Сыпать соль на заземление

ИСКУССТВЕННОЕ УМЕНЬШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЙ
2.48. Для устройства заземления малого сопротивления в плохопроводящих грунтах (песок, гравий, камень и т.п.) требуются десятки, а иногда и сотни стальных труб, длиной каждая 2-2,5 м, располагаемых на большой территории.

2.49. С целью удешевления заземляющих устройств в местах с высоким удельным сопротивлением земли применяют различные методы искусственного снижения удельного сопротивления грунта. При этом уменьшаются количество заземлителей и размеры территории, на которой должны располагаться заземлители.

2.50. Общее сопротивление заземления зависит, как указывалось выше, от сопротивления прилегающих к заземлителю слоев грунта. Поэтому можно добиться снижения сопротивления заземления понижением удельного сопротивления грунта лишь в небольшой области вокруг заземлителя.

2.51 Искусственное снижение удельного сопротивления грунта достигается либо химическим путем при помощи электролитов, либо путем укладки заземлителей в котлованы с насыпным углем, коксом, глиной.

Опыт показал, что максимальное уменьшение сопротивления заземления достигается при использовании электролитов, древесного угля и коксовой мелочи. Первый способ заключается в том, что вокруг заземлителей грунт пропитывается растворами хлористого натрия (обыкновенной поваренной соли), хлористого кальция, сернокислой меди (медного купороса) и т.д.

Следует отметить, что указанным способом можно добиться сравнительно большого снижения величины сопротивления заземления, однако на непродолжительный срок (2 — 4 года), после чего требуется вновь пропитывать грунт электролитом.

2.52 Практически можно рекомендовать следующие два способа искусственного снижения удельного сопротивления грунта: создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением и обработка грунта солью.

2.53. Для создания вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением в грунте делается выемка (котлован) радиусом 1,5-2,0 м и глубиной, равной длине забиваемого стержня. После заполнения выемки грунтом устанавливается заземлитель и грунт утрамбовывается.

В качестве грунта-заполнителя может быть применен любой грунт, имеющий удельное сопротивление в 5-10 раз меньше, чем удельное сопротивление основного грунта. Например, если заземление устраивается в песчаном или каменистом (гранит) грунте, то заполнителями могут быть, глина, торф, чернозем, суглинок, шлак и т.п. Таким способом достигается снижение сопротивления заземления в среднем в 2,5-3 раза.

2.54. Эффективным и дешевым способом снижения сопротивления заземлений является обработка грунта поваренной солью. Действие последней сводится не только к понижению удельного сопротивления грунта, но и к понижению температуры его замерзания.

2.55 Существуют разные способы укладки соли близ заземлителя. В практике Министерства связи СССР распространена укладка около трубчатого заземлителя соли слоями. Соль может также укладываться вся на глубине возле трубчатого заземлителя или на небольшом расстоянии от него. Последний способ является более удобным в том отношении, что коррозия заземлителя в этом случае будет минимальной.

Количество соли, требующееся для обработки заземления, зависит от длины электрода: от 1,5 до 10 кг на 1 м заземлителя.

Иногда солью заполняется пространство внутри заземлителя, выполненного в виде полой трубы с отверстиями, через которые раствор соли выходит в окружающий грунт.

2.56 Так как соль со временем вымывается, то срок действия обработки грунта ограничен и через 2 — 4 года ее приходится повторять. Эффективность обработки неодинакова и с течением времени меняется. В первый год, когда соль еще не успевает распространиться вокруг заземлителя, сопротивление снижается сравнительно мало. Оптимальные условия наступают на втором-третьем году и затем начинают идти на убыль.

Стойкость обработки зависит от строения грунта, влажности, количества осадков.
2.57 К недостаткам указанных способов обработки грунтов относятся: необходимость возобновления пропитки грунтов примерно через 2 — 4 года и возможность разрушения заземлителей от химического воздействия на них солей или соляных растворов, вследствие чего требуется замена их новыми заземлителями.

Делались попытки устранить эти недостатки. Так, в Германии, например, был предложен способ, по которому в грунт вокруг заземлителя вводятся металлы в тонкоизмельченном виде, как, например, в коллоидных растворах, или в виде мелкой металлической стружки. Если при этом тонко измельченные металлы выбраны так, чтобы не могли возникать гальванические пары с самим заземлителем, то последний корродировать не будет.

Однако коллоиды не более устойчивы в грунте, чем соли и соляные растворы. Они постепенно вымываются из близлежащих к заземлителю слоев дождевой водой, вследствие чего достигнутое уменьшение сопротивления заземлителя с течением времени пропадает. В США предложен способ задержания вымывания соляных растворов из грунта путем смешивания соляного раствора (например, медного купороса) с нерастворимой в воде пластмассовой смесью и впрыскивания их в грунт под большим давлением. Этот способ является дорогим и продолжительность его действия не определялась.

Из других способов искусственного снижения сопротивления заземлителей, предложенных в различных странах, в первую очередь заслуживает внимания шведский способ — обработка грунта вокруг заземлителя при помощи электролитов, образующих гель.

В результате смешения концентрированного раствора сернокислой меди с эквивалентным количеством концентрированного раствора соли щелочного синеродистого железа получается нерастворимый в воде продукт реакции — железистосинеродистая медь, которая при известных условиях образует однородный электропроводящий гидрогель.

Электрические и физические свойства гидрогеля не меняются сколь-либо существенно от длительного воздействия воды и являются устойчивыми при колебаниях температуры в пределах от -60 до +60 °С. Однако он эффективен при снижении очень высоких сопротивлений заземлений (порядка 400-600 ом) и малоэффективен при величинах сопротивлений порядка 20-30 ом.

Ознакомьтесь с темой о электролитических заземляющих электродах.

Для уменьшения сопротивления заземления используйте следующие методы:

1. Удлините заземляющий электрод в грунте
2. Установите больше электродов
3. Проведите химическую обработку почвы

Способ 1. Увеличение длины электрода

Уменьшить сопротивление заземления можно, погрузив в грунт более длинный электрод. При увеличении его длины вдвое сопротивление заземления уменьшается в среднем на 40%. Кривая на рис. 1 иллюстрирует этот эффект. К примеру, электрод, заглубленный на 61 см, имеет сопротивление растеканию тока 88 Ом. Для того же электрода, заглубленного на 122 см, этот показатель снижается до 50 Ом (примерно на 40%). 

Рис. 1 Сопротивление уменьшается с глубиной погружения электрода в землю.

Можно ли снизить сопротивление заземления, увеличив диаметр электрода? Да, но ненамного. При той же глубине погружения электрод удвоенного диаметра уменьшит сопротивление заземления лишь на 10% (см. рис. 2).

Например, электрод диаметром 15 мм, заглубленный на 3 м, имеет сопротивление растеканию тока 6,33 Ом. Увеличив диаметр до 30 мм можно уменьшить сопротивление заземления только до 5,6 Ом. Поэтому вариант с увеличением диаметра электрода следует рассматривать только в том случае, если  нужно увеличить его прочность, чтобы заглубить в твердую почву.

Рис. 2. Диаметр электрода мало влияет на сопротивление. Кривые А, Б и В — результаты измерений в трех разных лабораториях.

Способ 2. Использование нескольких электродов

Два электрода, расположенные в грунте на достаточном удалении, образуют параллельные ветви растекания тока. Но для полного эффекта необходимо расстояние не менее 10 глубин этих электродов. При размещении электродов на расстоянии в их глубину итоговое значение снизится только на 40%. Если используются три электрода, то оно уменьшится на 60%, если 4 – на 66% (см. рис. 3).

Рис. 3 – Средние результаты, полученные при использовании нескольких заземляющих электродов.

Чем больше используется электродов, тем сильнее их взаимное влияние и тем меньше снижается общее сопротивление заземления. 

Способ 3. Химическая обработка почвы

Это один из действенных способов снизить сопротивление заземления. Его следует использовать, если, например, на объекте каменистый или вечномезлый грунт. Кроме того, химическая обработка почвы снижает влияние на сопротивление периодического сезонного увлажнения и высыхания почвы (см. рис. 4).

Рис. 4. Химическая обработка почвы снижает сезонные колебания сопротивления заземления

Универсального рецепта химической обработки грунта нет. В каждом отдельном случае необходимо учитывать ее стоимость, коррозионный эффект, а также действующие нормы охраны окружающей среды. Надо также помнить, что растворимые сульфаты агрессивно воздействуют на бетон, поэтому от их применения нужно воздержаться вблизи бетонных фундаментов.

Для обработки можно использовать сернокислый магний, сульфат меди и обычный хлорид натрия. Сернокислый магний обладает наименьшим коррозионным эффектом, а хлорид натрия — самый дешевый и работает, если поместить его в кольцевую траншею диаметром около 50 см и глубиной 30 см, вырытую вокруг электрода.

Важно помнить, что после химобработки почвы сопротивление снижается только на некоторое время: осадки и естественный дренаж почвы уменьшают концентрацию химреагента. Выход — поместить его не в траншею, а в полый перфорированный электрод. Тогда процесс выщелачивания станет более равномерным и постепенным, что надолго снижает сопротивление. На этом принципе основано, например, электролитическое заземление ZANDZ. В нем используется электрод из нержавеющей стали, заполненный патентованным солевым раствором. Одной заправки этой смесью хватает на 10-15 лет, а срок службы электрода достигает 50 лет. Еще одно преимущество электролитического заземления — малая глубина монтажа: благодаря Г-образной форме электрода его заглубляют всего на 0,7 м.

Рис. 5. Устройство электролитического заземления ZANDZ.

1.  Колодец для обслуживания
2. Специальная смесь минеральных солей
3. Электрод — заземлитель
4. Заполнитель околоэлектродный

Какие из вариантов снижения сопротивления заземляющего устройства подойдут именно вам? Это зависит от показателей, которых требуется достичь для защищаемого объекта по нормативным документам, особенностей объекта, характеристик почвы и других факторов. Нужна помощь или консультация? Обращайтесь в Технический Центр ZANDZ!

Смотрите также: