Полушаровой заземлитель

Шаровой заземлитель на поверхности земли, т. е. заглубленный так, что его центр находится на уровне земли (рис. 2.4), называется полушаровым заземлителем.

Рис. 2.4. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

Для такого заземлителя уравнение потенциальной кривой на поверхности земли (так же как и в объеме земли) можно получить из (2.5), приняв t = 0. Тогда:

                                                                                       (2.8)

(Это же выражение можно получить и другим путем, используя подход, как при выводе уравнения потенциальной кривой шарового заземлителя. )

Потенциал полушарового заземлителя  _з, В, при радиусе заземлителя х = r, м, определяется из уравнения:

                                                                                       (2.9)

Разделив (2.8) на (2.9), получим:

                                                                                       (2.10)

Обозначив произведение постоянных  _з и r через k, получим уравнение равносторонней гиперболы:

                                                                                           (2.11)

Следовательно, потенциал на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от максимального значения  _з до нуля по мере удаления от заземлителя (рис. 2.4). Следует отметить, что в реальных условиях, когда грунт неоднороден, изменение потенциала при удалении от заземлителя будет происходить не по гиперболе, а по какой-либо другой кривой.

Потенциальная кривая заземлителя любой формы на относительно большом от него расстоянии (по сравнению с размерами заземлителя) приближается к потенциальной кривой полушарового заземлителя и описывается уравнением, В (х – расстояние от заземлителя, м):

Важно отметить также и то, что потенциал земли на расстоянии свыше 20 м от заземлителя любой формы, как и в случае полушарового заземлителя, при небольших токах, стекающих с заземлителя, можно считать практически равным нулю.

Сопротивление заземлителя растеканию тока (на примере полушарового заземлителя).

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.

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  , Омм.. В действительности земля имеет слоистое строение и реально необходимо определять  сопротивления заземлителей растеканию тока в многослойных грунтах.