人工接地。スキーム、説明

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人工接地電極。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ほとんどの場合 人工接地 地面に水平または垂直（斜め）に敷設された鋼製導体、またはそのような導体が互いに接続されたグループです。後者の場合、接地電極は複合接地電極と呼ばれ、電極が回路を形成する場合、そのような複合接地電極は接地ループと呼ばれます。

「水平」および「垂直」接地導体の名前は非常に任意です。前者の場合、水平を厳密に守る必要はありませんが、機械の動作中に損傷することなく、電極が必要な深さで地面に埋め込まれていることが重要です。

渓谷、斜面、その他多くの場所の地表は水平ではない可能性があるため、延長された (ビーム) 接地電極は地表の曲率に従います。垂直電極の場合、垂直性を厳密に守る必要もありません。

水平接地スイッチ 耕作可能な土地に0,5 mの深さに敷設します - 少なくとも1 m 土壌の最上層の導電率が必要な導電率を提供する場合、それらは合理的です。このような接地電極の設置は機械化されており、最小限の手作業で行われますが、土壌の上層は深層よりも電気抵抗が大きいことがよくあります。さらに、地表近くでは、深部のように電流が全方向に均一に広がりません。したがって、水平電極の抵抗は、通常、同じ質量の垂直電極の抵抗よりも大きくなります。したがって、接地電極として最も広く使用されているのは垂直電極です。

深い垂直電極 最も経済的で、導電性の高い土壌層に到達します。

地面に取り付けられた接地電極、それらの間のジャンパ、および接地電極から地表へのリード線には、次のものが必要です。 最小寸法:

丸鋼-直径10mm以上;
丸い亜鉛メッキ鋼-直径6mm以上;
コーナースチール-棚の厚さは4mm以上。
避雷（避雷）接地導体の総断面積は少なくとも 160 mm2 です。
帯鋼 - 厚さ4 mm以上、断面積48 mm2以上（接地線用 - 少なくとも100 mm、避雷用 - 少なくとも160 mm）。
拒否されたパイプ-少なくとも3,5mmの壁の厚さ。

電極の最小寸法は、腐食状態が重要ではない一時的な電気設備に主に使用されます。恒久的な設置の場合、接地電極の断面は腐食による損傷を考慮して選択されます。錆による電極の腐食は地面と接触する電極の表面積に比例し、円形断面の電極の面積はすべてのプロファイルの中で最も小さい。

良好な土壌条件で接地電極を 40 ～ 50 年間確実に動作させるには、ロッド電極の直径を最小値に対して 2 ～ 3 mm だけ大きくするだけで十分ですが、湿った土壌では XNUMX 倍にする必要があります。接地電極の直径。

電気設備の接地要素、たとえば架空送電線の支持体から、水平梁が 2 つの反対方向に敷設されるか、梁が 3 本ではなく 4 ～ 120 本ある場合は、水平方向の角度で配置されます。 90°または5°。これは、隣接する接地導体が相互にシールドされ、その効率が何倍も低下するため、埋め込まれた金属を効果的に使用するために必要です。同じ理由で、垂直接地導体は可能な限り最大の距離、少なくとも電極の長さに等しい距離で互いに分離する必要があります。例えば、長さ5mの垂直電極0,47本を45mの距離で一列に配置した場合、利用係数はXNUMXとなり、同じ電極を省スペースのために閉じた三角形または四角形に配置した場合、その場合、使用率係数の使用率はさらに低くなります。同じことが傾斜電極の使用にも当てはまります。傾斜電極は水平電極と同様に等しい角度で配置され、最適に使用するには約 XNUMX°の角度で地面に埋め込まれます。

接地電極の上とその周囲の地表面上の電位の不均一な分布により、危険なステップ電圧と接触電圧が発生します。このような場合に電位を等化するために、接地導体は電気設備の領域に沿って、またその領域全体に地面に敷設され、交差点で溶接によって接続される水平要素のグリッドの形で作成できます。このようなグリッドのセルサイズは、通常 6x6 ～ 10x10 m です。

架空線支持体の周りでは、地面に埋め込まれ支持体に接続された同心円状のリングの形で作られた接地電極によって電位を均一にすることができます。

メッシュ接地電極システムは、占有面積全体にわたってステップ電圧とタッチ電圧を許容値まで低減しますが、メッシュの外側では危険が続く可能性があります。したがって、変電所の領域へのアプローチや架空線の基礎の周囲などの危険な場所では、追加の接地電極が徐々に深さを増して敷設され、主接地電極に接続されます。

接地電極の周囲に保護絶縁フェンスを設けることで、接地電極に割り当てられる面積と金属の消費量を削減できます。誘電体材料で作られた最も単純なフェンスは、電流が地表に広がるのを防ぎ、接地電極の電圧と比較してステップ電圧を少なくとも100倍低下させ、接地電極の外側の電位を均等化します。

表面レベルからのフェンスの垂直部分は、接地電極の上部の深さから 0,4 ～ 0,6 m の位置にあります。

柵のフランジング 垂直に対して90〜95°の角度で実行され、長さは

（Sは接地電極の面積です）。十分な機械的強度を持ち、少なくとも 1 MV/m の電気的強度を有する安価な誘電体材料であれば、フェンシングに使用できます (生産廃棄物から生成され、強度が少なくとも 20 であるビチューメンベースの絶縁材料、たとえばブリゾール)。 MV/m）。

電流が接地導体、たとえば接地グリッドから流れると、その周囲に電界が形成されます。地球の表面には電位が発生し、既知の電位均等化方法が使用されている場合でも、ステップ電圧は接地電極のすぐ外側で危険な値に達する可能性があります。したがって、フェンスの幾何学的パラメータは、誘電体レベリングフェンスとともに接地電極によって生成される電界の解析の結果として確立され、安全要件を満たしています。この装置は、あらゆる設計およびあらゆる土壌構造の接地導体に使用できます。

多くの場合、形鋼で作られた接地スイッチは接地装置の要件を満たしていません。例えば、乾燥した場所では接地電極の安定した導電率を達成することが難しく、岩だらけの土壌では接地電極を取り付けることが難しく、攻撃的な土壌では腐食保護と長い耐用年数を提供することが困難です。このような状況に備えて、特別な接地導体の設計が開発されました。

乾燥地域の場合、接地電極は、たとえば鉄筋コンクリートタンクの形で作成され、地面の下に設置され、取り外し可能なハッチを通して水で満たされます。接地電極には、排水用の穴がパイプの全長に沿って均等に配置された金属パイプのセクションの形で配水システムが供給されます。パイプは吸湿材（コンクリート、セメント）の層で覆われています。コンクリートを通って地中に浸透する水分の濾過速度は、コンクリートのグレードを選択することによって設定されます。これにより、頻繁な水分調整を回避し、定期的な水分の必要性に伴う人件費を削減することができます。鉄筋コンクリートタンクから接地された機器、たとえば変圧器の中性点までのリード線は、鉄筋コンクリートの鉄筋に接続されています。

海外で提案されている接地電極の設計に注目してみましょう。この開発の目的は、金属の消費量を削減し、地面への打ち込みを容易にすることです。接地電極は薄壁 (1 ～ 2 mm) の金属管を備えており、その中にプラスチック材料で作られた半硬質ロッドが圧入されており、弾性薄壁管を支持するのに十分な剛性を備えています。この特性により、電極を地面に打ち込むときに遭遇する障害物を避けるために、電極を多少曲げることが可能になります。耐用年数を延ばすため、つまり腐食を軽減するために、チューブの材料としてステンレス鋼が提案されています。電極下端のチップは駆動時に必要なだけなので、耐食材料で作る必要がありません。先端の形状は、地面にある障害物から滑りやすくするために鋭利または丸くすることができます。チップを作成する代わりに、チューブの端をフィラーで圧着することもできます。

一般的なチューブの直径は 15 mm です。チューブに圧入されるコアの予備直径は、チューブの内径よりわずかに大きくなければなりません。チューブには、必要に応じて、エポキシ樹脂、ポリウレタン、エラストマーなどの内部で硬化する流動性材料を充填することができます。半硬質フィラーは鋼管の全長に沿って鋼管の内側に配置されています。材質が硬くなり、チューブの壁が厚くなることでロッドの柔軟性が低下し、電極が地中の障害物を迂回する能力が低下し、破損につながります。一方、延性が高すぎる材料は、十分な深さ (約 2,3 m) まで打ち込むのに十分な壁強度を提供しません。電極を駆動するために、取り外し可能なアンビルが提供され、このアンビルは、チューブの端部に当接する肩部と、チューブの内径およびコアと嵌合する突出部とを有する。

著者: バニコフ E.A.

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