С. Сопротивление растеканию тока одиночного и группового заземлителей
Сопротивление заземлителя растеканию тока. Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока или просто сопротивлением растекания.
Оно имеет три слагаемых:
сопротивление самого заземлителя;
переходное сопротивление между заземлителем и грунтом (т. е. контактное сопротивление между поверхностью заземлителя и прилегающими к ней частицами земли);
сопротивление грунта.
Два первых слагаемых по сравнению с третьим малы, поэтому под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.
Поскольку плотность тока в земле на расстоянии больше 20 м от заземлителя практически равна нулю, можно считать, что сопротивление стекающему току оказывает лишь соответствующий объем земли; для одиночного заземлителя это - полусфера радиусом 20 м. Однако при разных формах и размерах заземлителя сопротивление этого объема земли различно.
Поэтому выражения для вычисления сопротивлений растеканию тока одиночных заземлителей различной формы имеют свои особенности:
Сопротивление растеканию тока одиночного шарового заземлителя;
Сопротивление растеканию тока полушарового заземлителя;
Сопротивление растеканию тока одиночных заземлителей других типов.
До сих пор, рассматривая явления стекания тока в землю, мы считали, что земля во всем своем объеме однородна, т. е. в любой точке обладает одинаковым удельным сопротивлением r , Ом*м.. В действительности земля имеет слоистое строение и реально необходимо определять сопротивления заземлителей растеканию тока в многослойных грунтах. Сопротивление группового заземлителя растеканию тока зависит от количества электродов, входящих в состав группового, их собственных сопротивлений растеканию тока и расстояния между электродами:
Сопротивление группового заземлителя растеканию тока при расстоянии между электродами более 40 м;
Сопротивление группового заземлителя растеканию тока при расстоянии между электродами менее 40 м;
Коэффициент использования группового заземлителя.
Сопротивление растеканию одиночного шарового заземлителя
Сопротивление растеканию одиночного шарового заземлителя, погруженного в землю, на бесконечно большую глубину, можно определить следующим образом. Слой грунта сферической формы, отстоящий от центра заземлителя на расстоянии х с элементарной толщиной dx (см. рис.2.1), обладает сопротивлением, Ом,
где dx и х, м; r – Ом*м.
Очевидно, сопротивление току, стекающему с заземлителя, оказывает вся масса земли, начиная от участков, прилегающих к заземлителю. Поэтому общее сопротивление растеканию тока при шаровом заземлителе будет, Ом,
(2.28)
где r — радиус шарового заземлителя, м.
Сопротивление растеканию полушарового заземлителя
Сопротивление растеканию полушарового заземлителя радиусом r, м, получаем с использованием метода зеркального отображения (рис. 2.11), полагая, что воздушное пространство над поверхностью земли заполнено средой с таким же, как у земли, удельным сопротивлением r .
В этом случае мы имеем дело с шаром, находящимся в однородной безграничной среде. Однако учитывая, что действительный электрод является полушаром, емкость его в 2 раза меньше, а сопротивление растеканию в 2 раза больше, чем целого шара. Значит, искомое сопротивление растеканию тока для полушарового заземлителя:
(2.29)