2. Методы расчёта заземляющих устройств

Цель расчёта защитного заземления – определение основных параметров заземления: числа, размеров и размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземлённый корпус не превышают допустимых значений.

При этом расчёт производится обычно для случаев размещения заземлителя в однородной земле. В последние годы уже разработаны и применяются инженерные способы расчёта заземлителей в многослойном грунте.

Широко распространённым и простым методом расчёта сопротивления ЗУ является расчёт, основанный на применении коэффициентов использования. Предварительно определяется сопротивление каждого одиночного заземлителя, входящего в состав рассматриваемого сложного ЗУ, без учёта влияния других заземлителей (расчётные формулы приведены в табл. 7).

Таблица 7

Расчётные формулы сопротивления одиночного электрода

Тип электрода	Способ установки	Расчётная формула	Схема
Вертикальный	Верхний конец на поверхности грунта
Вертикальный	Середина на глубине
Горизонтальный	На глубине
Наклонный	Наклон 45

Далее определяется суммарная проводимость всех простых заземлителей в предположении отсутствия взаимного влияния:

, (17)

где .

Искомая проводимость ЗУ определяется по формуле

, (18)

где - коэффициент использования, зависящий от конструкции простого заземлителя, их количества, взаимного расположения, длины и расстояния между ними.

Для вертикальных заземлителей, расположенных в один ряд (горизонтальная соединительная полоса с грунтом не касается), коэффициент использования может быть определён по формуле

(19)

где – расстояние между соседними электродами, м;

–длина отдельного электрода, м.

При расчёте заземлителей в многослойной земле обычно принимается двухслойная модель земли с удельными сопротивлениями нижнего и верхнего слоев исоответственно и толщиной верхнего слоя. Этот способ расчёта основан на учёте наведённых потенциалов на электроды, входящие в состав группового заземлителя, поэтому его называютспособом наведённых потенциалов. Он трудоёмок, но даёт более точные результаты, чем способ коэффициентов использования. Его целесообразно применять также при сложных конструкциях групповых заземлителей, что обычно имеет место в электроустановках с большими токами замыкания на землю (более 500 А), т.е. напряжением 110 кВ и выше.

Расчёт обоими способами может производиться как по допустимому сопротивлению растекания тока заземлителя, так и по допустимым напряжениям прикосновения и шага.

3. Измерение характеристик зу

Наиболее распространённым методом является измерение сопротивления растекания с помощью дополнительного источника тока, при этом можно выделить методы, основанные на определении соотношений тока и падения напряжения, мостовые и компенсационные методы.

По методу амперметра-вольтметра используются два измерительных прибора – амперметр и вольтметр и два вспомогательных электрода: токовый, создающий замкнутый контур для источника тока, и потенциальный, относительно которого измеряется потенциал ЗУ.

Сопротивление ЗУ определяется по закону Ома:

. (20)

Погрешность измерений существенно зависит от взаимного расположения вспомогательных электродов. Основное требование – потенциальный электрод должен находиться в зоне нулевого потенциала. На практике широкое применение нашли измерители МС-08, М-416 и Ф-4103.

В лабораторной работе измерения приводятся прибором М-416. Он работает по компенсационному методу, при котором падение напряжения на измеряемом сопротивлении сравнивается с падением напряжения на эталонном резисторе.