Расчет параметров заземлителяЭлектрофизические свойства земли, в которой находится заземлитель, определяются ее удельным сопротивлением. Удельное сопротивление принято обозначать греческой буквой ρ. Чем удельное сопротивление меньше, тем благоприятнее условия для расположения заземлителя.

Удельным сопротивлением земли называют сопротивление между противоположными плоскостями куба земли с ребрами размером 1 м; оно измеряется в омметрах (Ом*м).

Чтобы представить себе это сопротивление, напомним, что куб меди с ребрами 1 м имеет сопротивление 0,0175*106 Ом при 20 градусов Цельсия; таким образом, например при значении ρ = 100 Ом*м земля имеет сопротивление в 5,7 млрд. раз больше, чем сопротивление меди в том же объеме. Величину удельного сопротивления земли иногда выражают в омсантиметрах (Ом*см). Значение удельного сопротивления в омсантиметрах в 100 раз больше, чем в омметрах. Так, например, 1*104 Ом*см = 1*102 Ом*м (т.е. 1О000 Ом*см = Ом*м).

Ниже приведены приближенные значения удельных сопротивлений земли, Ом*м, при средней влажности, а также речной и морской воды. Для сооружения заземлителей необходимо знать не приближенные, а точные величины удельных сопротивлений земли в месте их окружения. Они определяются на местах измерениями.

 

Значение удельного сопротивления для различных грунтов

Удельное сопротивление грунта

Свойства земли могут изменяться в зависимости от ее состояния — влажности, температуры и других факторов и могут иметь, поэтому, разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерзания, а также из-за состояния в момент измерения. Эти факторы учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами и коэффициентами, учитывающими состояние земли, при измерениях, с тем чтобы требующееся сопротивление заземляющего устройства сохранялось в любой сезон и при любой влажности земли, т. е. при неблагоприятных условиях.

В табл. 1 приведены значения сезонных коэффициентов для вертикальных и горизонтальных электродов в разных климатических зонах. Данные относятся к нормальной влажности земли.

Коэффициенты, учитывающие состояние земли при измерениях, приведены в табл.2.

Коэффициенты в различных климатических зонах

Коэффициент k1 применяется, если земля влажная, измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k2 — если земля нормальной влажности, измерению предшествовало выпадение небольшого количества осадков; k3 — если земля сухая, количество осадков ниже нормы.

Таким образом, расчетное значение удельного ,сопротивления земли ρрасч принимается равным:

ρрасч = kc*kρизм,

где kc — сезонный коэффициент из табл. 1; k — один из коэффициентов из табл. 2.

Земля может быть однородной, но может состоять из нескольких слоев с разными удельными сопротивлениями.

Сопротивление заземлителя зависит не только от верхнего слоя земли, но и от нижних слоев. Чем большую территорию занимает заземлитель, тем влияние нижних слоев увеличивается. При сложных заземлителях, требующих значительных затрат, учет нижних слоев может дать существенную разницу в сопротивлении заземлителя и его стоимости. В таких случаях определяется так называемое «эквивалентное удельное сопротивление земли», которое и принимается в расчетах заземлителей.

Свойства земли могут быть улучшены искусственным путем. К этому приходится иногда прибегать при высоких удельных сопротивлениях земли путем добавления в траншеи, где расположены электроды, некоторых веществ или их водных растворов (суспензий).

В последние годы в ряде стран (в Венгрии, США и др.) успешно применяется бентонит — в природных условиях камень белого цвета. В виде порошка бентонит применяется в литейном производстве как связывающая добавка к формовочному песку и для многих других целей. Своим названием он обязан месторождению в районе г. Бентона в США. Также бентонит добывается в поселке Огланлы в Туркмении и в Асканском месторождении Грузии.

Основная составляющая часть бентонита алюмогидросиликаты с удельным сопротивлением примерно 10 Ом*м способствует длительному сохранению высокого содержания влаги и не дает коррозии заземлителей (что получается, например, при использовании соли или хлористого кальция). Применяется бентонит в виде студня (80-100 кг на 1000 л воды).