенные выше нормы плотностей тока дли
производственных зданий промышленных предприятий выполняются.
Таким образом, рекомендации о возможности использования в ка-
честве заземлителей железобетонных фундаментов, защищенных от
воздействия агрессивных сред, построены с учетом выполнения наи-
более жестких норм по предельно допустимым плотностям тока, сте-
кающего со стальной арматуры в приарматурный слой бетона же-
лезобетонного фундамента.
66
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНЫМ МЕРАМ
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСИОСТИ
4.1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕР
Для защиты людей от поражения электрическим током при по-
вреждении изоляции должна применяться, по крайней мере, одна
из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное от-
ключение, использование разделительных трансформаторов, изолиру-
ющих площадок, малого напряжения, двойной изоляции, а также вы-
равнивание потенциалов (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Защитные меры электробезопасиости
Защитные меры Общие требования к защитным мерам Условия применения
Заземле- ние 1. Для заземления элект- роустановок в первую оче- редь должны быть исполь- зованы естественные зазем- лителя. Если при этом со- противление заземляющих устройств или напряжение прикосиовеиия имеет допу- стимые значения, а также обеспечиваются нормиро- ванные значения напряже- ния на заземляющем уст- ройстве, то искусственные заземлители должны приме- няться ли/пь при необходи- мости снижения плотности токов, протекающих по ес- тественным заземлителям илн стекающих с ннх 2. Для заземления элект- роустановок различных на- значений н различных на- пряжений, территориально приближенных одна к дру- гой, рекомендуется приме- нять одно общее заземляю-, щее устройство. Для объединения зазем- ляющих устройств различ- ных электроустановок в од- но общее заземляющее уст- ройство следует использо- вать все имеющиеся в нали- чии естественные, в том чи- сле протяженные, заземля- ющие проводники. 1. Нормируемые значения сопротивления заземляю- щих устройств и напряже- ния прикосновения должны быть обеспечены прн наибо- лее неблагоприятных усло- виях. Удельное сопротивление земли следует определять, принимая в качестве расчет- ного значение, соответству- ющее тому сезону года, ко- гда сопротивление заземля- ющего устройства или на- пряжение прикосновения принимает наибольшие зна- чения 2. В электроустановках выше 1 кВ с изолированной нейтралью должно быть выполнено заземление. В таких электроустанов- ках должна быть предусмот- рена возможность быстрого отыскания замыканий па землю. Защита от замыка- ний на землю должна уста- навливаться с действием на отключение (по всей элект- рически связанной сети) в тех случаях, в которых это необходимо по условиям безопасности (для линий, питающих передвижные под- станции и механизмы, тор- фяных разработок и т. п.)
5*
67
Продолжение табл. 4.1
Защитные меры Общие требования к защитным мерам Условия применения
3. Заземляющее устройст- во, используемое для зазем- ления электроустановок од- ного или различных назна- чений и напряжений, долж- но удовлетворять всем тре- бованиям, предъявляемым к заземлению этих электро- установок: защиты людей от поражения электрическим током прн повреждении изо- ляции, режима работы се- тей, защиты электрообору- дования от перенапряжения и т. д. 3. Электроустановки до 1 кВ переменного тока с изо- лированной нейтралью или изолированным выводом ис- точника однофазного тока, а также электроустановки постсгяиного тока с изолиро- ванной средней точкой сле- дует применять при повы- шенных требованиях безо- пасности (для передвижных установок, торфяных разра- боток, шахт). Для таких электроустановок должно быть выполнено заземление в сочетании с контролем изоляции сети или защитное отключение 4. Трехфазная сеть до 1 кВ с изолированной нейтралью или однофазная сеть до 1 кВ с изолированным вы- водом, связанная через трансформатор с сетью вы- ше 1 кВ, должна быть за- щищена пробивным предо- хранителем от опасности, возникающей при повреж- дении изоляции между об- мотками высшего и низшего напряжений трансформато- ра, при этом должен быть предусмотрен контроль за целостью пробивного предо- хранителя
Зануление В электроустановках на- пряжением до 1 кВ с зазем- ленной нейтралью илн за- земленным выводом источ- ника однофазного тока, а также с заземленной сред- ней точкой в трехпровод- ных сетях постоянного тока должно быть выполнено за- нуление. Применение в та- ких электроустановках зану- ления корпусов электропри- емников без их заземления не допускается Электроустановки до 1 кВ переменного тока могут быть с заземленной или с изоли- рованной нейтралью, элект- роустановки постоянного тока — с заземленной или изолированной средней точ- кой, а электроустановки с однофазными источниками тока — с одним заземлен- ным или с обоими изолиро- ванными выводами. В четырехпроводиых се- тях трехфазного тока за-
68
Продолжение табл, 4.1
Защитные меры Общие требования к защитным мерам Условия применения
земленне нейтрали нли сред- ней точки источника тока является обязательным
Защитное отклю- чение Защитное отключение ре- комендуется применять в качестве основной или до- полнительной меры защиты, если безопасность не может быть обеспечена путем уст- ройства заземления или за- нуления либо если устрой- ство заземления или зануле- ния вызывает трудности по условиям выполнения или по экономическим сообра- жениям. Защитное отключе- ние должно осуществляться устройствами (аппаратами), удовлетворяющими по на- дежности действия специ- альным техническим усло- виям Рекомендуется выполнять защитное отключение для переносного ручного элект- роинструмента, некоторых жилых н общественных по- мещений, насыщенных ме- таллическими конструкция- ми, имеющими связь с зем- лей
Раздели- тельные трансфор- маторы В электроустановках до 1 кВ в местах, где в качест- ве защитной меры применя- ются разделительные или понижающие трансформато- ры, вторичное напряжение трансформаторов должно быть для разделительных трансформаторов не более 380 В, для понижающих трансформаторов не более 42 В. При применении этих трансформаторов необходи- мо руководствоваться сле- дующим: 1) разделительные транс- форматоры должны удов- летворять специальным тех- ническим условиям в отно- шении повышенной надеж- ности конструкции и повы- шенных испытательных на- напряжений; Корпус трансформатора в зависимости от режима ней- трали сети, питающей пер- вичную обмотку, должен быть заземлен или занулен. Заземление корпуса элект- ропрнемника, подсоединен- ного к такому трансформа- тору, ие требуется. Если понижающие транс- форматоры не являются разделительными, то в зави- симости от режима нейт- рали сети, питающей об- мотку, следует заземлять или занулять корпус транс- форматора, а также один из выводов (одну нз фаз) или нейтраль (среднюю точку) вторичной обмотки
69
Продолжение табл. 4.1
Защитные меры Общие требования к защитным мерам Условия применения
2) от разделительного трансформатора разрешает- ся питание только одного электропрнемннка с номи- нальным током плавкой вставки или расцепителя ав- томатического выключателя на первичной стороне не бо- лее 15 А; 3) заземление вторичной обмотки разделительного трансформатора не допус- кается; 4) понижающие трансфор- маторы со вторичным на- пряжением 42 В и ниже мо- гут быть использованы в ка- честве разделительных, если онн удовлетворяют тре- бованиям, приведенным в пп. 1 н 2
Изоли- рующие площадки Прн невозможности вы- полнения заземления, зану- ления н защитного отключе- ния, удовлетворяющих сформулированным требова- ниям, нли если это пред- ставляет значительные труд- ности по техническим при- чинам, допускается об- служивание электрообору- дования с изолирующих пло- щадок. Изолирующие площадки должны быть выполнены так, чтобы прикосновение к представляющим опасность незаземленным (незанулен- иым) частям могло быть только с площадок, прн этом должна быть исключе- на возможность одновре- менного прикосновения к электрооборудованию н ча- стям здания •
70
Продолжение табл. 4.1
Защитные меры Общие требования к защитным мерам Условия применения
Малое напряже- ние Электроустановки, в кото- рых в качестве меры защи- ты используется малое на- пряжение, должны удовлет- ворять следующим требова- ниям: 1) в качестве источника малого напряжения может применяться источник, кон- струкция которого исключа- ет возникновение на выход- ных зажимах напряжения, превышающего малое, либо который имеет аппарат за- щиты от такого режима; 2) корпуса электропрнем- ииков, питающихся от ис- точника малого напряже- ния, не заземляются и не зануляются Допускается не проверять значения напряжения при- косновения и, как правило, не применять защитных мер в электроустановках мало- го напряжения
Двойная изоляция Защита от электропора- женнй с помощью двойной изоляции может быть обес- печена путем применения электрооборудования, име- ющего Двойную нли усилен- ную изоляцию (электрообо- рудование класса защиты II по ГОСТ 12.2.007.0—75*), или комплектных устройств заводского изготовления, имеющих общую изолирую- щую оболочку со степенью защиты не менее IP2X (по ГОСТ 14254—80) Двойная изоляция применя- ется в любой электроуста- новке до 1 кВ, как правило, для отдельных электропри- емников или частей элект- роустановки
Выравни- вание потенциа- лов Выравнивание потенциа- лов должно выполняться во всех случаях в электроуста- новках, в которых применя- ется заземление или зануле- ние, но не обеспечиваются допустимые значения на- пряжения прикосновения в сочетании с допустимым временем его воздействия Для устройств выравни- вания потенциалов следует применять, как правило, сталь
71
Наружные электроустановки, а также электроустановки в по-
мещениях особо опасных и с повышенной опасностью подлежат за-
землению или занулению при номинальном напряжении выше 42 В
переменного тока и выше ПО В постоянного тока (табл. 4.2).
Таблица 4.2, Электроустановки, подлежащие заземлению
или заиулеиню
Электроустановка Номинальное напряжение, В
Переменный ток Постоянный ток
Наружные электроустановки Электроустановки в помещениях осо- бо опасных и с повышенной опас- ностью Все прочие электроустановки Выше 42 То же 380 и выше Выше ПО То же 440 и выше
Требования к заземлению н занулению строительных и производ-
ственных конструкций, электрооборудования, металлических частей
электроустановок и технологических агрегатов приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3. Части, подлежащие занулению или заземлению
Части, подлежащие занулению
нли заземлению
Требования к заземлению
и занулению
1.
Строительные и производственные
конструкции, стационарно проло-
женные трубопроводы всех назна-
чений, металлические корпуса тех-
нологического оборудования, под-
крановые рельсовые пути и т. п.
2.
В целях уравнивания по-
тенциалов в тех помещени-
ях и наружных установках,
в которых применяется за-
земление или зануление, вы-
полняется присоединение к
сети заземления или зану-
ления, при этом естествен-
ные контакты в сочленениях
являются достаточными
3.
а) Корпуса электрических машин,
трансформаторов, аппаратов,
светильников н т. п.
б) Приводы электрических ап-
паратов
в) Вторичные обмотки измери-
тельных трансформаторов
Каркасы распределительных щи-
тов, щнтов управления, щитков и
шкафов
Съемные или открываю-
щиеся части, если на них
установлено электрообору-
дование напряжением выше
42 В переменного тока или
выше ПО В постоянного то-
ка
72
Продолжение табл. 4.3
Части, подлежащие занулению
или заземлению
4. Металлические конструкции рас-
пределительных устройств, металли-
ческие кабельные конструкции, ме-
таллические кабельные соедини-
тельные муфты, металлические обо-
лочки и броня контрольных и си-
ловых кабелей, металлические обо-
лочки проводов, металлические ру-
кава и трубы электропроводки, ко-
жухи и опорные конструкции ши-
нопроводов, лотки, короба, струны,
тросы и стальные полосы, на кото-
рых укреплены кабели и провода
5. Другие металлические конструк-
ции, на которых устанавливается
электрооборудование
6. Металлические оболочки и броня
контрольных и силовых кабелей и
проводов напряжением до 42 В пе-
ременного тока, проложенных в
общих металлических конструкци-
ях, в том числе в общих трубах,
коробах, лотках, вместе с кабеля-
ми и проводами, металлические
оболочки и броня которых подле-
жат заземлению или занулению
7. Металлические корпуса передвиж-
ных и переносных электроприемни-
ков
Требования к заземлению
и занулению
Кроме струн, тросов и по-
лос, по которым проложе-
ны кабели с заземленной
или зануленной металличе-
ской оболочкой или броней
8 Электрооборудование, размещен-
ное на движущихся частях стан-
ков, машин и механизмов
Условия отказа от преднамеренного заземления или зануления
частей электроустановок, технологических агрегатов и конструкций
строительного и производственного назначения даны в табл. 4.4.
73
Таблица 4.4 Части, не требующие преднамеренного заземления
или зануления
Части, нс требующие преднамерен- Условия отказа от преднамеренного за-
ного заземления или зануления земления или зануления
1 Корпуса электрооборудова-
ния, аппаратов и электро-
монтажных конструкций,
установленных на заземлен-
ных (зануленных) металли-
ческих конструкциях, РУ, на
щитах, шкафах, щитках, ста-
нинах станков, машин н ме-
ханизмов
2. Конструкции, перечисленные
в п. 4 табл. 4.3, при условии
надежного электрического
контакта между этими кон-
струкциями и установленным
на'них заземленным или зану-
ленным электросб эрудованием
3. Арматура изоляторов всех
типов, оттяжек, кронштей-
нов и осветительной армату-
ры при установке их на де-
ревянных опорах ВЛ или на
деревянных конструкциях
подстанций
При условии обеспечения на-
дежного электрического контакта
с заземленными или зануленными
основаниями (исключение п. 7.3.134
ПУЭ)
4. Съемные нли открывающие-
ся части металлических кар-
касов камер распределитель-
ных устройств, шкафов,
ограждений и т. п.
5. Корпуса электроприемников
с двойной изоляцией
6, Металлические скобы, за-
крепы, отрезки труб меха-
нической защиты кабелей в
местах их прохода через сте-
пы н перекрытия и другие
подобные детали (в том чи-
сле протяжные и ответви-
тельные коробки размером
до 100 см9) электропрово-
док, выполняемых кабелями
или изолированными прово-
дами, прокладываемыми по
стенам, перекрытиям и дру-
гим элементам строений
Указанные конструкции не мо-
гут быть использованы для зазем-
ления илн зануления установлен-
ного на них другого электрообо-
рудования
Если заземление не требуется по
условиям защиты от атмосферных
перенапряжений.
При прокладке кабеля с метал-
лической заземленной оболочкой
или неизолированного заземляю-
щего проводника на деревянной
опоре перечисленные части, распо-
ложенные на этой опоре, должны
быть заземлены или занулены
Если на съемных (открываю-
щихся) частях не установлено
электрооборудование илн если на-
пряжение установленного обору-
дования нс превышает 42 В пере-
менного тока или НО В постоян-
ного тока (исключение п.7.3.134 ЦУЭ)
74
4.2. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 кВ
СЕТИ С ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Заземляющие устройства электроустановок выше 1 кВ сети с эф-
фективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением
требований либо к их сопротивлению (табл. 4.5), либо к напряжению
прикосновения (см. табл. 2.3), а также с соблюдением требований
к конструктивному выполнению (см. табл. 5.21) н к ограничению на-
пряжения на заземляющем устройстве (табл. 4.6). Требования не
распространяются на заземляющие устройства опор ВЛ.
Таблица 4.5. Предельно допустимое сопротивление 7?
заземляющего устройства электроустановки напряжением выше 1 кВ
сети с эффективно заземленной нейтралью
Сопротивление заземляющего
устройства К, Ом
Удельное сопротивление- земли р, Ом-м
0,5
10-? р
5
р < 500
500 < р < 5000
р > 5000
Примечания- I. Заземляющее устройство, которое выполняется с
соблюдением требований к ею сопротивлению, должно иметь в любое время
года сопротивление не более указанного, включая сопротивление естественных
заземлителей.
2. В целях выравнивания электрического потенциала и обеспеченна при-
соединения электрооборудования к заземлителю на территории, занятой обо-
рудованием, следует прокладывать продольные и поперечные горизонтальные
заземлители и соединять их между собой в заземляющую сетку (см. табл.
5.21).
Таблица 4.6. Предельно допустимое напряжение на заземляющем
устройстве при стекании с него тока замыкания на землю
Нормируемое напря- жение U, кВ Дополнительные защитные меры
До 5 Не требуются
5<(7 <10 Должны быть предусмотрены меры по защи- те изоляции отходящих кабелей связи и теле- механики и по предотвращению выноса опас- ного потенциала заземляющего устройства за пределы электроустановки
Выше 10 Исключен вынос потенциала заземляющего устройства за пределы зданий и внешних ог- раждений электроустановки
75
4.3. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 кВ СЕТИ
С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
В электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с изолиро-
ванной нейтралью сопротивление 7? заземляющего устройства при
прохождении расчетного тока замыкания на землю / в любое время
года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно
быть не более значений, приведенных в табл. 4.7, при этом должны
выполняться также требования, предъявляемые к заземлению (зану-
лению) электроустановок напряжением до 1 кВ.
Таблица 4.7. Предельно допустимое сопротивление заземляющего
___________________________устройства___________________________
Использование заземляющего устройства Сопротивление заземляющего устройства р, Ом Удельное сопро- тивление земли р, Ом • м
Для электроустановок напряжением до 1 кВ и выше /?= 125// р < 500
Для электроустановок напряжением выше 1 кВ 7? = 250//, но не более 10 Ом р < 500
Для электроустановок напряжением до 1 кВ и выше Только для электроуста- новок напряжением выше 1 кВ /? —0,25р// 7? = 0,50р//, но не бо- лее 100 Ом 500 < р < 5000
Для электроустановок напряжением до 1 кВ и выше /?= 1250// 5000
Для электроустановок напряжением выше I кВ 7? — 2500//, но не более 100 Ом
Примечания: I. В качестве расчетного тока / принимается:
а) в сетях без компенсации емкостных токов — полный ток замыкания па
землю:
б) в сетях с компенсацией емкостных токов; для заземляющих устройств,
к которым присоединены компенсирующие аппараты, — ток, равный 125 % но-
минального тока этих аппаратов; для заземляющих устройств, к которым ие
присоединены компенсирующие аппараты, — остаточный ток замыкания на
землю, проходящий в длиной сети прн отключении наиболее мощного из ком-
пенсирующих аппаратов или наиболее разветвленного участка цепн.
В качестве расчетного тока может быть принят ток плавления предохра-
нителей или ток срабатывания релейной защиты от однофазных замыканий
на землю или между фазных замыканий, если в последнем случае защита
обеспечивает отключение замыканий на землю, прн этом ток замыкания на
землю должен быть не менее полуторакратиого тока срабатывания релейной
защиты или трехкратного номинального тока предохранителей.
Расчетный ток замыкания иа землю должен быть определен для той из
возможных в эксплуатации схем сети, при которой этот ток имеет наиболь-
шее значение.
2. В открытых электроустановках напряжением выше 1 кВ сетей с изо-
лированной нейтралью вокруг площади, занимаемой оборудованием, на глу-
бине не менее 0,5 м должен быть проложен замкнутый горизонтальный за-
землитель (контур), к которому подсоединяется заземляемое оборудование.
Если сопротивление заземляющего устройства более 10 Ом (для земли с р
более 500 Ом-м), то следует дополнительно проложить горизонтальные зазем-
лители вдоль рядов оборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5 м
и на расстоянии 0,8—1 м от фундаментов нлн оснований оборудования.
76
4.4. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ
С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ И С ИЗОЛИРОВАННОЙ
НЕЙТРАЛЬЮ
Предельно допустимые значения сопротивлений растеканию за-
земляющего устройства электроустановок напряжением до 1 кВ с за-
земленной нейтралью даны в табл. 4.8 (заземление нейтралей гене-
раторов или трансформаторов или выводов источника однофазного
тока) и в табл. 4.9 (повторные заземлители), с изолированной ней-
тралью — в табл. 4.10.
Таблица 4.8. Предельно допустимое сопротивление заземляющего
устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов
или трансформаторов или выводы источника однофазного тока
Линейное напряжение источника тока, В Сопротивление заземляющего устройства R, Ом Удельное сопротивле- ние земли р, Ом • м
трехфазного однофазного
660 380 2 р < 100
380 220 4
220 127 8
660 380 0,02 р 100 < р < 1000
380 220 0,04 р
220 127 0,08 р
660 380 20 р > 1000
380 220 40
220 127 80
Примечания: 1. Сопротивление заземляющего устройства, к которо-
му присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводы ис-
точника однофазного тока, в любое время года должно быть ие более при-
веденных значений. Это сопротивление должно обеспечиваться с учетом ис-
пользования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных
заземлений нулевого провода ВЛ напряжением до 1 кВ при числе отходящих
линий не менее двух.
2. Нейтраль генератора, трансформатора иа стороне до 1 кВ должна
быть присоединена к заземлителю при помощи заземляющего провод-
ника. Сечение заземляющего проводника должно быть не менее указанного
в табл. 5.3.
Использование нулевого рабочего проводника, идущего от нейтрали геве-
ратора или трансформатора Иа щит распределительного устройства, в каче-
стве заземляющего проводника ие допускается.
Указанный заземлитель ие должен быть расположен в непосредственной
близости от генератора или трансформатора. В отдельных случаях, например
ВО внутрицеховых подстанциях, допускается сооружать заземлитель непосред-
ственно около стены здания.
3. Вывод нулевого рабочего проводника от нейтрали генератора нли транс-
форматора на щит РУ должен быть выполнен: при выводе фаз шинами —
шниой на изоляторах, при выводе фаз кабелем (проводом) — жилой кабеля
(провода). В кабелях с алюминиевой оболочкой допускается использовать обо-
лочку в качестве нулевого рабочего проводника вместо четвертой жилы.
Проводимость нулевого рабочего проводника, идущего от нейтрали. гене-
ратора или трансформатора, должна быть не меиее 50 % проводимости вы-
вода фаз.
77
Таблица 4.9. Предельно допустимое сопротивление
повторных заземлителей электроустановки напряжением
до 1 кВ с заземленной нейтралью_____________________
Линейное напряжение источника тока, В 1 Сопротивление зазем- ляющего устройства R, Ом Удельное сопро- тивление земли р, Ом м
Трехфазного однофа зного
660 380 5/15 рС 100
380 220 10/39
220 127 20/60
650 380 0,05 р /0,15 р 100 1000
38Q 220 0,10 р/0,30 р
220 127 0,20р/0,60р
660 380 50/150 р> 1009
380 220 100/300
220 127 200/600
Примечания; 1. Общее сопротивление растеканию заземлителей (в
том числе естественных) всех повторных заземлений нулевого рабочего про-
вода каждой ВЛ в любое время года должно быть не более значений, при-
веденных в числителе дроби. При этом сопротивление растеканию заземлите-
ля каждого из повторных заземлений должно быть не более значений, при-
веденных в знаменателе дроби
2. На ВЛ зануление должно быть осуществлено рабочим проводом, про-
ложенным на тех же опорах, что и фазные провода.
3. На концах ВЛ (или ответвлений от ннх) длиной более 200 м, а также
на отводах от ВЛ к электроустановкам, которые подлежат занулению, долж-
ны быть выполнены повторные заземлители нулевого рабочего провода. При
этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, на-
пример подземные части опор, а также заземляющие устройства, выполненные
для защиты от грозовых перенапряжений.
Указанные повторные заземлители не требуются по условиям защиты от
грозовых перенапряжений.
4. Повторные заземлители нулевого провода в сетях постоянного тока
должны быть выполнены прн помощи отдельных искусственных заземлителей,
которые не должны иметь металлических соединений с подземными трубопро-
водами. Заземляющие устройства на ВЛ постоянного тока, выполненные для
защиты от грозовых перенапряжений, рекомендуется использовать для по-
вторного заземления гулевого рабочего проводника.
5. Заземляющие проводники для повторных заземлителей нулевого про-
ьэда должны быть выбраны из условия длительного прохождения тока ие
кГенее 25 А. По механической прочности эти проводники должны иметь раз-
меры не менее приведенных в табл 5.2.
Таблица 4.10. Предельно допустимое сопротивление .
заземляющего устройства
Мощность генераторов, трансформаторов S, кВ-А Сопротивление заземляю- щего устройства R, Ом Удельное сопротивление земли р, Ом • м
S> 100 4 р < 500
Sc 100 10
S < 100 8-10—Зр 500 С р С 5000
S С 100 2-10-?р
S> 100 40 р > 5000
Sc 100 100
Примечание. Если генераторы или трансформаторы работают парал-
лельно, то сопротивление определяется их суммарной мощностью.
78
V
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ
КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ
ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
5.1. ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ И НУЛЕВЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПРОВОДНИКИ
В качестве заземляющих или нулевых защитных проводников
должны быть использованы в первую очередь нулевые рабочие про-
водники, а затем специально предусмотренные для этой цели про-
водники (стальная полоса, круглая сталь), а также естественные про-
водники (трубы, оболочки кабелей и т. д.).
Выбор вида заземляющих и нулевых защитных проводников при
обеспечении равных условий безопасности обслуживания электроус-
тановок и технологического оборудования следует производить по ми-
нимуму затрат с учетом требований эстетики, а также в соответст-
вии с табл. 5.1—5.4.
