Технологія пристрою заземлення: теорія практика
Про заземлення написано багато і багато матеріалів є в Інтернет, тому щоб не повторюватися цей розділ більш применителей до потреб і проблем дротового зв'язку. Велика частина статті це відображення власного досвіду, але там, де це доречно є посилання на нормативні документи так чи інакше регулюють питання заземлення.
Якось працюючи в експлуатації особливо не стикаєшся з пристроєм заземлення, виконуєш іноді, (вкрай рідко) планові перевірки готових заземлений, а про те як це все було закопано уявлення не маєш і тим цікавіша було побачити як халявно до таких питань можуть підходити будівельні організації зв'язку.
Відразу обмовлюся, що при виробництві заземлений АТС "халяви" майже не зустрічав. Вони, як правило виполнялісься за допомогою буріння і якісь недоробки тут не проходять. У грунт вертикально закопувались дві металеві труби з діаметром 150-200 мм. Так як заземлення АТС робоче, то недостатнє опір заземлення подібних об'єктів відразу створювало масу проблем.
Як матеріали для пристроїв заземлення ЯКР, ШР, абонентських пунктів, вимірювальних заземлень АТС, НУПов і інших дрібних об'єктів застосовувалися сталеві куточки з товщиною стали в 4 мм і довжиною 1,5-2 метра. Заганялись вони найчастіше за допомогою кувалди і якщо одного куточка для створення необхідного опору було недостатньо на деякій відстані від нього забивали другий, третій і т.д. Певного виду контур робили рідко і частіше виходили не контуру, а скоріше ланцюжка з забитих кутників з видаленням від об'єкта заземлення в сторону канави або болота (там питомий опір грунту менше)
Варто зауважити, що з плином часу до питань заземлення стали підходити більш серйозно, але якщо вам доводиться вимірювати заземлення ЯКР, встановленого 15-20 років тому, то готуйтеся до сюрпризів описаним далі.
Як могли "заощадити" заземлення ЯКР в дев'яностих роках
На той момент нові ЯКР-20 і ШР-50 виглядали як металевий ящики з великими дверцятами на двох або на одній металевій нозі. Ноги вкопувалися в землю на 50-60 см, а самі ящики мали вваренними зварюванням болт для заземлення. У комплект за проектом йшли заземлюючі електроди з уже привареними шматками дроту діаметром 4 мм. Електроди були виготовлені з куточка зі стороною в 40мм і довжиною близько двох метрів.
Чудовий куточок. Таку корисну в господарстві річ навіть якось гріх в землю забивати і народ потайки від майстрів і наглядів (а іноді і в нахабну) ці куточки "цупив". А що б все виглядало пристойно, відірвана від електродів дріт прикручувати одним кінцем до болта на ящику, а другим намотувалася на ногу ЯКР, закопану в грунт. Зовні все виходило пристойно, дріт не висмикнеш, типу, забитий електрод, та й ящик, в загальному, то заземлений через свої ж ноги.
Перевіряти цю халяву експлуатації було тоді нічим і нікому. Як то тоді була чергова спроба експлуатації скоротитися за чисельністю і вимірників їм явно не вистачало.
У таблиці 7 першої варто значення в 10 Ом для питомого опору грунту до 100 включно. Але проблема виявилася в тому, що вимірювання питомого опору грунту як для монтажників та майстрів від будівельних організацій, так і для вимірників від експлуатації виявлялася занадто мудровані завданням. Вихід, як правило, знаходили в збільшенні кількості заземлюючих електродів. Тобто брали хлопці кувалду в 3-5 кг і лупили стільки куточків, скільки потрібно для створення тих самих 10 Ом.
Насправді питомий опір грунту можна без особливих складнощів поміряти тим же М-416 або Ф-4103. Про це є відповідні розділи в інструкціях приладів. Про вимір питомої опору грунту є на сторінці "Вимірювання опору заземлення та питомого опору грунту."
Опору заземлювача, розрахунок і практика
При обчисленні опору землі питомий опір грунту вважають незмінним, хоча це рідко зустрічається в практиці. Найбільш часто використовується формула опору заземлення для випадку одного електрода, отримана професором Дуайтом (H. R. Dwight) з Массачусетського технологічного інституту:
де R - опір заземлення штиря в Омах,
L - глибина заземлення електроду,
r - радіус електрода,
# 961; - середній питомий опір грунту в Ом ·
Розрахунок цей чисто теоретичний тому, що в європейській зоні рідко зустрічаються грунти з питомим опором рівномірним по глибині.
Практично зі збірними (модульними) заземлювачами працюють простіше. На місце забивання заземлення везуть електроди з запасом. Забивати ведуть з розгорнутим приладом для вимірювання опору заземлення (напр. М-416 або Ф-4103), постійно контролюючи цей опір. Власне робота з забиванні припиняється після досягнення необхідного значення.
Значення опору в міру заглиблення досягаючи певних верств грунту часто зменшується різкими стрибками. Наприклад, опір заземлювача з чотирьох модулів (6 м) може бути 20 Ом, а з добивки п'ятого модуля-штиря (7,5 м) стати 6 Ом. Іноді для досягнення опору 10 Ом (ШР або ЯКР) достатньо трьох електродів (4,5 м), а іноді і десятка штирів для створення цього опору недостатньо. Розрахувати без глибинної розвідки неможливо, а глибинна розвідка дорожче цього заземлення і виконується таким же самим способом.
Зменшення опору заземлення додаванням солі
Знизити опір заземлення можна так само додаючи в грунт сіль. Причому це не обман, придуманий в будівельних організаціях, а цілком дієва міра, описана в деяких ГОСТ і РД. Існують навіть рекомендації, яку сіль, як і в якій кількості додавати. Далі розміщена виписка з "Керівництва з проектування, будівництва та експлуатації заземлений в установках дротового зв'язку і радіотрансляційних вузлів" (видавництво "зв'язок" Москва 1971)
2.54. Ефективним і дешевим способом зниження опору заземлення є обробка грунту кухонною сіллю. Дія останньої зводиться не тільки до зниження питомої опору грунту, але і до зниження температури його замерзання.
2.55 Існують різні способи укладання солі поблизу заземлювача. У практиці Міністерства зв'язку СРСР поширена укладання близько трубчастого заземлювача солі шарами так, як це показано на рис. 2.23а. Сіль може також укладатися вся на глибині біля трубчастого заземлювача (рис. 2.23б) або на невеликій відстані від нього (рис. 2.23в). Останній спосіб є більш зручним у тому відношенні, що корозія заземлювача в цьому випадку буде мінімальною.
Рис 2.23 Способи укладання солі близько вертикального заземлювача
Кількість солі, що вимагається для обробки заземлення, залежить від довжини електрода: від 1,5 до 10 кг на 1 м заземлювача. Іноді сіллю заповнюється простір всередині заземлювача, виконаного у вигляді порожнистої труби з отворами, через які розчин солі виходить в навколишній грунт (рис. 2.23г).
На рис. 2.24 показаний спосіб укладання солі близько протяжного заземлювача.
Рис 2.24 Укладання солі близько протяжного горизонтального заземлювача
2.56 Так як сіль з часом вимивається, то термін дії обробки грунту обмежений і через 2 - 4 роки її доводиться повторювати. Ефективність обробки неоднакова і з плином часу змінюється. У перший рік, коли сіль ще не встигає розповсюдитися навколо заземлювача, опір знижується порівняно мало. Оптимальні умови наступають на другому-третьому році і потім починають йти на спад.
Стійкість обробки залежить від будови грунту, вологості, кількості опадів.
2.57 До недоліків зазначених способів обробки грунтів відносяться: необхідність відновлення просочення грунтів приблизно через 2 - 4 роки і можливість руйнування заземлювачів від хімічного впливу на них солей або соляних розчинів, внаслідок чого потрібна заміна їх новими заземлювачами.
...
З міркувань корозії заземлювача і вимивання солі в наступні 2-4 роки все таки вважається, що додавання солі в грунт річ небажана.
Наступна сторінка за темою "Заземлення" → Практика і технології пристрою модульних (збірних) заземлений.