Меню

Сопротивление растеканию анодного заземления норма тока

Сопротивление растеканию анодного заземления норма тока

ГОСТ Р 58344-2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЗАЗЕМЛИТЕЛИ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Общие технические требования к анодным заземлениям установок электрохимической защиты от коррозии

Grounding conductors and grounding devices for different purposes. General technical requirements for anode grounding of installations of electrochemical protection against corrosion

ОКС 01.120, 29.120

Дата введения 2019-06-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Ресурсосберегающие специальные технологии и системы»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 336 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт общих технических требований разработан на основе межгосударственных и национальных стандартов Российской Федерации, отраслевых стандартов, технических условий, определяющих требования к анодным заземлениям установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии.

Настоящий стандарт не имеет международного аналога и учитывает положительный опыт эксплуатации и применения (как отечественный, так и зарубежный) современных технических решений в области анодных заземлителей систем электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии на таких объектах, как подземный трубопроводный транспорт (магистральные нефте- и газопроводы, тепловые сети, трубопроводы бытового назначения и т.д.), а также существующие и перспективные требования по надежности, безопасности и рискам при эксплуатации объектов магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.

Целью разработки настоящего стандарта является обеспечение безопасности и эффективности работы анодных заземлений установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на анодные заземления установок электрохимической (катодной) защиты от коррозии (далее — анодные заземления) и устанавливает общие технические требования к анодным заземлителям систем катодной защиты металлических сооружений от коррозии (далее — анодные заземлители), включая подземный трубопроводный транспорт (магистральные нефте- и газопроводы, тепловые сети, трубопроводы бытового назначения и т.д.), а также классификацию, систему образования марок, требования к конструкции, сырью, материалам, покупным изделиям, комплектности, упаковке, маркировке, требованиям безопасности, требованиям по транспортированию и хранению анодных заземлителей в составе анодных заземлений.

Настоящий стандарт не распространяется на анодные заземления установок катодной защиты судов и внутренней поверхности емкостей и резервуаров, а также на анодные заземления, применяемые в качестве временных (экспериментальных) при коррозионных обследованиях и контроле состояния изоляции подземных сооружений (например, газопроводов и др.).

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

Настоящий стандарт обязателен к применению всеми организациями, осуществляющими проектирование, изготовление, приемку, испытания, поставку и эксплуатацию анодных заземлений и заземлителей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.602 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.044 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 12.2.007.0 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.007.14 Система стандартов безопасности труда. Кабели и кабельная арматура. Требования безопасности

ГОСТ 12.3.009 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 17.2.3.02 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями

ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний

ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 515 Бумага упаковочная битумная и дегтевая. Технические условия

ГОСТ 2990 Кабели, провода и шнуры. Методы испытания напряжением

ГОСТ 5151 Барабаны деревянные для электрических кабелей и проводов. Технические условия

ГОСТ 6433.2 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении

ГОСТ 6433.3 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении

ГОСТ 7229 Кабели, провода и шнуры. Методы определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников

ГОСТ 7502 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 9142 Ящики из гофрированного картона. Общие технические условия

ГОСТ 10198 Ящики деревянные для грузов массой св. 200 до 20000 кг. Общие технические условия

ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

ГОСТ 12177 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки конструкции

ГОСТ 12182.5 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки стойкости к растяжению

ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15543.1 Изделия электротехнические и другие технические изделия. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 16511 Ящики деревянные для продукции электротехнической промышленности. Технические условия

ГОСТ 17441 Соединения контактные электрические. Правила приемки и методы испытаний

ГОСТ 17675 Трубки электроизоляционные гибкие. Общие технические условия

ГОСТ 18690 Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

ГОСТ 22261 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ 22483 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров. Основные параметры. Технические требования

ГОСТ 23216 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний

ГОСТ 30631-99 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации

ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ Р 51164 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ Р 51908 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части условий хранения и транспортирования

ГОСТ Р 57190-2016 Заземлители и заземляющие устройства различного назначения. Термины и определения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение следует применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 57190*.

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 57190-2016. — Примечание изготовителя базы данных.

