Sztuczne uziemienie. Schemat, opis

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Elektryk

Sztuczne uziemienie. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Uziemienie i uziemienie

Najczęściej sztuczne uziemienie to przewód stalowy ułożony poziomo lub pionowo (skośnie) w ziemi lub grupa takich przewodów połączonych ze sobą. W tym drugim przypadku uziom nazywany jest złożonym, a jeśli elektrody tworzą obwód, wówczas taki złożony uziom nazywany jest obwodem uziemiającym.

Nazwa „poziomych” i „pionowych” elektrod uziemiających jest raczej warunkowa. Ścisłe przestrzeganie poziomości w pierwszym przypadku nie jest konieczne, ważne jest, aby elektrody znajdowały się w gruncie na odpowiedniej głębokości, nie ulegając uszkodzeniu podczas pracy maszyn.

Ponieważ powierzchnia ziemi w wąwozach, na zboczach iw wielu innych miejscach może nie być pozioma, wówczas rozciągnięte (wiązkowe) elektrody uziemiające będą podążać za krzywizną powierzchni. W przypadku elektrod pionowych ścisłe przestrzeganie pionowości również nie jest konieczne.

Uziemniki poziome są układane na głębokości 0,5 m, na gruntach ornych - co najmniej 1 m. Są racjonalne w przypadkach, gdy przewodność elektryczna górnej warstwy gleby zapewnia pożądaną przewodność. Instalacja takich uziomów jest zmechanizowana i wykonywana przy minimalnym nakładzie pracy ręcznej, jednak górne warstwy gleby często mają wyższy opór elektryczny niż głębokie. Ponadto blisko powierzchni ziemi prąd nie rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach, jak ma to miejsce na głębokości. Dlatego rezystancja elektrod poziomych jest zwykle większa niż rezystancja elektrod pionowych o tej samej masie. Dlatego to elektrody pionowe są najczęściej stosowane jako przewody uziemiające.

Głębokie elektrody pionowe najbardziej ekonomiczne, docierają do dobrze przewodzących warstw gleby.

Elektrody uziemiające zamontowane w gruncie, zworki między nimi oraz przewody od elektrod uziemiających do podłoża muszą posiadać: minimalne wymiary:

stal okrągła - średnica nie mniejsza niż 10 mm;
stal ocynkowana okrągła - średnica nie mniejsza niż 6 mm;
stal narożna - grubość półki nie mniejsza niż 4 mm;
całkowity przekrój uziemienia odgromowego (ochrona odgromowa) - nie mniej niż 160 mm2;
taśma stalowa - grubość nie mniejsza niż 4 mm o przekroju nie mniejszym niż 48 mm2 (dla linii uziemiających - nie mniej niż 100 mm, dla ochrony odgromowej - nie mniej niż 160 mm);
odrzucone rury - grubość ścianki co najmniej 3,5 mm.

Minimalne wymiary elektrod stosowane są głównie do tymczasowych instalacji elektrycznych, gdzie warunki korozji nie są krytyczne. W przypadku instalacji stałych przekrój uziomów dobiera się z uwzględnieniem uszkodzeń korozyjnych. Pod względem odporności na korozję preferowana jest stal okrągła, ponieważ korozja elektrody przez rdzę jest proporcjonalna do pola powierzchni elektrody stykającej się z gruntem, a powierzchnia elektrody o przekroju kołowym jest równa najmniejszy ze wszystkich profili.

Aby zapewnić niezawodną pracę uziomu przez 40-50 lat w sprzyjających warunkach glebowych, wystarczy zwiększyć średnicę uziomu w stosunku do minimum tylko o 2-3 mm, w glebach wilgotnych należy podwoić średnica elektrody uziemiającej.

Od uziemionego elementu instalacji elektrycznej, np. od wspornika napowietrznej linii elektroenergetycznej, układa się belki poziome w dwóch przeciwnych kierunkach lub jeżeli nie ma 2, a 3-4 belki, to układa się je pod kątem 120° lub 90°. Jest to konieczne do efektywnego wykorzystania układanego metalu, ponieważ sąsiednie elektrody uziemiające są wzajemnie ekranowane, a ich wydajność jest wielokrotnie zmniejszana. Z tego samego powodu pionowe elektrody uziemiające muszą być oddalone od siebie jak najdalej, co najmniej na długość elektrody. Na przykład, jeśli dziesięć elektrod pionowych o długości 5 m zostanie umieszczonych w jednej linii w odległości 5 m od siebie, to ich współczynnik wykorzystania wyniesie 0,47, a jeśli te same elektrody zostaną ułożone w zamknięty trójkąt lub czworokąt, aby zaoszczędzić miejsce , to ich współczynnik wykorzystania będzie jeszcze niższy. To samo dotyczy stosowania nachylonych elektrod, które są rozmieszczone pod równymi kątami zbliżonymi do poziomych i zanurzone w ziemi pod kątem około 45° dla najlepszego wykorzystania.

Nierównomierny rozkład potencjałów na powierzchni ziemi nad uziomem i wokół niego powoduje powstawanie niebezpiecznych napięć krokowych i dotykowych. Aby wyrównać potencjały w takich przypadkach, przewód uziemiający może być wykonany w postaci siatki poziomych elementów ułożonych w ziemi wzdłuż i w poprzek terytorium instalacji elektrycznej i połączonych przez spawanie na skrzyżowaniach. Rozmiar komórki takiej siatki wynosi zwykle od 6x6 do 10x10 m.

Wokół podpory linii napowietrznej potencjały można wyrównać za pomocą uziomu wykonanego w postaci koncentrycznych pierścieni osadzonych w ziemi i połączonych z podporą.

Redukuje napięcia krokowe i dotykowe do akceptowalnych wartości na całym zajmowanym obszarze przez siatkę układu elektrod uziemiających, jednak poza siatką niebezpieczeństwo może się utrzymywać. Dlatego w miejscach niebezpiecznych, np. przy podejściach do terenu podstacji lub wokół fundamentów linii napowietrznych, na stopniowo zwiększającej się głębokości układane są dodatkowe uziomy i podłączane do uziomów głównych.

Powierzchnię przydzieloną na elektrodę uziemiającą i zużycie metalu można zmniejszyć przez ochronne ogrodzenie izolacyjne zbudowane wokół elektrody uziemiającej. Najprostsze ogrodzenie z materiału dielektrycznego zapobiega rozprzestrzenianiu się prądu po powierzchni ziemi i zmniejsza napięcie krokowe w stosunku do napięcia na uziomie co najmniej 100-krotnie oraz wyrównuje potencjał poza uziomem.

Pionowa część ogrodzenia od poziomu powierzchni znajduje się w odległości 0,4-0,6 m od głębokości stropu uziomu.

Zawijanie ogrodzenia wykonuje się pod kątem 90-95° do pionu i ma długość ok

(S - obszar elektrody uziemiającej). Do ogrodzenia można użyć dowolnego niedrogiego materiału dielektrycznego, który ma wystarczającą wytrzymałość mechaniczną i wytrzymałość elektryczną co najmniej 1 MV/m (materiały izolacyjne na bazie bitumu, np. MV/m).

Kiedy prąd wypływa z przewodu uziemiającego, na przykład z siatki uziemiającej, wokół niego powstaje pole elektryczne. Na powierzchni ziemi powstaje potencjał elektryczny, a napięcie skokowe może osiągnąć niebezpieczne wartości bezpośrednio poza elektrodą uziemiającą, nawet przy zastosowaniu znanych metod wyrównywania potencjałów. Dlatego parametry geometryczne ogrodzenia są ustalane w wyniku analizy pola elektrycznego wytwarzanego przez elektrodę uziemiającą wraz z dielektrycznym płotem niwelacyjnym i spełniają wymogi bezpieczeństwa. Urządzenie może być stosowane do przewodów uziemiających dowolnej konstrukcji i do dowolnych konstrukcji gruntowych.

Często uziemniki wykonane ze stali profilowanej nie spełniają wymagań dla urządzeń uziemiających. Np. w suchych miejscach trudno jest uzyskać stabilną przewodność takich uziomów, w glebach skalistych trudno je zainstalować, aw gruntach agresywnych trudno jest zapewnić ochronę przed korozją i długą żywotność. Dla takich sytuacji opracowano konstrukcje specjalnych układów elektrod uziemiających.

Dla regionów suchych elektrodę uziemiającą można wykonać np. w postaci żelbetowego zbiornika, instalowanego pod ziemią i napełnianego wodą przez wyjmowany właz. Przewód uziemiający jest wyposażony w system dystrybucji wody w postaci odcinków rur metalowych z otworami do odprowadzania wody, rozmieszczonymi równomiernie na całej długości rur. Rury pokryte są warstwą materiału pochłaniającego wilgoć (beton, cement). Szybkość przenikania wilgoci przez beton do gruntu ustala się wybierając markę betonu, co pozwala uniknąć częstych regulacji nawilżania i obniżyć koszty robocizny związane z koniecznością regularnego nawilżania. Wyjście ze zbiornika żelbetowego do uziemionych urządzeń, na przykład do przewodu neutralnego transformatora, jest połączone ze stalowymi prętami zbrojeniowymi żelbetonu.

Zwróćmy uwagę na projekt elektrody uziemiającej, proponowany za granicą. Celem tego opracowania jest zmniejszenie zużycia metalu i ułatwienie wbijania w ziemię. Uziemnik posiada cienkościenną (1-2 mm) metalową rurkę, w którą wciskany jest półsztywny pręt z tworzywa sztucznego, mający sztywność wystarczającą do oparcia elastycznej cienkościennej rurki. Ta jakość zapewnia możliwość pewnego wygięcia elektrody, aby ominąć przeszkody napotkane podczas wbijania jej w ziemię. Aby wydłużyć żywotność, czyli zmniejszyć korozję, jako materiał na rurę oferowana jest stal nierdzewna. Końcówka na dolnym końcu elektrody jest potrzebna tylko do wbijania, więc nie ma potrzeby jej wykonywania z materiału antykorozyjnego. Kształt końcówki może być ostry lub zaokrąglony dla lepszego zjeżdżania z przeszkód napotykanych w ziemi. Zamiast robić końcówkę, możesz zacisnąć koniec rurki wypełniaczem.

Typowa średnica rury wynosi 15 mm. Wstępna średnica rdzenia, który jest wtłaczany w rurę, musi być nieco większa niż wewnętrzna średnica rury. Rura może być wypełniona (opcjonalnie) płynnym materiałem, który twardnieje wewnątrz, takim jak żywica epoksydowa, poliuretan lub elastomer. Półsztywny wypełniacz znajduje się wewnątrz stalowej rury na całej długości. Sztywniejsze materiały i grubsze ścianki rur zmniejszają elastyczność pręta i zmniejszają zdolność elektrody do omijania przeszkód w ziemi, co prowadzi do złamania. Z drugiej strony materiały nadmiernie plastyczne nie zapewniają wystarczającej wytrzymałości ścianki do wbicia na wystarczającą głębokość (około 2,3 m). Do napędzania elektrody zapewnione jest wyjmowane kowadełko, które ma ramię opierające się o koniec rurki i występ, który pasuje do wewnętrznej średnicy rurki i rdzenia.

Autor: Bannikow E.A.

Zobacz inne artykuły Sekcja Uziemienie i uziemienie.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Zagrożenie śmieciami kosmicznymi dla ziemskiego pola magnetycznego 01.05.2024

Coraz częściej słyszymy o wzroście ilości śmieci kosmicznych otaczających naszą planetę. Jednak do tego problemu przyczyniają się nie tylko aktywne satelity i statki kosmiczne, ale także pozostałości po starych misjach. Rosnąca liczba satelitów wystrzeliwanych przez firmy takie jak SpaceX stwarza nie tylko szanse dla rozwoju Internetu, ale także poważne zagrożenia dla bezpieczeństwa kosmicznego. Eksperci zwracają obecnie uwagę na potencjalne konsekwencje dla ziemskiego pola magnetycznego. Dr Jonathan McDowell z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics podkreśla, że firmy szybko wdrażają konstelacje satelitów, a liczba satelitów może wzrosnąć do 100 000 w następnej dekadzie. Szybki rozwój tych kosmicznych armad satelitów może prowadzić do skażenia środowiska plazmowego Ziemi niebezpiecznymi śmieciami i zagrożenia dla stabilności magnetosfery. Metalowe odłamki ze zużytych rakiet mogą zakłócać jonosferę i magnetosferę. Oba te systemy odgrywają kluczową rolę w ochronie i utrzymaniu atmosfery ... >>

Zestalanie substancji sypkich 30.04.2024

W świecie nauki istnieje wiele tajemnic, a jedną z nich jest dziwne zachowanie materiałów sypkich. Mogą zachowywać się jak ciało stałe, ale nagle zamieniają się w płynącą ciecz. Zjawisko to przyciągnęło uwagę wielu badaczy i być może w końcu jesteśmy coraz bliżej rozwiązania tej zagadki. Wyobraź sobie piasek w klepsydrze. Zwykle przepływa swobodnie, ale w niektórych przypadkach jego cząsteczki zaczynają się zatykać, zamieniając się z cieczy w ciało stałe. To przejście ma ważne implikacje dla wielu dziedzin, od produkcji leków po budownictwo. Naukowcy z USA podjęli próbę opisania tego zjawiska i zbliżenia się do jego zrozumienia. W badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje w laboratorium, wykorzystując dane z worków z kulkami polistyrenowymi. Odkryli, że wibracje w tych zbiorach mają określone częstotliwości, co oznacza, że tylko określone rodzaje wibracji mogą przemieszczać się przez materiał. Otrzymane ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Nanotechnologia na szkle 14.09.2009

Nowy sposób zapobiegania parowaniu różnych okularów zaproponowali chińscy fizycy. Na szkło nakładają warstwę nanometrowych kulek polistyrenowych pokrytych tlenkiem krzemu. Na takiej powłoce, gdy wilgoć osiada z powietrza, nie tworzą się małe kropelki, ale ciągła cienka warstwa wody, która nie zmienia przezroczystości szkła.

Autorzy pomysłu mają nadzieję na wprowadzenie go do użytku komercyjnego za dwa lata; W ten sposób przetwarzane będą przede wszystkim szyby samochodów i lustra do łazienek.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Hybryda z wtyczką Hyundai Sonata

▪ Zewnętrzna karta wideo Aorus RTX 3080 Gaming Box od Gigabyte

▪ Tranzystory bawełniane

▪ Cienkie tranzystory dla niewidzialnej skóry elektronicznej

▪ Zegar atomowy na splątaniu kwantowym

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Silniki elektryczne. Wybór artykułu

▪ Artykuł Beleny zjadł za dużo. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dzięki jakiemu chwytowi reklamowemu królem popcornu został Amerykanin Orville Redenbacher? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kompozycja funkcjonalna telewizorów Daewoo. Informator

▪ artykuł Małogabarytowe anteny przenośnych stacji łączności SV. Część 1. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Wyposażenie elektryczne wind. Instalacje z bezdotykowymi urządzeniami sterującymi. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn