ЖУРНАЛ «СТА» №2/2006

96 СТА 2/2006 www.cta.ru мещённые в землю вертикально на глубину 3 м или горизонтально на глу- бину не менее 50…70 см. Для улучше- ния равномерности распределения по- тенциала земли (для уменьшения «на- пряжения шага») используют несколь- ко заземлителей, соединяя их стальной полосой. На электрических подстан- циях используют сетку заземлителей. При соединении заземлителей между собой не рекомендуется образовывать замкнутый контур большой площади [8], поскольку он является «антенной», в которой может циркулировать боль- шой ток во время разрядов молнии. Лучшие результаты получаются при соединении заземлителей в форме сет- ки, когда площадь каждого контура сетки много меньше общей площади, охватываемой заземлителями. Различ- ные конструкции заземляющих уст- ройств приведены в [4]. Несмотря на рекомендации многих авторов избегать контуров при выпол- нении разводки шин заземления по зданию [1], на практике, например при использовании естественных за- землителей, избежать этого часто не удаётся. Железобетонные конструк- ции промышленных зданий содержат металлические арматурные прутья, которые соединяются между собой сваркой. Таким образом, система за- земления здания представляет собой металлическую клетку, нижняя часть которой электрически соединена с грунтом. Монтажная организация обеспечивает надёжный контакт меж- ду собой всех металлических конст- рукций здания и оформляет акты на скрытые работы. Заземляющий кон- такт для подключения оборудования при этом представляет собой болт за- земления, приваренный к металличе- ской закладной конструкции элемен- та колонны или фундамента зда- ния [4]. При монтаже систем заземления нужно избегать зазоров в контурах, на которые может наводиться эдс маг- нитным полем молнии, чтобы избе- жать появления искры и возможного возгорания горючих веществ в зда- нии. В зданиях для размещения связного оборудования систему проводников заземления выполняют в виде сетки [9]. Сетка выполняет одновременно функции заземления и электромаг- нитного экрана здания. На электро- станциях в помещении с устройствами промышленной автоматики стены и потолок экранируют стальными пли- тами [10], окна и отверстия для конди- ционирования закрывают медной сет- кой, пол выполняют из электропро- водного пластика. Необходимо обращать внимание на качество контактов в цепи заземления. В статье [11] описан случай, когда пло- хо затянутый болт в цепи заземления приводил к сбоям в работе системы, причину которых искали несколько лет. При конструировании заземления нельзя использовать контакты разно- родных металлов, чтобы не образовы- вались гальванические пары, являю- щиеся местами быстрой коррозии. При монтаже аппаратуры в постро- енном здании система заземляющих проводников, как правило, уже смон- тирована, и шина защитного заземле- ния разведена по зданию. Автономное заземление К системе защитного заземления промышленного объекта могут быть подключены силовые установки, ко- торые поставляют большой ток поме- хи в провод заземления. Поэтому для точных измерений может потребо- ваться отдельная земля, выполненная по технологии искусственного зазем- ления в грунт. Такое заземление со- единено с общим заземлением здания только в одной точке для целей вырав- нивания потенциала между разными землями, что важно при ударе молнии [1, 12]. Второй вариант автономной, «чис- той» земли можно получить с помо- щью изолированного провода, кото- рый нигде не соединяется с металли- ческими конструкциями здания, но соединяется с основной клеммой за- земления у ввода нейтрали питающего фидера в здание. Шину такого зазем- ления делают из меди, её поперечное сечение составляет не менее 13 кв. мм. Заземляющие проводники Проводники, соединяющие обору- дование с заземлителем, должны быть по возможности короткими, чтобы снизить их активное и индук- тивное сопротивление. Для эффек- тивного заземления на частотах более 1 МГц проводник должен быть коро- че 1/20 [13], а лучше 1/50 [14] длины волны самой высокочастотной гар- моники в спектре помехи (см. также раздел «Модель земли»). При частоте помехи 10 МГц (длина волны 30 м) и длине проводника 7,5 м (1/4 от длины волны) модуль его комплексного со- противления на частоте помехи будет равен бесконечности, то есть такой проводник можно использовать в ка- честве изолятора, но не для заземле- ния. При наличии фильтров в системе автоматизации за максимальную час- тоту влияющей помехи можно прини- мать верхнюю граничную частоту фильтра. Чтобы снизить падение напряжения на заземлителе, надо уменьшать его длину. Индуктивное сопротивление провода заземления на частоте помехи f равно X L = 2 · π · f · L · l , где L — по- гонная индуктивность провода, в ти- повых случаях равная примерно 0,8 мкГн/м, l – длина провода. Если провода заземления распола- гаются близко один от другого, то ме- жду ними возникает передача помехи через взаимную индуктивность, что особенно существенно на высоких частотах. Провода заземления не должны об- разовывать замкнутых контуров, ко- торые являются приёмниками (антен- нами) электромагнитных наводок. Заземляющий проводник не должен касаться других металлических пред- метов, поскольку такие случайные не- стабильные контакты могут быть ис- точником дополнительных помех. Модель земли На основании изложенного можно предложить электрическую модель системы заземления, показанную на рис. 1. При составлении модели пред- полагалось, что система заземления состоит из заземляющих электродов, соединённых между собой сплошной шиной заземления, к которой прива- рена пластина (клемма) заземления. К клемме заземления подсоединяются, к примеру, две шины (два проводника) заземления, к которым в разных мес- тах подключается заземляемое обору- дование. Если шины заземления или зазем- ляющие проводники проходят близко один от другого, то между ними суще- ствует магнитная связь с коэффици- ентом взаимной индукции M (рис. 1). Каждый участок проводника (шины) системы заземления имеет индуктив- ность L ij , сопротивление R ij , и в нём наводится эдс E ij путём электромаг- нитной индукции. На разных участках шины заземления к ней подсоединено оборудование системы автоматиза- В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА