Як виконати заземлення у вічномерзлому ґрунті
Цим питанням фахівці задаються давно. Враховуючи, що питомий опір ґрунту зростає при зменшенні температури, необхідно знайти спосіб, який допоможе вирішити цю проблему. Використання заземлення на основі стандартних металевих вертикальних електродів може бути неефективним через збільшення кількості таких заземлювачів і, відповідно, вартості матеріалів і робіт. Як же вчинити у цій ситуації?
Існує два основні способи заземлення в умовах вічної мерзлоти:
- Заміна ґрунту навколо електрода. Виготовляється вона, як правило, графітом та матеріалом на основі глини (матеріалами з досить високою електричною провідністю). Недоліком цього способу є висока ціна, інколи ж і неможливість його виконання.
- Ще одне відоме рішення для зниження питомого опору – це засолення ґрунту. Суть рішення у тому, що простір навколо електрода заповнюється мінеральними солями. Особливості цього рішення у тому, що у зв'язку з природними явищами – сіль вимивається, рахунок чого знижується ефективність роботи заземлителей. Також хімічна реакція заземлювачів та солі, як правило, призводять до корозії матеріалу.
Який спосіб вибрати? Необхідно звернути увагу на зовсім інший, сучасний спосіб, який застосовується у заземленні у складних скельних, вічномерзлих ґрунтах – електролітичне заземлення. У зоні протайки вічномерзлого ґрунту на глибину 0,7 метра встановлюється порожнистий електрод із перфорацією в горизонтальній частині, який заповнюється мінеральною сіллю. З навколишнього середовища ця суміш вбирає воду і перетворюється на електроліт, далі проникаючи в ґрунт, підвищує його.електропровідність і знижує питомий опір, також зменшуючи промерзання ґрунту.
Цей тип заземлення використовують у грунті з високим питомим опором – 300-500 Ом·м. І тут заземлення виконується без спеціальної техніки насипного грунту. Також можливий монтаж на об'єкті, де існує неможливість монтажу електродів, що заземлюють на глибину, більш ніж 1 метр.
Розглянемо конкретний приклад розрахунку опору заземлювального пристрою за умов вічномерзлого грунту!
Рішення: Відповідно до ПУЕ 7-е вид. Розділ 1.7. виконано комплекс заходів. Необхідний розрахунок заземлювального пристрою, опір якого на вимогу замовника має бути не більше 10 Ом. Грунт у місці встановлення заземлювального пристрою - вічномерзлий, переважно суглинок, має питомий опір 1500 Ом·м.
Комплекс заходів щодо забезпечення необхідних вимог до заземлюючого пристрою представлений двома варіантами:
Варіант 1. Електролітичне заземлення.
Для забезпечення опір ЗУ, що нормується, пропонується до застосування електролітичне заземлення ZANDZ ZZ-100-102, спеціально призначене для застосування у вічномерзлих і кам'янистих грунтах.
Встановлюється шість комплектів електролітичного заземлення ZANDZ ZZ‑100‑102. Комплекти встановлюються на відстані 7 метрів при паралельній установці для прийнятного коефіцієнта використання та оптимального обсягу розподілу електроліту в ґрунті.
Комплекти електролітики об'єднуються горизонтальним електродом з корозійностійкої смуги сталевої обмеженої перетином 4х30 мм, глибина закладення 0,5 м.
До стіни будівлі прокладається горизонтальний електрод завдовжки 5 м-коду.
У зв'язку з утворенням зони таліка у виглядіовалу розміром 3x6 метрів, електроди необхідно розмістити на відповідній відстані від фундаментів будівель та інших інженерних конструкцій.
Розрахунок опору заземлювального пристрою:
1). Опір комплекту ZZ-100-102:
L - Довжина заземлювача, м;
d – діаметр заземлювача, м;
T – заглиблення - відстань від землі до заземлювача, м;
ρ – питомий опір ґрунту, Ом·м.
2). Опір горизонтального електрода:
де ρ – питомий опір ґрунту, Ом · м;
b – ширина лінії горизонтального електрода, м;
h – глибина закладання горизонтальної сітки, м;
L гір - Довжина горизонтального електрода, м;
3). Повний опір заземлювального пристрою:
де n – кількість комплектів;
k ісп - Коефіцієнт використання;
Розрахунковий опір заземлювального пристрою становить 9,4 Ом.
Перелік необхідного обладнання:
| № п/п | Мал. | Артикул |
(До 40 мм)
Варіант 2. Модульне заземлення
Виконується горизонтальна сітка габаритами 60x70 м, крок осередку 10 м. Сіткавиконана з корозійностійкої смуги сталевої обмідненої перетином 4х30 мм, глибина закладення 0,5 м.
Встановлює 56 вертикальних електродів діаметром 14 мм завдовжки 9 м у вузлах горизонтальної сітки.
Малюнок 2. Схема розташування елементів заземлювального пристрою
Розрахунок опору заземлювального пристрою:
1). Опір горизонтального електрода:
де ρ – питомий опір ґрунту, Ом · м;
b – ширина лінії горизонтального електрода, м;
h – глибина закладання горизонтальної сітки, м;
L гір - Довжина горизонтального електрода, м;
2). Опір вертикального електрода:
де ρ – питомий опір ґрунту, Ом · м;
L - Довжина вертикального електрода, м;
d – діаметр вертикального електрода, м;
T – заглиблення - відстань від землі до заземлювача, м;
де t - заглиблення верху електрода, м
3). Повний опір заземлювального пристрою:
де n – кількість комплектів;
k ісп - Коефіцієнт використання;
Розрахунковий опір заземлювального пристрою становить 9,60 Ом.
Перелік необхідного обладнання:
(До 40 мм)
Враховуючи всі витрати на матеріали та роботи, ми можемо зробити висновок, що доцільніше застосувати електролітичне заземлення. Так як витрати на електролітичне заземлення у 2,5 рази менші, ніж на модульне.