Вебинар «Проектируем заземляющие устройства», страница 1

Тэги: молниезащита проектировщику заземление вебинар электрод проф. Э.М. Базелян
Внимание!

Шестнадцатый вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании"

(прошёл 1 февраля 2017 года в 11:00)

 

Рекомендуется просмотр с качеством "720p" в полноэкранном режиме.

Работа всегда начинается с анализа свойств грунта в месте размещения проектируемого сооружения. Исходные данные, необходимые для этой цели, рекомендуется получать методом вертикального электрического зондирования – операции достаточно хлопотной и не вполне точной. Закономерен вопрос: «Можно ли избежать ее выполнения?» На него удается ответить положительно, если опираться на достоверные представления о глубине проникновения в грунт тока, стекающего с заземляющих электродов.

Второй не менее важный вопрос касается контрольной проверки сопротивления заземления. Нормативные предписания на этот счет вполне конкретны. К сожалению, их почти невозможно выполнить, если проектируемый объект располагается в районе городской или промышленной застройки, где нет большого свободного пространства. Тем не менее, инженерное решение существует и в большинстве практически значимых ситуаций оно легко реализуемо.

В качестве естественного заземлителя отечественные нормативные документы обоснованно рекомендуют использовать железобетонный фундамент проектируемого сооружения. В связи с этим возникает третий вопрос – как правильно оценить сопротивление заземления фундамента и что предпринять, если оно окажется существенно выше предельно допустимого. Здесь приходится оценивать эффективность дополнительных заземляющих электродов, замену верхнего слоя грунта на более проводящий, применение химически активных электродов. Методические основы решения подобных вопросов хотя и детально разработаны, но далеко не всегда правильно используются в проектных оценках.

Наконец, необходимо в очередной раз вернуться к оценке перспектив создания полностью индивидуального заземляющего устройства, надежно защищенного от проникновения к нему токов от посторонних источников. Устройство такого заземлителя – чрезвычайно затратное дело и нужно быть полностью уверенным в его необходимости.

 

Текст вебинара. Страница 1

Быстрая навигация по слайдам:

Примерное время чтения: 50 минут.

Проектируем заземляющие устройства

Проектируем заземляющие устройства

 

— Сегодня мы продолжаем серию вебинаров для проектировщиков. Это первый вебинар в этом году и уже шестнадцатый из всей серии вебинаров для проектировщиков. Серия продолжается, и чтобы ничего не пропустить, я предлагаю вам зарегистрироваться сразу на все вебинары, заполнив лишь одну форму на нашем сайте. Ссылку я вам сейчас отправлю в чат, пожалуйста, проходите по ней и регистрируйтесь. Узнать о новых мероприятиях и сериях, которые мы подготовили для вас в этом году, вы можете как на сайте ZANDZ.ru, так и в сообществах социальных сетях. Ссылку на сообщество наше я вам также отправляю в чат. Вступайте в наши группы и узнавайте о новых мероприятиях. Итак, перейдем к сегодняшнему вебинару. Сегодня мы обсуждаем популярные вопросы, которые возникают при проектировании заземляющего устройства. В частности мы поговорим об анализе свойств грунта, контрольной проверке сопротивления заземления, об индивидуально заземляющем устройстве и о многом другом. Уважаемые участники, пожалуйста, подключайтесь к обсуждению, задавайте свои вопросы, оставляйте комментарии. Вебинар продлится ориентировочно 60 минут. На вопросы мы будем отвечать в конце вебинара, и если это потребуется, то по мере их поступления. На этом мое вступительное слово окончено, я передаю слово лектору. Эдуард Меерович, здравствуйте!

— Добрый день! Добрый день, участники семинара! У нас действительно первый семинар. На самом деле мы творим что-то вроде сказок тысячи и одной ночи, потому что семинар на самом деле уже шестнадцатый. Но, а для полной убедительности, что это действительно «Тысяча и одна ночь», у нас появилась наша Шахерезада – Индира. Надеюсь, что вместе с ней нам будет всем интересней работать. Я с большим трудом соглашался на этот семинар вот по какой причине, потому что когда говорят о заземляющих устройствах, возникает такое большое количество всяких локальных вопросов, на которые, мне кажется, ответить с ходу не очень легко. И самое главное — конкретизировать свои ответы очень не просто, потому что расчёт заземляющих устройств требует специальной подготовки. Но что можно делать наверняка – это делать следующую вещь.

Два глобальных вопроса проектировщика

Два глобальных вопроса проектировщика

 

— Можно рассмотреть общие проблемы, которые возникают перед проектировщиком и посмотреть, а какими же возможностями проектировщики могут пользоваться, когда они ведут эту самую проектирующую работу. Какие собственно первые главные два вопроса есть? Вот вам задали сопротивление заземления, которое вам нужно сделать в проекте. Перед вами стоит два пути: либо вы делаете это сопротивление заземления, истратив как можно меньше количества материала, минимизируйте электроды, которые вы заколачиваете в землю, либо второй вариант: у вас есть очень ограниченная площадь, за пределы этой площади вы выходить не можете, и тогда вам надо сделать максимум возможного на той площади, которая сегодня у вас есть. Перед проектировщиком может стоять и та, и другая задача, в зависимости от ситуации. Я постараюсь начать сначала с этого: а что можно сделать, когда у вас в распоряжении есть то, что есть. Вопрос: как располагать заземляющие электроды, если вам нужно минимизировать их длину? Вариантов здесь страшно немного. Либо вы этот электрод, как протяжённый кладёт горизонтально, либо вы этот же электрод, как протяженный забиваете вертикально. Хотя на самом деле забить такой электрод в землю на большую глубину, как правило, не удается. Если вы забиваете электрод вертикально, то сопротивление заземления определяется этой всем известной формулой. Она практически идеально точная, погрешность у нее меньше 1%. Если вы электрод кладёте горизонтально, расчётная формула получается достаточно похожей. В этой формуле появляется только один дополнительный член кроме длины электрода, кроме радиуса электрода добавляется еще глубина от поверхности земли, на которой этот электрод закладывается в землю. То есть глубина траншеи, в которую вы кладет эту горизонтальную шину. Если вы рассчитает по одной и другой формуле, то получите две такие зависимости от длины, причём эти зависимости оказываются практически одинаковые. То есть, положив электрод горизонтально ли положив его вертикально, вы особенно много не выиграйте. У вас практически получится одно и то же сопротивление заземления. И это минимум того что можно сделать. Что это за минимум? Я возьму сейчас длину шины 100 метров. Посмотрите, у меня отношение сопротивления заземления к удельному сопротивлению грунта будет на уровне 10-2, что это значит?

 

 

Что будет в динамике?

Что будет в динамике?

 

— Суть дела заключается вот в чём: все эти значения сопротивления, которые я вам сейчас вам показал, относятся только для постоянного или медленно меняющего тока промышленной частоты. Если же у вас токи импульсные, а в молниезащите токи естественно только импульсные, то для вас делать прямолинейную длиннющую шину совершенно не выгодно вот по какой причине, если вы сделаете такую шину, то она у вас включаться в работу в течение достаточно длительного времени. Здесь на этом графике показано, как включается в работу горизонтальная шина длинной в 1000 м, если кому-нибудь придет в голову положить такой прямолинейной в грунт. Посмотрите, если я возьму время 10 мкс, а 10 мкс – это типичное время для фронта молнии, то сопротивление этой шины окажется на уровне 25 Ом, тогда как в стационарном режиме оно было всего на уровне 2 Ом. Из-за того, что шина очень медленно вступает в работу в импульсном режиме и ее сопротивление на порядок как минимум выше стационарного, именно это и не дает возможности делать протяженные длинные заземляющие электроды. А если я из этой же самой шины сделаю сетку, о которой я только что говорил, посмотрите, через 10 мкс у этой сетки будет практически уже стационарное сопротивление заземления. То есть протяженные прямолинейные шины есть смысл устраивать только в том случае, если вас импульсный режим растекания токов не беспокоит, если это шины не для защиты от молний. А если они для защиты от молний, тогда приходится делать уже какое-то компактное устройство. Теперь второй момент.

Заземлитель на ограниченной площади

Заземлитель на ограниченной площади

 

— Второй момент вот какой, а если у меня ограничена территория? Патронов я могу не жалеть, электродов я могу заколачивать сколько угодно, а территория у меня ограничена и я в пределах только этой территории могу делать что-то. Такой совершенно типичный пример того что строится здание офисное или промышленное, гражданское ли. Его фундамент железобетонный используется в качестве контура заземления. За пределы этого фундамента я выходить не могу, потому что я в городе, я в районе городской застройки и больше мне нечего делать, и некуда ничего класть. Какова тогда такая ситуация? Посмотрите, я построил целую серию расчётных кривых, которые показывают, как от размера квадратной территории, скажем 10х10м, 20х20 м или 50х50 м зависит сопротивление заземления, если я заглубляюсь фундаментом на разную глубину, скажем на 3 метра, эта самая верхняя кривая. Смотрите, для типичного здания 50х50 м – промышленный цех, у меня получается отношение сопротивления заземления к удельному сопротивлению на уровне примерно 0,01. Если я помножу эту величину на удельное сопротивление грунта 100 Ом*м, у меня получится 1 Ом – прекрасное сопротивление заземления, которое устроит любую электротехническую компанию. Но если я с этим же контуром заземления полезу в плохие грунты, скажем в грунт с удельным сопротивлением 2000 Ом*м, то это уже будет 20 Ом и 20 Ом электротехническую компанию ни в коем случае не удовлетворит. Вылезать за пределы фундамента я не могу. Что мне остается делать?

 

 

Как оценить сопротивление заземления контура

Как оценить сопротивление заземления контура

 

— Теперь вопрос в другом: как оценивать мне это сопротивление заземления в проектных расчётах? Получается, что одиночные протяженные или вертикальные заземлители – это фантастика которой нет. Все-таки, как правило, приходится делать контур заземления и, как правило, в виде этого контура приходится использовать фундамент. Что можно сделать для оценки в течение нескольких секунд? На этот счет есть две формулы, которые рекомендованы в наших руководящих всевозможных документах. Первая формула, она записана здесь, посмотрите. В этой формуле есть всего два параметра: удельное сопротивление грунта и площадь того фундамента, который используется в виде контура заземления. Или это может быть не площадь фундамента, а площадь контура в виде сетки, которую вы проектируете. Если я по этой формуле начну оценивать, то у меня оценка наверняка получится завышенной. Почему? Потому что по это формуле я не принимаю во внимание вертикальные электроды, которые есть. Например, фундамент у него тоже есть, углы заглубления, и это заглубление я ни в каком виде в этой формуле не учитываю. И из-за этого расчет по этой формуле от фактических значений дает такую ошибку, ошибку в сторону завышения сопротивления заземления. Но если ничего другого под руками нет, то для грубых оценок, конечно, такую формулу можно использовать. В зарубежной литературе есть другая формула – это формула Оллендорфа-Лорана. Вообще говоря, по своей структуре эта формула практически не отличается от той, что я привёл. Смотрите, тот же почти коэффициент вместо 0,5 – 0,44, то же удельное сопротивление и тот же корень квадратный из площади фундамента. Но здесь есть добавка, эта добавка – это удельное сопротивление, деленное на суммарную длину электродов. Поправка эта не очень существенная. Поправка эта как-то в небольшой степени учитывает влияние вертикальных электродов, но учитывает не сильно, потому что на самом деле формула Лорана, а вот точные расчёты. Ошибки снова в сторону завышения сопротивления заземления и снова на уровне десятков процентов, но если ничего другого нет, конечно, лучше воспользоваться этой формулой, чем ничем. А что вообще нужно использовать? А вообще нужно использовать полевой расчет и этот полевой расчет, который позволяет рассчитать сопротивление заземления любого, какого хотите, фундамента. Очень подробно расписано, написана целая глава в книге, которую издал проект «Заземление и молниезащита на ZANDZ.ru». Книга называется «Вопросы практической молниезащиты» и ее седьмая глава целиком посвящена этому расчёту. На кого эта глава рассчитана? Эта глава рассчитана все-таки на тех, кто знаком с компьютерными расчетами. И по-другому быть не может вот по какой причине. Представьте себе сетку, которую вы сделали, контур заземления. У вас сетка 100х100 м и с ячейками по 10 м, в результате этой сетки получится практически 10-метровые отрезки шин. В каждом отрезке будет свой собственный ток и чтобы рассчитать это ток, нужно составить столько уравнений, сколько есть отрезков. В данном случае будет 220. Решить систему 220 уравнений с помощью логарифмической линейки или калькулятора – это безнадёжное дело. Но решить эту задачу при помощи типовой компьютерной программы дело примерно нескольких десятых секунд, не десяток. Что я предлагаю? Я предлагаю фирме подумать о том, чтобы устроить специальные занятия или разработать специальную компьютерную программу для Интернета, которой вы могли бы пользоваться, если вам нужны точные расчёты. Но обойтись без компьютерных расчётов в этой ситуации, на мой взгляд, никаким образом нельзя.

 

Следующая страница >>
слайды с 6 по 10


Полезные материалы для проектировщиков:


Смотрите также: