Заземлением называют электрическое соединение оборудования или аппаратуры с заземляющим устройством, а заземляющим устройством - совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземления служат для защиты устройств автоматики, телемеханики и связи, а также обслуживающего персонала от действия опасных напряжений, возникающих при воздействиях грозовых разрядов, влияющих линий электропередачи и контактных сетей электрифицированных железных дорог.

Заземлитель представляет собой металлический проводник любой формы (стержень, труба, уголок, проволока и т. п.), находящийся в непосредственном соприкосновении с землей (грунтом).

Заземляющими проводниками, или заземляющей магистралью, называют металлические проводники, соединяющие заземляемое оборудование или аппаратуру устройств связи с заземлителями.

В зависимости от функций, которые выполняют заземляющие устройства в установках связи, различают рабочее, рабоче-защитное, линейно-защитное и измерительное заземляющие устройства.

Рабочее заземляющее устройство служит для соединения с землей аппаратуры проводной связи и радиотехнических устройств с целью использования земли в качестве одного из проводов электрической цепи.

Защитное заземляющее устройство предназначено для соединения с землей проводов нейтрали обмоток силовых трансформаторных подстанций, молниеотводов, разрядников, экранов аппаратуры и прово дов внутристанционного монтажа, металлических оболочек броне-покровов кабеля, металлических термокамер НУП, а также металлических частей силового оборудования, электропитающих установок и другого оборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции токоведущих проводов.

Защитные заземляющие устройства предназначены для выравнивания потенциала металлических частей оборудования с потенциалом земли, т. е. защищают обслуживающий персонал и аппаратуру от возникновения на них опасной разности потенциалов по отношению к земле.

Рабоче-защитное заземляющее устройство служит одновременно рабочим и защитным заземляющим устройством. Сопротивление рабоче-защитного заземляющего устройства должно быть не более наименьшего значения, предусмотренного для рабочего и защитного заземляющих устройств.

Линейно-защитное заземляющее устройство предназначено для заземления металлических оболочек кабеля и бронепокровов по трассе кабеля и на станциях (НУП), куда подходят кабельные линии, а на воздушных линиях - для заземления молниеотводов, тросов и металлических оболочек и брони кабеля. В некоторых случаях защитное и линейно-защитное устройства объединяют. Такое заземляющее устройство называют объединенным защитным.

Измерительным заземляющим устройством называют вспомогательное устройство, предназначенное для контрольных измерений сопротивлений рабочего, защитного и рабоче-защитного заземляющих устройств.

Сопротивление заземляющих устройств на воздушных и кабельных линиях измеряют непосредственно на линии, используя временные вспомогательные измерительные земли. Сопротивление рабочего и защитного заземляющих устройств следует измерять со щитка заземления на станции.

Вертикальный (а), горизонтальный (б) и кольцевой (в) заземлнтели
Рис. 41. Вертикальный (а), горизонтальный (б) и кольцевой (в) заземлнтели
Рис. 42. Заземлитель из уголковой стали

Примечание. 6“ удельное сопротивление грунта, Ом-м;

Р - длина заземлителя, м; ё0 - диаметр заземлителя, м;

О - диаметр горизонтального кольцевого заземлителя, м.

Типы заземлителей. Для заземления устройств автоматики, телемеханики и связи используют вертикальные, горизонтальные, кольцевые заземлители (рис. 41).

Вертикальные заземлители находят наибольшее применение. Они представляют собой оцинкованные или омедненные стальные трубы длиной 2-3 м, диаметром 25-60 мм и толщиной стенки не менее 3,5 мм. Взамен труб используют также стальные стержни диаметром 12 мм, длиной 2-10 м, уголковую сталь размером 50 X 50 X 4 или 60 X 60 X 4 мм. К верхнему концу заземлителя из уголковой стали 3 (рис. 42) приваривают одну или свитые в жгут две-три стальные оцинкованные проволоки 1 диаметром 4-5 мм, или стальную полосу для соединения заземлителя с заземляемым устройством. Выше этого места на заземлитель устанавливают и приваривают хомут 2 из стальной проволоки.

Горизонтальные полосовые заземлители в виде лучей, колец или контуров используют как самостоятельные заземлители или как элементы сложного заземлителя, состоящего из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Для горизонтальных заземлителей применяют полосовую сталь толщиной не менее 4 мм и круглую сталь диаметром не менее 10 мм.

Сопротивление заземления. Расчетные приближенные формулы для определения сопротивления одиночного заземлителя в зависимости от его типа (см. рис. 41) приведены в табл. 3.

В однородном грунте глубина заложения вертикальных заземлителей к = 0,5х-1 м мало влияет на снижение их сопротивления, и поэтому сопротивление заземлителя подсчитывают без учета глубины заложения, т. е. при И, - 0.

При подсчете сопротивления заземлителя из уголковой стали его диаметр принимают равным (10 ж Ь, где Ь - ширина стороны уголка.

Для горизонтального заземлителя из полосовой стали прямоугольного сечения приведены формулы, соответствующие укладке полосы плашмя, когда (1а = Ы2, где Ъ - ширина полосы.

Сопротивление заземления зависит от конструкции заземлителей, их числа, расположения, глубины закопки в грунт, от удельного сопротивления прилегающих к заземлителям слоев грунта и мало зависит от его диаметра, поэтому диаметр заземлителей выбирают, как правило, из условий коррозии.

Удельным сопротивлением грунта р называют электрическое сопротивление, оказываемое грунтом объемом 1 м3 при прохождении тока от одной грани куба грунта к противоположной грани, и зависит оно от структуры грунта, его температуры и степени влажности.

