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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
Messa a terra artificiale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Messa a terra e messa a terra Più spesso messa a terra artificiale è un conduttore di acciaio posato orizzontalmente o verticalmente (obliquamente) nel terreno, o un gruppo di tali conduttori interconnessi. In quest'ultimo caso, l'elettrodo di terra è chiamato complesso e se gli elettrodi formano un circuito, un tale elettrodo di terra complesso è chiamato circuito di terra. Il nome elettrodi di terra "orizzontali" e "verticali" è piuttosto condizionale. Nel primo caso non è necessaria la stretta aderenza all'orizzontalità, è importante che gli elettrodi siano nel terreno alla giusta profondità, senza subire danni durante il funzionamento delle macchine. Poiché la superficie della terra nei burroni, sui pendii e in un certo numero di altri punti potrebbe non essere orizzontale, gli elettrodi di terra estesi (a raggio) seguiranno la curvatura della superficie. Anche per gli elettrodi verticali non è necessaria una stretta aderenza alla verticalità. Sezionatori di terra orizzontali sono posati a una profondità di 0,5 m, su terreno coltivabile - almeno 1 M. Sono razionali nei casi in cui la conduttività elettrica dello strato superiore del suolo fornisce la conduttività desiderata. L'installazione di tali elettrodi di messa a terra è meccanizzata ed eseguita con un lavoro manuale minimo, tuttavia, gli strati superiori del terreno hanno spesso una resistenza elettrica maggiore rispetto a quelli profondi. Inoltre, in prossimità della superficie terrestre, la corrente non si diffonde uniformemente in tutte le direzioni, come in profondità. Pertanto, la resistenza degli elettrodi orizzontali è solitamente maggiore di quella degli elettrodi verticali della stessa massa. Pertanto, sono gli elettrodi verticali che sono più ampiamente utilizzati come conduttori di messa a terra. Elettrodi verticali profondi i più economici, raggiungono strati di terreno ben conduttivi. Gli elettrodi di messa a terra montati nel terreno, i ponticelli tra di loro e i conduttori dagli elettrodi di terra alla superficie devono avere quanto segue dimensioni minime:
Le dimensioni minime degli elettrodi sono utilizzate principalmente per installazioni elettriche temporanee, dove le condizioni di corrosione non sono critiche. Per le installazioni permanenti, la sezione trasversale degli elettrodi di terra viene selezionata con un margine per i danni da corrosione. In termini di resistenza alla corrosione, è preferibile l'acciaio tondo, poiché la corrosione dell'elettrodo da parte della ruggine è proporzionale alla superficie dell'elettrodo a contatto con il terreno e l'area dell'elettrodo di sezione circolare è la più piccolo di tutti i profili. Per garantire un funzionamento affidabile dell'elettrodo di terra per 40-50 anni in condizioni di terreno favorevoli, è sufficiente aumentare il diametro dell'elettrodo a barra rispetto al minimo di soli 2-3 mm; in terreni umidi, è necessario raddoppiare il diametro dell'elettrodo di terra. Da un elemento messo a terra di un impianto elettrico, ad esempio da un supporto di una linea elettrica aerea, le travi orizzontali vengono posate in due direzioni opposte o, se non sono presenti 2, ma 3-4 travi, vengono distanziate ad angolo in termini di 120° o 90°. Ciò è necessario per l'uso efficiente del metallo da posare, poiché gli elettrodi di terra adiacenti sono reciprocamente schermati e la loro efficienza è notevolmente ridotta. Per lo stesso motivo, gli elettrodi di terra verticali devono essere distanziati l'uno dall'altro il più lontano possibile, pari almeno alla lunghezza dell'elettrodo. Ad esempio, se dieci elettrodi verticali lunghi 5 m sono posizionati in una linea a una distanza di 5 m l'uno dall'altro, il coefficiente del loro utilizzo sarà 0,47 e se gli stessi elettrodi sono posizionati in un triangolo chiuso o quadrilatero per salvare spazio, allora il loro utilizzo del coefficiente sarà ancora più basso. Lo stesso vale per l'uso di elettrodi inclinati, che sono distanziati ad angoli uguali simili all'orizzontale e immersi nel terreno con un angolo di circa 45° per un migliore utilizzo. La distribuzione non uniforme dei potenziali sulla superficie terrestre al di sopra dell'elettrodo di terra e attorno ad esso crea pericolose tensioni di contatto e di calpestio. Per equalizzare i potenziali in tali casi, il conduttore di messa a terra può essere realizzato sotto forma di una griglia di elementi orizzontali posati nel terreno lungo e attraverso il territorio dell'impianto elettrico e collegati mediante saldatura alle intersezioni. La dimensione delle celle di una tale griglia è solitamente da 6x6 a 10x10 m. Attorno al supporto della linea aerea, i potenziali possono essere equalizzati da un elettrodo di terra realizzato sotto forma di anelli concentrici annegati nel terreno e collegati al supporto. Riduce le tensioni di passo e di contatto a valori accettabili su tutta l'area che occupa, il sistema di elettrodi di terra della rete, tuttavia, al di fuori della rete, il pericolo può persistere. Pertanto, in luoghi pericolosi, ad esempio, agli accessi al territorio delle sottostazioni o attorno alle fondazioni delle linee aeree, ulteriori elettrodi di terra vengono posati a una profondità gradualmente crescente e collegati agli elettrodi di terra principali. L'area assegnata per l'elettrodo di terra e il consumo di metallo possono essere ridotti mediante una recinzione isolante protettiva costruita attorno all'elettrodo di terra. La recinzione più semplice in materiale dielettrico impedisce alla corrente di diffondersi sulla superficie terrestre e riduce la tensione di gradino rispetto alla tensione sull'elettrodo di terra di almeno 100 volte ed equalizza il potenziale all'esterno dell'elettrodo di terra. La parte verticale della recinzione dal livello della superficie si trova a 0,4-0,6 m dalla profondità della sommità dell'elettrodo di terra. Flangiatura della recinzione eseguita con un angolo di 90-95° rispetto alla verticale ed ha una lunghezza di
(S - area dell'elettrodo di terra). Per le recinzioni può essere utilizzato qualsiasi materiale dielettrico economico che abbia una resistenza meccanica sufficiente e una resistenza elettrica di almeno 1 MV/m (materiali isolanti a base di bitume, ad esempio brizol, prodotti da scarti di produzione e con una resistenza di almeno 20 MV/m). Quando la corrente viene drenata da un conduttore di messa a terra, ad esempio da una griglia di messa a terra, attorno ad esso si forma un campo elettrico. Un potenziale elettrico sorge sulla superficie della terra e la tensione di gradino può raggiungere valori pericolosi direttamente all'esterno dell'elettrodo di terra, anche quando si utilizzano metodi noti di equalizzazione del potenziale. Pertanto, i parametri geometrici della recinzione sono stabiliti a seguito dell'analisi del campo elettrico formato dall'elettrodo di terra insieme alla recinzione dielettrica di livellamento e soddisfano i requisiti di sicurezza. Il dispositivo può essere utilizzato per conduttori di messa a terra di qualsiasi tipo e per qualsiasi struttura del terreno. Spesso i sezionatori di terra in acciaio profilato non soddisfano i requisiti per i dispositivi di messa a terra. Ad esempio, in luoghi asciutti è difficile ottenere una conduttività stabile di tali elettrodi di terra, in terreni rocciosi sono difficili da installare e in terreni aggressivi è difficile fornire protezione dalla corrosione e lunga durata. Per tali situazioni, sono stati sviluppati progetti di speciali sistemi di elettrodi di terra. Per le regioni aride, l'elettrodo di terra può essere realizzato, ad esempio, sotto forma di un serbatoio in cemento armato, installato sotto terra e riempito d'acqua attraverso un portello rimovibile. Il conduttore di messa a terra è dotato di un sistema di distribuzione dell'acqua sotto forma di segmenti di tubi metallici con fori per il drenaggio dell'acqua, disposti uniformemente lungo l'intera lunghezza dei tubi. I tubi sono ricoperti da uno strato di materiale che assorbe l'umidità (calcestruzzo, cemento). Il tasso di filtrazione dell'umidità attraverso il calcestruzzo nel terreno viene stabilito selezionando la marca del calcestruzzo, che consente di evitare frequenti regolazioni dell'umidificazione e ridurre i costi di manodopera associati alla necessità di un regolare inumidimento. L'uscita dal serbatoio in cemento armato all'apparecchiatura messa a terra, ad esempio al neutro del trasformatore, è collegata alle barre di rinforzo in acciaio del cemento armato. Prestiamo attenzione al design dell'elettrodo di terra, proposto all'estero. Lo scopo di questo sviluppo è ridurre il consumo di metallo e facilitare la guida nel terreno. Il sezionatore di terra è costituito da un tubo metallico a parete sottile (1-2 mm), nel quale è pressata un'asta semirigida in materiale plastico, avente una rigidità sufficiente per sostenere un tubo elastico a parete sottile. Questa qualità offre la possibilità di una certa flessione dell'elettrodo per aggirare gli ostacoli incontrati durante l'inserimento nel terreno. Per aumentare la durata, ovvero per ridurre la corrosione, l'acciaio inossidabile viene offerto come materiale per il tubo. La punta all'estremità inferiore dell'elettrodo è necessaria solo per la guida, quindi non è necessario realizzarla con un materiale anticorrosivo. La forma della punta può essere affilata o arrotondata per meglio scivolare sugli ostacoli incontrati nel terreno. Invece di fare una punta, puoi crimpare l'estremità del tubo con il riempitivo. Un diametro tipico del tubo è di 15 mm. Il diametro preliminare del nucleo, che viene pressato nel tubo, deve essere leggermente maggiore del diametro interno del tubo. Il tubo può essere riempito (facoltativamente) con un materiale fluido indurente internamente come resina epossidica, poliuretano o elastomero. Il riempitivo semirigido si trova all'interno del tubo d'acciaio per l'intera lunghezza. Materiali più rigidi e pareti del tubo più spesse riducono la flessibilità dell'asta e riducono la capacità dell'elettrodo di aggirare gli ostacoli nel terreno, portando alla rottura. D'altra parte, i materiali eccessivamente duttili non forniscono una resistenza della parete sufficiente per guidare a una profondità sufficiente (circa 2,3 m). Per l'azionamento dell'elettrodo è prevista un'incudine amovibile, che presenta uno spallamento appoggiato all'estremità del tubo, ed una battuta che si accoppia con il diametro interno del tubo e dell'anima. Autore: Bannikov E.A.
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