4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

Источник

Сопротивление заземления.

Сопротивление заземления (сопротивление растеканию электрического тока) — величина «противодействия» растеканию электрического тока, поступающего в землю через заземлитель.

Величина измерения сопротивления заземления — Ом и оно должно быть минимально низким по значению. Идеальным случаем считается, если величина будет нулевая, это означает при пропускании «вредных» электротоков какое-либо сопротивление отсутствует, что гарантирует ПОЛНОЕ поглощение их землей. Так как достигнуть идеала практически невозможно, то вся электроника и электрооборудование создаются на основе некоторых нормированных величин сопротивления заземления равно 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

С подключением к электросетям имеющим 220 Вольт / 380 Вольт, заземление необходимо иметь для частных домов с рекомендованным сопротивлением не больше, чем 30 Ом.

Читайте также:  Испытание электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Согласно ПУЭ 1.7.101, не должно превышать 4 Ом при подключении локального заземления к нейтрали трансформатора / генератора в системе TN суммарное сопротивление заземления (локального + всех повторных + заземления трансформатора / генератора). Без проведения каких-либо дополнительных мероприятий выполняется данное условие, при правильном заземлении источника тока (генератора или трансформатора).

Выполняться должно стандартное требование для заземления дома при выполнении подключения к дому газопровода, но необходимо выполнять локальное заземление с сопротивлением не более 10 Ом, из-за использования опасного типа оборудования (для всех повторных заземлений ПУЭ 1.7.103).

Сопротивление заземления быть должно не больше чем 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8) для заземления, которое используется при подключении молниеприемников.

Исходя из ПУЭ 1.7.101, требуется не более чем 2, 4 и 8 Ом сопротивление заземления для источника тока (генератора или трансформатора), соответственно при линейных напряжениях источника трехфазного тока: 660, 380 и 220 В или источника однофазного тока: 380, 220 и 127 В.

В устройствах защиты воздушных линий связи (например, радиочастотный кабель или локальная сеть на основе медного кабеля) сопротивление заземления к которому подключаются газовые разрядники должно быть не более 2 Ом, это необходимо для уверенного их срабатывания. Также встречаются экземпляры и с требованием значения в 4 Ом.

Заземление при выполнении подключения телекоммуникационного оборудования, иметь сопротивление должно не больше 2 или 4 Ом.

Сопротивление заземления

Сопротивление растеканию токов для подстанции не должно превышать 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90).

Но справедливы приведенные выше нормы сопротивления заземления только для нормальных грунтов, имеющих удельное электрическое сопротивление не превышающее 100 Ом*м (глина или суглинки).

Однако, если грунт обладает более высоким удельным электрическим сопротивлением, то очень часто (но не всегда) повышается минимальное значение сопротивление заземления на величину равную 0,01 от удельного сопротивления грунта.

Например, с удельным сопротивлением в 500 Ом*м минимальное сопротивление локального заземления дома с системой TN-C-S при песчаных грунтах, повышается в 5 раз, вместо 30 Ом, оно становится 150 Ом.

Для произведения расчета сопротивления заземления были разработаны специальные методики и формулы, которые описывают зависимости от приведенных факторов.

Основным качественным показателем заземлителя является сопротивление заземления и зависит оно напрямую от следующих факторов:

1. Удельного сопротивления грунта

2. Конфигурации заземлителя, в частности от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом

Удельное сопротивление грунта.

Определяет собой удельное сопротивление грунта уровень «электропроводности» земли как проводника равный тому, насколько хорошо в такой среде будет растекаться электрический ток, который поступает от заземлителя. Сопротивление заземления тем меньшее значение будет иметь, чем у этой величины будет меньший размер.

Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — измеряемая величина, которая зависит от состава грунта, плотности и размеров прилегания его частиц друг к другу, а также температуры, влажности грунта и концентрации растворимых в нем химических веществ (щелочных и кислотных остатков, солей).

Так как точное измерение этого параметра возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ, то применяется обычно таблица ориентировочных величин — «удельное сопротивление грунта».

Конфигурация заземлителя.

