Сопротивление заземления

Для осуществления соединения какой – либо точки электрической цепи с землей зарывают в землю металлические проводники, к которым присоединяют соответствующую точку цепи. Систему таких зарытых в землю проводников называют заземлителем. Электрический ток (при коротких замыканиях, при повреждении изоляции и т. д.), проходя через землю, встречает некоторое сопротивление, называемое сопротивлением заземления. По существу, это – сопротивление земли, которое встречает ток при растекании от заземлителя. Вдоль поверхности земли создается падение напряжения, которое вблизи от мест заземления может достигать опасных для жизни человека значений уже на длине шага человека. Поэтому весьма важно уметь рассчитывать сопротивление растеканию тока в земле при различных конструкциях заземлителей.

Формулы для электрической проводимости заземления могут быть написаны на основании метода электростатической аналогии по имеющимся формулам для емкости соответственно расположенных тел.

Рассмотрим некоторые примеры. Так как емкость уединенного шара радиуса R определяется по формуле (1.19), то проводимость заземления для шарового электрода, погруженного в землю столь глубоко, что можно пренебречь влиянием поверхности земли (рис. 2.2), должна быть равна

G = 4pgR.

Сопротивление заземления определяется как обратная величина проводимости

.

Если электрод расположен близко от поверхности земли (рис. 2.3), то в этом случае для расчета сопротивления заземления необходимо воспользоваться методом зеркальных изображений. Для этого необходимо отобразить реальный электрод относительно поверхности земли (рис. 2.3) и рассчитать вначале проводимость растекания тока между реальным и мнимым электродом. Причем, ток, вытекающий из мнимого электрода должен быть равен по значению и по знаку току, выходящему из действительного электрода в землю. Емкость двух проводящих шаров (в предположении, что их электрические и геометрические оси совпадают) может быть определена по формуле (1.20), которую для данной системы электродов можно переписать в следующем виде:

(2.7)

Отметим, что если расстояние 2h между сферами мало по сравнению с радиусом R, то необходимо пользоваться более точным выражением для нахождения емкости, которое учитывает смещение электрических осей относительно геометрических

(2.8)

где

Таким образом, используя формулу (2.7) или (2.8), мы можем определить проводимость растекания тока между электродами

или

Проводимость заземления для действительного электрода, очевидно, равна половине проводимости, образованной электродом и его зеркальным изображением, то есть для нахождения проводимости заземлителя необходимо последние выражения разделить на два.