ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА.

3.1. Вимiрювання опору заземлюючого пристрою приладом М 416.

 

Вимiрювач опору заземлення М 416 э переносним приладом, що не потребує зовнiшнього джерела живлення. Вiн призначений для вимiрювання опору заземлюючих пристроiв, активного опору, а також може бути використаний для вимiрювання питомого опору грунту. Межами вимiрювання приладу є значення вiд 0,1 до 1000 Ом. Прилад розрахований для роботи при температурi оточуючого повiтря вiд – 25 ^оС до + 60 ^оС. Принцип дii приладу базується на компенсацiйному методi вимiрювання опору iз застосуванням допомiжного заземлювача i потенцiального електрода (зонда).

3.1.1. Порядок проведення роботи.

Перед початком роботи ознайомитись з правилами технiки безпеки.

1. Встановити прилад на рiвнiй поверхнi, вiдкрити кришку.

2. Встановити перемикач в положення «контроль 5 Ом», натиснути кнопку i ручкою реохорда встановити стрiлку iндикатора на нуль. При цьому показник приладу має бути в межах 5± 0,35 Ом.

3. Приєднати прилад до вимiрюваного об’єкту за схемою (рис.1). Схему пiдключення навести у звiтi до роботи. Вимiрювання почати на першому дiапазонi, встановивши перемикач в положення «х1». Натиснути кнопку i обертанням ручки реохорду досягти максимального наближення iндикатора до нуля.

4. Якщо на цьому дiапазонi вимiрювання провести неможливо (стрiлка приладу виходить за межi вимiрювань), перейти на другий дiапазон.

5. Для отримання результату вимiрювань, показник шкали реохорда помножити на множник, що дорiвнює положенню перемикача. Результати занести в таблицю 1.

Таблиця 1

Результати експериментального вимiрювання опору

захисного заземлення

Назва параметру	Значення параметру
1. Схема підключення приладів 2. Положення перемикача 3. Показник шкали реохорда 4. Опір заземлення: допустимий, Ом фактичний, Ом

3.1.2. Розрахунок заземлюючих пристроiв.

Основним критерiєм, що характеризує роботу заземлюючого пристрою є його опiр. Опiр заземлюючих пристроiв регламентовано правилами будови електроустановок (ПБЕ) i правилами технiчноi експлуатацii електроустановок (ПТЕЕ). Коротко цi вимоги полягають у слiдуючому:

1. Вибiр i розрахунок опору одиничного заземлювача (електрода);

2. Вибiр i розрахунок опору заземлюючих провiдникiв;

3. Розрахунок загального опору заземлюючого пристрою.

 

3. 1.3. Вибiр i розрахунок опору одиничного заземлювача (електрода).

 

Заземлювачi традицiйно виготовляють iз сталi рiзного профiля круглоi арматурноi сталi, стальних труб, кутника, iншого профiля.

Найчастiше для цiєi мети використовують круглу арматурну сталь дiаметром 25-30 мм, стальнi труби дiаметром 30-50 мм ы металевi кутники з розмiрами сторiн вiд 40 х 40 до 60 х 60 мм. Довжина вертикальних заземлювачiв складаэ 3 – 5 м. Дещо рiдше застосовують горизонтальнi заземлювачi, виконанi у виглядi стального прута дiаметром 10-12 мм довжиною до 10 м.

Глибина закладання заземлювача складаэ 0,5 – 0,8 м вiд поверхнi землi. Формули для визначення опору розповсюдження току окремих заземлювачiв (електродiв) рiзного профiлю наведенi в таблицi 2.

Таблиця 2

Опiр розповсюдження току окремих заземлювачiв

Рiзного профiлю, Ом

Вид заземлювача	Розрахункова формула
1. Вертикальний електрод з круглоi арматурноъ сталi або труби. Верхнiй край електрода нижче рiвня землi. 2. Вертикальний електрод з кутовоi сталi.	(1) (2)

 

Де p – питомий опiр грунту, Ом.м;

L – довжина електрода, м;

d – дiаметр електрода, м.

b – ширина полоси (штаба) або краю кутика, м;

t – заглиблення електрода, м.

t= L/2 + h

де t – вiдстань вiд верхiвки електрода до поверхнi землi, м.

 

3.1.4. Визначення (вибiр) питомого об’ємного опору грунту.