Зависит напрямую сопротивление заземления от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом, которая необходима быть как можно большей, потому что чем площадь поверхности заземлителя больше, тем сопротивление заземления меньше.

В роли заземлителя, чаще всего, из-за простоты выполнения монтажа используется вертикальный электрод, который имеет вид стержня, уголка или трубы.

Чтобы максимально увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом, необходимо провести следующие мероприятия:

  • Увеличить длину (глубину) электрода.
  • Использовать несколько коротких электродов соединенных вместе и размещенных на небольшом расстоянии друг от друга (контур заземления).

Площади единичных электродов в таком случае просто складываются вместе.

Источник

Измерение сопротивления контура заземления

При использовании электрических приборов всегда существует риск поражения электрическим током. Эта вероятность происходит из свойств упорядоченного потока заряженных частиц: он проходит через тот участок цепи, в котором сопротивление имеет минимальное значения. В разное время производители приборов и комплектующих пытались бороться с этим и обезопасить человека от вредного или даже смертельного воздействия тока. Но в конечном итоге наиболее простым и надежным остается заземление.

Измерение сопротивления1

Заземление применяется на промышленных предприятиях и в загородных домах. Особую роль оно играет в случае, когда мощность прибора превышает критические значения. Человеку достаточно получить удар силой 0.1 ампера, чтобы гарантированно погибнуть. Также не стоит забывать, что даже исправное оборудование может служить источником опасности. Это может случиться из-за разряда молнии и по некоторым другим причинам. Следовательно, к вопросу установки заземления стоит подходить ответственно и учитывать все нюансы.

Испытания заземления

Существует множество споров по поводу монтажа заземления и норм растекания тока по нему. Но в одном специалисты сходятся абсолютно единогласно — проверять качество установленного контура должен проверять специалист. Эта процедура позволит быть уверенным с правильном монтаже заземления в доме и позволит обезопасить себя и близких от опасного воздействия электрического тока. Испытания проводятся как на предприятиях, где часто работают генераторы и двигатели высокой мощности, так и в частных домах — измерение сопротивления заземления делается одним и тем же способом.

Измерение сопротивления2

Существует две основных разновидности испытаний: приемо-сдаточные и эксплуатационные. Первые проводятся в случаях, когда установка (или участок сети) уже полностью смонтированы и готовы к непосредственному использованию. Перед тем, как измерить сопротивление заземления, определяют, готов ли контур к поглощению токов в случае необходимости и соответствуют ли его параметры заявленным требованиям. Помимо всего прочего, необходимо регулярно контролировать, чтобы установленное заземление не теряло своих свойств с течением времени. Для этого проводятся эксплуатационные испытания — специалист проверяет готовый участок сети, который уже используется. Для осуществления такой процедуры нужно освободить сеть от потребителей, так что весь процесс требует небольшой подготовки.

Чем измеряют заземление

Для измерения этой величины применяется омметр — прибор, который изменяет сопротивление. При этом устройств для определения сопротивления заземления должны иметь определенные характеристики. Самая главная: очень низкая проводимость на входе. Диапазон измерений у таких приборов крайне небольшой: обычно он составляет от 1 до 1000 Ом. Точность измерения в аналоговых приборах не превышает 0.5–1 Ом, а в цифровых — до 0.1 Ома.

Несмотря на повальное распространение китайских и европейских приборов, самым популярным остается М416, разработанный еще в СССР. Устройство имеет четыре диапазона измерения: от 0 до 10 Ом, от 0.5 до 50, от 2 до 200 и от 100 до 1000. Работает прибор от трех «пальчиковых» батареек. Несмотря на это, мобильным его назвать трудно — размеры корпуса не слишком комфортны.

Более продвинутой версией является Ф4103 — промышленный омметр с большим входным сопротивлением. Он еще менее транспортабельный, но имеет большее количество диапазонов измерения. Большой плюс такого прибора: работа с огромным диапазоном сигналов (от постоянного и пульсирующего тока — до переменного с частотой 300 Гц). Также порадует пользователя и диапазон рабочих температур: от –25 до 55 градусов по Цельсию.

Измерение сопротивления4

Как нужно измерять сопротивление

Существует два документа, которые регламентируют нормы сопротивления заземления в контуре и другие показатели. Первый — ПУЭ (Правила устройства электроустановок), на которые опираются при проведении приемо-сдаточного контроля. Эксплуатационные замеры же должны соответствовать Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

Измерение сопротивления5

В обеих сводах правил существует разделение контуров на несколько типов — их нужно учесть до того, как измерить сопротивление заземления. Они отличаются в зависимости от напряжения, которое используется в сети и разновидности цепи. Всего имеется три типа контуров:

  1. Для подстанций и пунктов распределения, в которых напряжение не превышает 1000 вольт (вне зависимости от того, используется в сети переменный ток или постоянный).
  2. Для воздушных ЛЭП (линий электропередач), которые передают ток напряжением менее 1000 вольт.
  3. Для электроустановок с таким же максимально допустимым напряжением, использующимся в промышленных или бытовых целях.

Измерение сопротивления6

Нормы для каждого из типов

Для того, чтобы понять, какие нормативные и эксплуатационные показатели должны быть для каждого из типов:

  1. Для электрических установок. Проводить измерения сопротивления заземления нужно в непосредственной близости к подстанции. В зависимости от нагрузки, этот показатель может составлять 60, 30 или 15 Ом. Также стоит учитывать естественные заземлители — для них эти величины должны равняться 8, 4 или 2 Ома соответственно. Все три величины зависят от напряжения в сети. 60 и 8 Ом допускаются для однофазной сети в 200 вольт. 30 и 4 Ом — для трехфазной с напряжением 380 вольт. Минимальные значения (15 и 2 Ома) — для 660 вольт. В ходе эксплуатации сопротивление заземляющего контура также не должно падать ниже показателей, описанных в абзаце выше.
  2. Для пункта распределения или подстанции. Для установок с напряжением выше 100 киловольт (100 тысяч вольт) проводимость заземления при сдаче сети и при ее эксплуатации также остается неизменной и составляет 0.5 Ома. При этом обязательными требованиями при проверке являются глухой тип заземления и подключенная к нейтральному контуру. Также существуют нормы и для менее мощных установок, в которых напряжение лежит в пределах между 3 и 35 киловольт. В таком случае нужно 250 делить на расчетный ток замыкания в землю — результирующее значение будет необходимым сопротивлением в Омах. Показатель, согласно ПТЭЭП, не должен превышать 10 Ом в любом случае.
  3. Для воздушных линий электропередач. Рассчитывается в зависимости от проводимости грунта, на котором стоят опоры ЛЭП:
  • для грунта с удельным сопротивлением менее 100 Ом на метр — 10 Ом;
  • с удельным сопротивлением 100…500 Ом на метр — 15 Ом;
  • с удельным сопротивлением 500…1000 Ом на метр — 20 Ом;
  • с удельным сопротивлением 1000…5000 Ом на метр — 30 Ом.
Читайте также:  3 зертханалық жұмыс электр тiзбегiн құрастыру және оның әртүрлi бөлiктерiндегi ток күшiн өлшеу

Измерение сопротивления7

Для ЛЭП с напряжением тока менее 1000 вольт — до 30 Ом (для опор с защитой от попадания молнии). В ином случае сопротивление должно быть 60, 30 или 15 Ом для сетей с напряжением до 660, 380 или 220 вольт соответственно.

От чего зависит сопротивление заземления

Как уже говорилось выше, у тока есть одна важная особенность — он течет по тому участку цепи, который меньше всего этому сопротивляется. Сама величина сопротивления зависит от множества факторов:

  1. Материала. Ряд материалов имеет особую (атомарную) структуру, которая подразумевает наличие большого числа свободных электронов. Если такие материалы попадают в действие любого магнитного поля или покдлючаются к источнику питания, то легко проводят электрический ток. В своем большинстве это утверждение относится к металлам. Другие материалы не имеют свободных электронов и их сопротивление току крайне высоко. Если напряжение (сила, «толкающая» электроны) ниже допустимого значения, то проводимость будет равняться нулю или крайне малым значениям. При превышении показателя произойдет пробой и образовавшийся нагар будет иметь свойства проводника. Логично, что материалом для заземления могут быть именно только представители первой группы материалов — именно она обеспечивает минимальное сопротивление.
  2. Его температуры. Темпатура определяет, насколько быстро электроны передвигаются внутри материала. Следовательно, чем ниже она у проводника, тем лучше он проводит заряд. Обратная зависимость тоже носит характер прямой пропорции — после ее повышения его сопротивление будет падать. Расчет сопротивления заземления должен производиться с учетом этого параметра.
  3. Наличия примесей. Основная часть проводников делается из меди. Старые провода изготавливаливались из алюминия, но такие решения имеют сразу несколько недостатков. К сожалению, кабеля и провода из этого материала быстрее перегреваются и плавятся, да и сопротивление промышленно добываемого алюминия ниже, чем таковое у меди. Химически чистый же металл является лучшим проводником, превосходя по проводимости даже серебро. Дело в примесях: они имеют гораздо более высокие показатели сопротивления. Этот же момент стоит учитывать при расчете заземления.

Измерение сопротивления8

Понятное дело, что в идеале сопротивление должно быть минимальным — для этого нужно использовать медный контур большого сечения. Но дело в том, что медь быстро окисляется, да и стоимость такого решения будет крайне высокой. Следовательно, были разработаны нормы для минимального порога заземления. Этот показатель не нужно превышать для того, чтобы в нужный момент под нагрузкой контур выполнил возложенную на него функцию и отвел заряд в землю.

Формула расчета

Формула расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземлителя:

Формула

где:
ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м)
L — протяженность заземлителя (в метрах)
d — ширина заземлителя (в метрах)
T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах)

Для электролитического заземления:

Формула расчета сопротивления заземления одиночного горизонтального электрода с добавлением поправочного коэффициента:

Формула2

ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м);
L — протяженность заземлителя (в метрах);
d — ширина заземлителя (в метрах);
T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах);
С — относительное содержание электролита в окружающем грунте.

Коэффициент C варьируется от 0.5 до 0.05. Со временем он уменьшается, так как электролит проникает в грунт на больший объем, при это повышая свою концентрацию. Как правило, он составляет 0.125 через 6 месяцев выщелачивания солей электрода в плотном грунте и через 0.5–1 месяц выщелачивания солей электрода в рыхлом грунте. Процесс можно ускорить путем добавления воды в электрод при монтаже.

Измерение сопротивления9

Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом×м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Итоги и выводы

Заземление — важный элемент электрической цепи, который обеспечивает защиту от коротких замыканий, поражения током или попадания молнии в один из ее участков. Ключевым показателем здесь является сопротивление: чем оно меньше, чем больше тока «уведет» контур и тем ниже будет вероятность серьезного удара или повреждения оборудования. Сопротивление заземления регламентируется двумя документами: ПУЭ и ПТЭЭП. Первый используется для приема только что сданного участка сети, второй — для контроля уже эксплуатируемого участка.

Измерение сопротивления10

Нельзя пренебрегать нормами контроля, которые призваны проверить качество заземления и работу контура в условиях полной нагрузки. Процедуры производятся как непосредственно после создания цепи, так и в процессе ее использования. Частота проверок зависит от нагрузки на сети и целей, для которых используется контур. Нормы сопроивления при этом вовсе не отличаются. Различают три типа норм: для линий электропередач, трансформаторов и электрических установок. С повышением рабочего напряжения по экспоненте возрастает максимальная величина сопротивления. Также учитывается и ряд специфических показателей (например, удельная проводимость грунта). Исходя из нее можно получить максимальное регламентированное сопротивление.

Основными способами для увеличения эффективности работы заземлителя является использование разных конфигураций проводника. Ключевая задача заключается в том, чтобы предельно повысить площадь прямого контакта контура с землей. Для этого используется один или несколько проводников. В последнем случае их могут соединять как последовательно, так и параллельно.

Также для замера сопротивления контура заземления важно знать и поправочные коэффициенты — например, при вычислении минимально допустимого сопротивления заземления учитывается также удельное содержание материала в грунте и сопротивление повторного заземления. Для получения этого показателя нужно использовать специальное оборудование.

Видео по теме

Источник



Расчет параметров анодного заземления

date image2017-11-30
views image3465

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

8.1 Выбор анодного заземления осуществляют с учетом следующих факторов:

— силы тока катодной установки;

— свойств грунта в месте размещения заземления (удельное сопротивление грунта, влажность, глубина промерзания);

— схемы расположения защищаемых объектов и других подземных металлических сооружений вблизи размещения анодного заземления.

8.2 Материал электрода для анодного заземления целесообразно выбирать с учетом условий, приведенных в таблице 8.1.

8.3 Расстояние от линейной части магистрального газопровода до AЗ (кроме протяженного) должно быть от 200 до 450 м. Конкретное место монтажа и тип AЗ определяют исходя из удельного сопротивления грунта, результатов вертикального электрозондирования, топографических особенностей местности, условий землеотвода и удобства подъезда.

Расстояние от трубопровода до протяженного заземлителя должно быть не менее четырех диаметров газопровода.

8.4 Переходное сопротивление одного заземлителя Rзl зависит от удельного электрического сопротивления грунта и геометрических размеров электродов и их взаимного расположения. Переходное сопротивление одного электрода заземления принимают равным величине его сопротивления растеканию тока. Переходное сопротивление протяженного анодного заземления принимают равным его входному сопротивлению.

Таблица 8.1 — Рекомендуемые условия применения анодных материалов

Анодный материал Удельное электрическое сопротивление грунта. Ом·м
Высококремнистый чугун менее 20
Графит, графитизированные и графитосодержащие материалы от 15 до 40
Высококремнистый чугун в коксовой засыпке от 15 до 40
Магнетит менее 10
Графит, графитизированные и графитосодержащие материалы в коксовой засыпке от 10 до 60
Сталь низкоуглеродистая (лом) более 40
Сталь низкоуглеродистая в коксовой засыпке более 60

8.5 Рекомендуемое расстояние между электродами в анодном заземлении равно тройной длине электрода.

8.6 Расчет анодного заземления сводится к определению количества электродов и их сроку службы.

8.7 Количество электродов Nз, шт., в подповерхностном заземлении вычисляют по следующим формулам:

Читайте также:  Чем понизить ток с 12 вольт до 5

при вертикальном или горизонтальном расположении электродов

где Rзl — сопротивление растеканию тока одного электрода, Ом;

Rз — сопротивление растеканию тока заземления, состоящего из N электродов, Ом;

при комбинированном заземлении из вертикальных электродов, соединенных горизонтальным электродом

где Rвl — сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода, Ом;

Rг— сопротивление растеканию тока одного горизонтального электрода, Ом.

Начальное сопротивление растеканию тока анодного заземления Rз в различных грунтах не должно превышать величин, указанных в таблице 8.2.

8.8 Расчет сопротивления растеканию тока подповерхностного анодного заземления.

8.8.1 Сопротивление растеканию одного подповерхностного заземлителя Rpl, Ом, вычисляют по следующим формулам:

для вертикального расположения электрода заземлителя

где rг — удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м;

lэ — длина электрода заземлителя, м;

dэ — диаметр электрода заземлителя, м;

h — глубина (до середины заземлителя) заложения электрода заземлителя, м;

Таблица 8.2 — Условия применения различных типов анодных заземлений и требования к максимальному значению начального сопротивления растеканию тока

Грунт Рекомендуемый тип анодного заземления Удельное сопротивление грунта, Ом м Сопротивление растеканию тока анодного заземления, не более, Ом
Солончаки, соры Подповерхностное менее 10 0,5
Болота, влажные глины, суглинки Подповерхностное от 10 до 50 1,0
Супесь Подповерхностное или глубинное от 50 до100 1,5
Пески Подповерхностное или глубинное от 100 до 500 3,0
Скальный грунт, сухие пески Глубинное более 500 10,0

для горизонтального расположения электрода заземлителя при lз

для горизонтального расположения электрода анодного заземлителя при lз > 12h, то есть для протяженного электрода

для горизонтального расположения электрода при lз > h и lз >> dз в коксовой засыпке

для горизонтального расположения электрода при lз > 12h в коксовой засыпке

Для электродов прямоугольного сечения (например, полосовой заземлитель) в формулы (8.3-8.7) вместо dэ подставляют значение2·b/p (где b — ширина полосы, м).

При прямоугольном сечении коксовой засыпки в формулы вместо dа подставляют где аа, bа — соответственно толщина и ширина коксовой засыпки, м.

8.9 Расчет глубинного анодного заземления.

8.9.1 Исходными данными для проектирования глубинного анодного заземления являются данные, указанные в 8.1, и данные о геоэлектрическом разрезе: мощность и удельное электрическое сопротивление верхних пластов земли на глубине установки заземления.

8.9.2 Длину рабочей части глубинного заземления lз, м, вычисляют по формуле

где Rз — сопротивление растеканию глубинного анодного заземления (см. таблицу 8.3), Ом;

ri — удельное электрическое сопротивление i-гo слоя земли, в котором располагается анодное заземление, Ом·м.

8.10 Срок службы анодного заземления Т, годы, проверяют по следующим формулам:

для подповерхностного анодного заземления

где Gз — масса материала электродов заземления (без коксовой засыпки), кг;

qз — скорость растворения материала электродов анодного заземления, кг/А·год;

ku — коэффициент использования массы заземлителя (принимают равным 0,77);

iз.ср — средняя сипа тока, А, стекающего с заземления, за планируемый период эксплуатации заземления равна

где iн и iк — сила тока соответственно в начальный и конечный периоды планируемого срока работы анодного заземлителя, А;

для глубинных и протяженных анодных заземлений

где Gзк — масса рабочей части заземления в k-м слое грунта, кг;

kг — коэффициент неоднородности грунта, определяемый по формуле

где lзк — длина рабочей части заземления, находящейся в k-м слое грунта, м;

rк — удельное электрическое сопротивление k-го слоя грунта, имеющего минимальное удельное электрическое сопротивление из всех n слоев, Ом·м;

lзi — длина рабочей части заземления, находящейся в i-м слое грунта, м;

ri — удельное электрическое сопротивление i-го слоя грунта, Ом·м;

n — число слоев грунта, пересекаемых рабочей частью заземления.

8.11 Если срок службы по данным расчета окажется менее проектного (как правило, 30 лет), то необходимо увеличить либо количество электродов, либо их массу, либо рабочую длину заземления на величину kт которая равна

где Т — планируемый срок службы, год;

Тр — расчетный срок службы, год.

8.12 Выполняют расчет сопротивления растеканию анодного заземления со скорректированным количеством электродов (или длиной). Рассчитанную величину сопротивления растеканию тока анодного заземления используют для расчетов требуемой мощности преобразователя в соответствии с 7.8.

Протекторная защита

9.1 Комплектные магниевые протекторы типа ПМУ, применяемые для защиты подземных сооружений от коррозии, представляют собой магниевые аноды, помещенные вместе с порошкообразным активатором в хлопчатобумажные мешки.

Типоразмеры комплектных магниевых протекторов приведены в таблице 9.1.

9.2 Исходными данными для проектирования протекторной защиты являются:

— сопротивление изоляционного покрытия;

— удельное электрическое сопротивление грунта вдоль сооружения;

— электрохимические характеристики протекторов;

Таблица 9.1 — Технические характеристики комплектных магниевых протекторов типа ПМУ

Тип протектора Масса, кг Рабочая поверхность, м 2 Значения коэффициентов А и В для расчета сопротивления растеканию тока комплектных магниевых протекторов
А, 1/м В, Ом
ПМ5У 0,16 0,57 0,24
ПМ10У 0,23 0,47 0,18
ПМ20У 0,35 0,41 0,15

9.3 Расчет протекторных установок заключается в определении:

— силы тока в цепи «протектор-труба»;

— длины участка трубопровода, защищаемого протектором;

— срока службы протектора.

9.3.1 Силу тока в цепи «протектор-труба» in, А, вычисляют по формуле

где Un — стационарный потенциал протектора, В;

Uе — естественная разность потенциалов труба-земля, В;

Uтзм — минимальная защитная наложенная разность потенциалов труба-земля, В;

Sn — рабочая поверхность протектора, м 2 , (см. таблицу 9.1);

Rnm — сопротивление цепи «протектор-труба», Ом.

Если значения Un и Uе неизвестны, то разность потенциалов (UnUе) для протекторов на основе магния рекомендуется принимать равной 1,0 В.

9.3.2 Сопротивление цепи «протектор-труба» Rnm, Ом, вычисляют по формуле

где Rnp — сопротивление провода, соединяющего протектор с трубопроводом, Ом;

Rрn — сопротивление растеканию одного протектора, Ом.

9.3.3 Сопротивление провода, соединяющего протектор с трубопроводом Rnp, Ом, вычисляют по формуле

где rn — удельное электрическое сопротивление материала провода (для меди rn = 1,8·10 -8 Ом·м, для алюминия rn = 2,8·10 -8 Ом·м);

ln — длина соединительного провода, м;

Sn — сечение провода, м 2 .

9.3.4 При расчете сопротивления растеканию магниевых протекторов Rрn, Ом, типа ПМ5У. ПМ10У. ПМ20У можно пользоваться формулой

Rрn = А · rг + В, (9.4)

где А и В — коэффициенты, зависящие от размеров протектора. В таблице 9.1 приведены усредненные значения коэффициентов Аи В при установке протектора на глубину до 2,5 м.

9.4 Длину участка трубопровода, защищаемого одним протектором на конец планируемого периода защиты, м, вычисляют по формуле

где Rпн — начальное значение переходного сопротивления трубопровода, Ом·м 2 ;

Тп — планируемый срок эксплуатации протектора, годы.

9.5 Количество протекторов, необходимое для защиты участка трубопровода Nп, шт., определяется по формуле

где lз — длина участка трубопровода, которую необходимо защитить протекторами.

9.6. Срок службы протекторов Тn, годы, вычисляют по формуле

где тп — масса протектора, кг;

q — теоретическая токоотдача материала протектора (2330 А·ч/кг);

hп — коэффициент полезного действия протектора (для сплава МП1 hп = 0,65, для сплава МП2 hп = 0,60);

hu— коэффициент использования материала протектора (hu — 0,90);

iп.ср — средняя сила тока в цепи «протектор-труба» за планируемый период времени Тп, А.

9.7 Среднюю силу тока в цепи «протектор-труба» iс.ср А, вычисляют по формуле

Если при расчете срок службы Тп получается меньше запланированного срока, то нужно длину участка трубопровода lзп, защищаемого одним протектором, пересчитать в соответствии с расчетным Тп. Протекторы на трассе трубопровода необходимо устанавливать согласно вновь полученной длине защитной зоны lзп.

9.8 При расчете групповых протекторных установок определяют следующие параметры:

— количество протекторов в группе;

— расстояние между протекторами в группе;

— расстояние между групповой протекторной установкой и трубопроводом.

9.8.1 Количество групповых протекторных установок, необходимое для защиты участка трубопровода N, шт., вычисляют по формуле

где hэ — коэффициент экранирования протекторов в групповой протекторной установке, определяемый из рисунка 9.1.

9.8.2 Количество протекторов в группе для обеспечения защиты трубопровода N, шт., должно быть

где F — поправочный коэффициент, вычисляемый по формуле

9.8.3 Расстояние между групповыми протекторами и трубопроводом упг, м, вычисляют по формуле

где iпг — сила тока групповой протекторной установки в начальный период;

Rпн — переходное сопротивление трубопровода в начальный период, Ом·м 2 ;

lз — длина участка трубопровода, защищаемая групповой протекторной установкой, м.

9.8.4 Силу тока групповой протекторной установки iпг, А, рассчитывают по формуле

Рисунок 9.1 — Коэффициент экранирования протекторов в групповой протекторной установке в зависимости от отношения расстояния между ними и их длиной [а/lа] (глубина установки протекторов в грунт 1,6 м)

Источник