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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Aterramento artificial. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Aterramento e aterramento Na maioria das vezes aterramento artificial é um condutor de aço colocado horizontalmente ou verticalmente (obliquamente) no solo, ou um grupo de tais condutores interligados. No último caso, o eletrodo de aterramento é chamado de complexo e, se os eletrodos formarem um circuito, esse eletrodo de aterramento complexo é chamado de circuito de aterramento. O nome eletrodos de aterramento "horizontal" e "vertical" é bastante condicional. Não é necessário o cumprimento estrito da horizontalidade no primeiro caso, é importante que os eletrodos estejam no solo na profundidade certa, sem serem danificados durante a operação das máquinas. Como a superfície da terra em ravinas, encostas e em vários outros lugares pode não ser horizontal, os eletrodos de aterramento estendidos (feixe) seguirão a curvatura da superfície. Para eletrodos verticais, a adesão estrita à verticalidade também não é necessária. Chaves de aterramento horizontais são colocados a uma profundidade de 0,5 m, em terra arável - pelo menos 1 m, são racionais nos casos em que a condutividade elétrica da camada superior do solo fornece a condutividade desejada. A instalação desses eletrodos de aterramento é mecanizada e realizada com o mínimo de trabalho manual, porém, as camadas superiores do solo costumam ter uma resistência elétrica maior que as profundas. Além disso, perto da superfície da Terra, a corrente não se espalha uniformemente em todas as direções, como ocorre nas profundezas. Portanto, a resistência dos eletrodos horizontais é geralmente maior do que a dos eletrodos verticais de mesma massa. Portanto, são os eletrodos verticais os mais amplamente utilizados como condutores de aterramento. Eletrodos verticais profundos os mais econômicos, atingem camadas de solo bem condutoras. Eletrodos de aterramento montados no solo, jumpers entre eles e condutores dos eletrodos de aterramento para a superfície devem ter o seguinte dimensões mínimas:
As dimensões mínimas dos eletrodos são utilizadas principalmente para instalações elétricas temporárias, onde as condições de corrosão não são críticas. Para instalações permanentes, a seção transversal dos eletrodos de aterramento é selecionada com margem para danos por corrosão. Em termos de resistência à corrosão, o aço redondo é preferível, pois a corrosão do eletrodo por ferrugem é proporcional à área da superfície do eletrodo em contato com o solo, e a área do eletrodo de seção transversal circular é a menor de todos os perfis. Para garantir uma operação confiável do eletrodo de aterramento por 40 a 50 anos em condições favoráveis do solo, basta aumentar o diâmetro do eletrodo de haste em relação ao mínimo em apenas 2 a 3 mm; em solos úmidos, é necessário dobrar o diâmetro do eletrodo de aterramento. De um elemento aterrado de uma instalação elétrica, por exemplo, de um suporte aéreo de linha elétrica, as vigas horizontais são colocadas em duas direções opostas ou, se não houver 2, mas 3-4 vigas, elas são espaçadas em um ângulo em termos de 120° ou 90°. Isso é necessário para o uso eficiente do metal que está sendo colocado, uma vez que os eletrodos de aterramento adjacentes são blindados mutuamente e sua eficiência é reduzida muitas vezes. Pela mesma razão, os eletrodos de aterramento verticais devem ser afastados um do outro tanto quanto possível, pelo menos igual ao comprimento do eletrodo. Por exemplo, se dez eletrodos verticais de 5 m de comprimento forem colocados em uma linha a uma distância de 5 m um do outro, o coeficiente de uso será de 0,47 e se os mesmos eletrodos forem colocados em um triângulo ou quadrilátero fechado para economizar espaço, então seu uso de coeficiente será ainda menor. O mesmo se aplica ao uso de eletrodos inclinados, que são espaçados em ângulos iguais semelhantes aos horizontais e imersos no solo em um ângulo de cerca de 45° para melhor aproveitamento. A distribuição desigual de potenciais na superfície da terra acima do eletrodo de aterramento e ao redor dele cria tensões perigosas de passo e toque. Para equalizar potenciais nesses casos, o condutor de aterramento pode ser feito na forma de uma grade de elementos horizontais colocados no solo ao longo e ao longo do território da instalação elétrica e conectados por soldagem nas interseções. O tamanho da célula dessa grade é geralmente de 6x6 a 10x10 m. Ao redor do suporte da linha aérea, os potenciais podem ser equalizados por um eletrodo de aterramento feito em forma de anéis concêntricos embutidos no solo e conectados ao suporte. Reduz as tensões de passo e toque a valores aceitáveis em toda a área que ocupa, o sistema de eletrodos de aterramento da malha, porém, fora da malha, o perigo pode persistir. Portanto, em locais perigosos, por exemplo, nas proximidades do território de subestações ou ao redor das fundações de linhas aéreas, eletrodos de aterramento adicionais são colocados a uma profundidade que aumenta gradualmente e conectados aos eletrodos de aterramento principais. A área alocada para o eletrodo de aterramento e o consumo de metal podem ser reduzidos por uma cerca isolante de proteção construída ao redor do eletrodo de aterramento. A cerca mais simples feita de material dielétrico evita que a corrente se espalhe pela superfície da terra e reduz a tensão de passo em comparação com a tensão no eletrodo de aterramento em pelo menos 100 vezes e equaliza o potencial fora do eletrodo de aterramento. A parte vertical da cerca do nível da superfície está localizada a 0,4-0,6 m da profundidade do topo do eletrodo de aterramento. Flange da cerca realizada em um ângulo de 90-95° com a vertical e tem um comprimento de
(S - área do eletrodo de aterramento). Qualquer material dielétrico barato que tenha resistência mecânica suficiente e resistência elétrica de pelo menos 1 MV/m pode ser usado para cercas (materiais isolantes à base de betume, por exemplo, brizol, produzidos a partir de resíduos de produção e com resistência de pelo menos 20 VM/m). Quando a corrente drena de um condutor de aterramento, por exemplo, de uma grade de aterramento, um campo elétrico é formado ao seu redor. Um potencial elétrico surge na superfície da terra e a tensão de passo pode atingir valores perigosos diretamente fora do eletrodo de aterramento, mesmo ao usar métodos conhecidos de equalização de potencial. Portanto, os parâmetros geométricos da cerca são estabelecidos a partir da análise do campo elétrico formado pelo eletrodo de aterramento juntamente com a cerca dielétrica de nivelamento, e atendem aos requisitos de segurança. O dispositivo pode ser usado para condutores de aterramento de qualquer projeto e para qualquer estrutura de solo. Muitas vezes, as chaves de aterramento feitas de perfil de aço não atendem aos requisitos para dispositivos de aterramento. Por exemplo, em locais secos é difícil obter condutividade estável de tais eletrodos de aterramento, em solos rochosos eles são difíceis de instalar e em solos agressivos é difícil fornecer proteção contra corrosão e longa vida útil. Para tais situações, foram desenvolvidos projetos de sistemas especiais de eletrodos de aterramento. Para regiões áridas, o eletrodo de aterramento pode ser feito, por exemplo, na forma de um tanque de concreto armado, instalado abaixo do solo e abastecido com água através de uma escotilha removível. O condutor de aterramento é fornecido com sistema de distribuição de água na forma de segmentos de tubos metálicos com furos para escoamento de água, localizados uniformemente ao longo de toda a extensão dos tubos. Os tubos são cobertos com uma camada de material absorvente de umidade (concreto, cimento). A taxa de infiltração de umidade através do concreto no solo é definida selecionando a marca do concreto, o que permite evitar ajustes frequentes de umedecimento e reduzir os custos de mão de obra associados à necessidade de umidificação regular. A saída do tanque de concreto armado para os equipamentos aterrados, por exemplo, para o neutro do transformador, é conectada às armaduras de aço do concreto armado. Atentemos para o projeto do eletrodo de aterramento, proposto no exterior. O objetivo deste desenvolvimento é reduzir o consumo de metal e facilitar a cravação no solo. O seccionador de aterramento possui um tubo metálico de paredes finas (1-2 mm), no qual é pressionada uma haste semi-rígida de material plástico, com rigidez suficiente para servir de suporte a um tubo elástico de paredes finas. Essa qualidade oferece a possibilidade de alguma flexão do eletrodo para contornar os obstáculos encontrados ao cravá-lo no solo. Para aumentar a vida útil, ou seja, reduzir a corrosão, o aço inoxidável é oferecido como material para o tubo. A ponta na extremidade inferior do eléctrodo só é necessária para a condução, pelo que não há necessidade de o fazer de material anticorrosivo. A forma da ponta pode ser pontiaguda ou arredondada para um melhor deslizamento dos obstáculos encontrados no solo. Em vez de fazer uma ponta, você pode cravar a ponta do tubo com enchimento. Um diâmetro de tubo típico é de 15 mm. O diâmetro preliminar do núcleo, que é pressionado no tubo, deve ser ligeiramente maior que o diâmetro interno do tubo. O tubo pode ser preenchido (opcionalmente) com um material fluido de endurecimento interno, como epóxi, poliuretano ou elastômero. O enchimento semi-rígido está localizado dentro do tubo de aço ao longo de todo o seu comprimento. Materiais mais rígidos e paredes de tubo mais grossas reduzem a flexibilidade da haste e reduzem a capacidade do eletrodo de contornar obstáculos no solo, levando à quebra. Por outro lado, materiais excessivamente dúcteis não fornecem resistência de parede suficiente para cravar a uma profundidade suficiente (cerca de 2,3 m). Para acionar o eletrodo, é fornecida uma bigorna removível, que possui um ressalto apoiado na extremidade do tubo e uma saliência que se encaixa no diâmetro interno do tubo e no núcleo. Autor: Bannikov E.A.
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