Питомий об’ємний опiр грунту (p) визначають за допомогою приладiв. Якщо такоi можливостi немає, значення питомого обємного опору грунту орiєнтовно визначають за даними таблицi 3.

Таблиця 3

Питомий обємний опiр грунтiв, Ом

Вид грунту	Значення p	Рекомендацii щодо розрахункiв p
Пiсок Супiсок Суглинок Глина Содова земля Чорнозем Торф Кам’янистий	400 – 700 150 – 400 40 – 150 8 – 70 30 – 60 10 – 50 20 – 30 500 - 800

 

Як свiдчать данi таблицi 3 питомий опiр грунтiв коливаэться в широких межах – вiд десяткiв до тисяч Ом^.м. Величина цього показника залежить вiд багатьох чинникiв: природи грунту, ступеню його ущiльнення, температури, вологостi i пори року. Абсолютно сухий грунт є поганим провiдником,, але навiть несуттєве пiдвищення вологостi значно знижує його опiр i вiн стає провiдником. Добре проводить ток i довго втримує вологу глина, тому в глинистих грунтах якiсне заземлення виконати легше, нiж в iнших. Пiсок погано проводить ток i практично не втримує вологу. Саме з цiєi причини в пiсчаному грунтi заземлення працюэ погано. Такий грунт необхiдно добре ущiльнити. Чернозем та iншi грунти займають промiжне положення мiж глиною i пiском.

Суттєвий вплив на величину опору грунту має пора року. Взимку при низькiй температурi вiдбувається збiльшення питомого опору грунту. З пiдвищенням температури питомий опiр грунту знижується i проводимiсть зростає. Найбiльший вплив атмосфернi умови чинять на верхнi шари землi, якi взимку промерзають, весною i восени насичені вологою, а лiтом нагрiваються i пересихають. Бiльш глибокi шари землi мають майже стабiльний опiр. Тому вертикальнi заземлювачi, глибоко зануренi в землю, виконують своi функцii краще, нiж горизонтальнi, прокладенi в грунтi на незначнiй глибинi.

При проектуваннi заземлюючих пристроiв необхiдно враховувати коефiцiєнт сезонностi (ψ), який показує змiни питомого опору грунту залежно вiд погодних i клiматичних умов (табл. 4, 5).

Розрахункове значення питомого опору складає:

ρ = ρ_д. ψ

Таблиця 4

Ознаки клiматичних зон для визначення

коефiцiєнта сезонностi ψ

Характиристика клiматичноi зони	Клiматичнi зони
Середня багаторiчна мiнiмальна температура сiчня, оС	-20 -15	-14 -10	-10	+5
Середня багаторiчна максимальна температура липня, оС	+16 +18	+18 +22	+20 +24	+24 +26
Середня рiчна кiлькiсть опадiв, см				30- 50
Тривалiсть замерзання води, дiб

Таблиця 5

Коефiцiєнти сезонностi (ψ) для однорiдного грунту

Клiматична зона	Стан грунту пiд час вимiрювання його опору при вологостi
пiдвищенiй	нормальнiй	малiй
Вертикальний електрод довжиною 3 м
	1,9 1,7 1,5 1,3	1,7 1,5 1,3 1,1	1,5 1,3 1,2 1,0
Вертикальний електрод довжиною 5 м
	1,5 1,4 1,3 1,2	1,4 1,3 1,2 1,1	1,3 1,2 1,1 1,0
Горизонтальний електрод довжиною 10 м
	9,3 5,9 4,2 2,5	5,5 3,5 2,5 1,5	4,1 2,6 2,0 1,1
Горизонтальний електрод довжиною 50 м
	7,2 4,8 3,2 2,2	4,5 3,0 2,0 1,4	3,6 2,4 1,6 1,11

3.1.5. Розрахунок кiлькостi заземлювачiв

Знаючи опiр розподiлу току одиничного вертикального заземлювача (R _B), розрахованого за формулами таблицi 2 i максимально допустимий опiр заземлюючого пристрою (R заз) вiдповiдно до правил ПУЭ визначають кiлькiсть необхiдних заземлювачiв (n _B):

n _B = R _B | R заз. η _в (3)

_де η _{в –} коефiцiєнт використання вертикальних заземлювачiв, (табл.6).

Таблиця 6

Коефiцiєнт використання вертикальних електродiв групового заземлювача (труб, кутка i т.п) без урахування впливу полоси зв’язку

Число заземлювачiв	Вiдношення вiдстанi мiж електродами до iх довжини
Електроди розмiщенi в ряд	Електроди розмiщенi за контуром
	0,85 0,73 0,65 0,59 0,48 - - -	0,91 0,83 0,77 0,74 0,67 - - -	0,94 0,89 0,85 0,81 0,76 - - -	- 0,69 0,61 0,56 0,47 0,41 0,39 0,36	- 0,78 0,73 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52	- 0,85 0,80 0,76 0,71 0,66 0,64 0,62

3.1.6. Вибiр i розрахунок опору заземлюючих провiдникiв

Для з’єднання вертикальних заземлювачiв використовують смугову сталь з поперечним перетином не менше 4 х 12 мм або сталь круглого поперечного перетину дiаметром не менше 6 мм. Опiр розповсюдженню току горизонтальних заземлювачiв наведено в таблицi 7.

Таблиця 7

Опiр розповсюдженню току горизонтальних заземлювачiв

Вид заземлювача	Розрахункова формула
Горизонтальний електрод зі смугової сталi Горизонтальний електрод з круглоi арматурноi сталi	(4) (5)

 

Де ρ – питомий об’ємний опiр грунту з урахуванням Ψ, Ом.м;

L₁ – довжина заземлюючого провiдника, м;

b_{1 –} ширина заземлюючого елемента, м;

d₁ – дiаметр заземлюючого елемента, м;

t – глибина прокладення заземлюючого провiдника, м.

L₁= 1,05L^1.n_B (6)

Де L¹ – вiдстань мiж заземлювачами,м.

L¹ = (1 – 3) L

3.1.7. Опiр групового заземлювача (R гр), що складаэться з декiлькох (n в) вертикальних електродiв та з’єднювальноi полоси дорiвнює:

R гр = R_B^.Rг / (R_B/ήг + R г.n_B^.ή_B) (7)

Де ή _Г коефiцiєнт використання горизонтального полосового електрода, (див. табл.8)

Таблиця 8

Коефiцiєнти використання горизонтального полосового електрода, що зєднує вертикальнi електроди (китики, труби) групового заземлювача

Вiдношення вiдстанi мiж вертикальними електродами до iх довжини	Число вертикальних електродiв
	Вертикальнi електроди розмiщенi в ряд
	0,85 0,94 0,96	0,77 0,80 0,92	0,72 0,84 0,88	0,62 0,75 0,82	0,42 0,56 0,68	- - -	- - -	- - -
	Вертикальнi електроди розмiщенi за контуром
	- - -	0,45 0,55 0,70	0,40 0,48 0,64	0,34 0,40 0,56	0,27 0,32 0,45	0,22 0,29 0,39	0,20 0,27 0,36	0,19 0,23 0,33

 

 

Знайдене значення R гр має бути не бiльше нормованого. Розрахунок заземлюючого пристрою проводять за варiантами, що вказує викладач (див. табл.9)

Таблиця 9

Варiанти завдань для розрахунку заземлюючих пристроiв

(електроустановок напругою до 1000 В в мережi з iзольованою нейтраллю

варiант	Клiматична зона, грунт, Вид вертикального заземлювача	Потужнiсть генератора або трансформатора, кВа	Спосiб розмiщення електродiв	Довжина одиничного вертикального заземлювача, м	Дiаметр (d), ширина (b) вертик. заземлювача,мм	Дiаметр (d), ширина (b) зэднувального електрода, мм
	1 пiсок круглий	< 100	В ряд		d=30 b=50	d1=25 b1=40
	2 cупiсок куток	> 100	За контуром		d=40 b=60	d1=30 b1=50
	3 Cуглинок круглий	< 100	В ряд		D=30 b=50	d1=40 b1=60
	4 Глина куток	> 100	За контуром		d=40 b=60	d1=25 b1=40
	1 чорнозем круглий	< 100	В ряд		d=30 b=50	d1=30 b1=50
	2 торф куток	> 100	За контуром		d=40 b=50	d1=40 b1=60
	3 кам’янистий круглий	< 100	В ряд		d=30 b=60	d1=25 b1=40
	4 пісок куток	> 100	За контуром		d=40 b=50	d1=30 b1=50
	1 супісок круглий	< 100	В ряд		d=30 b=60	d1=40 b1=60
	2 суглинок куток	> 100	За контуром		d=40 b=50	d1=25 b1=40