По проводимости, термической стойкости и сопротивлению цепи
фаза — нуль заземляющие и нулевые защитные проводники должны
Соответствовать требованиям, приведенным в табл. 5.3.
Выбор защитных проводников при условии иагрева при корот-
ком замыкании. Температура нагрева защитных проводников при
КЗ должна быть не выше следующих предельно допустимых зиаче-
Шины:
медные .............................................300
алюминиевые.............................• . . . . 200
стальные, не имеющие непосредственного соединения
с аппаратами...................................... 400
стальные с непосредственным присоединением к аппа-
ратам .........................•....................300
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение,
кВ:
до 10............................................. 200
20—220 ..........................................125
Кабели и изолированные провода с медными и алюминие-
выми жилами и изоляцйей:
поливинилхлоридной и резиновой.....................150
полиэтиленовой .....................................120
Медные неизолированные провода при тяжении, Н/мм2:
менее 20 .......................................... 259
20 и более .... ........................» 200
Алюминиевые неизолированные провода при тяжении,
Н/мм2:
менее 10..............................................200
10 и более ........................................160
Алюминиевая часть сталеалюминиевых проводов ...» 200
Условия безопасности обслуживания нулевых рабочих и нуле-
вых защитных проводников изложены в табл. 5.5.
В случае, когда сечение стальных заземляющих проводников
79
Таблица 5.1. Рекомендуемые естественные заземляющие
и нулевые защитные проводники
Естественные заземляющие и нулевые защитные проводники Расчетные формулы Рекомендации по проекти- рованию и монтажу
1. Стальные и железобетонные карка- сы производственных зданий и со- оружений (3.15)—(3.18) § 6.1, 6.4
2 Металлические конструкции про- изводственного назначения (под- крановые пути, каркасы РУ, гале- реи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрам- ления каналов и т. п.) (3.15)—(3.18) §6.1, 6.4
3. Стальные трубы электропроводок См. 12] —
4. Алюминиевые оболочки кабелей См. 12] —
5. Металлические кожухи и опорные конструкции шинопроводов, метал- лические короба и лотки электро- установок (3.6)—(3.14) § 6.4
6 Металлические стационарные от- крыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопро- водов горючих и взрывоопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления См. [2]
Примечания; 1. Использование металлических оболочек трубчатых
проводов, несущих тросов при тросовой электропроводке, металлических обо-
лочек изоляционных труб, металлорукавов, а также брони и свницовых обо-
лочек проводов и кабелей в качестве заземляющих или нулевых защитных
проводников запрещается.
В помещениях и наружных установках, в которых требуется применение
заземления нли зануления, этч элементы должны быть заземлены нли зану-
лены и иметь падежные соединения иа всем протяжении. Металлические со-
единительные муфты и коробки должны быть присоединены к броне и к ме-
таллическим оболочкам пайкой или болтовым соединением.
2. Магистрали заземления или зануления н ответвления от них в закры-
тых помещениях и в наружных установках должны быть доступны для осмот-
ра и иметь сечения не меиее приведенных в табл. 5.2. Требование о доступно-
сти для осмотра ие распространяется иа нулевые жилы и оболочки кабелей,
на арматуру железобетонных конструкций, а также на заземляющие и нуле-
вые защитные проводники, проложенные в трубах и коробах, а также непо-
средственно в теле строительных конструкций (замоноличеиные)»
Ответвления от магистралей к электроприемникам напряжением до I кВ
допускается прокладывать скрыто (непосредственно в стене, под чистым по-
.'ом и т. п.) с защитой нх от воздействия агрессивных сред. Такие ответвле-
ния ие должны иметь соединений.
3. В наружных установках заземляющие н нулевые защитные проводники
попускается прокладывать в земле, в полу нли по краю площадок, фунда-
ментов технологических установок и т. п.
4. Использование иеизолироваииых алюминиевых проводников для про-
кладки в земле в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников
ие допускается.
5. Приведенные в пп. 1—6 проводники, конструкции и другие элементы
могут служить единственными заземляющими или нулевыми защитными про-
водниками, если они по проводимости удовлетворяют требованиям и если
обеспечена непрерывность электрической цепи на всей ее длине. Заземляю-
щие и нулевые проводники должны быть защищены от коррозии.
80
Таблица 5.2. Наименьшие размеры заземляющих и нулевых
защитных проводников
Наименование Медь Алюми- ний Сталь
в зданиях в наруж- ных уста- новках в земле
Неизолированный проводник:
сечение, мм2 4 б — —
диаметр, мм — 5 6 10
Сечение изолирован- ного провода, мм2 1.5* 2,5 — — —
Сечение заземляющей и нулевой жил ка- белей и многожиль- ного провода в об- щей защитной обо- лочке с фазными жилами, мм2 1,5* 2,5 —— ——
Толщина полки из уг- ловой стали, мм — — 2 2,5 4
Полосовая сталь:
сечение, мм2 — — 24 48 48
толщина, мм — — 3 4 4
Толщина стенки водо- газопроводной тру- бы (стальной), мм — — 2.5 2,5 3,5
Толщина стенки тон- костенной трубы (стальной), мм — — 1,5 2,5 Не допус- кается
* При прокладке гроводов в трубах сечение нулевых защитных провод-
ников допускается применять равным 1 мм2, если фазные проводники имеют
то же сечение.
6—238
81
Таблица 5.3. Выбор сечения заземляющего и нулевого защитного
проводников в зависимости от напряжения электроустановки
и режима нейтрали
Режим нейтрали Требования к сечению заземляющего и нулевого защитного проводников
Электроустановки на- пряжением выше 1 кВ с эффективно зазем- ленной нейтралью Сечение заземляющего проводника должно быть выбрано таким, чтобы при протекании по нему наибольшего тока однофазного КЗ температура заземляю- щего проводника ие превысила 400 °C (кратковременный нагрев, соответству- ющий времени действия основной защи- ты и полного времени отключения вы- ключателя)
Электроустановки на- пряжением до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью Проводимость заземляющего провод- ника должна составлять не меиее 7з проводимости фазиыХ проводников, а сечение — не менее приведенных в таб- лице. Не требуется применения провод- ников сечением медиых более 25 мм2, алюминиевых — 35 мм2, стальных — 120 мм2. В производственных помещени- ях с такими электрическими магистраля- ми заземления из стальной полосы дол- жны иметь сечение не меиее 100 мм2. Допускается применение круглой стали того же сечения
Электроустановки на- пряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью Полная проводимость нулевого защит- ного проводника во всех случаях долж- на быть не менее 50 % проводимости фазного проводника
Примечания; 1. В целях обеспечения автоматического отключения
аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников
должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нуле-
вой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий (не меиее) в 3 раза
номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, в 3 раза
номинальный ток нерегулируемого расцепителя'или уставку тока регулируе-
мого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую
от тока характеристику.
2. При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только
электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводни-
ков должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатыва-
ния, умноженный на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским дан-
ным), и иа коэффициент запаса, равный 1.1. При отсутствии заводских дан-
ных для автоматических выключателей о номинальным током до 100 А
кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать ие менее 1,4, а
для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А—ие
менее 1,25.
3. Если указанные требования не удовлетворяют значениям тока замыка-
ния на корпус или иа нулевой защитный проводник, то отключение прн этих
замыканиях должно обеспечиваться при помощи специальных защит,
4. В электроустановках напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью
в целях удовлетворения указанных требований нулевые защитные проводники
рекомендуется укладывать совместно или в непосредственной близости с фаз-
ными.
82
S
й)
S
№
И
S
4>
&
S
а
S
3
to
ЙГ
ч
хо
S3
2
х
X
д
X
д
i
с
о
X
№
ш
И
о
д
Л
В
№
X
X
д
S
р
№
X
д
о
ч
§
д
о
я
д
о
о
X
X
X
я
х
д
%
с
X
д
co
си
ч
а
3
2
2
CU
СО
СО
X
о
о
о
2
X
X
о
£
о
си
X
a
a
<u
cu
2
си
a
£
д
д
X
>a
tt
СО
X
ас
а
3
о
си
си
ч
о
о
а
CU
*
а
§
а
а
о
я
д
о
S
5
2
си
со
х а
к L0
л
2
со
о
си
о
2
о
а *&
5£
Ы га
си
<и
о
си
X
о
о
си
о
CU
X
си
X
о
о
X
X
3
S
о
си
2
си
о
X
си
CU
CU
2
д
ч
Я X s
Д Я
S
5 д
д
s
9
д
ж
X
•к
си
со
си
X
X
X
sS
CD
си
X
ей
си
(U
си
<d PQ
си
2
к
си
си
о
*
2
О
2
§
X
2
S3
ей
X
о
£
§
PQ
ьО
о
о
сч
си
СП
си
»х
X
а
о .
3>к
S ЕС
о
со
о
X
о
X Х0
си
X S
си
2
я
3
о
си
X
2
ай
3
<и
X
си
X
2
(U
а
2
о
X
о
о
со
со
о
2
ай
S
о
д
д
ч
я
ч
X
X
X
я
X
д
2
со
о
О
X
О
О
к
си
2
си
О
X
CU
О
<и
CU
си
а
3
2
о
X
О
2
3
CU
си
2
га
си
к
X
о
о
о
Ч
2
п
Д
X
О.
д
3
а
3
си
X
CU
си
си
®а
с
CU
СП
X
си
X
л
о
со
си
К(
О
си
в
2
О
я
я
X
ж
3
X
X
си
3
X
си
2
си
X
си
»х
си
2J
3 о
о
X
2 ю
о о
2
о
со
си
2
3
со
»х
X
си
3
X к
д *
О. Я
(V 1ч
X
я
д
2
•X
л
я
л
& ОС
ч л
X
я
ч
Я
ч
Д
к
X
я
т
ч
д
д
д
о
ч
ей
К <3
X Я
3 °
- х
X
ч
д
X
д
д
м
я
tai
X
Ч
т
Ч
ч
О
X
X
X
Ч
д
3
д
д
ч
КЗ
д
ч
0
X
д
о
X
х
СП
д
я
X
ч
д
я
д
5
ч
X
д
X
х
д
3
3
«
д
3
д
X
д
X
3
2
ж
ч
я
д
я
ч
д
д
х
д
л
си
3
2
2
X
си
си
(33
о
а
S3
2
си
а
5
со
си
си
<и
»х
ч
CU
Х(
X
К
о
X
о
си
си
X
КЗ
д
ч
д
ч
X
X
я
д
3
X
д
ч
д
X
к
ч
>а
3
2
си
иа
(U
X
си
И
си
а
«и н
о
о
X
си
СП
2
3
си
о
(U
си
CU
3
о
о
X
X
со
«ч
2
X X
2
о
си
я
3
2
ч
X
3
д
д
КЗ
о
д
д
X
2
ч
X
о
X
О
к
X
д
я
д
X
м
X
X
0>
э
д
£
, о
Д X
X
S0Q
X
Сч «
о со
д
о
Я
д
2
с
д
X
3
2
к
ч
я
д
X
а
X
%
X
о
X
я
д
о
X
X
д
д
я
к
КЗ
о
д
КЗ
X
д
S
д
я
м
к
X
5
£
д
X
д
2
ч
о
д
с
д
с
X
2
к
м
X «
О 2
ч 3
д
сх
к
3
я
*
о
сх
о
д
д
ч
3
X
я
д
я
X
о
с
о
X
о
X
X
X
ч
о
д
о
сх
с
2
я
X
д
о
д
X
*
ч
о
ч
о
S -
Й «
X
X
X
д
3
д
£
ч
к
д
д
X
2
д
ч
2
ж
ч
£
д
я
д
£
д
X X
3
- X
д
3
о
ж
3
о
X
X
и Д
со
j5 S*
ЙО Е
5
X
2
X
ч
д
д
3
д
д
« я
х
X
3
X
в
2
, X
X
л
д
о
X
X
X
ч
д
д
о
X
д
ж
X
X
я
д
5
*
я
ч
X
Я
И
ч
ч
£
д
X
3
2 °
Чгд
д
.« я
Ч<Х5
X
X
X
X
СТ)
к
X
X
X
*
о
s
о
д
д
ч
я
Ч
О
О ®
я«
И И
д
X
X
д
X
3
f- jc
О Ef
Я 3
и W
я
д
£
д
д
X
X
о
д
д
о .
9-^3
еж-
д
д
д
ч
£
СП
X КЗ
3 5
X «>
3*
X
3
д
д
ч
кз
о
X
S
X
В
2
ч
£
д
я
я
X
ч
я
ч
X
л
X
ч
X
д
д
ч
д
о
д
X
О
о
X
д
я
*
ч
ч
X
я
д
д
с
X
3
2
ч
£
д
3
х
X <у
ч Й
2 о
д ч
о
X
X
X
3
2
к
ч
я
я
Ч
д
•** v Д
д
£ X
о
X
ч
я
X
д
X
Q
д
X
X
я
д
я
д
о
к
6*
83
д
Таблица 5.5. Требования к изоляции нулевых рабочих
и нулевых защитных проводников
Требования к изоляции Условия применения проводников
Изоляция, равноценная изоляции фазных про- водников1 Такая изоляция обязательна для ну- левых рабочих и нулевых защитных про- водников в тех местах, где применение неизолированных проводников может привести к образованию электрических пар или к повреждению изоляции фаз- ных проводников в результате искрения между неизолированным нулевым про- водником и оболочкой или конструкцией (например, при прокладке проводов в трубах, коробах, лотках)
Изоляция ие требуется В качестве нулевых рабочих и нуле- вых защитных проводников применяют- ся кожухп и опорные конструкции ком- плектных шинопроводов и шипы ком- плектных РУ (щитов, распределитель- ных пунктов, сборок и т. п.), а также алюминиевые или свинцовые оболочки кабелей. В производственных помещениях с нор- мальной средой допускается использо- вать в качестве нулевых рабочих провод- ников указанные металлические конст- рукции, трубы, кожухп и опорные кон- струкции для питания однофазных оди- ночных электроприемников малой мощ- ности, например в сетях до 42 В, при включении на фазное напряжение оди- ночных магнитных пускателей или, кон- такторов, при включении на фазное на- пряжение электрического освещения и цепей управления и сигнализации на кра- нах
1 Нулевые рабочие проводники должны быть рассчитаны на длительное
протекание тока.
84
Таблица 5.6. Заземляющие и нулевые защитные проводники,
рекомендуемые для производственных помещений
Вид заземляю- щего и нулевого защитного проводников Характеристика среды Рекомендуемые стальные проводники Допустимые к применению стальные проводники
Магистрали за- земления и зануления Нормальная или влажная Стальная поло- са 40X3, ЗОХ Х4 мм Стальная поло- са 40x4 мм, сталь круглая 0 14 мм
Сырая или хи- мически ак- тивная1 Сталь круглая 0 14 мм Стальная поло- са 30X4, ЗОХ Х5, 40X4 мм
Ответвления от магистралей заземления и зануления Нормальная или влажная Стальная поло- са 20X3, 25X3 мм Сталь круглая 0 5—10 мм
Сырая или хи- мически ак- тивная1 Сталь круглая 0 6—10 мм Стальная поло- са 20X4, 25Х Х4 мм
* Рекомендуются соответствующие среде защитные покрытия.
Таблица 5.7. Проводники равной активной проводимости
при плотности тока до 2 А/мм2
Алюминиевые проводники сечением, мм* Стальные проводники
круглые диаметром, мм полоса размером, мм труба внутрен- ним диаметром, мм (дюйм) уголок размером, мм
2,5 6 — —
4 10 20X3 6,3(1/4) -—
6 14 25X3 9,4(3/8) —
10 22 40x3 19(3/4) 25x25x3
16 32 70X4 60X4 32(5/4) 30 x 30 x4
85
Таблица 5.8. Активное и внутреннее индуктивное сопротивления стальных круглых шин, Ом/км
Плотность тока» А/мм2 Номинальный диаметр, мм
5 6 8 10 12 14 16
0,1 8,35/33,58 7,7/5,53 — 8,8/3,85 5,8/3,3
0,2 10,8/8,1 10,6/9 12,79/7,15 9,60/5,4 7,5/4,25 6,08/3,45 5,1/2,9
0,3 13,8/11,2 11,3/9,8 11,75/6,65 8,8/5 6,8/3,85 5,55/3,15 4,6/2,6
0,4 15,4/13,3 11,5/10,3 11,1/6,25 8,25/4,65 6,3/3,55 5,2/2,95 4,25/2,4
0,5 14,6/12,4 11,4/10,3 10,4/5,9 7,8/4,4 6/3,4 4,95/2,8 4,05/2,3
0,6 14,2/12,1 11,2/10 10/5,65 7,5/4,25 5,75/3,25 4,75/2,7 3,9/2,2
0.8 13,2/11,2 10,8/9,3 9,5/5,4 7,15/4,05 5,6/3,15 4,5/2,55 —
1 12,7/10,5 10,7/9,2 9,2/5,2 7/3,95 — — —
1,2 12,7/10,5 10,7/9,2 9/5,4 — — -
Приме ч а н и е. В числи теле приведены з начення активных сопротивлений, в знаменателе — внутренних ин; активных.
Таблица 5.9. Активное н внутреннее индуктивное сопротивления угловой стали, Ом/км
Плотность тока» А/ммг Размер угловой стали, мм
25X25x3 30X30 X4 40 X 40 X4 50x50X5 I 60 x60 x6 | 75X75X10
0,2 2,67/1,51 2/1,13 1,5/0,83 1,17/0,65 0,78/0,44
0,3 3,28/1,86 2,5/1,41 1,85/1,05 1,36/0,75 1,06/0,59 0,68/0,38
0,4 3,15/1,78 2,35/1,33 1,74/0,97 1,26/0,7 0,97/0,55 0,6/0,34
0,5 3,00/1,7 2,2/1,24 1,64/0,91 1,17/0,65 0,9/0,51 0,56/0,32
Со 0,6 2,88/1,03 2,08/1,18 1,55/0,86 1,11/0,62 0,85/0,48 0,53/0,3
0,8 2,65/1,5 1,9/1,07 1,43/0,79 1/0,57 0,76/0,43 0,48/0,27
1 2,48/1,4 1,77/1 1,32/0,73 0,92/0,52 0,7/0,4 0,45/0,255
1,2 2,35/1,33 1,66/0,92 1,24/0,69 0,86/0,49 0,66/0,37
1 ,4 2,25/1,27 1,58/0,88 1,19/0,66 0,84/0,47 —
1 ,6 2,15/1,22 1,53/0,85 1,15/0,64 ' - —
1,8 2,08/1,18 1,50/0,83 — — —
2 2/1,13 — ——
Примечание. В
числителе приведены значения активных сопротивлений, в знаменателе — внутренних индуктивных.
tn
CCS
Ef
S
Ю
с- со СП СП Г- <о СО LO :О
— ГИСО г- осч СП 00 Г- Ь- СО X СО X оорооооо(( К 001 О О О О О , Ф ('* Ф О) о ’ со — О о -
LO СЧ~ t ' 2 СО rat- ОО гаг — СП ' ' CDrat-ХСЧ—О О X) 4 *-** 4 *—4
। ’< • 1 • Н । ’< » Н । '* f << X 2 В 0] полос» о 00 00 Г- гаг со rf СЧ — — Г* *\ Г,
^тН’^'ООМ'—'CDN с ел X X X t - N «—< <-ч о О О о о о . . СЧ СО г- ю X со СП X ОХ ФХ rf -С С0 СО S н >* ч в В (U ь « В о S <я в от « X 3 щ л ч >а сч’ СЧ о о' о ' СО СО - - * - -сч сч сч сч сч
ж" СЧ 00 СО отивления ст; 100 СП СП СО Ь-О X Г- ь-. Г- со со ООО 000 со СП СО СП 00 ю -сч сч —< *-< ** «—*w е
£ сх с
ер трубы, мм/(д 32 (ГЛ) —< О —< сп х сч о х X СЧ — О СП СП СП СП X — -Н о о о о о . СЧ СЧ Г- rat- XX rat* О СО сс -Ч СП X N Ф Ф со Ф (МСЧ— « S в <и о д S о р. с о о о 3 к со S X Я( |,ина шины, мм 'Т ина шины, мм о гТ „ rat< rat- О —• СП СП со ю со сч оч ?>СЧ О X СЧ X rat* ‘'00 X - * -СО - -СЧ 03 со СЧ сч
й р) Л Л г*^ к к S Тол ш Шир raf —‘ Ю со од со w — о о со со х со СО х X X СП X rat- X -X -to - - СО - иО - ю ю СО tn
25,4 (1) Г- Ф Ф "0 О1 СО X rat- X СЧ —- —< —' — I о СЧ to СЧ о’« X X ' СП г~ -хсч — о о СП в S к « в в к о tr л . в >. о S X X о сх >> X и к С5 СЧ
- ' СЧ ------ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ О) — 3 й- х й о га Pt в О Р( в в >. с* о» ас о х О Q Ф С. н н X >, о в в й ? о с со „ л , • в га в* s'0 к & га н <х 3 X X СП X СП со X CDXX NNb
IO X О N S'; - X СО OXT'-COXXX-frat- I 5Л 1. Удельные акт S 1"^ о о о о о о Ю X Ь- rat- М* СП ф ф га4 - X £4
СТ1 1 X X X X О) со об X X Ф ССООХ Ь-Ф фф СО со со СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ о СЧ to X X Г- rat- СП СЧ — X со tn X rat- rat- СО СО X X СО X rat- 1О СО О -XX -СЧ - г^_ - -со -СО Ь- СО со
В сч S Таблица
Н О о н о Ё *5 £ О н — СЧ X raf- X СО Г'- X СП —« ООООООООО— и & S s га Зн G3 а со С сч п ПОТИэсть тока, А/мм3 СЧ raj* СО X X о о о О —< —
Примечание. В числителе приведены значения активных сопротивлений, в знаменателе— индуктивных.
88
в производственных помещениях не определяется термической стой-
костью или проводимостью по сравнению с фазными, а только тре-
бованиями механической прочности, выбор стальных проводников
производится по табл. 5.6.
В табл. 5.7 приводятся стальные проводники, эквивалентные по
проводимости алюминиевому проводнику круглой формы.
Значения сопротивлений нулевых защитных проводников при-
водятся в табл. 5.8—5.11.
В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников ис-
пользуются медные и алюминиевые провода, жилы кабелей и нуле-
вые шины шинопроводов. Активное сопротивление медных проводов
и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией при / = 70°С при
изменении сечения жилы от 1 до 240 мм2 изменяется от 22,2 до
0,092 Ом/км. Активное сопротивление алюминиевых проводов и ка-
белей с резиновой и пластмассовой изоляцией при изменении сечения
жилы от 2.5 до 240 мм2 изменяется от 15 до 0,156 Ом/км.
Внутреннее индуктивное сопротивление медных и алюминиевых
проводов имеет незначительную величину — примерно 0,0156 Ом/км.
Внешнее индуктивное сопротивление медных и алюминиевых прово-
дов зависит от сечения и взаимного расположения. При изменении
расстояния между фазовым и нулевым проводами от 0,4 до 20 м
сопротивление изменяется от 0,7 до 1,25 Ом/км.
Активное сопротивление медных шин прн /—70 °C и переменном
токе с изменением сечения от 25X3 до 120X10 мм2 изменяется от
0,305 до 0,025 Ом/км. Активное сопротивление алюминиевых шин
на переменном токе и при /=70°С с изменением сечения от 25X3 до
120X10 мм2 изменяется от 0,485 до 0,038 Ом/км.
Внутреннее индуктивное сопротивление шии из алюминия и ме-
ди мало и составляет примерно 0,015 Ом/км.
Металлоконструкции зданий. В качестве нулевых защитных про-
водников используются фермы, колонны и т. п. Стальные провод-
ники имеют высокое удельное сопротивление при постоянном токе
(0,14 Ом-мм2/м), а при переменном токе — значительное индуктив-
ное сопротивление. Их активное и индуктивное сопротивления изме-
няются нелинейно в зависимости от плотности тока и соотношения
периметра к сечению.
Большое значение имеет то, что стальные проводники прокла-
дываются на некотором (в большинстве случаев значительном) рас-
стоянии от фазных; вследствие этого значительно увеличивается внеш-
нее индуктивное сопротивление цепи фаза—-нуль. Электрическое со-
противление стальной полосы при изменении размеров от 20X4 до
100X8 и при плотности тока J — 0,5 А/мм2 изменяется от 6,1 до
1,05 Ом/км. Активное и внутреннее реактивное сопротивления круг-
лых стальных проводников прн изменении диаметра от 5 до 20 мм
и при плотности тока /==0,5 А/мм2 изменяются от 19,8 до 3,12 Ом/км.
Сопротивление угловой стали при изменении размеров от 40X40 до
63x5 и при плотности токов 7=0,5 А/мм2 изменяется от 1,76 до
1,07 Ом/км. Двутавровая балка 12 при такой же плотности тока
имеет сопротивление 0,43 Ом/км. Двутавровая балка 18 при плотно-
сти тока 7 = 0,3 А/мм2 имеет сопротивление 0,37 Ом/км. Сведения по
проводимости каркасов распределительных щитов, протяжных ящи-
ков, протяжных и ответвительных коробок нет.
Стальные трубы электропроводок. Стальные трубы всех диамет-
ров могут быть использованы в качестве нулевых защитных провод-
ников при относительно небольших расстояниях от подстанций до
89
электропрпемппков п алюминиевых проводников. При медных про-
водниках, проложенных в трубах, водогазопроводные трубы диамет-
ром менее 2" и электросварные диаметром до 47 мм могут быть ис-
пользованы в качестве зануляющих. При больших диаметрах труб
и при медных проводниках не соблюдается условие 50 %-ной прово-
димости. При изменении диаметра водогазопроводных труб по ГОСТ
3262—75* от ’А" До 2‘/2" сопротивление уменьшается с 2,2 до 0,7 Ом/
км. При изменении диаметра электросварных труб по ГОСТ
10704—76* от 20 до 59 мм сопротивление уменьшается с 2,8 до
0,9 Ом/км.
Алюминиевые оболочки кабелей. В качестве нулевого защитного
проводника часто используют алюминиевые оболочки кабелей. Актив-
ное сопротивление алюминиевой оболочки кабелей при изменении
сечений жилы трехжильного кабеля от 6 до 240 мм2 уменьшается от
1,045 до 0,215 Ом/км в кабелях с алюминиевыми жилами и от 0,985
до 0,212 Ом/км в кабелях с медными жилами. При использовании
четырехжильного кабеля активное сопротивление нулевой жилы
и оболочки при изменении сечения жил кабеля от 6 до 185 мм2 умень-
шается от 0,867 до 0,18 Ом/км в алюминиевых кабелях и от 0,762
до 0,155 Ом/км в медных кабелях.
Лотки. Лотки типов К420 и К422 исследованы на возможность
использования их в качестве нулевых защитных проводников. Было
экспериментально установлено, что сопротивление 1 м секции Z —
— 0,77-10-3 Ом (/исп = 200 А) с учетом сопротивления контакта.
Электрическое сопротивление контактного соединения оцинкованной
пластины Z = 0,39-10~3 Ом (/ИСп = 200 А), окрашенной пластины Z —
= 0,65-10“3 Ом (/Исп==200 А), целой конструкции лотка на той же
длине Z = 0,32-10~3 Ом.
Исходя из проводимости лотка, равной 50 %-ной проводимости
фазного проводника, лотки К420 и К422 могут применяться в каче-
стве нулевого защитного проводника, если на лотках проложены в се-
ти с глухозаземлеиной нейтралью алюминиевые провода сечением не
более 70 мм2, а в сети с изолированной нейтралью — для всех сече-
ний кабелей. При этом окрашенные лотки не могут быть использова-
ны в качестве нулевых защитных проводников.
Возможность использования лотков в качестве нулевых защит-
ных проводников зависит от длины лотковой линии (числа соединяе-
мых секций) и должна решаться путем расчета цепи фаза — пуль.
Однако соединение лотков К420 и К422 не удовлетворяет требовани-
ям ГОСТ 10434—82*, так как электрическое сопротивление контакт-
ного соединения в 2,9 раза больше сопротивления целого участка.
Поэтому соединение таких лотков должно выполняться двумя бол-
тами вместо одного или одна сторона соединителя должна прива-
риваться в заводских условиях.
Соединения лотков НЛ20-П2 и НЛ40-П2 (рис. 5,1) полностью
удовлетворяют ГОСТ 10434—82* и могут быть рекомендованы в ка-
честве нулевого защитного проводника в цепи фаза — нуль.
Короба прямые (рис. 5.2). Экспериментально было установлено,
что активное сопротивление 1 м короба с учетом сопротивления элек-
трического контакта равно:
ZKJ1 = 0,62- Ю~3 Ом; Zvl050 = 0,27- IO—3 Ом.
При использовании коробов в качестве нулевых защитных про-
водников по условиям 50 %-ной проводимости могут быть проложе-
90
иы алюминиевые провода следующих сечений: до 95 мм2— в коробах
типа КЛ, до 240 мм2 — типа У1050; в сети с изолированной ней-
тралью — при сечениях до 240 мм2. Контактное соединение оцинко-
ванных коробов типа У1050 удовлетворяет ГОСТ 10434—82* и ГОСТ
17441—84 для контактов, отнесенных ко второму классу, и имеет
Рис. 5.2. Прямые короба
электрическое сопротивление Z=44-10-6 Ом. Контактное соедине-
ние окрашенных коробов типа У1080 имеет электрическое сопротив-
ление Z—82,8-10~6 Ом, что больше сопротивления целого участка,
поэтому эти соединения могут быть рекомендованы в том случае,
если они зачищены и смазаны.
5.2. КОНСТРУКЦИИ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
В качестве естественных заземлителей рекомендуется использо-
вать сооружения, указанные в табл. 5.12.
Железобетонные фундаменты производственных здаинй являют-
ся одними из наиболее распространенных сооружений, используемых
Для указанных целей. Типы фундаментов под колонны производствен-
ных зданий представлены в табл. 5.13. Указанные фундаменты ох-
ватывают основные типы встречающихся в промышленном строитель-
стве фундаментов: свайные, пирамидальные, ленточные сборные, лен-
точные монолитные, монолитные сборные. Все типы фундаментов
91
Таблица 5.12. Естественные заземлители
Естественные заземлители Расчетные формулы Рекомендации по проекти- рованию и монтажу
1. Железобетонные фундаменты про- изводственных зданий и сооруже- ний (3.75)—(3.91) § 6.1
2. Технологические, кабельные и сов- мещенные эстакады промышлен- ных предприятий (3.92)—(3.95) § 6.1
3. Кабельные тоннели промышленных предприятий (3.92)—(3.95) § 6.1
4. Рельсы электрифицированных же- лезных дорог на станциях и пере- гонах, а также рельсы подъездных путей тяговых подстанций перемен- ного тока (3.19)—(3.42) § 6.1
5. Рельсовые пути магистральных не- электрифнцнрованпых железных дорог и подъездные пути при на- личии преднамеренного устройства перемычек между рельсами (3.19)—(3.32) § 6.1
6 Рельсы кранового пути при уста- новке краиа на открытом воздухе (3.92)—(3.95) § 6.1
7 Обсадные трубы скважин (3.64)—(3.74) —
8. Проложенные в земле водопровод- ные и другие металлические трубо- проводы, за исключением трубо- проводов горючих и взрывоопас- ных веществ и смесей, канализа- ции и центрального отопления (3.64)—(3.74)
9. Заземлители опор ВЛ, соединен- ные с заземляющим устройством электроустановки при помощи гро- зозащитного троса ВЛ (если трос (3.3)
не изолирован от опор ВЛ) <
10. Нулевые провода ВЛ напряжени- ем до 1 кВ с повторными заземли- телями при числе ВЛ не менее двух (3.92)—(3.95)
11. Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле (3.64)—(3.74) —-
12. Металлические шпунты гидротех- (3.3), (3.4), —
нических сооружений, водоводы, затворы и т. .п. (3.59)—(3.63)
Примечания; I. Заземлители должны быть связаны с магистралями
заземлений не менее чем двумя пповодннками, присоединенными к заземли-
телю в разных местах. Это требование не распространяется на опоры ВЛ,
повторное заземление нулевого проводника н металлические оболочки ка-
белей.
2. Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в каче-
стве естественных заземлителей. Если оболочки кабелей служат единствен-
ными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учи-
тываться при числе кабелей не менее двух.
92
Ир:.;.. Таблица 5.13. Типы фундаментов
жЖ' ' Тип фундамента Конструкция
^Ступенчатый на основании: естественном ’ кГ свайном jdz п ~Li-
т U 9 и и
/ Р 4 '«Йирамидальный с колонной {Г CL
Сборный с колонной А I 1 I
Свайный от?
Ленточный: монолитный сборный
93
делятся на два вида; одни из ннх предназначен под установку желе-
зобетонных колонн, другой — стальных. Оба типа фундаментов име-
ют стальные каркасы, погруженные в массу бетона. Стальные арма-
турные стержни отделены от земли защитным слоем бетона, толщина
которого устанавливается от 10 до 70 мм. Удельное электрическое
сопротивление увлажненного бетона (бетона в незамерзшей земле)
1504-300 Ом'М, т. е. на уровне расчетного удельного электричес-
кого сопротивления земли.
Железнодорожные рельсы. Заземлению на тяговую рельсовую
сеть подлежат все конструкции, иа которых крепятся провода кон-
тактной сети илн провода воздушных линий электропередачи, рас-
положенные на опорах контактной сети, независимо от расстояния
до проводов и элементов, находящихся под напряжением, а также
все другие металлические сооружения, конструкции и устройства, рас-
положенные в опасной зоне, определяемой по рис. 5.3 (зона Л).
Рис. 5,3. Зоны заземления одиночных объектов, ие связанных с тя-
говым электроснабжением (а), и график определения высоты распо-
ложения незаземляемых металлических объектов (б):
зона Л — заземляются все металлические элементы конструкций; зона Б — ме-
таллические элементы конструкций не заземляются; h — высота подвески про-
вода напряжением выше 1 кВ; Н — высота расположения незаземленных ме-
таллических элементов конструкций; О — вертикальная проекция крайнего про-
вода контактной сети ВЛ 6 (10) кВ
Тяговая рельсовая сеть должна быть электрически непрерывной
от любого участка пути до пунктов присоединения отсасывающих
линий тяговых подстанций. От каждого участка тяговой рельсовой
сети должен быть обеспечен двухсторонний отвод токов путем сое-
динения его со смежными участками пути, с рельсами параллельных
путей через междупутные электрические соединители (перемычки).
Каждая конструкция, электрически представляющая одно целое,
должна иметь только одно заземление на тяговую рельсовую сеть.
При выполнении этого заземления двумя проводниками расстояние
между узлами крепления их к рельсу должно быть не более 200 мм.
94
Не допускается металлически соединять разные конструкции или уст-
ройства, если каждое из них имеет заземление на рельсы в разных
точках тяговой рельсовой сет и.
Заземляющие проводники должны присоединяться к рельсам
только механическим способом без применения сварки (рис. 5.4).
Рис. 5.4. Присоединение к тяговому рельсу проводников защитного
(а) и рабочего (б) заземления:
/«—проводник заземления; 2—зажим заземления; 3— знак-указатель опасно-
го места: 4 — крюковый болт
Рабочие заземления присоединяются к рельсам с установкой спе-
циального зажима и знака-указателя «Опасно. Высокое напряжение»
красного цвета с изображенной на нем стрелой, предупреждающего
персонал против ошибочных отключений рабочего заземления.
Искусственные заземлители состоят из погруженных в землю
вертикальных электродов, соединенных стальными полосами или
круглой сталью. Установка вертикальных заземлителей показана на
рис. 5.5 и 5.6. Длина заземлителей и пх число устанавливаются про-
ектом.
Наименьшие размеры стальных заземлителей приведены ниже-
Прямоугольный заземлитель:
сечение, мм . .......................................... 43
толщина, мм........................................... 4
Толщина полки угловой стали, мм......................... 4
Диаметр круглого заземлителя, мм:
оцинкованного . .........................................- 6
иеоцннкованиого , ..................................., 10
95
Для искусственных заземлителей следует применять сталь. Ис-
кусственные заземлители не должны окрашиваться. Сечение горизон-
тальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ
выбирается по термической стойкости, исходя из допустимой темпе-
ратуры нагрева 400 °C. Не следует располагать (использовать) зазем-
лители в местах, где земля подсушивается под действием тепла тру-
бопроводов и т. п. Траншеи для горизонтальных заземлителей должны
заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и стро-
ительного мусора.
Рис. 5.5. Установка вер-
тикальных заземлителей
Рис. 5.6. Установка вертикальных зазем-
лителей в бетонном колодце:
/ — бетонный колодец; 2 — бетонное основа-
ние; 3 — крышка: 4 — электрод заземления;
5 — проводник заземления
В случае опасности коррозии заземлителей должно выполняться
одно из следующих мероприятий: увеличение сечення заземлителей
с учетом расчетного срока их службы, применение оцинкованных за-
землителей, применение электрической защиты.
Виды соединений заземляющего проводника с заземлителем'по-
казаны на рис. 5.7, заземляющих проводников между собой — на
рис. 5,8.
Горизонтальные заземлители. Глубина прокладки горизонтальных
заземлителей должна быть не менее 700—800 мм. Она определяется
зоной промерзания земли. Прокладка горизонтальных заземлителей
в грунте показана на рис. 5.9. При наличии на строительной площад-
ке значительного количества строительного мусора и камней засыпка
горизонтального заземлителя сначала производится мягкой однород-
ной землей с утрамбовкой на глубину 200 мм, а затем местным грун-
том. Это требование обусловлено усилением локальных коррозион-
ных разрушений, возникающих при обратной засыпке перемешанным
грунтом. Горизонтальный заземлитель из полосовой стали укладыва-
емся на дно траншеи на ребро. Меньшая глубина прокладки провод-
ника допускается в местах присоединений ^оборудованию, при вводе
в здание, прн пересечениях с подземными сооружениями и в зонах
многолетнемерзлых и скальных грунтов. При пересечении горнзон-
96
рис. 5.7. Виды соедине-
ний заземляющих про-
водников с заземлите-
лями:
] — стержневой заземлитель;
f — заземлитель из угловой
стали; 3 — заземляющий
проводник из полосовой
стали; 4 — заземляющий
Проводник из круглой стали
Рис. 5.8. Соединение за-
земляющих проводни-
ков и горизонтальных
заземлителей:
а — продольное соединение
проводников ИЗ ПОЛОСОВОЙ
стали; б — ответвление про-
водника нз полосовой стали;
в — ответвление проводника
из круглой стали; г — про-
дольное соединение провод-
ников из полосовой и круг-
лой стали; д — продольное
соединение проводников из
круглой стали; е — ответ-
вление проводника из круг-
лой стали; 1 — стальная по-
лоса; 2 — сталь круглая
7-238
тальными заземлителями грасс с подземными сооружениями, авто-
мобильных и железных дорог, а также других мест, в которых возмож-
ны механические повреждения заземлителей, их защищают металли-
ческими водогазопроводными трубами диаметром 2", а также асбо-
цементными трубами. Если верхние отметки подземных сооружений—*
теплофицированных и кабельных каналов, кабельных блоков — рас-
положены на глубине менее 500 мм от поверхности земли, то гори-
зонтальный заземлитель должен быть расположен под каналом или
блоком. Заземлители, прокладываемые параллельно кабелям или тру-
бопроводам, следует укладывать на расстоянии в свету ие меиее
0,3—0,35 м, а при пересечениях— не меиее 0,1 м.
Рис, 5.9. Прокладка горизонтальных заземлителей в земле:
а — в траншее; б — то же совместно с кабелем (в настоящее время использу-
ется редко); / — полоса; 2 — грунт; 3 — мягкий грунт; 4 —силовые кабели;
5 —контрольные кабели
Вертикальные одиночные заземлители. Преимущественное приме-
нение нашли заземлители из круглой стали (стержневые заземли-
тели) и из угловой стали (рис. 5.10). Вертикальные заземлители из
угловой стали, как правило, изготовляются из стали угловой разме-
рами 50X50X5 и 63X63X6.
Вид А
Рис. 5.11. Сопротивление рас-
теканию электродов заземле-
ния в зависимости от времени,
способа погружения и конст-
рукции наконечника по табл.
5.14 в глинистых грунтах
Рис. 5.10. Заземлитель из
угловой стали
Таблица 5.14. Виды наконечников стержневых заземлителей
№ П/п Конструкция наконечника
5
7*
99
Продолжение табл. 5.14
№ п/п
Конструкция наконечника
6
7
8
9
10
ЦООО
<---з*
100
Продолжение табл. 5.14
№ п/п
Конструкция наконечника
11
Конструкция и способы погружения вертикальных заземлителей
влияют на сопротивление растеканию отдельных электродов и зазем-
ляющих устройств в целом. На рис. 5.11 даны графики изменения со-
противления растеканию электродов с различной конструкцией нако-
нечников (табл. 5.14) в зависимости от способа погружения и кон-
струкции заземлителя в глинистых грунтах.
Электроды 11, 12 (табл. 5.14) сразу после погружения способом
вибрации имеют наименьшее сопротивление. При вибрации электрода
из окружающего грунта выделяется влага, грунт становится более
Таблица 5.15. Скорости погружения электродов заземления
Способ погружения Номер электрода по табл. 5.14 Скорость погружения, м/мин Условия погружения
Ввертывание 1 0,77 Тяжелые
2 1
3 1,56 Легкие
5 1,14 »
6, 7 0,7 Тяжелые
10 1,65 Легкие
Вибрация 11 0,43 Погружаются автомати-
чес кн
12 0,43 То же
Забивание 11 0,18 Тяжелые
вручную 12 0,17 »
Примечание. Тяжелые условия погружения — заглубнтель с трудом
удерживается двумя рабочими; электрод заземления проворачивается в зажи-
ме, легкие — электрод заземления по* сужается одним рабочим,
101
вязким и плотно прилегает к электроду и этим снижает сопротивле-
ние растеканию. В дальнейшем, через несколько дней, структура
грунта восстанавливается, сопротивление электродов увеличивает-
ся. При погружении способом вибрации заостренные и незаостренные
электроды погружаются с одинаковой скоростью, поэтому при та-
ком способе погружения лучше выбирать конструкцию электродов
с наконечником 12, как более простую в изготовлении (табл. 5.15).
Сопротивление R электродов, погруженных способом забивания,
является наиболее стабильным и наименьшим в глинистых грунтах.
Лучшие конструктивные параметры при этом способе погружения
у электродов с наконечником 11.
Сопротивления /? электродов, погруженных способом ввертыва-
ния, превышают в начальный период на 20—60 % сопротивления R
электродов, погруженных другими способами. В течение месяца пос-
ле погружения разница в значениях R уменьшается до 10—20 % и на
этом уровне остается длительное время. Наконечники таких кон-
струкций электродов раздвигают в стороны грунт и уплотняют его,
Отверстие, выполненное в грунте таким наконечником, больше диа-
метра стержня, поэтому соприкосновение с грунтом происходит в от-
дельных контактных точках, что и приводит к увеличению R. Верх-
ние слои, разбухая от влаги, плотно прилегают к электроду и не
дают возможности воде просачиваться вниз по отверстию. Наимень-
шее сопротивление R при таком способе погружения у электрода
10 (см. табл. 5.14). Через некоторое время (10—15 сут) оно вы-
равнивается с сопротивлением R забитых электродов. Конструкции
электродов 2, 6, 7 (см. табл. 5.14) имеют R больше сопротивлений за-
битых электродов. Однако скорости погружения этих электродов
значительно превышают скорости погружения электродов способом
вибрации и забивания (табл. 5.15).
Наращивание, соединение вертикальных электродов с целью уве-
личения глубины погружения следует выполнять термосваркой или
механическим сочленением. Соединение электродов с помощью муфты
значительно увеличивает R и снижает скорость погружения электро-
дов.
Высокой скоростью погружения в грунты разных категорий обла-
дают электроды 9 и 4 (табл. 5.16). Однако вскрытие и осмотр этих
Таблица 5.16. Скорости погружения электродов заземления
диаметром 12 мм в грунт различной категории
Номер электрода по табл. 3 Грунт II категории Грунт III категории Мерзлый грунт
Скорость погруже- ния, м/мии Усилие нажатия при по- гружении, кг Скорость погруже- ния, м/мин Усилие нажатия при по- гружении, кг Скорость погруже- ния, м/мин Усилие иажатия при по- гружении, кг
2 1.5 57 1,3 59 1 60
3 1.4 58 1,7 56 0,95 59
4 1,3 60 2,2 60 0,7 55
7 1,5 57 1,4 57 0,9 56
8 1,6 56 1,4 56 0,95 58
9 2,2 55 1,5 56 1,1 60
11 0,8 62 0.7 61 0,1 60
102
012
Рис. 5.12 Рис. 5.13 Рис. 5.14
Рис. 5.12. Наконечник электрода заземления с разрезной шайбой
Рис. 5.13. Наконечник электрода заземления из полосы
Рис. 5.14. Заземлитель для передвижных установок:
/ — стержень; 2 — зажим
Рис. 5.15. Способы забивки и из-
влечения электрода:
о — забивка; б — извлечение; / — мо-
лот; 2 — замок; 3 — электрод
Рис. 5.16. Молот;
1 — рукоятка; 2 — молот
103
электродов показали, что наконечники таких электродов часто заби-
ваются грунтом, скальными породами и ломаются, что приводит к не-
полному погружению или значительному уменьшению скорости по-
гружения.
Для ускорения и удешевления изготовления стержневых элек-
тродов заземления монтажными заводами ГЭМ ММСС СССР орга-
низован выпуск направляющих наконечников, обеспечивающих ввер-
тывание электродов заземления в грунт.
Технические условия предусматривают выпуск двух типов на-
правляющих наконечников:
а) одновитковая спиральная шайба. Конструкция представляет
собой отрезок круглой стали с приваренной к нему по винтовой ли-
пин полосой (рис. 5.12);
б) одновитковая спираль для полосы. Конструкция представляет
собой полосу, изогнутую по винтовой линии (рис. 5.13).
Одной из разновидностей стержневых электродов является за-
землитель для передвижных электротехнических установок (рис.
5.14). Указанный заземлитель может быть использован для транспор-
та иа резиновом ходу в охранно-опасных зонах, для заземления бы-
товых вагончиков и в других аналогичных случаях, требующих сме-
ны мест электроустановок. Общие размеры стержня: длина 900—
2000 мм; диаметр 12—14 мм. Способы забивки и извлечения зазем-
лителя показаны па рис. 5.15. Забивка и извлечение производятся
с помощью молота (рис. 5.16),
Поверхностная твердость заостренного конца стержня иа длине
40 мм участков с волнистой поверхностью, деталей замка и рабочего
конца поворотного рычага замка должна быть НРС 35.
Зажим должен обеспечивать надежный контакт заземляющего
провода. Значение переходного сопротивления между стержнем
и заземляющим проводом не должно быть более 0,01 Ом.
5.3. ЗАЗЕМЛИТЕЛИ ДЛЯ ОСОБЫХ УСЛОВИЙ
Для снижения удельного электрического сопротивления земли
в зоне расположения заземлителя используются мероприятия, изло-
женные в табл. 5.17.
Кроме указанных мероприятий в зонах с большим удельным со-
противлением земли могут применяться заземлители специальных
конструкций.
Рис. 5.17. Заземлитель для засушливых районов
104
В США используются заземлители в виде металлической цилин-
дрической емкости (трубы) с отверстиями в верхней и нижней час-
тях трубы. Емкость заполняется солью и влагопоглощающими хими-
ческими веществами, закрывается с двух сторон крышками и по-
гружается в землю до верхнего ряда отверстий. Через эти отверстия
химическое вещество забирает из воздуха влагу, которая растворяет
соль. Солевой раствор, выливаясь через отверстия нижнего ряда, ув-
лажняет грунт и создает благоприятные условия для работы зазем-
лителя.
В СССР предложен заземлитель для засушливых рай'онов [26],
конструкция которого изображена па рис. 5.17. Заземлитель содер-
жит железобетонную цилиндрическую емкость 1 со съемной крыш-
кой 2, выполненной из того же материала. Емкость армирована сталь-
ными стержнями 3, которые скреплены поперечными проводниками
4, Заземлитель снабжен водораспределительной системой, которая
Таблица 5,17. Мероприятия, рекомендуемые при сооружении
искусственных заземлителей в районах с большим удельным
сопротивлением земли
Характеристика земли Рекомендуемые мероприятия
р3>500 Ом • м 1. Устройство вертикальных заземлителей увеличенной длины, если с глубиной удельное сопротивление земли снижается, а естествен- ные углубленные заземлители, например сква- жины с металлическими обсадными трубами, отсутствуют 2. Устройство выносных заземлителей, если вблизи (до 2 км)' от электроустановки есть ме- ста с меньшим удельным сопротивлением зем- ли 3. Укладка в траншеи вокруг горизонталь- ных заземлителей в скальных структурах влаж- ного глинистого грунта с последующей трам- бовкой и засыпкой щебнем до верха траншеи 4. Применение искусственной обработки грунта в целях снижения его удельного сопро- тивления, если другие способы не могут быть применены или не дают необходимого эффекта
Многолетняя мер- злота 1. Помещение заземлителей в непромерзаю- щие водоемы и талые зоны 2. Использование обсадных труб скважин 3. Применение в дополнение к углубленным заземлителям протяженных заземлителей на глубине около 0,5 м, предназначенных для ра- боты в летнее время при оттаивании поверх- ностного слоя земли 4. Создание искусственных талых зон путем покрытия грунта над заземлителем слоем тор- фа нли другого теплоизоляционного материала на зимний период и раскрытия их па летний период
105
выполнена в виде горизонтально расположенных отрезков металли-
ческих труб 5, одни концы которых имеют заглушки 6, а другие
жестко соединены элементом 7 с емкостью / в нижней ее части рав-
номерно по периметру.
Трубы водораспределительной системы покрыты слоем влагопо-
глощающего материала S, например бетоном или цементом. Толщи-
на слоя составляет 3—5 см. Целесообразно использовать бетоны нор-
мальной плотности, а также цементные растворы. В стенках труб
водораспределительной системы по всей длине и равномерно по пе-
риметру выполнены отверстия 9 для стока воды. Диаметр этих отвер-
стий 8—10 мм. Возможен вариант, при котором емкость и отрезки
труб 5 выполнены из железобетона. Торцы труб 5 замоиоличиваются
бетоном.
Число труб водораспределительной системы для обоих вариан-
тов должно быть не менее двух и определено в зависимости от
удельного электрического сопротивления грунтов. Отношение диамет-
ра труб водораспределительной системы к высоте емкости составляет
1 : 3. Длина труб определяется также с учетом удельного сопротив-
ления грунтов. Арматурные стержни 3 емкости соединяются жестко,
например сваркой, с арматурными стержнями водораспределитель-
ной системы (поз. 10 и 11 на рис. 5.17 не показаны).
После наполнения емкости н водораспределительной системы во-
дой проводят измерения сопротивления растеканию — заземлитель
готов к работе. К выводу 12 присоединяется нуль трансформатора
или заземляющий проводник (на рис. не показано). Конструкция
заземлителя предусматривает регулирование скорости фильтрации
влаги подбором марки бетона. Заземлитель может находиться в экс-
плуатации в течение нескольких лет.
Предлагаемый заземлитель позволяет уменьшить трудозатраты
па эксплуатацию за счет сокращения операций, связанных с ежеднев-
ным увлажнением. Пополнение влаги при его использовании произ-
водится 1 раз за 6 мес.
В горных районах при наличии агрессивных подземных вод глу-
бинного происхождения, насыщенных газами, которые могут разру-
шить искусственное заземляющее устройство, применяется специаль-
ная конструкция заземляющего электрода. Электрод выполняется
в виде цилиндра нз кровельной стали высотой 2 м, диаметром 150—
180 мм, заполненного электродной массой, плотно охватывающей то-
коведущий стержень из круглой стали. Электродная масса обычного
состава, применяемого для электродов дуговых печей, является хо-
рошим проводником электрического тока и одновременно изолиру-
ющим от влаги материалом, стойким к агрессивным водам углекисло-
го или щелочного характера.
Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше
1 кВ с эффективно заземленной нейтралью в районах с большим
удельным сопротивлением земли, в том числе в районах многолет-
ней мерзлоты, рекомендуется выполнять с соблюдением требований,
предъявляемых к напряжению прикосновения.
В скальных структурах допускается прокладывать горизонталь-
ные заземлители на меньшей глубине, чем это требуется, но не ме-
нее чем 0,15 м.
5.4. КОНСТРУКЦИИ ИСКУССТВЕННЫХ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ
УСТРОЙСТВ
При невозможности обеспечить требуемое сопротивление естест-
венными заземляющими устройствами необходимо предусматривать
сооружение искусственных. Искусственные заземлители, как пра-
вило, выполняются из стали. Заземляющие устройства не должны
иметь окраски, кроме мест сварных соединений горизонтальных и вер-
тикальных заземлителей, а также горизонтальных заземлителей
между собой. Указанные места окрашиваются битумной или другими
аналогичными красками.
Горизонтальные заземлители электроустановок выше 1 кВ с эф-
фективно заземленной нейтралью должны быть проверены на тер-
мическую стойкость и коррозионное разрушение.
В случае опасности повышенной коррозии для заземлителей ре-
комендуется использовать сталь только круглого профиля и повы-
шенного сечения. Если минимально допустимое сечение определяется
не термической стойкостью, а только механической прочностью, то
сечение заземлителей в зависимости о^ агрессивности грунта прини-
мается по табл. 5.18. Прн повышенной коррозии могут применяться
также оцинкованные или омедненные заземлители.
Активность грунта по отношению к стали в зависимости от од-
ного из параметров — удельного сопротивления грунта, влияющего
на скорость коррозии металла в грунте, приведена ниже.
„ Удельное сопротив-
Коррозиоиная активность грунтов ление груИТа, Ом-м
Весьма высокая............................ До 5
Высокая................................... 5—10
Повышенная . . .......................... 10—20
Средняя................................... 20—100
Низкая ................................... Более 100
Общие требования к конструктивному выполнению заземляющих
устройств изложены в табл. 5.19.
Таблица 5.18. Сечеиие заземлителей в зависимости
от агрессивности грунтов
Вид заземляю- щего уст- ройства Коррозионная ак- тивность грунта по отношению к стали (см. табл. 5.19) Рекомендуемые размеры зазем- лителей Допустимые к при- менению заземли- тели
Со стальны- Весьма высокая Сталь круглая
ми верти- диаметром
кальными- 16 мм1
заземлите-
лями Высокая То же
107
Продолжение табл. 5.18
Вид заземляю- щего уст- ройства Коррозионная ак- тивность грунта по отношению к стали (см, табл, 5,19) Рекомендуемые размеры зазем- лителей Допустимые к при- менению заземлители
Повышенная, средняя Для МЯГКИХ грунтов сталь круглая диа- метром 12 мм Сталь угловая 63X63X6 мм
Низкая Для грунтов средней твер- дости сталь диаметром 16 мм Для мягких грун- тов сталь угло- вая 50X50X5 мм Для средней твер- дости сталь уг- ловая 63Х63Х Хб мм
Стальные го- ризонтальные заземлители Весьма высо- кая, высокая Сталь круглая диаметром 16 мм Стальная полоса 20X10, 30X10, 40 X Ю мм
Сталь круглая диаметром 14 мм Стальная 20X8, 40x8 мм полоса 30X8,
Повышенная, средняя Сталь круглая диаметром 12 мм Стальная 20X6. 40X6 мм полоса 30X6,
Низкая Сталь круглая диаметром 10 мм Стальная 20X4, 40X4 мм полоса 30X4,
1 Заземлители других форм недопустимы по условиям коррозии.
Примечание. При равном сечении целесообразней применять сталь-
ные полосы большей толщины, по меньшей ширины.
Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением
требований, предъявляемых к напряжению прикосновения, должно
обеспечивать в любое время года при стекании с него тока замы-
кания на землю значения напряжений прикосновения, не превышаю-
щие нормированных. Сопротивление заземляющего устройства прн
этом определяется по допустимому напряжению на заземляющем уст-
ройстве и току замыкания иа землю.
При определении значения допустимого напряжения прикоснове-
ния в качестве расчетного времени воздействия следует принимать
сумму времени действия защиты и полного времени отключения вы-
ключателя. При определении допустимых значений напряжений при-
108
Таблица 5Л9. Требования к конструктивному выполнению
заземляющего устройства
Принцип нормирова-
ния заземляющего
устройства
Соблюдение тре-
бовании к сопро-
тивлению или на-
пряжению прикос-
новения
Соблюдение тре-
бований к сопро-
тивлению заземля-
ющего устройства
Требования к конструктивному выполнению
1. Заземляющие проводники, присоединяю-
щие оборудование или конструкции к заземли-
телю, в земле прокладывать на глубине не ме-
иее 0,3 м
2. Вблизи мест расположения заземляемых
нейтралей силовых трансформаторов, коротко-
замыкателей прокладывать продольные и по-
перечные горизонтальные заземлители (про-
водники) (в четырех направлениях)
3. При выходе заземляющего устройства за
пределы ограждения электроустановки гори-
зонтальные заземлители, находящиеся вне тер-
ритории электроустановки, следует проклады-
вать на глубине не менее 1 м. Внешний контур
заземляющего устройства в этом случае реко-
мендуется выполнять в виде многоугольника
с тупыми или скругленными углами
1. Продольные горизонтальные заземлители
(проводники) должны быть проложены вдоль
осей электрооборудования со стороны обслу-
живания иа глубине 0,5—0,7 м от поверхности
земли и на расстоянии 0,8—1 м от фундамен-
тов или оснований оборудования. Допускается
увеличение расстояний от фундаментов или ос-
нований оборудования до 1,5 м с прокладкой
одного горизонтального заземлителя (проводни-
ка) для двух рядов оборудования, если сто-
роны обслуживания обращены одна к другой,
а расстояние между фундаментами или осно-
ваниями двух рядов не превышает 3 м
2. Поперечные горизонтальные заземлители
(проводники) следует прокладывать в удобных
местах между оборудованием на глубине 0,5—
0,7 м от поверхности земли. Расстояние между
ними рекомендуется принимать увеличиваю-
щимся от периферий к центру заземляющей
сетки. При этом первое и последующие рассто-
яния, начиная от периферии, не должны пре-
вышать соответственно 4, 5, 6, 7,5, 9, 11, 13,5,
16 н 20 м. Размеры ячеек заземляющей сетки,
примыкающих к местам присоединения нейтра-
лей силовых трансформаторов и короткозамы-
кателей к заземляющему устройству, не долж-
ны превышать 6X6 мхм,
109
Продолжение табл. 5.19
Принцип нормиро-
вания заземляющего
устройства
Соблюдение тре-
бований к напря-
жению прикосно-
вения
Требования к конструктивному выполнению
Горизонтальные заземлители (проводники)
следует прокладывать по краю территории, за-
нимаемой заземляющим устройством, так, что-
бы они в совокупности образовывали замкну-
тый контур
3. Если контур заземляющего устройства
располагается в пределах внешнего огражде-
ния электроустановки, то у входов и въездов
иа ее территорию следует выравнивать потен-
циал путем установки двух вертикальных за-
землителей у внешнего горизонтального зазем-
лителя напротив входов и въездов. Верти-
кальные заземлители должны быть длиной 3—
5 м, а расстояние между ними должно быть
равно ширине входа или въезда
Размещение продольных и поперечных гори-
зонтальных заземлителей должно определяться
требованиями ограничения напряжений прикос-
новения до нормированных значений и удоб-
ством присоедиеиия заземляющего оборудова-
ния. Расстояние между продольными и попереч-
ными горизонтальными искусственными зазем-
лителями не должно превышать 30 м, а глуби-
на их заложения в груит должна быть не менее
0,3 м. У рабочих мест допускается прокладка
заземлителей на меньшей глубине, если необ-
ходимость этого подтверждается расчетом,
а само выполнение не снижает удобства обслу-
живания электроустановки и срока службы за-
землителей. Для снижения напряжения прикос-
новения у рабочих мест в обоснованных случа-
ях может быть выполнена подсыпка щебня
слоем толщиной 0,1—0,2 м
Таблица 5.20. Условия выравнивания потенциалов вокруг
промышленной электроустановки или вокруг здания,
в котором она размещена
Условия для выравнивания
потенциалов
Требования к заземляющим устройствам
I Разрешается использование
железобетонных фундаментов
производственных зданий и со-
оружений в качестве заземли-
телей в соответствии с ПУЭ,
1. Если заземляющее устройство
промышленной или другой элект-
роустановки соединено с заземли-
телем электроустановки выше 1 кВ
с эффективно заземленной ней-
тралью кабелем с металлической
НО
Продолжение табл. 5.20
Условия для гыравннваиия
потенциалов
Требования к заземляющим
устройствам
если при этом обеспечивается
допустимый уровень выравни-
вания потенциалов. Обеспече-
ние условий выравнивания по-
тенциалов с помощью железо-
бетонных фундаментов, исполь-
зуемых в качестве заземлите-
лей, определяется на основе
требований, приведенных в
данной табл..
2. Укладка в землю на глу-
бине I м и на расстоянии 1 м
от фундамента здания или от
периметра территории, занима-
емой оборудованием, заземли-
теля, соединенного с металли-
ческими конструкциями стро-
ительного и производственного
назначения и сетью заземления
(зануления), а у входов и у
въездов в здание — укладка
проводников на расстоянии 1 и
2 м от заземлителя на глубине
1 и 1,5 м соответственно и со-
единение этих проводников с
заземлителем
оболочкой или броней или с по-
мощью других металлических свя-
зей, то для выравнивания потен-
циалов вокруг такой электроуста-
новки или вокруг здания, в кото-
ром она размещена, необходимо
соблюдение одного из условий,
данных в таблице
2. Во избежание выноса потен-
циала ие допускается питание
электропроводннков, находящихся
за пределами заземляющих уст-
ройств электроустановок напряже-
нием выше 1 кВ сети с эффектив-
но заземленной нейтралью, от об-
моток напряжением до 1 кВ с за-
земленной нейтралью трансформа-
торов, находящихся в пределах
заземляющего устройства. При не-
обходимости питание таких элект-
роприем пиков может осущест-
вляться от трансформатора с изо-
лированной нейтралью на стороне
напряжением до 1 кВ по кабель-
ной линии, выполненной кабелем
без металлической оболочки и без
брони, или по ВЛ. Питание таких
электропрнемников может осу-
ществляться также через раздели-
тельный трансформатор. Раздели-
тельный трансформатор и линия
от его вторичной обмотки к элект-
роприемнику, если она проходит
по территории, занимаемой зазем-
ляющим устройством электроуста-
новки, должны иметь изоляцию от
земли на расчетное значение на-
пряжения на заземляющем устрой-
стве. При невозможности выпол-
нения указанных условий на тер-
ритории, занимаемой такими элек-
троприемпиками, должно быть вы-
полнено выравнивание потенциа-
лов
ill
Продолжение табл. 5.20
Условия для выравнивания
потенциалов
Требования к заземляющим
устройствам
3. Наличие вокруг зданий ас-
фальтовых отмосток, в том чис-
ле и у входов и въездов
3. Если у какого-либо входа
(въезда) отмостка отсутствует, у
этого входа (въезда) должно быть
выполнено выравнивание потенци-
алов путем укладки двух провод-
ников, как указано в условии 2,
или соблюдено условие 1. При
этом во всех случаях должны вы-
полняться требования п. 2.
Таблица 5.21. Условия заземлення внешней ограды
электроустановок
Особенности
электроустановки
Условия заземления ограды
1. Общий слу-
чай
2. От электро-
установки от-
ходят ВЛ на-
пряжением
ПО кВ и вы-
ше
3. Выполнение
хотя бы од-
ного нз меро-
приятий, ука-
занных в
Внешнюю ограду электроустановок не рекомен-
дуется присоединять к заземляющему устройству’.
Для исключения электрической связи внешней
ограды с заземляющим устройством расстояние
от ограды до элементов заземляющего устройст-
ва, расположенных вдоль нее с внутренней, внеш
ней нли с обеих сторон, должно быть не меиее
2 м. Выходящие за пределы ограды горизонталь-
ные заземлители, трубы и кабели с металлической
оболочкой и другие металлические коммуникации
должны быть проложены посередине между стой-
ками ограды на глубине не менее 0,5 м. В местах
примыкания внешней ограды к зданиям и соору-
жениям, а также в местах примыкания к внешней
ограде внутренних металлических ограждений
должны быть выполнены кирпичные или деревян-
ные вставки длиной не менее 1 м.
Ограду следует заземлить с помощью верти-
кальных заземлителей глубиной 2—3 м, установ-
ленных у стоек ограды по всему ее периметру че-
рез 20—50 м. Установка таких заземлителей ие
требуется для ограды с металлическими стойками
и с теми стойками из железобетона, арматура ко-
торых электрически соединена с металлическими
звеньями ограды
Металлические части ограды следует присоеди-
нить к заземляющему устройству и выполнить
выравнивание потенциалов так, чтобы напряжение
прикосновения с внешней и внутренней сторон
ограды не превышало допустимых значений, При
112
продолжение табл. 5.21
Особенности
электроустановки
Условия заземления ограды
пп. 1, 2, не-
возможно
выполнении заземляющего устройства по допусти-
мому сопротивлению должен быть проложен с
внешней стороны ограды горизонтальный заземли-
гель на расстоянии 1 м от нее и на глубине 1 м.
^Этот заземлитель следует присоединять к зазем-
ляющему устройству не меиее чем в четырех точ-
ках
, елрл\’ст ^устанавливать на внешней ограде электроприемники напри-
. ° I к В которые питаются непосредственно от понижающих транс-
па сположенных на территории электроустановки. При размеще-
uZ члрктпоппи емн пкоГ> на внешней ограде их питание следует осуществлять
IpnJ п^прпнт^лылые трансформаторы. Эти трансформаторы не допускается
«стяийнлмадть «а ограде. Линия, соединяющая вторичную обмотку раздели-
^пкяппп тпянгЛор матера с электроприемннком, расположенным на ограде,
должна быть изолирована от земли на расчетное значение напряжения на За-
земляющем устройте,
косновения v рабочих мест, где в ходе производства оперативных
переключений мб>гут возникнуть КЗ на конструкции, доступные при-
косновению производящему переключения персоналу, следует при-
нимать время действия резервной защиты, а для остальной терри-
тории — основной защиты. „
Одним из важн^иших условии монтажа безопасных заземляющих
устройств является выполнение требований по выравниванию потен-
циалов (табл. 5.20).
ОгоаждеКие электроустановок может быть соединено с зазем-
ляющим устройство^. Условия заземления внешней ограды электро-
установок пр0воДят£я в табл. 5.21.
J Сечение один очного заземлителя с учетом коррозии. Скорость кор-
розии металле в грунте зависит от ряда свойств: воздухопроницае-
мости, электропроводности, наличия растворенных солей, температу-
РЫ СГк)еобладен^е ионов С1 (засоленные почвы) и значения pH ме-
нее 7 (кислые» гум/совые, болотистые грунты) вызывают повышен-
ную коорозиода/ю активность. Рост температуры повышает корро-
зионную акти вность *, при замерзании воды в земле эти процессы
замедляются с увеличением влажности почвы коррозия увеличива-
ется при снижении воздухопроницаемости коррозионный процесс
тормозится.
Минимально допустимое сечение заземлителя с учетом коррозии
$тin " 5 -f- SK,
гле S —сечеиИе лро^одника, выбранное по механической прочности,
мм2- S — умеиЫ^енЯе сечения проводника в процессе коррозии за
расчетный сро* службы заземлителя, мм’.
Уменьшение цлогДадн*
для круглых заземлителей
SK = 3,14бср (d 4- 6ср),
8—238 1,3
где бср — средняя глубина коррозии по сечению заземлителя, мм;
d— диаметр заземлителя, выбранный по механической и термичес-
кой устойчивости, мм;
для проводников круглых форм
5К — 5Ср Р,
где Р — периметр сечения, определяемый по периметру сечения за-
землителя, выбранного по механической прочности.
Средняя глубина коррозии может быть определена по следую-
щей формуле:
6Ср = сх3 (In Т)3 -р а2 (1п^)2 4* ai 4“
где Т — расчетный срок службы заземлителя, мес; а0—— коэффи-
циенты, зависящие от агрессивности грунтовых условий по отноше-
нию к стали (табл. 5.22).
Таблица 5 22. Коэффициенты для расчета глубины коррозии
Копрозиоииая £кти»иость Коэффициент уравнения
а3 ОС, «1 а0
Весьма высо- 0,0118 0,035 —0,0612 0,148
кая Высокая 0,0056 0,022 —0,0107 0,0403
Повышенная 0,0050 0,0081 —0,0410 0,243
Средняя 0,0026 0,00915 —0,0104 0,0224
Низкая 0,0013 0,003 —0,0068 0,044
Расчетный срок службы заземлителя принимается равным 20
годам.
Термическая стойкость заземляющих проводников. Проверке на
термическую стойкость заземляющих проводников подлежат те про-
водники, по которым возможно протекание токов, вызванных одно-
фазными КЗ в сети напряжением выше I кВ с эффективно зазем-
ленной нейтралью, т. е. с большими токами замыкания на землю.
В качестве расчетного принимается наибольшее значение однофаз-
ного тока КЗ, которое может иметь место при работе сети. Время
воздействия тока определяется по суммарному времени действия ос-
новной защиты и отключения автоматического выключателя.
Минимально допустимое сечение заземляющего проводника с уче-
том допустимой температуры на проводнике может быть определено
по формуле
$min — 1 1^" ^ф/^j
где /ф — время протекания тока по заземляющему проводнику, с; k—
коэффициент, зависящий от материала проводника и допустимой тем-
пературы перегрева.
Значения тепловых коэффициентов и допустимых температур иа
заземляющих проводниках приведены в табл. 5.23.
114
Таблица 5 23. Тепловые параметры заземляющих проводников
Вид заземлителя Допустимая температура на проводни- ке при КЗ, °C Начальная температура, °C Термичес- кий коэф- фициент k
1. Арматура железобетонных опор линий электропередачи и других железобетонных изделий 85 25 35
2. Металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т. п.) и конструкции про- изводственного назначения (подкрановые пути, площад- ки, шахты лифтов и т.п.), металлические трубопроводы 95 25 37
всех назначений, кроме тру- бопроводов горючих и взры- воопасных веществ и смесей
3. Стальные трубы электропро- водок 120 50 35
4. Стальные кожухи шинопро- водов 200 45 49
5. Алюминиевые оболочки ка- белей 120 50 73
6. Специально прокладываемая сталь (полосовая, круглая) 400 35 68
5.5. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ
ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Производственные здания, используемые в качестве заземляю-
щих устройств. Для эффективного использования железобетонных
и стальных каркасов зданий и сооружений в качестве естественных
заземляющих устройств необходимо все элементы железобетонных
и стальных конструкций (фундаменты, колонны, фермы, стропиль-
ные, подкрановые балки и т. п.) соединить между собой таким об-
разом, чтобы они образовали непрерывную электрическую цепь по
металлу, а в железобетонных элементах, кроме того, должны пре-
дусматриваться закладные детали для присоединения электрического
и технологического оборудования.
В зданиях с монолитным железобетонным каркасом непрерыв-
ность электрической цепи обеспечивается путем непосредственной
сварки арматурных стержней железобетонных изделий.
Непрерывная электрическая цепь каркаса здания, выполненного
из сборных железобетонных элементов, создается непосредственно
сваркой закладных изделий, примыкающих друг к другу железобетон-
ных элементов либо при помощи стальных перемычек сечением не
меиее 100 мм2 (и. 1.7.78 ПУЭ), которые привариваются к закладным
8*
115
изделиям соединяемых железобетонных элементов. Закладные изде-
лия должны быть приварены к арматуре железобетонных элементов
швом длиной не менее 40 и высотой не менее 5 мм (т. е. чтобы се-
чение сварного шва было не менее 100 мм2).
В зданиях с металлическим каркасом для создания непрерывной
электрической цепи могут быть использованы сварные соединения, по
достаточны болтовые п заклепочные соединения, обеспечивающие
строительные требования на совместную работу элементов каркаса.
В тех местах, где такие соединения отсутствуют, должны быть пре-
Рпс. 5.18. Объединение каркаса с помощью молниеприемной сетки:
/ — металлическая сетка; 2 — стальная перемычка; 3 — арматура колонны;
4 — арматура фундамента; 5 — строительные конструкции
дусмотрены стальные перемычки, каждая сечением не менее 100 мм2,
привариваемые к соединяемым конструкциям швом, общее сечение
которого должно быть не менее 100 мм2.
Проектные решения, обеспечивающие электрическую непрерыв-
ность железобетонного нли стального каркаса промышленного зда-
ния, приводятся ниже.
Для одноэтажных зданий с железобетонным каркасом применя-
ются следующие способы объединения каркаса здания.
1. Объединение с помощью молниеприемной сетки (рис. 5.18).
Молниеприемная сетка изготовляется из стальных стержней или про-
волоки диаметром 8 мм с шагом 6 м для зданий с молниез.ащитой по
категории II и с шагом 12 м по категории III. Сетка укладывается
по плитам до устройства кровли под слоем утеплителя из негорючих
материалов. Узлы сетки в местах пересечения свариваются (рис.
5.19). Молниеприемная сетка должна соединяться с арматурой ко-
лонн и фундаментов.
Технические решения узлов /—IV приводятся соответственно на
рис. 5.20—5.23,
116
Таблица 5.24. Основные координатные размеры одноэтажных
зданий
Тип здания Основные координатные размеры, мм
Но
1. Без мостовых подвесных и 6000— Более 3000—8400,
опорных кранов и оборудо- 12 000, бо- 0000 более 8400
ванное мостовыми подвеспы- лее 12 000
мп кранами общего назначе-
НИЯ
2. Оборудованное мостовыми 9000, 12 000, Более 6000—9600,
ручными опорными кранами более 12 000 0000 более 9600
3 Оборудованное мостовыми 1800 6000 8400
электрическими опорными
кранами общего назначения
Примечание, То — модульные шаги колонн по поперечным коорди-
натным осям или модульная ширина пролета; —модульные шаги колонн
по продольным координатным осям или модульные шаги колонн; Но — мо-
дульные высоты этажей,
Рнс. 5.19. Расположение молниеприемпой сетки и соединительных
деталей (а) и соединение молннепрнемных сеток, расположенных
в разных уровнях (б):
/ — металлическая сетка нз арматурных стержней диаметром 8 мм; 2 — места
установки соединительных деталей; 3 — арматурный стержень диаметром 8 мм
Основные координатные размеры одноэтажных зданий прини-
маются по ГОСТ 23838—79 (табл. 5.24),
2. Объединение каркаса здания с помощью крановых рельсов
(рис, 5.24), Крановые рельсы, используемые в заземляющем устрой-
стве, показаны в плане на рис. 5.25, а, проектное решение узла Г—
на рис. 5.25, б. Модульная ширина пролета Во, а также LQ и уста-
навливаются по ГОСТ 23838—79 (табл. 5.24).
3. Объединение каркаса здания с помощью фундаментных балок
(рис. 5.26). Расположение фундаментных балок в плайе показано на
рнс. 5.27, а. Все фундаментные балки по периметру здания должны
117
соединяться с арматурой фундаментов, например, так, как показано
на рис. 5.27, б.
В местах проемов прокладывается проводник из полосовой или
круглой стали так, как показано на рис. 5.28.
Узел VI решается аналогично приемам, показанным в узле VII,
Модульная ширина пролета Во приведена в табл. 5.24.
Д-Л
Рис. 5.20. Схема соединения закладного изделия колонны и фунда-
мента:
i — железобетонная колонна; 2—нижнее закладное изделие колонны; 3 — сое-
динительная перемычка диаметром 12 мм; 4 — закладное изделие фундамента;
5 — стеновые панели
Рис, 5.21. Соединение молниеприемной сетки с верхним закладным
изделием колонны:
1 — молинепрнемная сетка; 2 — соединительная деталь; 3—перемычка диамет-
ром 12 мм; 4~ верхнее закладное изделие колонны: 5 — утеплитель; 6 — плнгы
перекрытия; 7 — строительная конструкция; 8 — железобетонная колонна;
стеновые панели
118
'г
f рис. 5.22. Узел защиты стеновых па-
нелей:
J —стеновые панели; 2 — стержень диа-
метром 8 мм, приваренный к закладным
, деталям стеновых панелей и проложенный
по периметру здания; 3 — перемычка диа-
метром 8 мм; 4 — молииеприемная сетка;
х 5 — панель перекрытия
Рис. 5.23. Узел молниеприемной
сетки над мостом соединения плит
перекрытия:
1 — молниеприемная сетка; 2 — панели
перекрытия
Рнс, 5.24. Объединение каркаса здания с помощью крановых рель-
сов:
* —стропильные железобетонные конструкции; 2 — крановые рельсы; 3 — под-
крановые балки; 4 — арматура колонны; 5 —арматура фундамента
Рис. 5.25 Расположение крановых рельсов зданий (а) и соединение
кранового рельса с закладным изделием колонны (б):
/ — крановые рельсы; 2 —кран; 3 —- колонны; ч — подкрановая балка; 5 —
стальная перемычка диаметром 12 мм; 6 — вертикальная арматура колонны;
7 — детали крепления подкрановых балок
4. Объединение каркаса здания с помощью стальных ферм (рис.
5.29), В случае отсутствия молниеприемной сетки, подкрановых ба-
лок, рельсов или фундаментных балок, но при наличии металличес-
ких (стальных) стропильных и подстропильных ферм эти фермы мо-
гут быть использованы для создания непрерывной электрической це-
пи. Проектное решение узла / показано на рнс. 5.20, узла VII— на
рис. 5.30. Размер Ln соответствует значениям, приведенным в табл.
5.24.
Для многоэтажных зданий с железобетонным каркасом использу-
ются следующие способы объединения каркаса здания.
120
MffiPwc. 5.26. Объедппе-
жние каркаса здания
Же помощью фунда-
Ж ментных балок:
fj — стропильная коист-
.^грухция; 2 — арматура
^«олеины; 3 — арматура
^Стропильной коиструк-
Жцин; 4 — фундаментные
Ц.. балки
Рис. 5.27. Расположение
фундаментных балок при
использовании их для объ-
единения (а) и соединение
арматуры фундаментных
балок между собой и арма-
турой колонны (б):
1 — арматура фундаментных ба-
лок; 2 — соединительные стерж-
ни диаметром 12 мм; 3 — фун-
даментные балки; 4~ фунда-
мент; 5 — закладное изделие;
6 — стеновые панели
121
Рис, 5.28. Соединение арматуры фундаментных балок в местах прое-
мов:
1— арматура фундаментных балок; 2 — стальная полоса 3X40 мм илн пруток
из круглой стали диаметром 12 мм; 3 — стеновые панели; 4 — рама ворот
Рис. 5.29. Объединение каркаса здания с помощью стальных ферм:
1 — стальная ферма; 2 — арматура колонны; 3 — железобетонная колонна
1. Объединение с помощью ригелей (рис. 5.31). В промышленных
многоэтажных зданиях с железобетонным каркасом при отсутствии
молииезащитной сетки для создания электрической непрерывности
железобетонного каркаса используется арматура ригелей (не имею-
щая предварительного напряжения) и крайних плит перекрытия.
Техническое решение узла VIII показано на рис. 5.32, узла / — на
рис. 5.20. Для большей наглядности узел VIII показан в аксоно-
метрии иа рис. 5.33. Основные координатные размеры многоэтаж-
ных зданий приведены в табл. 5.25.
122
<?рнс. 5.30. Пример крепления
у стальной фермы к железобетон-
ной колонне:
:железобетонная колонна; 2 — за-
кладное изделие; 3 — стальная ферма;
?< — узел крепления; 5 — анкерные бол-
ты
Рнс. 5.3 L Объединение с помощью ригелей:
/ — арматура ригелей; 2 —закладное изделие для присоединения
цепи заземления
Рис. 5.32. Объединение карка-
са здания с помощью ригелей
и плит перекрытия:
1 — прямоугольный ригель: 2 — за-
кладные изделия; 3—крайние пли-
ты перекрытия; 4 — колонна
Рис. 5.33. Соединение арматуры крайних плит перекрытия с армату-
рой колонн:
/, 2 — узлы соединения арматуры плит с закладными изделиям» колонн
Рис. 5.35. Вариант соединения молниеприемной сетки с арматурой
колонны;
Рис. 5.34. Объединение с помощью молннеприемиой сетки:
/ — молниеприемная сетка; 2 — закладное изделие
1 — молниепрнемная сетка; 2 — соединительна* деталь; 3— пли гы перекрытия;
4— ригели; 5 — колониа
X/
7
Рис. 5.36. Многоэтажное здание с металлическим каркасом:
1 — ферма; 2 — колонна вспомогательная; 3—основная колонна
2. Объединение с помощью молниеприемной сетки (рис. 5.34).
Узел соединения IX молниеприемной сетки с арматурой колонн по-
казан на рис. 5.35.
Для многоэтажных зданий с металлическим каркасом электриче-
ская непрерывность обеспечивается с помощью строительных кон-
струкций (рис. 5.36). На рисунке показана торцевая стена стального
каркаса. Основные монтажные узлы стального каркаса X—ХЦ пока
заиы соответственно па рис. 5.37—5.39. Как видно из рисунков, узлы
крепятся либо сваркой, либо на болтах с резьбой не менее М20. Экс-
перимент показал, что указанные соединения обеспечивают непрерыв-
ность электрической цепи без дополнительных монтажных работ.
Непрерывность электрической цепи внутри железобетонных эле-
ментов обеспечивается с помощью сварки между собой отдельных
арматурных" стержней каркаса н закладных изделий железобетонных
элементов с арматурой каркаса.
Примеры расположения дополнительных закладных изделий и спо-
собы нх соединений в колоннах одноэтажных зданий (колонны серин
КЭ-01-52, 1.423-3, 1.423-5) приведены в табл. 5.26, а в колоннах мно-
гоэтажных зданий (колонны серии 1.420)—в табл, 5.27.
Закладные изделия для технологических нли сантехнических ком-
муникаций, металлических площадок должны соединяться с верти-
кальной арматурой колонны, являющейся магистралью заземления.
Конструктивное исполнение железобетонных фундаментов, исполь-
126
Таблица 5.25. Основные координатные размеры многоэтажных
зданий с железобетонным каркасом (ГОСТ 24336—80)
Основной координатный размер, чм
Тип здания Го й0
I. С постоянными координат- ными размерами (шириной Пролета и шагом колонны) во всех этажах, с расчетны- ми нагрузками на балки (ригели) перекрытий до 265 кН/м 6000, 12 000, более 12 000 6000 3300, 3600, выше 3600
2. С увеличенной шириной про- лета в верхнем этаже (по от- ношению к нижележащим), оборудованном подвесными электрическими однобалоч- нымн кранами общего назна- чения грузоподъемностью от 0,25 до 5 т, с расчетными на- грузками на балки (ригели) перекрытий от ПО до 265 кН/м 6000*, 9000*. 12 000* 18000, 24 000** 6000 4800, более 4800 6000, более 6000**
3. С увеличенной шириной про- лета в верхнем этаже (по от- ношению к нижележащим), оборудованном мостовыми электрическими кранами об- щего назначения грузоподъ- емностью от 5 до 10 т, с рас- четными нагрузками иа бал- ки (ригели) перекрытий от 110 до 265 кН/м 6000* 18 000*, 24 000** 6000 4800, более 4800* 8400, fолее 8400**
♦ Для первого и средних этажей.
•* Для верхнего этажа.
Примечание, Обозначение: То — ширина пролета или модульный шав
колонны по поперечным координатным осям и многоэтажных зданиях с же*
лезобетоипым каркасом: So — модульный шаг колонн по продольным коорди*
Натным осям нли шаг колонны; — модульная высота этажа.
127
Рис 5.37. Основные узлы (монтажные) стального каркаса:
/ — надопорная стойка; 2-стальная колонна постоянного сечеиня; 3 - под-
крановая балка
Рис . 5.38 Узлы примыкания стропильных и подстропильных сталь-
ных ферм к опорной стойке и установка на оголовок колонны:
/-подстропильная ферма; 2 — стропильная ферма; 3-надопорная стойка:
4 — стальная колонна
Рис. 5.39. Железобетонный
4? фундамент для стальной ко-
J лонпы:
/ — стальная колонна; 2 — железо-
бетонный фундамент; 3—фунда-
ментные болты
' зуемых в качестве заземлите-
: лей, см. в § 5.5.
Дополнительные заклад-
ные изделия, показанные в ко-
лоннах на промежуточных от-
метках, в конкретном проекте
<; принимаются по заданию элек-
троотдела.
Узлы II и III предусматри-
вают связь арматуры ригеля с
арматурой колонн. Эти узлы
выполняются только в тех ко-
лоннах, которые используются
для объединения железобетон-
ных конструкций.
Примеры использования
конструкций зданий в качестве заземляющего устройства. При ис-
пользовании заземляющих свойств зданий необходимо соблюдать
следующие общие требования:
соединение арматуры железобетонных колонн с арматурой фун-
дамента, используемого в качестве заземлителя, должно осущест-
вляться перемычкой диаметром не менее 12 мм. Соединение метал-
лических колонн с арматурой железобетонных фундаментов-зазем-
лителей выполняется по рис. 5.39;
приварка закладных изделий к рабочей арматуре колонн, арма-
турному каркасу подколенника фундамента, а также приварка всех
соединительных элементов-перемычек должны производиться ручной
дуговой электросваркой в соответствии с требованиями СН 393-78.
Не допускается использовать в качестве элементов заземления
следующие виды конструкций: железобетонные конструкции с на-
прягаемой проволочной и прядевой (канатной) арматурой; железо-
бетонные конструкции с напрягаемой стержневой арматурой диамет-
ром менее 12 мм; железобетонные фундаменты с защитными покры-
тиями поверхности, применяемыми в средне- и силыюагрессивных
средах; железобетонные фундаменты при расположении их в пес-
ках и скальных грунтах с влажностью менее 3%; железобетонные
фундаменты из бетона марки В8 по водонепроницаемости и выше;
Железобетонные конструкции электроустановок, работающих на пос-
тоянном токе.
Допускается использование фундаментов в качестве заземлите-
4 лей в агрессивной среде при концентрации ионов хлора до 0,5 г/л
(С1) или сульфат-иоиов до 10 г/л (SO4) в том случае, если плот-
ность токов, длительно стекающих с арматуры фундаментов, соответ-
. ствует требованиям, изложенным в «Руководстве по использованию
заземляющих и зануляющих свойств строительных конструкций про-
изводственных зданий и сооружений», разработанных ВНИИПЭМ
НИИЖБ и Госхимпроектом.
В случае, если фундаменты под колонны не могут быть исполь-
9-238
129
Таблица 5.26. Расположение дополнительных закладных изделий
в колоннах одноэтажных зданий
Вид КОЛОННЫ
Способ соединения закладных и?дели1
/30
Продолжение табл. 5.26
Вид колонны
СпосоЗ соединения закладных изделий
А~А
9*
131
Продолжение табл. 5.26
Вид колонны
Способ соединения закладных изделп?
Примечание. Обозначения: / — вертикальная арматура; 2 — заклад-
ные (дополнительные) изделия для присоединения заземляющих Проводни-
ков н создания единой электрической цепи; 3 — соединительный стержень;
4 — закладные изделия типовой колонны; 5 — соединительная перемычка; 6 —
соединительный элемент.
132
; Таблица 5.27 Расположение дополнительных закладных изделий
в колоннах многоэтажных зданий
Еид колонны
Способ соединения закладных изделий
133
Продолжение табл. 5.27
Ьид колонны Способ соединения закладных изделий
Исполнение узлов I и II см. п. 1 табл. 5.27
Исполнение узла I см. п. 1 и узла III см.
и. 2 табл. 5.27
Примечание, Обозначения: 1 — вертикальная арматура колонны; 2—
закладные (дополнительные) изделия для присоединения заземляющих про-
водников; 3 — закладное изделие консоли типовой колонны; 4—перемычка
для связи изделия 3 с вертикальной арматурой колонны; 5 — закладные изде-
лия в типовой колонне; 6 — соединительная перемычка диаметром 12 мм;
УЧП — уровень чистого пола.
134
зованы как заземлители, необходимо устройство наружного контура
заземления с присоединением к нему токоотводов от арматуры ко-
лонны не менее чем в двух местах. Расположение точек подсоедине-
ния определяется заданием электротехнического отдела.
Все открытые части токоотводов должны быть оцинкованы или
защищены от коррозии какими-либо другими способами, соответст-
вующими агрессивности воздушной среды. Если строительные кон-
струкции здания используются только для молниезащиты, то:
устройство молниезащиты здания с использованием строитель-
ных конструкций включает в себя молниеприемную сетку (или стерж-
невые молниеотводы), соединенную с помощью металлических пере-
мычек с арматурой колонн (или металлическими колоннами) и же-
лезобетонных фундаментов-заземлителей;
арматура железобетонных конструкций, используемых в качест-
ве токоотводов, также должна быть непрерывной и обеспечивать пе-
редачу электричества к фундаменту-заземлителю;
молииеприемпая сетка, применяемая в системе молниезащиты,
укладывается по плитам покрытия до устройства кровли под слоем
утеплителя из негорючих материалов. Для соединения с арматурой
колонн, используемых в качестве токоотводов, молниеприемная сет-
ка приваривается к специальным соединительным изделиям, зало-
женным в швы между плитами покрытия. Шаг соединительных из-
делий задается электроотделом.
В зданиях с покрытиями по металлическим фермам или балкам
молниеприемная сетка на кровле не укладывается. В этом случае не-
сущие конструкции покрытия должны быть связаны токоотводами
из стержней марки стали А1 диаметром 12 мм. Все металлические
детали, расположенные на кровле (трубы, вентиляционные устройст-
ва, водосточные воронки и пр.), соединяются с молниеприемной сет-
кой или молниеотводами. На неметаллических возвышающихся час-
тях зданий следует дополнительно уложить металлическую сетку
и соединить се прн помощи сварки с молниеприемпой сеткой на
кровле.
Стержневые молниеотводы, устанавливаемые на кровле одно-
этажных зданий, должны быть соединены с колоннами, используемы-
ми в качестве токоотводов (см. узлы п. 2 табл. 5.28).
В случае применения стержневых молниеотводов в многоэтажных
Зданиях к закладным изделиям оголовков колонн верхнего этажа
необходимо приваривать анкерные болты для крепления молниеотво-
дов (табл. 5.28).
Если строительные конструкции здания используются для защит-
ного заземления, то:
в качестве элементов заземляющих устройств используются ар-
матура колонн (или металлические колонны), ригелей, плит пере-
крытий, фундаментов, а также металлические конструкции произ-
водственного назначения (рельсы подкрановых путей, балки площа-
док и т. д.);
непрерывность электрической цепи обеспечивается путем привар-
ки металлических перемычек сечением не менее 100 мм2 в местах со-
пряжений конструктивных элементов каркаса.
Для подсоединения защитного заземления оборудования в ко-
лоннах предусматриваются закладные изделия в соответствии с за-
данием электротехнического отдела.
Условные обозначения, применяемые в проектах, приведены
в табл. 5.29.
135
Таблица 5.28. Примеры исполнения строительных заданий
на использование заземляющих свойств зданий с решением
некоторых узлов
Вид строительного задания
Примерь! исполнения и способы соединения
молниеотводов и закладных изделий
1. Задание на молииезащи-
ту и закладные элементы
для защитного заземле-
ния в зданиях с молние-
приемной сеткой
2. Задание на молинезащи-
ту и закладные элементы
для защитного заземле-
ния для здания со стерж-
невыми молниеприемннка-
мп
136
Продолжение табл. 5.28
Вид строительного задания
Примеры исполнения и способы соединения
молниеотводов и закладных изделий
Способы установки молниеприемни-
ков:
а) многоэтажные здания
б) одноэтажные здания
137
Продолжение табл. 5.28
Вид строительного задания
Примеры исполнения и способы соединспн"
молниеотводов и закладных изделий
в) крепление к панельным стенал
3. Задание на закладные
элементы для защитного
заземления
Примечания: 1. Обозначения; / — молниеприемник; 2 — оттяжка; 3-~
колонна, арматура которой используется в качестве токоотвода; 4 — плиты
перекрытия; 5— ригели; 6 — фундамент-заземлитель; 7 — стропильная сталь
нам конструкция; 8 — стеновая панель, 9 — опорный столик,
2. Узлы А —Г показаны соответственно на рис, 5.40—5.43.
3. Способ установки закладлых изделий в узле / приведен на рнс. 5.21.
138
Рис. 5.40. Установка стержневого молннеприсмннка на крыше мно-
гоэтажного здания:
/ — молнпеприсмннк; 2—арматура колонны, используемая в качестве токоит-
вода; 3 — анкерные болты 0 120 мм
Рис. 5.41. Крепление оттяжки:
/ — оттяжка; 2 — анкерный болт
Рис. 5.42. Установка стержневого молниеприемника на крыше одно-
этажного здания:
А-А
1 — молниеприемимх; 2 — плиты перекрытия; 3— соединительная деталь; 4—
анкерные болты
Рис. 5.43. Установка стержневого молниеприемника иа стеновые па-
нели здания:
1 — молниеприемник; 2 — стеновые панели; 3 — опорный столик; 4 — арматура
колонны; 5— колонна
140
Таблица 5 29. Условные обозначения
Наименование проводника
Обозн <чение
1. Магистраль заземления из полосовой ста-
ли сечением 40x4 мм
2. Естественные магистрали заземления
3. Колонна с закладной деталью, соединен-
ной с арматурой колонны и фундамента
4. Стержневой молниеотвод иа кровле зда-
ния
5. Сталь диаметром 8 мм на кровле зда-
ния, уложенная под слой гидроизоляции
РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ
МОНТАЖ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
6.1. МОНТАЖ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Если проектом предусмотрено использование защитных свойств
строительных конструкций, то возможны следующие варианты ис-
полнения:
1) в случае стального каркаса здания никаких дополнительных
работ для создания заземляющего устройства от электромонтажни-
ков не требуется, Заземление нейтрали трансформатора, а также кор-
пусов оборудования, электротехнических конструкций следует произ-
водить с помощью приварки проводника заземления к колонне здания
нли к строительным конструкциям, имеющим связь с каркасом зда-
ния; строители должны дать акт на скрытые работы по соединению
арматуры фундаментов с анкерными болтами;
2) в случае железобетонного каркаса необходимо электромон-
тажникам совместно со строителями организовать приемку работ
по соединению закладных изделий колонн и фундаментов (рис. 6.1)
и других соединений железобетонных изделий, обеспечивающих объ-
единение в единое целое арматуры железобетонного каркаса в соот-
141
ветствии с табл. 5.26. На указанные работы должны быть составле-
ны акты па скрытые работы, если соединения замополичиваются, или
акт на выполнение соединений в соответствии с проектом, если сое-
динения видимы (последнее может быть отмечено в паспорте на за-
земляющее устройство).
Рис. 6.1. Монтаж перемычек заземления при использовании стро-
пильных н подстропильных балок для соединения металлической ар-
матуры здания:
/ — закладные изделия с перемычками
Соединение нуля трансформатора с закладным изделием осуще-
ствляется приваркой заземляющего проводника к закладному эле-
менту колонны илн фундамента. Заземление (соединение с помощью
заземляющего проводника) корпусов электрооборудования, электро-
технических конструкций должно осуществляться приваркой к за-
кладным изделиям на колоннах. Запрещается приваривать заземляю-
щий проводник к арматуре стеновых панелей.
Аналогичные требования при монтаже необходимо соблюдать
при использовании эстакад в качестве заземляющего устройства.
142
1
I 6.2. МОНТАЖ ИСКУССТВЕННЫХ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
2 4
Монтаж заземлителей. До начала электромонтажных работ стро-
ительная организация должна закончить работы по устройству пла-
' иировки, траншеи или котлована.
В качестве искусственных заземлителей применяются:
углубленные заземлители—полосы или круглая сталь, укладыва-
емые горизонтально иа дно котлована или траншеи в виде протяжен-
ных элементов;
вертикальные заземлители — стальные ввинчиваемые стержни
" диаметром 12—16 мм, угловая сталь с толщиной стенки не менее
4 мм или стальные трубы (некондиционные с толщиной стенки не ме-
нее 3,5 мм). Длина ввинчиваемых электродов, как правило, 4,5—
5 м, забиваемых уголков и труб 2,5—3 м. Верхний конец вертикаль-
ного электрода должен быть на расстоянии 0,6—0,7 м от поверхно-
сти земли. Расстояние от одного электрода до другого должно быть
не менее его длины;
горизонтальные заземлители — стальные полосы толщиной не ме-
нее 4 мм нли круглая сталь диаметром не менее 10 мм. Эти зазем-
лители применяются для связи вертикальных заземлителей и как
самостоятельные заземлители. Горизонтальные заземлители из по-
лосовой стали прокладываются по дну траншеи на глубине 700—
800 мм на ребро.
Конструктивные узлы и транспортабельные части заземлителей
изготовляются в МЭЗ.
Электроды и заземляющие проводники не должны иметь окраски,
^должны быть очищены от ржавчины, следов масла и т. д. Если грун-
ты агрессивные, то применяют оцинкованные электроды. Погружение
электродов в грунт осуществляют с помощью специальных приспо-
соблений.
Соединение частей заземлителя между собой, а также соединение
заземлителей с заземляющими проводниками следует выполнять свар-
кой. При наличии источников электроэнергии соединения выполняют
электросваркой. Сварные швы, расположенные в земле, необходимо
покрывать битумным лаком для защиты от коррозии. При работе
на отдаленных объектах и линиях электропередачи рекомендуется
соединение частей заземлителей с заземляющими проводниками вы-
полнять термитной сваркой.
После монтажа заземляющих устройств перед засыпкой траншеи
должен быть составлен акт иа скрытые работы по форме № 47, на
ФОРМА № 47
(министерство и ведомство)
(город)
(трест)
(заказчик)
(монтажное управление)
(участок)
(объект)
______________________19____г.
143
Продолжение формы 47
АКТ
освидетельствования скрытых работ
по монтажу заземляющих устройств и присоединений
к естественным заземляющим устройствам
Осмотром выполненных работ по монтажу заземляющего уст-
ройства установлено:
1) заземляющее устройство выполнено в соответствии с проек-
том., разработанным
(название) (проектная организация)
по чертежам.
(иомер)
2) отступления от проекта:
согласованы с___________________________________________________________
(организация, должность, фамилия, имя, отчество)
и внесены в чертежи_____________________________
(номера)
3) характеристика заземляющего устройства
Элементы зазем-
ляющего устрой-
ства
Параметры элементов заземляющего устройства Примечание
Мате- риал Про- филь Разме* ры, мм Коли- чество Глубина заложения от плани- ровочной отметки
144
4) характер соединений элементов заземляющего устройства ме-
жду собой и присоединение их к естественным заземляющим устрой-
ствам ____________________________________________________________
5) выявленные дефекты: ______________________________
6) заключение. Заземляющее устройство может быть засыпано
землей на участках:_______________________________________________
Оформляется подписями представителей заказчика, строительной
организации, электромонтажной организации.
ФОРМА № 48
(министерство и ведомство) (город)
(трест) (заказчик)
(монтажное управление) (объект)
19 г .
(участок)
АКТ
осмотра и проверки состояния открыто проложенных
заземляющих проводников
1. Прокладка заземляющих проводников выполнена в соответст-
вии с проектом,____________________ , разработанным
(название) (проектная
по черте ж а м
организация)_____________________________________(номера)
2. Обрывов заземляющих проводников
(не обнаружено)
3. Визуальный осмотр мест сварки показал:
10—238
145
4. Визуальный осмотр болтовых соединений показал:
(указать наличие неудовлетворительных контактов, а также наличие анти-
коррозионной защити и отличительной окраски)
5, Выявленные дефекты: ___________________________________
6. Заключение___________________________________________
Оформляется подписями проверяющего и производителя работ
(мастера).
заземляющее устройство дополнительно составляется акт по форме
№ 48, а также паспорт. Паспорт на заземляющее устройство дол-
жен содержать схему заземления, основные технические данные, дан-
ные о результатах проверки состояния заземляющего устройства,
о характере ремонтов и изменений, внесенных в данное устройство,
Сварка стальных полос и стержней заземления. Термитио-тигель-
иая сварка применяется для соединения стальных полос шириной 25,
30 и 40 мм при толшине 4—5 мм и стержней диаметром 12, 14 я
16 мм в контурах заземлений, для присоединения контуров к зазем-
лителям, опорам линий электропередачи и другим стальным конст-
рукциям, Типы соединений и ответвлений полос и стержней, выпол-
ненных с помощью термитной сварки, показаны на рис. 6,2, 6.3. Для
выполнения соединений стальных полос и стержней заземления тер-
митной сваркой необходимы приспособления и инструменты, приве-
денные в табл. 6,1 и показанные на рис, 6.4. Термитно-тигельную
сварку стальных полос и стержней выполняют в песчано-смоляных
тнгель-формах одноразового применения (рис. 6.4), изготовляемых
в мастерских заготовительных участков организаций. Тпгель-формы
изготовляются из смеси кварцевого песка с 6 % термореактивной смо-
лы— пульвербакелита. Верхняя часть полости формы служит тиглем,
в котором происходит термитная реакция с выделением стали; ниж-
няя часть представляет собой камеру, в которой происходит сварка
(расплавление свариваемых полос или стержней и формирование
сварного соединения). Для закрепления стальных полос и стержней
на период сварки применяется приспособление (рис, 6,6,6), представ-
ляющее собой скобу с прикрепленными к иен струбцинами. Отодви-
гающийся поддон предназначен для песка, которым рекомендуется
146
Рис. 6.3. Ответвление стальных
заземляющих проводников, вы-
полненное термитной сваркой:
а — ответвление стержня от стерж-
ня; б — ответвление полосы от по-
лосы; в — ответвление стержня от
полосы
Рис. 6.2. Типы соединения
стальных полос и стержней,
выполненных термитной свар-
кой:
а — соединение стержней встык;
б — соединение полное встык; в —
соединение полос внахлестку; г —
соединение стержней внахлест;
д — соединение арматурной стали;
е — соединение тросов
Рис. 6.4, Песчано-смоляные
т и гель-формы для тер-
митной сварки стальных по-
лос и стержней заземления:
а — песчано смоляная тигель-
форма для сварки круглой ста-
ли; б — то же для сварки поло-
совой стали
обсыпать тигель-форму в нижней части для уплотнения. В ряде слу-
чаев, когда скоба не может быть использована по условиям разме-
щения контура заземления (ограниченность пространства), применя-
ются раздельные струбцины.
Отдельные половины тигель-формы закрепляются пружинными
клещами (см. рис. 6.5, в).
Для выполнения термнтно-тигсльпой сварки контуров заземле-
ния применяют материалы, указанные в табл. 6.2
Для сварки используют обычный алюминиевый термит, представ-
ляющий собой механическую смесь компонентов с размером зерен
10*
147
Рис. 6.5. Принадлеж-
ности для термптпо-
тигельпой сварки
стальных полос и
стержней заземления:
а — насадка тигель-фор-
мы; б — скоба со струб-
цинами; в — скобы; г —
рычаги с захватами; д —
струбцины; / — скоба;
2 ~ струбцина; 3 — под-
дон для песка; 4 — руко-
ятка; 5 — проволочная
скоба для закрепления
тигель форм
Рис. 6.6. Закрепление свариваемых стальных по-
лос и стержней:
а — при сварке полос внахлест; б — при сварке стержней
внахлест; в — при сварке встык
Таблица 6.1. Приспособления и инструменты для термитно-
тигельной сварки
Прнсп эсобление
Назначение
* 1. Песчано-смоляные тигель-
формы’ (рис. 6.5, а)
2. Песчано-смоляные тигсль-
формы1 (рис. 6.5. б)
; 3. Песчано-смоляные тигель-
формы’
4. Насадка тигель-формы с
•' откидной крышкой’ (рис.
6.4, а)
5. Скоба со струбцинами
(рис.. 6.4, б)
; 6. Струбцины (рис. 6.4, б)
7. Клещи (рис. 6.4, в)
8. Рычаги с захватами (рис.
6.4, г)
9. Защитные очки с белыми
прозрачными стеклами
10. Щетка из кардоленты
11. Драчовый напильник
размером 8X30X300 мм
12. Пассатижи
13. Саперная малая лопата
14. Слесарный молоток мас-
сой 0,8 кг
Для соединения и ответвления вна-
хлест стальных стержней диаметром
12, 14, 16 мм
Для соединения и ответвления вна-
хлест стальных полос шириной 40, 30,
25 мм и толщиной 4—5 мм
Для соединения встык стальных
полос и стержней
Для предохранения от разбрызги-
вания расплавленного металла и шла-
ка
Для закрепления полос и стержней
при сварке
Для закрепления полос и стержней
при сварке в условиях, когда приспо-
собление 5 не может быть размещено
(ограниченность пространства)
Для закрепления половин тигель-
формы, установленной иа сваривае-
мый стык
Для подгонки (подгибки) свари-
ваемых полос и стержней
Для защиты глаз от искр н брызг
расплавленого шлака
Для зачистки свариваемого стыка
То же
Для вспомогательных работ
То же
» »
1 Изготовляются в монтажных организациях, использующих термитную
сварку
0,1—1,5 мм. Ниже перечислены компой’енты, входящие в состав сва-
рочного термита, % массы:
Железная окалина (оксид железа)....................... 70—81
Алюминиевый порошок марки АКП.......................... 22—20
Алюминиевый термит, изготовленный специально для сварки
трамвайных рельсов, использовать для соединения стальных провод-
ников заземления нельзя, так как присадки к смеси окалины и алю-
миниевого порошка, необходимые для сварки рельсов, ухудшают ка-
149
Таблица 6.2. Вспомогательные материалы для термитной сварки
Материал
Назначение
1. Сварочный алюминиевый
термит
2. Термитные спички
3. Стальные кружки диамет-
ром 19 мм и толщиной 1 мм
4. Строительная замазка
5. Шнуровой асбест диамет-
ром 2—4 мм
Для разогрева, расплавления
стыка и формирования сварного
соединения
Для воспламенения термита
Для перекрытия литникового
отверстия тигель-формы на пери-
од горения термита я отделения
стали от шлака
Дл я уплотнения зазора в ме-
стах выхода полос и стержней из
сварочной формы. Для улучшения
уплотняющих свойств замазки в
нес вводят в разогретом состоянии
150 % песка (по отношению к мас-
се замазки)
Для уплотнения зазоров в сва-
рочной форме при отсутствии за-
мазки
чество соединения проводников заземления вследствие несоответствия
тепловых режимов. Для улучшения механических свойств сварных
соединений и предотвращения появления газовой пористости на
каждый килограмм смеси железной окалины и алюминиевого порош-
ка добавляют 20 г ферромарганца марки Мп-1 с размером зерен
0,1 — 1 мм.
Термитную сварку стальных полос или стержней выполняют сле-
дующим образом:
а) подбираю! порцию термитной смеси. Для соединения вна-
хлест и встык стальных полос шириной 40 мм и толщиной 4—5 мм
и стержней диаметром 16 мм между собой и с полосами и стержня-
ми меньших сечений в различных сочетаниях используется 400 г
термита; для соединения внахлест и встык стальных полос шириной
30 и 25 мм, толщиной 4—5 мм и стержней диаметром 14 и 12 мм
в различных сочетаниях между собой — 350 г термита;
б) с помощью рычагов с захватами (см. рис. 6.5, г) подгоняют
концы свариваемых полос или* стержней в положение, удобное для
закрепления в сварочном приспособлении (•?:’ ба со струбцинами или
отдельные струбцины);
в) протирают поверхность концов стержней или полос от влаги
и зачищают от ржавчины щеткой из кардоленты на участке нахлест-
ка. При сварке встык зачищают концы иа длине 50 мм;
г) закрепляют свариваемые полосы (стержни) в струбцины при-
способления (рис. 6.7) или отдельными струбцинами; при сварке
встык между торцами стержней оставляют зазор 1—2 мм;
д) устанавливают на свариваемый стык сначала одну, затем
другую половины песчано-смоляной сварочной формы таким обра-
зом, чтобы они плотно совместились и свариваемые проводники во-
шли в предназначенные для них полости. Не допускается обсыпка
150
форм мокрым песком или грунтом или применение сырых форм, так
как попадание влаги в форму может вызвать взрыв. Закрепляют по-
ловины формы пружинными клещами (рис. 6 7). При сварке стер-
жня с полосой одна половина формы должна быть для стержня (см.
рис. 6.4, а), а другая — для полосы (см рис 6.4 б)
Полосы толщиной 4 мм свариваются в формах, предназначен-
ных для полос толщиной 5 мм. Стержни диаметром 12 и 14 мм мож-
Рис. 6 7 Установка песчано-смоляной тигель-формы на свариваемый
стык стержней:
а — установка песчано-смоляной формы,- б — приспособление для тигельной
сварки в сборе; / — скоба со струбцинами; 2 — свариваемые стержни; 3 — пес-
чано-смоляная форма; 4 — скоба; 5 ~ насадка тигель-формы
Рис, 6.8. Последовательные стадии (а—-е) термитно-тигелыюй
Сварки:
1 — свариваемые стержни; 2 — ти:ель форма: 3 — крышка тигель-формы: 4 —
термитная спичка; 5 — термит; 6 — стальной кружок; 7—шлак; 5 —жидкая
сталь; 9 —шлак на стыках
151
но сваривать в формах, предназначенных соответственно для стерла
пей диаметром 14 и 16 мм;
е) уплотняют замазкой или асбестовым шнуром зазоры в местах
выхода стержней или полос из формы, а также щель между по-
ловинами формы в нижней части. Для предохранения от случайш /•
протечки металла в недостаточно уплотненных местах рекомендуется
обсыпать форму в нижней части сухим песком или грунтом, насыпая
его па поддон приспособления;
ж) если свариваемые полосы или стержни закреплены отдельны-
ми струбцинами /, под них подкладывают упоры во избежание раз-
рушения при расплавлении полос во время сварки;
з) устанавливают металлическую насадку (рис. 6.8) на раструб
тигель-формы и откидывают крышку насадки;
и) закрывают литниковое отверстие в горловине тигля (нижней
конусной его части) стальным кружком;
к) термит тщательно перемешивают в пакете (коробке, банке),
в котором он поставляется к месту работ, в противном случае тер-
мит может плохо воспламениться и неровно гореть с выплесками
шлака; засыпают в тигель-форму порцию термита, закрывают крыш-
ку тигля. Если для сварки используют тигель-форму, предназначен-
ную для большего размера стержня (полосы), чем свариваемые, то
увеличивают порцию термита на 75 г;
л) поджигают термит (рис. 6.8, а), для этого зажженную тер-
митную спичку, закрепленную па стальной или алюминиевой прово-
локе, вводят быстрым движением в отверстие крышки н погружают
в термит на глубину ее активной части; проволока остается в тигель-
форме до окончания сварки, и часть ее расплавляется. Воспламе-
нение и процесс горения термита (рнс. 6.8, а—г) определяют по не-
большому факелу пламени, выходящему из отверстия крышки, а так-
же по характерному шипящему звуку, которым сопровождается го-
рение;
м) через 4—5 мии по окончании горения термита с формы сни-
мают металлическую насадку с крышкой и зажимы, скалывают его
ревшую сварочную форму и верхнюю литниковую прибыль со свар-
ного соединения (последнее выполняют, если только соединение по
закапывают в землю), снимают приспособление. Для сварки электро-
да-заземлителя /, выполненного в виде стержня круглого сечения,
с полосой контура 2 (рис. 6.9, б) верхний конец заглубленного
в грунт стержня изгибают рычагом в положение, параллельное поло-
се. зажимают в струбцинах или скобе вместе с полосой и выполня-
ют сварное соединение 4 внахлест по технологии, приведенной выше.
Для сварки полосы контура с трубчатым или выполненным из
угловой стали (рис. 6.9, а) заземлителем к ним при заготовке в мас-
терской электромонтажных заготовок приваривают электросваркой
флажок-стержень 3 круглого сечения диаметром 16, 14, 12 мм и дли-
ной свободной (неприваренной) части 500—600 мм.
После заглубления заземлителей флажок рычагом с трубчатым
захватом отгибают в положение, параллельное полосе контура, за-
жимают в струбцинах или скобе и сваривают.
В зависимости от конкретных условий монтажа сварное соеди-
нение флажка-ответвителя с контуром может быть выполнено вна-
хлест или встык.
Сварное соединение стальных полос илн стержней контура зазем-
ления с металлическими конструкциями (опорами ВЛ и т. п.) выпол-
няют внахлест или встык также через флажки-ответвители, прива-
152
l- репные к конструкции в процессе ее изготовления. В качестве приме-
| ра па рис. 6.10 показан контур заземления с соединениями, выпол-
£ ненными термитной сваркой.
f Все сварные соединения проверяют наружным осмотром и па
механическую прочность ударами молотка. Соединение считается
Рис. 6.9. Соединение плоского горизонтального заземлителя с элект-
родом термитной сваркой:
а — соединение контура заземления с заземлителем (электродом) из угловой
стали; б — соединение контура заземления с заземлителем из круглой стали
Рис. 6.10. Общин вид заземляющего устройства, выполненного мето-
дом термитной сварки:
1 — вертикальный заземлитель (у!ловая сталь); 2 — горизонтальный заземли-
тель; 3 — флажок-ответвитель; 4 — сварное соединение полос; 5 — сварное сое-
динение полосы со стержнем; 6 — заземляемый объект
удовлетворительным, если на нем установлено наличие верхней лит-
никовой прибыли (это свидетельствует о том, что шлак не попал в зо-
ну сварки) и если оно не разрешается после нескольких ударов мо-
лотком. Для обеспечения необходимого качества сварки необходимо:
а) каждую вновь поступившую партию термита перед примене-
нием на монтаже проверить па двух-трех сварках, выполненных
в мастерской. Полученные образцы сварных соединений после внеш-
153
него осмотра должны быть проверены на механическую прочность
н наличие верхней прибыли. Отсутствие верхней прибыли указывает
па возможность проникновения шлака в сварочное соединение. В этом
случае порции термита следует увеличить на 30—50 г. Для проверки
на механическую прочность образцы сварных соединений зажимают
в тисках и ударами молотка изгибают до излома. Если изгиб идет по
основному металлу, а сварное соединение не разрушается, то это сви-
детельствует о том, что соединение обладает достаточной механиче-
ской прочностью и термит мож£т применяться в производственных
условиях. При разрушении сварного соединения от первых ударов не-
обходимо выполнить повторную сварку и проверить ее. При получе-
нии отрицательных результатов применения данной партии термита
для сварки заземления его применение должно быть запрещено, о чем
сообщается заводу-изготовителю термита;
б) проверить песчано-смоляные сварочные тигель-формы на от-
сутствие трещин, глубоких свищей, сколов, могущих привести к утеч-
ке жидкого металла и браку сварного соединения.
6.3. МЕХАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО МОНТАЖУ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Все известные методы механизированного погружения в грунт
заземлителя можно разделить на три основные группы:
погружение способом ввертывания;
погружение ударными способами (в том числе с помощью виб-
рации) ;
погружение вдавливанием.
К первой группе относятся различные буровые станки, автоямо-
буры на автомобильной базе, ручные переносные приспособления
с приводом на базе электросверлилки М-28А либо па базе бензопилы
«Дружба» (ПЗД). Специальное приспособление ПЗД (рис. 6.11)
с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает при осевом нажа-
тии на рукоятку автоматический зажим п ввертывание электрода
диаметром 12—16 мм и длиной до 5 м.
Технические данные ПЗД
Длина электрода, мм............................ До 5000
Диаметр электрода, мм.......................... 12—16
Частота вращения электрода, об/мин................... 540
Скорость погружения электрода в грунт, м/мпн 2
Габариты, мм................................... 430x450x1620
Масса, кг............................................. 22
Привод ..................................... « Двигатель внут-
реннего сгорания
«Дружба»
Технические данные ПВЭ
Длина электрода, мм.................................. До 5000
Диаметр электрода, мм................................... 12
Частота вращения электрода, об/мин.................... 150
Скорость погружения электрода в грунт, м/мин 0,5 — 1
Привод .......................................... Электросверлнл-
ка М-28А
154
Габариты, мм . ........................ . . 390x240x1620
Масса, кг................................... 14,7
Заводами Минэнерго СССР на базе электросверлилки ИЭ-1023
выпускается установка для ввертывания электрода в грунт УВЭГ-16
[27].
Технические данные установки УВЭГ-16
Диаметр ввертываемого электрода, м................ 12—16
Глубина погружения, м............................. 5
Габариты, мм...................................... 710х
Х472Х
X2J0
Масса, кг ........ ..................................... 15
Напряжение, Вт........................................ 220
Мощность, В г . ...................................... 400
Частота вращения, об/мин.............................. 80
Для ввертывания электродов можно применить любой механизм,
имеющий редуктор, например ручную геологоразведочную буровую
установку ПБУ-10 (рис. 6.12).
Технические данные установки ПБУ-10
Диаметр ввертываемого электрода, м..................... 12-18
Глубина погружения, м .................................. 10
Частота вращения, об/мин.......................... 80—200
Скорость погружения, м/мин........................ До 2,4
Габариты, мм........................................... 900х
ХбС())<
Х1300
Масса, кг.................................... 36
Ко второй группе относятся различные типы электрических и пнев-
матических молотков, копров, вибромолотов типа ВМ-2, бесконтакт-
ных электрических приводов.
Технические данные ВМ-2
Длина электрода из угловой стали, м............... До 2,5
Мощность электродвигателей, кВт....................... 1,6
Скорость погружения, м/мип............................. ,1,1
Габариты мм............................................ ЗЗОх
Х286х
Х327
Масса с наголовником, кг.......................... 38,7
Бесконтактный электропривод предназначен для забивки зазем-
лителей в плотную и мерзлую землю. Электрическая схема представ-
ляет собой последовательное соединение емкостного сопротивления
и индуктивного сопротивления (молотка). Время заглубления одного
156
Рис. 6Л2. Бензомоторный по-
гружатель электродов зазем-
ления (ПБУ-10):
1 — двигатель; 2 — редуктор; 3 —
зажим; 4 — рама; 5 — ходовые
винты
Рис. 6.13. Нневмоударная машина
ПУМ-3:
1 — шланг сжатою воздуха; 2 — погру-
жаемый заземлитель; 3 — ручка для
переноски; 4 — корпус; 5—ударник;
6 — рычаг; 7 — упорная отжимная
втулка; А, Б — каналы сжатого воз-
духа; В, Г—камеры сжатого воздуха
'электрода длиной 2—5 м в летнее время 1,5—4 мин, в зимнее —
не менее 10 мин.
Заводами Минэнерго СССР выпущены универсальные машины
*УЗК-2 и АКР-120 для монтажа заземляющих устройств.
Машина УЗК-2 снабжена канавокопателем и бульдозерным от-
валом для рытья и засыпки траншей, вибромолотком для забивки
электродов и сварочным аппаратом для сварки контура заземления.
Механизмы смонтированы на базе трактора Т-40.
Технические данные УЗК-2
Ди аметр забиваемого электрода, мм
Глубина погружения электрода, м .
Размеры открываемой траншеи, м .
Возмущающая сила вибромолота, кН
Производительность машины, м/ч:
при рытье траншей ......
15 — 16
5,0
0,2x1
4,5
85—100
157
при засыпке траншей.............................
Габариты (длина X ширина Хвысота), м................
Масса, т ...........................................
ГГЭ — 151)
4 J х
Х2,2х
ХЗ, I
4,2
Комплексный агрегат для установки ригелей к опорам линий
электропередачи и устройства заземлений АКР-120 имеет возмож-
ность выполнять рытье и засыпку траншей, забивку электродов за-
земления вибромолотом, сварку заземлителей.
Машина смонтирована на базе трактора ДТ-75 и имеет следую-
щие характеристики:
Диаметр забиваемых электродов, м....................
Глубина погружения электродов, м....................
Время забивки электрода, м/мип......................
Размеры отрываемой траншеи, м.......................
Скорость машины при рытье п засыпке траншей, м/ч
Габариты (длина X ширина X высота), м...............
14-18
5
2,8
0,'iX I М
400
7,4Х
Х2,5Х
Х3,8
9Д
Масса машины, т...............................
В Минэнерго СССР орапшзовап заводской выпуск ручной ппев
моударной машины ПУМ-3 (рис. 6.13).
Техническая характеристика машины
Энергия удара. Дж (кге-м) . . ................ 40(4)
Частота ударов, Гц (ударов/мип), нс менее .... 8,9(530;
Номинальное давление сжатого воздуха............. 6
Диаметр погружаемых стержней, мм................. 12—IX
Скорое га погружения стержней, м/мп п:
в талые грунты I — IV групп.................. 0,8-2,3
в мершые грунты , .......................... 0,3—0,3
Габариты (длина X ширина Хвысота), мм............ 400х
Х150Х
ХбОО
Масса машины без рука вон, кг.................... 18
Небольшая масса машины позволяет использован, ее без при-
менения грузоподъемных механизмов. Зажимное приспособление по-
зволяет осуществить автоматическую перестановку машины па элек-
троде и исключить контакт рабочего с машиной к процессе забив-
ки. Глубина погружения электродов с помощью ПУМ-3 составляет
до 12 м при составных электродах.
Среди ручных механизированных приспособлений можно выде-
лить приспособление для забивки заземлителей (рис. 6.14, 6.15), име-
ющих автоматические зажимы, через которые пропускают стержне-
вой электрод диаметром 12—14 мм.
К третьей группе относятся приспособления, устанавливаемые на
автоямобуры или на бурильно-крановые машины, обеспечивающие
высокую степень механизации монтажа заземлителей.
158
| Такие приспособления состоят из цилиндрического корпуса, па-
правляющей втулки, зубчатых рычажно-кулачковых зажимов, воз-
| можно использование пружин возврата. Приспособление кровится
4 удерживающими винтами на пустотелой штанге бурпдыю-крашнюй
? машины, например БКМ-483. В качестве примера на ряс. 6.16 пуп-
Рис. 6.14 Рис. 615
0Ш~
о 82*82
Рис. 6.16
Рве. 6.14. Приспособление для забивки заземлителей вручную;
1 — ребро жесткости; 2 — винт с барашковой гонкой; 3 — стопорное кольцо; 4 —
ручка бойка; 5 — направляющая труба; 6-- боек; 7 — корпус; 8 — кулачки;
9 —Пружина; 10 — гайка; // — крышка, 12— уплотнение
Рис. 6.15. Приспособление для забивки заземлителей, опираемое на
землю;
/ — боек (молот); ? —погружаемый заземлитель; 3 — направляющая трубчатая
стойка; 4 —корпус автоматического зажима; 5 — пружины клиньев зажима
(2 шт.); 6 — зажимные клинья; 7—возвратная пружина; 8— опорная плита;
9 — грунтозацепы
Рис. 6.16. Приспособление для монтажа электродов заземления ме-
тодом вдавливания с помощью механизмов:
/ — корпус; 2 — кулачок; 3 — насадочная труба; 4— кожух; 5 —крепежные
болты; 6—8 — сборочные болты
водится сборочный чертеж такого приспособления, разработанного
трестом «Уралэлектромонтаж» ММСС СССР.
Заточенный на конус стержневой электрод диаметром 12—18 мм
пропускается в полую штангу буровой машины и удерживается ку-
лачками. После этого штангу машины устанавливают над местом
159
вдавливания заземлителя. Длина электрода выбирается нз расчета
максимальной глубины полосы штанги. Вдавливание выполняется со
скоростью 0,2—0,4 м/с. Работу выполняют машинист бурильно-крано-
вой машины и электромонтер 2-го разряда. Производительность со-
ставляет 60—80 заземлителей в смену. При необходимости можно
делать составные электроды, сваривая составные части между со-
бой.
Рис. 6.17 Приспособление для вдавливания стержневых электродов:
/ — электрод заземления; 2 — направляющая труба; 3 — корпус; 4 — захват;
5 — рычаг с педалью; 6 — ось рычага; / — хомут; 8 — стойка опоры ВЛ
Для вдавливания электродов при нерентабельности доставки тя-
желых механизмов рационализаторами предложен ряд ручных и нож-
ных приспособлений. Одно из них (рис. 6.17) имеет сварной корпус
и два диска диаметром 54 мм, эксцентрично поворачивающиеся на
своих осях. Такая конструкция обеспечивает захват заземлителя
дисками при усилии, направленном вниз, и освобождение заземлите-
ля при поднятии рычага-педали вверх. Для лучшего захвата стерж-
невого заземлителя диски имеют закаленную накатку. Для того что-
бы приспособление не поднималось при вдавливании, его крепят к за-
земляемой опоре.
6.4. МОНТАЖ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ И НУЛЕВЫХ ЗАЩИТНЫХ
ПРОВОДНИКОВ
При монтаже заземляющих и нулевых защитных проводников
внутри зданий в установках до 1 кВ в первую очередь следует ис-
пользовать нулевые рабочие проводники питающей сети, металличе-
ские колонны, фермы, подкрановые пути, галереи, шахты лифтов
и подъемников, каркасы щитов станций управления, стальные трубы
электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, металлические
трубопроводы всех назначений, проложенные открыто, исключая
трубопроводы горючих и взрывоопасных смесей. Все эти элементы
160
должны быть надежно соединены с зазеглляющим устройством, i'c.oj
они по проводимости удовлетворяют требованиям, предъявляемым
к защитным проводникам, то прокладывать искусственные защитные
проводники не требуется.
До начала монтажа искусственных заземляющих проводников
на объекте строительная организация должна закончить и сдать по
акту все строительные работы.
Работа по монтажу искусственных заземляющих проводников
должна производиться в объеме, предусмотренном проектом, в сле-
дующей последовательности: 1) разметить линии прокладки провод-
ников, определить места проходов и обходов; 2) просверлить нлн
пробить отверстия проходов сквозь стены и перекрытия; 3) устано-
вить опоры, проложить п закрепить предварительно окрашенные за-
земляющие проводники или закрепить проводники с помощью при-
стрелки (для сухих помещений); 4) соединить проводники между
собой сваркой; 5) произвести окраску мест соединения проводников.
Части магистралей заземления и их транспортабельные узлы
(опоры крепления, перемычки и другие заземляющие проводники) из-
готовляются в мастерских электромонтажных заготовок. Полосовая
или круглая сталь, использующаяся в качестве заземляющих про-
водников, должна быть предварительно выправлена, очищена и ок-
рашена со всех сторон.
Окраску мест соединений необходимо производить после сварки
стыков, для этого в сухих помещениях с нормальной средой следует
применять масляные краски и нитроэмали; в сырых помещениях и в
помещениях с химически активной средой окраска должна произво-
диться красками, стойкими к химическим воздействиям. Заземляющие
проводники окрашиваются в желто-зеленый цвет путем последова-
тельного чередования желтых и зеленых полос одинаковой ширины
от 15 до 100 мм каждая. Полосы должны прилегать друг к другу
или по всей длине каждого проводника, нли в каждом доступном
месте, или в каждой секции.
Заземляющие проводники должны прокладываться горизонтально
или вертикально, допускается также прокладка их параллельно на-
клонным конструкциям зданий. Прокладка плоских заземляющих про-
водников по кирпичным и бетонным основаниям должна произво-
диться в первую очередь с помощью строительно-монтажного писто-
лета. В сухих помещениях полосы заземления могут прокладываться
непосредственно по кирпичным и бетонным основаниям. В сырых
и особо сырых помещениях и в помещениях с химически активными
веществами прокладку заземляющих проводников следует произво-
дить на опорах.
Опоры крепления заземляющих проводников должны устанав-
ливаться с соблюдением расстояний, мм:
На поворотах (от вершин углов) ......... 100
От мест ответвлений................................. 100
От нижней поверхности съемных перекрытий каналов . 50
От уровня пола помещения . ......................... 400—600
В качестве опор используются закладные изделия в железобетон-
ных основаниях, держатели шин заземления К188 (рис. 6.18).
Держатели шин заземления KI88 применяются для крепления
к стенам и металлоконструкциям заземляющих проводников из
11—238 161
круглой стали диаметром 10, 12 мм и из полосовой стали размером
40X4 и 25X3 мм. Держатели закрепляются пристрелкой или свар,
кой, имеют климатическое исполнение V категории 2, масса 1000 шт,
75 кг, цена 1000 шт. — 46 руб. (прейскурант 24—05, п. 1 —100).
Расстояние от поверхности основания до заземляющих провод,
ников должно быть не менее 10 мм (рис. 6.18).
Держатели крепятся к закладным изделиям, расположенным
в бетонном основании с помощью сваоки, которая выполняется то
периметру хвостовика держателя, а также с помощью пистолетных
Рис. 6.18, Держатель
шин заземления:
а — для стальных крутлых
шин заземляющих провод-
ников; б — для прямоуго ь-
них заземляющих провод-
ников
дюбелей. К бетонным, кирпичным и другим основаниям держатели
крепятся с помощью пистолетных дюбелей, в особых случаях —
с помощью дюбелей с распорной гайкой или капроновых распорных
дюбелей. Размеры дюбелей приводятся в табл. 6.3—6.5, расстояния
между креплениями заземляющих проводников на прямых участках
указаны в табл. 6.6.
Таблица 6.3. Рекомендуемые размеры дюбелей для крепления
заземляющих проводников
Строительное основание Материал и толщина пристреливаемой де- тали, мм Рекомендуемый дюбель
Тяжелый бетон и железобетон Неоштукатуренная кирпичная кладка, оштукатуренный тя- желый бетон и железобетон Оштукатуренная кирпичная кладка, легкий бетон и желе- зобетон Сталь толщиной 1-4 То же ДГПШ 4,">х4с ДГПШ 4,5x5!- ДГПШ 4,5x6!'
Для заземления корпусов изделий и подсоединения заземляю
щих проводников применяются заземляющие зажимы следующих
типов: ЗШ — зажим со шпилькой (рис. 6.21); ЗБ — зажим с болтом
(рис. 6.22); ЗВ—зажим с винтом (рис, 6.23); ЗВП — зажим с вмн-
162
Рис. 6.19. Дюбель с распорной
гайкой
Таблица 6.4. Дюбеля с распорной гайкой (рис. 6.19)
1 Тип Размеры бол- та или винта Наибольшз я толщина закрепляемой детали, мм Размеры, мм Масса 1000 шт., кг
L п
К437/1 М 1 1x65 15 55 18 99
К-137/II М 10x80 30 55 18 НО
K438/I М 12x80 20 65 20 141
K438/II ЛА 12x100 40 65 20 157
K439/I М 16X100 20 85 26 303
K439/II М 16x120 40 85 26 338
Рис. 6.20. Распорный капроно-
вый дюбель
Таблица 6.5. Дюбеля распорные капроновые (рис. 6.20)
Тип Размеры шу- рупов, мм Наибольшая толщина за- крепляем эй детали, мм Размеры, мм Масса 1000 шт., кг
J, D
У 656 4x39 7 25 6 5
У658 5x40 10 35 8 7,1
У678 5x60 10 45 8 9,9
У 661 8x80 15 60 14 3/
У663 12x100 15 80 20 103
том, припаянным к подпорке, для заземления оболочки и брони ка-
белей (рис. 6 24); ЗШ2П — зажим с двумя шпильками и пластина-
ми (рис. 6.25); ЗШ2С — зажим с двумя шпильками и скобой (рис,
6 26); ЗБХ — зажим с болтом с хомутом (рис. 6.27); ЗБ2 — зажим
с двумя болтами (рис. 6.28).
Примеры установки зажимов показаны на рис. 6.29.
Проходы через степы должны выполняться в открытых прое-
мах, трубах, а проходы через перекрытия — в отрезках стальных или
кассетах пластмассовых труб.
Каждая заземляемая часть электроустановки должна бытьпри-
11*
163
Таблица 6.6. Расстояния между креплениями заземляющих
проводников, мм
Размеры проводника, мм Место прокладки
Сталь поло- совая Сталь круг- лая диамет- ром по стенам под перекрытием
на е ысоте, м
ДО 2 более 2 ДО 2 более 2
20X3 8 400 600 600 v00
25X4 12 600 800 800 1000
30x5, 40X4 —— 600 800 800 1000
Способы соединения и присоединения заземляющих и нулевых
защитных проводников приводятся в табл. 6.7.
Рис. 6.21. Зажим типа ЗШ:
Рис. 6.22, Зажим типа ЗБ.
/ — шпилька: 2 — гайка; 3 — шайба
пружинная; 4 — шайба
Рис. 6.23. Зажим типа ЗВ;
1 — винт; 2 — пружинная шайба;
3 — шайба
1 — болт; 2 — пружинная шайба;
3 — шайба
Рис. 6.24. Зажим типа ЗВП:
1 — винт: 2 — гайка или гайка-ба-
рашек; 3 —пружинная шайба; 4—
шайба; 5 — скоба
соединена к магистрали заземления млн зануления при помощи от-
дельного ответвления. Способ присоединения заземляющих провод-
ников к отдельным аппаратам выбирается в зависимости от осно-
вания, на котором крепится аппарат. При установке аппаратов на
металлических конструкциях заземляющие проводники присоедиия-
164
Рис. 6.25. Зажим типа ЗШ2П:
1 — шпилька; 2 — гайка; 3 — пру-
жинная шайба; 4 — пластина
Рис. 6.26. Зажим типа ЗШ2С:
1 — шпилька; 2 —гайка; 3 — пру-
жинная шайба; 4 — скоба
Рис. 6.27. Зажим типа ЗБХ:
/ — хомут; 2 — болт; 3 — стальная
f ш 1йба; 4 — пружинная шайба; 5 —
гайка
1 — скобч. 2 —болт; 3 — стальная
шайба; 4 — пружинная шайба; 5 —
гайка
Рис. 6.28. Зажим типа ЗБ2:
Ю1ся сваркой к конструкции, а также способами, приведенными
в табл. 6.9.
Соединение электрооборудования, подвергающегося частому де-
монтажу, вибрации иди установленного на движущихся частях, вы-
полняется с помощью гибких заземляющих или пулевых защитных
проводников.
165
Таблица 6.7 Соединения и присоединения заземляющих
и нулевых защитных проводников
Соединяемые проводники Способы соединения Дополнительные требования к качеству соединения
Заземляющие проводники и нулевые защитные Сварка 1. Соединения и присоединения за- земляющих и нулевых защитных про- водников должны быть доступны для
Заземляющие и нулевые защитные проводники в помещениях и в наруж- ных установках без агрессивных сред Допускается выполнять соединения заземляющих и нулевых защитных проводников другими способами, обес- печивающими требования ГОСТ 10434—82 ко 2-му классу соединений, при этом должны быть предусмотре- ны меры против ослабления и корро- зии контактных соединений. Соедине- ния заземляющих и нулевых защит- ных проводников электропроводок и ВЛ допускается выполнять теми же методами, что и фазных проводников осмотра 2. Места и способы соединения за- земляющих проводников с протяжен- ными естественными заземлителями (например, с трубопроводами) долж- ны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ре- монтных работ было обеспечено рас- четное значение сопротивления зазем- ляющего устройства. Водомеры, за- движки должны иметь обходные про- водники, обеспечивающие непрерыв- ность цепи заземления
Стальные трубы электропроводок, короба, лотки и другие конструкции, используемые в качестве заземляю- щих или нулевых защитных провод- ников Должны иметь соединения, соот- ветствующие требованиям ГОСТ 10434—82, предъявляемым ко 2-му классу соединений. Должен быть обеспечен надежный контакт сталь- ных труб с корпусами электрообору- дования, в которые вводятся трубы, и с соединительными (ответвитель- ными) металлическими коробками * 3. Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или зануле- нию, должна быть присоединена к се- ти заземления или зануления при по- мощи отдельного ответвления. После- довательное включение в заземляю- щий или нулевой защитный провод- ник заземляемых или зануляемых ча- стей электроустановки не допускает- ся
"WWSMiv
Присоединение заземляющих и
левых защитных проводников к
стям оборудования, подлежащим
землспию пли занулению
ну-
ча-
за-
Заземление или зануление оборудо-
вания, подвергающегося частому де-
монтажу или установленного на дви-
жущихся частях или частях, подвер-
женных сотрясениям или вибрации
Должно быть выполнено сваркой
или болтовым соединением. Для бол-
тового присоединения должны быть
предусмотрены меры против ослабле-
ния и коррозии контактного соедине-
ния
Должно выполняться гибкими за-
земляющими или нулевыми защитны-
ми проводниками
Таблица 6.8. Способы присоединения проводников к силовому электрооборудованию
Оборудование Заземляющие элементы Способ присоединения к заземляющей сети
Пусковой аппарат (магнитный пускатель, ящик с автоматическим выключателем и т. Д.), аппарат управления (кнопочный пост, конеч- ный выключатель, рео- стат, контроллер и т.д.), щитки, распределитель- ные шкафы Корпус аппарата, ящи- ка, щитка, шкафа Заземляющий проводник присоединяется к заземляющему или крепящему болту корпуса аппарата, ящика или щитка; при установке на металлоконструкции заземляющий проводник приваривается к конструкции. Если заземление производится через трубы электропроводки, то оно выполняется: а) присоединением перемычки от флажка или болта, прива- ренного к трубе, к заземляющему болту на корпусе аппарата, щитка, ящика (рис. 6,30) б) установкой на трубе двух царапающих гаек или одной царапающей гайки и контргайки с зажимом стального листа корпуса аппарата между гайками (рис. 6,31)
Продолжение табл. 6.8
Оборудование Заземляющие элементы Способ присоединения :< заземляющей сети
Электрооборудование,
установленное на стан-
ках и прочих механизмах
Электрооборудование
се мостового крана
Корпус станка или ме-
ханизма, имеющего ме-
таллическую связь с кор-
пусом электродвигателя
или другого оборудова-
ния
Подкрановые рельсы
X
х
р
ст
ND
ю
о
X
о
со
ж
Я
UJ
со
X
X
s
о
со
Заземляющий проводник, идущий от магистрали заземления
или от стальной трубы электропроводки (если трубы использу-
ются в качестве заземляющих проводников), подсоединяется к
заземляющему болту на станке (механизме). Электрооборудо-
вание, установленное на движущейся части станка, заземляет-
ся при помощи отдельной жнлы в гибком кабеле, питающем
движущуюся часть
Ответвления от заземляющего устройства привариваются в
двух местах к подкрановым рельсам. Все стыки рельсов долж-
ны быть надежно соединены сваркой, на разъемных стыках
должны быть приварены гибкие перемычки
Таблица 6 9, Размеры и массы установочных заземляющих
гаек (рис. 6.30)
Тип Для трубы с условным проходом, мм Гешба труб- ная d, дюймы 1 Размеры, мм Масса 1000 шт., кг
S' h D
К480 15 ча 27 3 30 5
К481 20 3/4 32 3 37 7
К482 25 1 41 4 48 16
К483 32 Р/4 50 4 58 23
К484 40 р/2 60 5 66 48
К485 50 2 70 5 81 55
К 4 86 70 2Va 90 6 104 117
Таблица 6,10. Размеры и массы вводных патрубков (рис. 6.31)
*v » —1 Тиа Для труб с наруж- ным диа- метром, мм Условный проход труб, мм Резьба трубная D, дюймы Размеры, мм Масса, кр
L 1 d
У476 25—27 20 3/4 55 25 26 0,1
У477 32-34 25 1 55 25 32 0,1
У478 47—49 40 р/2 68 25 48 0,3
У479 59-61 50 2 90 30 60 0,4
РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ
ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
7.1. ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ЗЕМЛИ
Удельное электрическое сопротивление земли по глубине опреде-
ляется методом вертикального электрического зондирования (ВЭЗ)
три помощи измерителя сопротивления заземления МС-08(07) или
AV416 (рис. 7.1), а также ИКС-1 или ИКС-50, К токовым электро-
дам АВ подключаются токовые выводы прибора; напряжение меж-
ду потенциальными электродами подается иа потенциальные выводы
прибора. По измеренному значению сопротивления рцзм определя-
ется кажущееся удельное сопротивление.
,!к = ^Риам» (7,1)
где k— коэффициент, зависящий от расстояния между электродами
и смертельной установки.
170
При равных расстояниях между электродами, т. е. при а^АВ/3,
k ~ 2лгг,
где а принимается равным двойной глубине слоя грунта, до кото-
рого производится измерение р.
При исследовании изменения сопротивления грунта по глубине
целесообразно провести 10—15 измерений при различных расстоя-
ниях между электродами. Центр установки 0 при этом остается це-
Рис. 7.1. Схема для определения удельного сопротивления грунта:
а — измерителем заземления МС 08 (М-4!6); б — по методу амперметра-во^ьт-
метра
Рис. 7.2. Палетка ВЭЗ
171
изменным. Трассу для измерений нужно выбирать на расстоянии
5—10 м от металлических коммуникаций.
Значения k для соответствующих расстояний между электрода-
ми при проведении измерений с разносом электродов следующие:
ABt м 20 30 45 60 90 120 150 200
Л’ЛГ, м .... 6,6 10 15 20 30 40 50 66
k ....... 42,1 62,8 94,2 125,6 188,4 251,2 314 421
Рассчитанные по формуле (7.1) значения кажущегося удельно-
го сопротивления грунта следует представить в виде графика, на-
зываемого кривой ВЭЗ на логарифмической бумаге с логарифмиче-
ской единицей, равной 6,25 см.
10 —11— П..1---U-------------L
7 2 3*56810 20 30 60 100А=АВ/г,Н
Рис. 7.3. Определение параметров электрической
структуры грунта:
/ — кривая па четки ВЭЗ; 2 — экспериментальная кри-
вая ВЭЗ
По осн ординат откладывают значения рк, а по оси абсцисс —
0t5 АВ (в метрах). Для определения параметров двухслойного гр оп-
та удельного сопротивления первого и второго слоев рь р2 и мощно-
сти верхнего слоя 1ц пользуются расчетными кривыми — палатками
(рис. 7.2). Полученную экспериментальную кривую калькируют вме-
сте с осями координат и накладывают на набор палеток. Перемещая
кальку по набору палеток, добиваются наилучшего совпадения кри-
вой с одной из теоретических кривых. Оси координат при этом дол-
жны оставаться пзрасдельными. Затем, отсчитав ординату эмпири-
ческой кривой рк, отсекаемую осью абсцисс палетки 1, получают
удельное сопротивление верхнего слоя грунта.
Ось ординат палетки рк отсекает на оси абсцисс эмпирической
172
кривой V отрезок h{, определяющий глубину границы раздела сло-
ев, т. е. толщину верхнего слоя. Сопротивление второго слоя опреде-
ляется асимптотой эмпирической кривой при больших значениях
ЛВ/2.
На рис. 7.3 приведен пример определения параметров грунта.
В рассматриваемом примере экспериментальная кривая ВЭЗ (штри-
ховая линия 2) совпадает с палеткой p2/Pi=l/4. Палетка построена
в осях координат: рк — ось ординат; X — ось абсцисс; оси коорди-
нат экспериментальной кривой рк и V. При совмещении кривой ВЭЗ
с палеткой ось ординат палетки рк отсекает на оси абсцисс экспери-
ментальной кривой X' отрезок, определяющий толщину верхнего слоя
= 4 м, Ось абсцисс палетки X отсекает па оси ординат эмпиричес-
кой кривой рк ординату рк, определяющую сопротивление верхнего
слоя грунта. Для рассматриваемого примера р1 = 500 Ом*м. Сопро-
тивление второго слоя p2==pi/4= 125 Ом-м.
7.2. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАСТЕКАНИЮ
ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Измерение сопротивления заземлителей. Методы измерения элек-
трических характеристик заземляющих устройств должны обеспе-
чивать следующие основные требования: ошибки при измерении не
должны превышать 10 %; малая трудоемкость измерения; электро-
безопасность персонала, выполняющего измерения, а также лиц, слу-
чайно прикасающихся во время измерения к заземленным частям
электроустановки. Приборы должны обеспечивать максимально воз-
можную помехозащищенность.
Экспериментальное определение сопротивления заземляющего
устройства сводится к одновременному измерению напряжения на
нем и стекающего в землю тока. Для этого используют так называе-
мую схему амперметра — вольтметра.
Измерение сопротивления растеканию одиночных заземлителей
производят по схемам, указанным в табл. 7.1.
Измерение сопротивления заземляющего устройства. Сопротив-
ление заземляющих устройств следует измерять по общепринятому
методу амперметра — вольтметра (рис. 7.4), при этом используется
измеритель заземления со шкалой градуированной непосредственно
в омах. Можно также использовать комплект геофизической аппара-
туры ИКС-50.
Точность измерения зависит в основном от правильности рас-
положения измерительных электродов: токового Т и потенциально-
го /7. При различных геоэлектрических разрезах грунта (различных
соотношениях удельных сопротивлений поверхностных и подстила-
ющих слоев грунта) близкое к действительному з гачение сопротив-
ления может быть получено при различном соотношении расстояний
от и<иытуемого заземлителя до потенциального и до токового элек-
тродов,
Измерительные электроды рекомендуется размещать по однолу-
чевой схеме рис. 7.4: токовый электрод Т на расстоянии ry[=2D
(предпочтительно г3т ^3D) от края испытуемого заземляющего
устройства (D — наибольшая диагональ заземляющего устройства)
и потенциальный электрод П устанавливаются поочередно па рас-
стояниях 0,2 г 0,3 г д-р; 0,4 г 0,5 г Зу; 0,6 г 3-р 0,7 г Зу; 0,8 г д-р.
173
174
Измерения сопротивления производят при установке потенци-
ального электрода в каждой из указанных точек. По данным изме-
рений строится кривая зависимости сопротивления от расстояния
потенциального электрода до заземляющего устройства ЗУ.
Если вид полученной зависимости соответствует изображенной
на рис. 7.4 сплошной линии, а значения сопротивлений, измеренные
при положениях потенциального электрода на расстояниях 0,4 г3т
н 0,6 г3т, отличаются не более чем на 10 %, то за сопротивление за-
земляющего устройства принимается величина, измеренная при рас-
положении потенциального электрода на расстоянии 0,5 гзт.
Рис. 7.4. Пример построения зависимости измеренного сопротивле-
ния заземляющего устройства от положения потенциального элект-
рода
Если значения сопротивлений, измеренные при положениях по-
тенциального электрода на расстояниях 0,4 г3т и 0,6 гзг, отлича-
ются более чем на 10 %* то измерения сопротивлений необходимо
повторить при увеличенном в 1,5—2 раза расстоянии до токового
электрода.
Если полученная измерением зависимость сопротивления отли-
чается от зависимости, изображенной сплошной линией (например,
как изображенная штриховой линией), что может быть следствием
влияния подземных или наземных коммуникаций, то измерения дол-
жны быть повторены при расположении токового электрода в дру-
гом направлении от заземляющего устройства. Измерительные элек-
троды должны быть приняты в соответствии с инструкцией к при-
меняемому прибору.
Измерительные приборы (амперметр, вольтметр, измеритель за-
земления) и трансформатор тока должны иметь класс точности не
менее 2,о. При применении измерителей сопротивления (например,
типа МС-08) или геофизического прибора ИКС их токовые и потен-
циальные зажимы следует присоединять к испытуемому заземлите-
лю отдельными проводниками.
175
В целях исключения возможного влияния посторонних токов на
результаты измерения необходимо проверить наличие напряжения
между заземлителем и потенциальным электродом при отключенном
источнике измерительного тока.
При наличии напряжения от посторонних токов необходимо при-
нять меры к возможному уменьшению его значения (например, от-
ключить электросварку) или к уменьшению его влияния.
Для этой цели рекомендуется повысить измерительное напряже-
ние (если это возможно по условиям техники электробезопасности)
или использовать отстройку по частоте (применить прибор типа ИКС
или МС-08). В отдельных случаях может помочь также изменение
Pre. 7.5. Основные схемы взаимного расположения заземлителя 3 и
электродов Т и П:
а, б — однолучевые схемы; в — двухлучевая схема; X — центр заземлителя
направления разноса измерительных электродов. Схема разбирается
лишь после выполнения всех измерений и подсчетов, подтверждаю-
щих удовлетворительный результат измерений.
Наибольшее сопротивление заземлитель имеет летом при наи-
большем высыхании земли или зимой при наибольшем ее промерза-
нии, Если сопротивление заземлителя измерялось в сезон, отличный
от предполагаемого сезона наибольших его значений, то измеренную
величину R,. умножают на сезонный коэффициент сопротивления за-
землителя Кс. При измерении R сложных заземлителей в виде замк-
нутого контура целесообразно отмерять расстояния от края контура,
как показано на рис. 7.5, 7.6, при этом расстояние от геометрическо-
го центра сложного заземлителя до края контура а следует опреде-
лять, используя проектные данапые.
Если заземлитель выполнен в виде одиночной горизонтальной
полосы с рядом вертикальных электродов (гребенка) или без них
(простой горизонтальный), то результаты измерения R оказывают-
ся достаточно точными при расположении Т и П в соответствии
с рис. 7.7.
176
Рис. 7.6. Определение расстояний до электродов Т п П от края кон-
тура сложного заземлителя;
а — однолучевая схема: б — двухлучевая схема; X — центр заземлителя
Рис. 7.7. Схемы располо-
жения электродов Т и
П при измерении сопро-
тивления сложного за-
землителя в виде гре-
бенки:
а — однолучевая; б — двух-
лучевая
7.3. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ
При измерениях в процессе приемо-сдаточных испытаний и при
периодических измерениях в эксплуатации рекомендуется применять
метод амперметра — вольтметра.
Метод амперметра — вольтметра при повторно-кратковременном
приложении напряжения до 500 В промышленной частоты (длитель-
ность импульсов 0,05—0,1 с, длительность пауз 5—10 с) позволяет
получить большое значение измерительного тока при обеспечении
электробезопасности производства измерений без специально прини-
маемых мер. Сущность метода амперметра — вольтметра заключа-
ется в одновременном измерении тока (измерительного), стекающе-
го с заземлителя, н напряжения прикосновения, обусловленного этим
током.
Измерительная цепь (рис. 7.8) состоит из источника питания
(ЭДС или тока), испытуемого заземлителя ЗУ, токового электрода
Тг потенциального электрода /7, проводов и измерительных прибо-
ров.
Напряжение прикосновения измеряется, как разность потенциа-
лов между доступными прикосновению заземленными металлически-
ми частями оборудования или конструкции и потенциальным элек-
тродом, имитирующим подошвы человека, стоящего в контрольной
12—238
177
точке иа земле (иа полу). Сопротивление тела человека имитируется
эквивалентным сопротивлением параллельно включенных вольтмет-
ра V и резистора R.
При использовании метода амперметра — вольтметра в качестве
источника ЭДС могут применяться трансформатор собственных
иужд, разделительный трансформатор с вторичным напряжением до
500 В и мощностью до 100 кВ*А, питающийся от трансформатора
собственных иужд, автономный генератор.
Для осуществления повторио-кратковремёниого режима прило-
жения напряжения рекомендуется применять бесконтактный тирис-
торный короткозамыкатель с регулируемой длительностью импульсов
и пауз.
Рис. 7.8. Принципиальная схема измерения напряжения нрикоснове-
пия по методу амперметра—вольтметра:
ЗУ — заземляющее устройство: 30 — заземленное оборудование; П — потенци-
альный электрод; Т — токовый электрод; R — резистор, имитирующий сопро-
тивление тела человека
При использовании трансформатора собственных иужд схема
токовой цепи собирается в соответствии с рис. 7-9. Нейтраль вторич-
ной обмотки трансформатора при этом заземляется. Если имеется
возможность изменять место заземления нейтрали, ее заземление
следует выполнять в точке А в соответствии с указаниями для за-
земления вторичной обмотки разделительного трансформатора.
При использовании тиристорого короткозамыкателя (ЭКЗ) он
включается последовательно в токовую цепь. При использовании
разделительного трансформатора токовая цепь выполняется в соот-
ветствии с рис. 7 .9, б.
Точка ввода тока в заземляющее устройство (точка А) распола-
гается:
а) при измерениях у рабочих мест — непосредственно у места
измерений;
б) при измерениях иа остальной территории — по одному из
двух вариантов: при заземленных нейтралях силовых трансформато-
ров—у места заземления нейтрали одного из трансформаторов
(предпочтительно с наибольшей мощностью); прн разземлеииой ней-
трали силового трансформатора и наличии короткозамыкателя —
в месте заземления короткозамыкателя.
В качестве потенциального электрода следует применять метал-
лическую квадратную пластину размером 25X25 см (рис. 7.10). По-
178
верхность земли в контрольных точках должна быть тщательно вы-
ровнена (в габаритах потенциального электрода). Землю под по-
тенциальным электродом рекомендуется увлажнять на глубину 2—
3 см. На потенциальный электрод (пластину) должен быть положен
груз массой не меиее 30 кг.
Измерительный ток и точность измерения напряжений прикос-
новения зависят от сопротивления и расположения токового элек-
трода.
Рис. 7.9. Принципиальные схемы токовых цепей при измерениях на-
пряжений прикосновения по методу амперметра—вольтметра:
а — от фазы трансформатора собственных нужд (ТСН); б — через дополни-
тельный трансформатор
Сопротивление токового электрода, как правило, ие должно пре-
вышать сопротивление испытываемого заземлителя более чем
в 20 раз.
Расстояние между ближайшей частью испытываемого заземли-
теля и токовым электродом должно быть ие менее 1,5 D (D — боль-
ший линейный размер заземлителя в плане, ио ие меиее 20 м. Если
заземлитель имеет внешний замкнутый контур, то D — большая
диагональ). Токовый электрод не должен располагаться вблизи под-
земных металлических коммуникаций (трубопроводы, кабели с ме-
таллической оболочкой и броней) или железобетонных оснований
и фундаментов, имеющих металличесую связь с испытываемым за-
землителем или проходящих вблизи него.
В случае отсутствия заземлителей, которые могли быть исполь-
12* 179
Рис. 7.10. Потенциальный электрод,
имитирующий две ступени человека;
1 — влчжная суконная прокладка; 2—мед-
ная пластина; 3 — пластина из изоляцион-
ного материала: 4 — рукоятка переноса
электрода; 5 — проводник для подключе-
ния потенциального электрода к вольт-
метру
зовапы в качестве токового электро-
да, токовый электрод (заземлитель)
рекомендуется выполнять в виде не-
скольких соединенных проводниками
вертикальных стержневых заземлите-
лей диаметром 10—12 мм и длиной
1,5—2,5 м, погружаемых в землю на
глубину 1,2—2,2 и на расстоянии
3,5 м один от другого. При удельном
сопротивлении земли до 100 Ом-м
в качестве токового электрода обыч-
два-три вертикальных стержневых за-
но достаточно использовать
землителя, при большом удельном сопротивлении земли — четыре
и более вертикальных заземлителей.
При измерении методом амперметра — вольтметра токовую цепь
следует выполнять изолированным проводом, сеченне которого вы-
бирается исходя из ожидамого значения измерительного тока, но не
менее 2,5 мм2. Падение напряжения в токовом проводе, как прави-
ло, не должно превышать 10 % номинального напряжения источни-
ка питания. Потенциальная цепь должна выполняться изолирован-
ным проводом с сечением, выбранным по механической прочности.
Эквивалентные сопротивления включенных параллельно вольт-
метра и резистора ие должны выходить за пределы 1 ± 0,05 кОм
(если входное сопротивление вольтметра равно или‘больше 20 кОм,
то следует использовать резистор с сопротивлением 1 кОм).
Амперметр, трансформатор тока и вольтметр должны иметь
класс точности не менее 2,5. Рекомендуется применять многопредель-
ные вольтметры с пределами измерений от долей вольта до несколь-
ких сотен вольт. Можно использовать находящиеся в эксплуатации
многопредельные вольтамперметры, например Ц430, Ц433, Ц434 и др.
При применении метода амперметра — вольтметра с повторно-
кратковременным приложением напряжения к испытываемому за-
землителю измерения действующих значений напряжения прикосно-
вения и измерительного тока должны выполняться с помощью им-
пульсных вольтметра и амперметра. Пределы измерений приборов
рекомендуется выбирать так, чтобы при измерениях стрелка прибо-
ра отклонялась не менее чем на две трети шкалы.
На точность измерений могут оказывать значительное влияние
так называемые посторонние токи в земле (блуждающие токи, а так-
же обусловленные рабочим режимом электроустановки токи, стека-
ющие с заземлителя в землю). Поэтому перед измерениями необхо-
димо выяснить наличие посторонних токов в земле, принять по
возможности меры к их уменьшению или обеспечить условия, при ко-
торых напряжение на заземлителе от измерительного тока было бы
по крайней мере в 10 раз больше, чем значение напряжения, обус-
ловленное посторонними токамн.
180
Напряжения помех следует определять по показанию вольтмет-
ра при отключенном источнике питания измерительной цепи.
Напряжения прикосновения рекомендуется измерять в контроль-
ных точках, в которых эти значения определены расчетом при про-
ектировании. Для сопоставления измеренных и расчетных значений
напряжений прикосновения необходимо пересчитать измеренные зна-
чения на расчетный ток короткого замыкания с учетом сезонных из-
менений удельных сопротивлений грунта.
Программа измерений при КЗ должна включать схему первич-
ных соединений, выделяемую для КЗ, схему измерений, порядок под-
готовки схем, перечень выделяемого оборудования, порядок измере-
ний, перечень мер, обеспечивающих безопасность, перечень ответст-
венных лиц.
Измеренные значения напряжений прикосновения должны быть
приведены к
ловиям, при
значение, по
расчетному току замыкания на землю и к сезонным ус-
которых напряжения прикосновения имеют наибольшее
формуле
,, .. Iк.расч ЮОО -р ^ст.изм.ср
<^пр — ^изм .
'изм
1000 -|- RcTmin
где t/изм — измеренное значение напряжения прикосновения при токе
в измерительной цепи; /к ^расч — расчетный для заземляющего уст-
ройства ток короткого замыкания; 7?ст.изм.сР — среднее значение со-
противлений потенциального электрода, измеренных по схеме рис.
7.4 в момент измерения напряжений прикосновения; Ясттт — мини-
мальное значение сопротивления потенциального электрода.
Сопротивление потенциального электрода /?ст.нзм измеряется с по-
мощью мегаомметра со шкалой от 100 Ом в четырех-шести точках
измерения напряжения прикосновения при существующей при этих
измерениях влажности грунта (при сухом грунте во время измере-
ния [7Пр производится увлажнение грунта под потенциальным элек-
тродом на глубину 2—3 см). Для пересчета используется среднее из
измеренных значений /?Ст.изм
Минимальное значение сопротивления потеницального электро-
да Rcrmin измеряется по схеме рис. 7.4 в одной из точек после из-
мерения t/np и Яст.нзм при искусственно увлажненном на глубину
20—30 см грунте.
При отсутствии возможности увлажнения грунта на глубину
20—30 см р3 принимается по следующим значениям:
Удельное со-
тру нт в месте измерений противление,
Ом
Бетон, травяной покров на глинистом грунте, супесь без
травы ................................................. 250
Песок, песчано-гравийная смесь, очень мелкий загряз-
ненный почвой щебень, травяной покров на песке . 1200
Щебень, загрязненный почвой, метлахская плитка . . 10 000
Если при измерениях Рст.изм получилось меньше указанных зна-
чений, то Rcrmin принимается равным /?ст.изм.
Если во время измерения напряжений прикосновения грунт на
площадке подстанции (РУ) увлажнен на глубину 30—40 см и более,
1000 /?ст.изм
то вместо поправочного коэффициента 1РЛЛ”1-^ применяется
IbUU -f- KCTmf п
коэффициент, равный 1,5.
Полученные данные при измерении вносятся в протокол.
181
ПРОТОКОЛ
испытания заземляющего устройства
(объект)
1. Характеристика электроустановки (заземляемого объекта)
Номинальное напряжение РУ кВ
По проекту Режим нейтрали
Расчетный ток однофазного КЗ, кА для рабочих мест
для остальной территории
Время отклю- чения КЗ, с основной защи- той
резервной за- щитой
В период измерения Расчетный ток однофазного КЗ, кА для рабочих мест
для остальной территории
Время отклю- чения КЗ, с основной защи- той
резервной за- щитой
Расчетные формулы:
2. Проверка состояния элементов заземляющих устройств
Заземление выполнено по проекту(
182
Продолжение протокола
Чертежи №_____________________________________
Отклонения от проекта:______________________________________
согласованы____________________________________________________
Акт на скрытые работы см.'
Осмотром мест подключения подлежащего заземлению электро-
оборудования, элементов наружной сети заземляющего устройства
установлено, что_______________________________________________
3. Измерение напряжения прикосновения
Сопротивление потеициоиального электрода:
Ом (среднее)
Ом (при искусственном
увлажнении)
Расчетная точка по проекту Измерена сопротив- ление R, Ом Измери- тельны-! Ток 1, А Напряжение прикосновения, В Заключе- ние
измерен- ное расчетное допусти- мое
Состояние грунта при нз мере ни и ----------------------------------
(влажный, сухой, мерзлый)
Погода при измерении
(сухо дождь, снег, температура воздуха)
183
Продолжение протокола
Измерительные приборы________________________________________
4. Измерение сопротивления заземляющего устройства
Зависимость измеренного сопротивления от по-
ложения потенциального электрода
Относитель- ное расстоя- ние до потен- циального электрода Сопротивле- ние. Ом
0,2 0,3 0.4 0.5 0,6 0,7 •
Метеорологические условия
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0,7 0,8 0,9
Расчетный потенциал на заземляющем устройстве
Сопротивление измерялось методом
_____________________________________________________ прибором
Схема контура заземления, места подключения измерительных
приборов при измерении и размещение вспомогательных электродов
(указать размеры контура, расстояние А до токового электрода и до
потенциальных электродов)
П римечание:____________________________________________________
3 а ключе н ие:_________________________________________________
Испытание
произвел . __________________________________________
(подпись, фамилия, дата)
184
7.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
В настоящее время приборостроительная промышленность для
измерения сопротивления заземляющих устройств серийно выпуска-
ет приборы типов М416 и Ф4103.
Измеритель сопротивления заземляющих устройств типа М416
имеет встроенный источник постоянного тока (три сухих элемента
типа 373 «Марс>), преобразователь постоянного тока в измеритель-
ный переменный с частотой 950—1125 Гц и измерительное устрой-
ство, работающее в режиме компенсатора. Прибор имеет класс 4,
масса не превышает 3 кг.
Применение измерительного тока повышенной частоты ограни-
чивает область применения прибора М416 заземляющими устройст-
вами, имеющими сравнительно небольшие размеры в плане, при
которых индуктивная составляющая сопротивления заземляющего
устройства при частоте 50 Гц по крайней мере иа порядок ниже ак-
тивной составляющей. Поэтому этот прибор можно рекомендовать
к использованию в основном для измерения сопротивления заземля-
ющих устройств электроустановок напряжением до 1 кВ с изолиро-
ванной и глухозаземленой нейтралью и выше 1 кВ с изолированной
нейтралью.
Для измерения сопротивления заземляющих устройств электро-
установок напряжением выше 1 кВ с эффективным заземлением ней-
трали (т. е. в электроустановках напряжением ПО кВ и выше) сле-
дует применять новый прибор типа Ф4103.
Прибор имеет встроенный источник постоянного тока, обеспечи-
вающий ие менее 800 измерений, преобразователь постоянного тока
в стабилизированный переменный частотой 280 Гц и оригинальную
измерительную схему, обладающую высокой помехозащищенностью.
Наличие восьми диапазонов измерения с пределами от 0,03 до
1000 Ом при высоком входном сопротивлении, равном 840 кОм,
класса 4 в диапазонах до 0,3 Ом и 2,5 во всех остальных диапазонах
позволяет надежно измерять сопротивление заземляющих устройств
электроустановок практически всех напряжений.
К достоинствам приборов следует отнести также высокие допу-
стимые сопротивления потенциального и токового электродов, соот-
ветственно равные 2 и 1 кОм в диапазонах измерения сопротивле-
ния до 0,3 Ом, 12 и 6 кОм — до 1000 Ом.
7.5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗМЕРЕНИЙ
Работы по измерениям электрических характеристик заземляю-
щих устройств распределительных устройств (РУ) и трансформатор-
ных подстанций переменного тока напряжением выше 1 кВ должны
выполняться в соответствии с правилами техники безопасности
(ПТБ) при эксплуатации электроустановок электрических станций
и подстанций.
Работы по измерениям электрических характеристик заземляю-
щих устройств действующих РУ и подстанций должны выполняться
по нарядам, в которых должны предусматриваться необходимые ме-
ры обеспечения безопасности.
/55
При измерениях на действующих РУ и подстанциях с использо-
ванием вынесенных за пределы электроустановки токового и потен-
циального электродов должны приниматься меры для защиты от воз-
действия полного напряжения на заземлителе при стекании с него
тока однофазного короткого замыкания.
Персонал, производящий измерения, должен работать в диэлек-
трических ботах, резиновых перчатках, пользоваться инструментом
с изолирующими ручками и соблюдать все другие меры безопасно-
сти согласно действующим ПТБ. При сборке измерительных схем
следует соблюдать последовательность соединения проводов токовой
и потенциальной цепей. Сначала присоединяют проводник к вспомо-
гательному заземлителю (токовому, потенциальному) и лишь затем
к соответствующему измерительному прибору.
При измерениях методом амперметра — вольтметра с примене-
нием напряжения 220—500 кВ при длительном приложении напря-
жения к заземляющему устройству следует предусматривать меры
по обеспечению безопасности в районе токового электрода. Необхо-
димо оградить окружающую токовый электрод зону с радиусом 5 м
и выставить охрану для предотвращения появления в этой зоне лю-
дей и животных.
При измерениях методом короткого замыкания одной фазы се-
ти высокого напряжения на заземляющее устройство должны быть
приняты меры, исключающие пребывание людей на открытой части
подстанции или РУ, кроме лиц, выполняющих измерения и распола-
гающихся на специальных площадках.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1- Бургсдорф В. В., Якобс А. И. Заземляющие устройства элек-
троустановок. М.: Энергоатомиздат, 1987.
2. Карякин Р. Н. Тяговые сети переменного тока. — 2-е изд., пе-
рераб. и доп М.: Транспорт, 1987.
3. Костру ба С. И. Измерение электрических параметров земли
и заземляющих устройств. М.: Энергоатомиздат, 1983.
4. Найфельд М. Р. Заземление и защитные меры электробезопас-
иости. М.: Энергия, 1971.
5. Оллендорф Ф. Токи в земле: Теория заземлений. М. —Л.: Гос-
науч.-техн. изд-во, 1932.
6'. Карякии Р. И. Гальваническое влияние тяговых сетей перемен-
ного тока//Электричество. 1965. № 8. С. 57—62.
7. Карякии Р. Н., Власов С. П., Шевейко И. А. Распределение
потенциала на поверхности земли территории тяговой подстанции
переменного тока//Электричество. 1968. № 3. С. 54—58.
8. Карякин Р. Н., Солииев В. И. Расчет сопротивления зазем-
лителей, образованных железобетонными фунда мента ми//Электричек
ство. 1981. № 8. С. 42—44.
9. Карякин Р. Н. О возможности использования в качестве за-
землителей железобетонных фундаментов, зазищенных от воздействия
агрессивных сред//Промышленная энергетика. 1982. № 10. С. 50—54.
10. Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР. —
6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.
11. Строительные нормы и правила: СНиП 2.03.11—85: Нормы
проектирования: Защита строительных конструкций от коррозии.
М.: Стройиздат, 1986.
12. Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на
электрифицированных железных дорогах. ЦЭ/4173/МПС СССР. М.:
Транспорт, 1985.
-- 13. Сборник директивных материалов по эксплуатации энерго-
систем (электротехническая часть). М.: Энергоиздят, 1981.
14. Инструктивные материалы Главгосэнергонадзора. М.: Энер-
гоатомиздат, 1983.
15. Агрест М. М, Лабахуа С. М„ Рикенглаз М. М., Чачибая Ц. Ш.
Таблицы функций Струве и интегралов от них. М.: Наука, 1982.
16. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным
уравнениям: Перевод с нем. М.: Изд-во иностр, лит., 1951.
17. Рыжик И. М., Градштейн И. С. Таблицы интегралов, сумм,
рядов и произведений. — 3-е изд., перераб. М.—Л.: Гос. изд-во техни-
ко-теоретич. лит., 1951.
18. Яике Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции: Формулы,
графики, таблицы: Пер. с нем. М.: Наука, 1968.
19. Пешковский Л. М., Перескокова Т. М. Инженерная геология.—
2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1982.
/87
20. Справочник физических констант горных пород/Под ред.
С. Кларка. М.: Мир, 1969.
21. Гальперин В. В. Справочник по воздушным и кабельным се-
тям в районах многолетнемерзлых грунтов. Л.: Энергия, 1977.
22. Сборник директивных материалов Главтехуправления Мин-
энерго СССР (электротехническая часть). — 3-е изд., перераб. и доп.
М.: Энергоатом издат, 1985.
23. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных же-
лезных дорог. М.: Транспорт, 1982.
24. Бернацкий А. Ф., Целебровский Ю. В., Чунчии В. А. Элек-
трические свойства бетона. М.: Энергия, 1980.
25. Карякин Р. Н., Добрынин В. К. Сопротивление кабельной эс-
такады, используемой в качестве заземлителя//Электричество. 1984.
№ 2. С. 63—66.
26 А. с. 924780 СССР, HOIR4/66. Заземлитель для засушливых
районов/В. А. Антонов, Р. Н. Карякин, В. П. Косенков и др.//Откры-
тия. Изобретения. 1982. № 16.
27. Гордон С. В. Монтаж заземляющих устройств. М.: Энерго-
атомиздат, 1987.
28. Карякин Р. Н,. Солнцев В. И. Использование железобетон-
ных фундаментов производственных зданий в качестве заземлителей.
М.: Эпергоатомиздат, 1988.
29. Использование заземл!^ощнх свойств строительных конст-
рукций промышленных электроустановок во взрывоопасных зонах/
Р. И. Карякин, В. И Солнцев, Ю. И. Солуянов и др.//Промышлен-
ная энергетика. 1989, № 2. С. 21—24.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ............................................... 3
Раздел первый
Область применения, определения
1.1. Область применения.................................... 4
1.2. Определения и классификация........................... 4
1.3. Общие требования к заземляющим устройствам электро-
установок ...........................................н 23
Раздел второй
Нормы напряжений прикосновения и токов
2.1. Неаварийный режим электроустановки.....................16
2.2. Аварийный режим электроустановки.......................16
Раздел третий
Расчет заземляющих устройств
3.1. Удельное электрическое сопротивление земли ... 18
3.2. Сопротивление одиночных заземлителей ..... 23
3.3. Сопротивление сложных заземлителей ..... 23
3.4. Расчет заземляющих и зануляющих проводников . . 27
3.5. Переходное сопротивление рельсы—земля .... 33
3.6. Распределение потенциала земли в ближней зоне • . 36
3.7. Входное сопротивление заземляющего устройства . . 37
3.8. Сопротивление растеканию заземлителей в неоднородных
структурах ............................................39
3.9. Распределение потенциала земли в зоне растекания тока
с заземлителей..........................................* 45
3.10. Особенности расчета заземляющих свойств строительных
конструкций............................................... *7
3.11. Особенности использования железобетонных фундаментов
зданий в качестве заземлителей в агрессивных средах . 60
Раздел четвертый
Общие требования к защитным мерам электробезопасиости
4 1. Условия применения защитных мер........................67
4.2 Электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с эффек-
тивно заземленной нейтралью..............................
4.3. Электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с изоли-
рованной нейтралью ............................. • • • 76
189
4.4. Электроустановки напряжением до 1 кВ с заземленной
нейтралью и с изолированной нейтралью . . . .
Раздел пятый
Конструктивное исполнение заземляющих устройств
5.1. Заземляющие и нулевые защитные проводники ... 79
5.2. Конструкции заземлителей..........................91
53. Заземлители для особых условий ..................104
5.4. Конструкции искусственных заземляющих устройств . . 107
5.5. Конструктивное исполнение естественных заземляющих
устройств........................................... , 115
Раздел шестой
Монтаж заземляющих устройств
6.1. Монтаж естественных заземляющих устройств ... 141
6.2. Монтаж искусственных заземляющих устройств . . . 143
6.3. Механизация работ по монтажу заземлителей . . . 154
6.4. Монтаж заземляющих и нулевых защитных проводников 160
Раздел седьмой
Измерение электрических параметров заземляющих устройств
7.1. Измерение электрического сопротивления земли . . . 170
7.2. Измерение сопротивления растеканию заземляющих уст-
ройств ....................................................173
7.3. Измерение напряжения прикосновения.....................177
7.4. Приборы для измерения электрических параметров зазем-
ляющих устройств.......................................... 185
7.5. Требования безопасности при производстве измерений . 185
Список литературы...................................... , 187
Справочное издание
Карякин Рудольф Николаевич
Солнцев Валерий Иванович
ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Редактор издательства А. В. Волковицкая
Художественные редакторы В. А. Гозак-Хозак,
Ю В. Созанская
Технический редактор Н. П. Собакина
Корректор Л. С. Тимохова
ИБ № 2260
Сдано в набор 05.01.89 Подписано в печать 06.04.89. Т-08954. Формат
84Х108’/з2. Бумага типографская № 2, Гарнитура литературная. Печать
высокая. Уел. печ. л, 10,08. Усл. кр.-отт. 10,29. Уч.-изд. л. 11,82".
Тираж 50 000 экз. Заказ № 238. Цена 60 к.
Энерроатомиздат. 113114, Москва, М-114. Шлюзовая наб., 10
Владимирская типография Госкомитета СССР по печати
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7