Удельное сопротивление различных грунтов имеет самые различные значения. Так, у чернозема оно равно 50 Ом • м, песчаника - 1000 Ом м, кварца - 15 000 Ом • м.

Если сопротивление заземления, состоящего из одного стержня, превышает нормативное значение, то устраивают контур заземления из нескольких стержней (рис. 43). Стержни следует забивать друг от друга на расстоянии, равном или большем удвоенной длины стержня. Проволоку, идущую от стержней, свивают в жгут, обмазывают асфальтовым лаком и укладывают в траншее, которую затем засыпают. Стержневые заземлителя соединяют между собой полосовой сталью сечением 30 X 4 мм и обязательно приваривают к каждому заземли-телю.

При стекании тока со сложного заземлителя происходит наложение электрических полей отдельных его электродов и их взаимное экранирование. В результате сопротивление сложного заземлителя возрастает по сравнению с суммой сопротивления каждого его электрода. Сопротивление контура заземлителя из нескольких стержней где Я - сопротивление одного заземлителя, Ом, рассчитанное по формулам табл. 3;

п -• число заземлителей в контуре.

Выбор того или иного заземлителя для контура прежде всего связан с определением удельного сопротивления грунта. Если удельное сопротивление грунта неизвестно, то вначале устраивают заземлитель из одного стержня и с помощью приборов измеряют его электрическое сопротивление Я. Если оно больше требуемого (нормативного) сопротивления Ян, то число стержней (электродов), необходимых для устройства контура заземления,/« - /?/0,8/?„. /

Чтобы удешевить работы' -по устройству заземлителей, удельное сопротивление грунта снижают искусственно. В котловане радиусом 1,5-2 м малопроводящий грунт заменяют насыпным с более низким (в 5-10 раз) удельным сопротивлением (рис. 44, а), в качестве которого используют чернозем, глину, шлак, торф.

Удельное сопротивление грунта можно снизить при обработке его раствором поваренной соли (рис. 44, б). Для каждого заземлителя расходуется 50 кг поваренной соли. Так как со временем соль вымывается, то грунт обрабатывают раствором поваренной соли через каждые 2-4 года. Такая обработка снижает удельное сопротивление грунта в 2-8 раз.

В районах, где грунтовые воды или хорошо проводящие слои грунта залегают на большой глубине, целесообразно устраивать углубленные вертикальные заземлители с размещением их на уровне грунтовых вод или хорошо проводящих слоев грунта.

Если вблизи заземления имеются районы с более низким удельным сопротивлением грунта, то устраивают выносные заземлители. Наибольшее расстояние от выносного заземлителя до заземляемых установок должно быть не более 2,5 км.

Способы искусственного снижения удельного сопротивления грунта и устройство заземления в нем
Рис, 44. Способы искусственного снижения удельного сопротивления грунта и устройство заземления в нем

Если в конструкции заземлителей используют различные инженерные сооружения, которые были построены раньше, то их называют естественными заземлителями. К естественным заземлителям относятся металлические трубопроводы, проложенные под землей (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих или взрывчатых газов), обсадные трубы, металлические оболочки кабелей, металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей.

Таблица 4

Заземление

Сопротивление заземления. Ом, при удельном сопротивлении грунта, Ом-м

до 100

101 -250

251 - 500 |

свыше 500

Защитное для:

30

45

55

75

линейных молниеотводов на опорах воздушной линии связи

промежуточных пунктов избирательной связи

-15

25

35

45

«^искровых разрядников каскадной защиты

20

30

зь

45

Линейно-защитное для оболочек кабелей при защите кабеля от ударов молнии Защитное:

10

20

20,

30

для шкафов типа ШМС

-

5

5

-

на междугородных телефонных станциях и распределительных станциях избирательной связи, рабочее на узлах связи

10

30

иа телефонный станциях и АТС

10

15

20

35

Измерительное (стационарное или оборудуемое временно)

Защитное:

100

100

для опор на высоковольтно-сигнальных линиях автоблокировки в сети высокого напряжения в сети низкого напряжения при числе сигнальных проводов:

10

15

20

30

до 10

30

40

50

70

от 11 до 20

15

20

30

40

для линейных цепей диспетчерской централизации и диспетчерского контроля, полуавтоматической блокировки

30

40

50

70

. для сигнальных приборов, размещенных в служебных помещениях ДСП

10

10

10

20

постов ЭЦ и ГАЦ (при наличии ДГА или ТП)

4

4р/100

10

20

На железнодорожном транспорте большое значение имеет использование рельсовой колеи в качестве заземлителей установок СЦБ и связи. Однако применять рельсовую колею в качестве заземлителя следует осторожно, исключая случаи нарушения нормальной работы устройств автоматики, телемеханики и связи.

На автоматических телефонных станциях, междугородных АТС, в домах связи, в оконечных и промежуточных усилительных пунктах оборудуют три обособленных заземляющих устройства, соединяемых затем параллельно на выводах заземляющего щитка. Наличие трех обособленных заземляющих устройств позволяет легко контролировать их электрическое сопротивление два раза в год - зимой, в период наибольшего промерзания грунта, и летом при его максимальном просыхании.

Нормы сопротивлений заземлений. Для районов умеренного климата нормы сопротивления заземлений различного назначения. в зависимости от удельного сопротивления грунта приведены в табл. 4.

Нормы сопротивлений заземлений установлены в зависимости от назначения заземлений, а также от удельного сопротивления грунта в месте устройства заземления. Последнее объясняется тем, что чем больше удельное сопротивление земли, тем труднее выполнить заземление с малым сопротивлением и тем дороже стоит оборудование.

Устройство удлиненных пролетов, пересечений и переходов | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Типы и конструкции заземляющих устройств

Рекомендуемый контент: