Горизонтальное заземление: горизонтальный заземлитель — архив — Электрика своими руками

Содержание

«Заземление оборудования» — читайте больше статей на сайте компании

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Каким бывает заземление?

В этом случае  используют заземлители естественного типа, например арматуру, входящую в фундамент зданий. Кроме того, в качестве естественного заземлителя могут использоваться разного рода металлические подземные коммуникации, например трубопроводы, броня или оболочка кабелей. В некоторых случаях допустимо для заземления использовать и наземные коммуникации, например рельсовые пути.

В большинстве случаев это электрод, изготовленный из стали и помещенный в грунт в горизонтальной или вертикальной плоскости. В некоторых случаях используют целую группу подобных проводников, которые соединяют между собой. В таком случае заземлитель получается сложным. Если же электроды замыкаются, то это получается контур заземления.

Искуственное заземление оборудования необходимо применять, когда нужно в значительной степени уменьшить токи, которые через естественные заземлители будут уходить в землю.

Чем отличаются друг от друга вертикальные и горизонтальные заземлители?

Фактически эти понятия  условны, так как, например, во втором случае, совершенно необязательно, чтобы положение заземлителя в грунте было строго горизонтальным, НО очень важно, чтобы электроды, образующие собой заземлитель (заземляющий контур), находились на требуемой глубине, чтобы в случае земляных работ они не получили никаких механических повреждений.

Из-за того что поверхность земли на различных ее участках не является достаточно ровной, горизонтальные заземлители должны следовать рельефу поверхности, по возможности в точности повторяя его.

Точно так же вертикальные электроды могут быть установлены не совсем вертикально, а под незначительным наклоном, который, впрочем, не будет оказывать существенного влияния на их работу.

Установка горизонтального заземления

Горизонтальные заземлители прокладывать на глубине  0,5 м. Если земли пахотные, то глубину лучше всего увеличить  до 1 м. Как правило, подобные заземлители устанавливаются с помощью специальных аппаратов.

В случае горизонтального заземлителя, расположенного слишком близко к поверхности земли,  растекание электрического тока по почве будет проходить не равномерно, а на более значительной глубине такой эффект достигается без лишних затрат и усилий.

У горизонтально заложенных проводников сопротивление значительно выше по сравнению с аналогичным элетродом, установленным в вертикальное положение. Именно по этой причине чаще всего при проведении электромонтажных работ пользуются вертикальными электродами.

Лучше всего для этой цели использовать глубинные вертикальные электроды, так как они способны добраться до хорошо проводящих электрический ток слоев грунта.

Заземление оборудования в грунте

От заземляемой части электроустановки горизонтальные лучи заземляющего устройства должны расходиться в противоположных направлениях.

Если же этих лучей не два, а больше, то лучше всего их располагать под углом друг к другу.

Это делают с той целью, чтобы как можно большая площадь земли использовалась рационально. Если же установить заземлители рядом друг с другом, то они будут экранироваться друг другом, следовательно, их эффективность будет в значительной степени снижена. По такой же причине на значительном расстоянии друг от друга устанавливают и вертикальные заземлители. Вертикальные заземлители лучше всего установить на расстояние, равное как минимум длине самого заземлителя.

Из-за того что потенциалы на поверхности земли могут распределиться не слишком равномерно, вокруг заземлителя будут создаваться опасные напряжения. Для того чтобы выровнять разные потенциалы, заземлитель изготавливают в форме сетки, которая должна быть сделана из горизонтальных элементов.

В почве их нужно уложить вдоль и поперек места электроустановки. Также их следует соединить друг с другом с помощью сварки. Как правило, размер одной ячейки полученной сетки составляет от 6 х 6 до 10 х 10 м.

Кроме того, в некоторых случаях потенциалы выравнивают с помощью заземлителя, который изготавливают в форме концентрических колец. Их необходимо поместить в почву и соединить с заземляемым устройством.

Напряжение на поверхности можно снизить за счет сетчатого заземлителя, только в этом случае все равно высока вероятность того, что за пределами этой сетки возможность поражения электрическим током будет сохраняться. В связи с этим нужно уложить дополнительные заземлители, глубина закладки которых должна постепенно увеличиваться. Такие дополнительные конструкции также нужно соединить с основными заземлителями.

Дополнительные меры при заземлении

<Как дополнительно обезопасить участок заземления? Площадь заземлителя и расход металла можно сократить за счет сооружения специального изолирующего заграждения, которое устанавливается по периметру заземлителя. Следует отметить, что ограждение должно быть изготовлено из диэлектрика.

Такой подход позволяет не допустить растекания электрического тока по земной поверхности. Кроме того, ограждение из диэлектрика позволяет выровнять потенциал за пределами заземлителя.

Из чего лучше всего изготовить заграждение?

Для сооружения данной конструкции можно использовать любой материал, не пропускающий электрический ток, также он должен быть весьма прочным с механической точки зрения, а электрическая прочность его должна составлять не меньше 1 МВ/м. Для этой цели лучше всего подойдут изоляторы, которые изготавливают на битумной основе. Например, к ним относят бризол, производимый из отходов производства. Его электрическая прочность обычно бывает не менее 20 МВ/м.

Трудности заземления оборудования

Зачастую заземлители, изготовленные из профильной стали, не в состоянии удовлетворить те требования, которые предъявляют к заземляющим конструкциям. Допустим, в засушливой местности достаточно проблематично добиться того, чтобы данный вид заземлителя имел необходимую проводимость электрического тока.

В скальных породах затруднен монтаж данного типа заземлителей, а в агрессивной среде очень сложно защитить их от коррозии и одновременно добиться необходимого уровня проводимости электрического тока. Для подобных случаев разработаны специальные конструкции искусственных заземлителей.

Какие отличительные черты заземлителя современного образца?

  1. Возможность создания заземляющих устройств с низким сопротивлением растекания в грунтах с высоким удельным сопротивлением.
  2. Постоянное сопротивление заземляющего устройства не зависящее от сезонного изменения климатических условий содержания влаги в грунте.
  3. Высокая устойчивость к коррозии. Срок службы заземлителя до 30 лет (зависит от степени агрессии, вялости среды грунта).
  4. Просты и удобны с точки зрения монтажа.

Команда ЭЛ-сервис готова рассчитать и выполнить заземление оборудования любого типа не только административных зданий, но и частных домов.

Мы сделаем качественно, быстро и не дорого.

Системы заземления

Компания «Центр молниезащиты» производит большой выбор различных систем заземления как для частного дома и дачи, так и для промышленных и нефтяных объектов.

Обратившись в компанию Центр молниезащиты, наши технические специалисты помогут Вам выбрать необходимую систему заземления именно для вашего объекта. Цена заземления не дорогая по сравнению со стоимостью оборудования, которое защищает заземление. Цена заземления варьируется от типа заземления и комплектующих, которые входят в данную систему.

Система заземления бывает нескольких видов:

1. Модульно-штыревая система заземления;

2. Электролитическое заземление;

3. Контур заземления.

Модульно-штыревое заземление состоит из стержней заземления и комплектующих для соединения стержней заземления между собой.

Стержни заземления бывают трех видов:

1.

Стержень заземления омедненный;

2. Стержень заземления оцинкованный;

3. Стержень заземления нержавеющий.

Также стержни заземления отличаются друг от друга диаметром и длинной, d=14, 16, 18 мм и 1.2 метра либо 1.5 метра.

Для соединения стержней заземления между собой используются муфты соединительные резьбовые. Для каждого вида стержней заземления необходимо правильно подобрать соединительные резьбовые муфты. 

1. Муфта соединительная латунная;

2. Муфта соединительная оцинкованная;

3. Муфта соединительная нержавеющая.

Для более легкого забивания стержней заземления в грунт необходимо на первый, начальный стержень заземления накрутить острый наконечник либо использовать стержень заземления с заострением. Благодаря наконечнику, не возникнет препятствий при монтаже заземления в любом грунте. 

1. Наконечник заземления сталь;

2. Наконечник заземления нержавейка;

3. Стержень заземления острый.

Для монтажа модульно-штыревой системы заземления потребуется перфоратор либо кувалда. На соединительную муфту накручивается удароприемная головка, предназначенная для принятия ударов кувалды либо перфоратора, через насадку для перфоратора sds-max.

1. Удароприемная головка;

2. Насадка для перфоратора sds-max.

Для подключения модульно-щтыревой системы заземления к ГЗШ необходимо использовать зажим стержень-полоса-пруток и горизонтальный заземлитель, которым может являться полоса стальная оцинкованная либо медный провод/пруток.

1. Зажим стержень-полоса/пруток латунь;

2. Зажим стержень-полоса/пруток оцинкованный;

3. Зажим стержень-полоса/пруток нержавеющий;

4. Полоса стальная оцинкованная 25х4;

5. Полоса стальная оцинкованная 40х4;

6. Пруток медный 8 мм.

7. Провод заземления от 16 до 50 кв.мм.

Электролитическое заземление предназначено для сложных типов грунта с большим удельным сопротивлением. Электролитическое заземление изготавливается из нержавеющей трубы с отверстиями по всей своей длине. Во внутрь электрода заполняется электролитическая смесь. Благодаря данным отверстиям, влага, находящаяся в почве, растворяет электролитическую смесь. Для обеспечения равномерного растворения электролитической смеси, при монтаже, пространство вокруг электрода заполняется специальным составом, который, при контакте с почвой образовывает гелиевую прослойку между почвой и электродом.

К каждому электроду электролитического заземления приваривается полоса оцинкованная 40х4 либо пруток оцинкованный 8-10 мм., для соединения электродов заземления между собой либо соединения электролитического заземления с главной заземляющей шиной на объекте. В комплект входит зажим заземления для данного соединения и герметизирующая лента.

Край электрода после монтажа должен находится на уровне земли внутри пластикового колодца. Срок эксплуатации электролитического заземления более 50 лет.

Комплекты электролитического заземления бывают двух видов:

1. Вертикальное электролитическое заземление;

2. Горизонтальное электролитическое заземление.

Контур заземления представляет собой несколько очагов заземления, обычно расположенные по углам здания и соединенные полосой заземления между собой по периметру здания. Контур заземления делается по периметру здания на глубине 0.5-0.7 метров, соединяется с очагами заземления с помощью зажимов. Контур заземления — самый распространенный тип заземления, чаще используемый на крупных объектах, где сопротивление заземления необходимо менее 10 Ом. Монтаж контура заземления сложнее, чем модульно-штыревой системы. Расчет контура заземления делают наши технические специалисты за 15 минут для любого объекта.

Обратившись в компанию Центр молниезащиты, наши технические специалисты помогут Вам выбрать необходимую систему заземления именно для вашего объекта. Цена заземления не дорогая по сравнению со стоимостью оборудования, которое защищает заземление. Цена заземления варьируется от типа заземления и комплектующих, которые входят в данную систему.

Компания Центр молниезащиты предлагает все услуги для молниезащиты и заземления дома:

1. Производство и поставка комплектующих для молниезащиты и заземления дома;

2. Монтаж молниезащиты и заземления дома;

3. Замер и измерение сопротивления заземления дома;

4. Проверка и обследование молниезащиты и заземления;

5. Доставка молниезащиты и заземления от производства до заказчика день в день.

За всеми подробностями по молниезащите и заземлению обращайтесь по телефонам: 8 (495) 532-03-95, 8 (925) 917-32-51, почта: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

ZandZ Комплект электролитического заземления (горизонтальный; 3 метра; для влажных грунтов)

Большинство грунтов имеют низкое или умеренное удельное сопротивление, позволяя, тем самым, достичь желаемой электрической проводимости заземляющего устройства достаточно просто (без использования дорогих и технически сложных методов). Электрическое заземление в условиях вечномерзлых, песчаных и скальных грунтов всегда вызывает большие сомнения у разработчиков проектов электрических систем. Такая почва имеет удельное электрическое сопротивление на порядок больше, чем в обычных условиях, что вызывает большие трудности со строительством заземляющего устройства. Проектных норм, справочной информации и методов решения – единицы, либо вообще нет. Заземляющее устройство получается очень дорогим и часто имеет малый срок службы.

Высокоэффективным решением, имеющим большой срок службы, стала электролитическая система заземления ZandZ, предназначенной для организации заземляющего устройства в условиях грунтов имеющих высокое удельное сопротивление (вечная мерзлота, песок, скалы). Особенностью системы является возможность получения требуемых характеристик (2 Ома) в вышеуказанных грунтах при относительно низких экономических затратах.

В основу устройства положено изменение состава близлежащего грунта путем растворения в нем ионов соли, что приводит к существенному снижению сопротивления почвы и повышению сезонной стабильности параметров заземлителя. При этом площадь заземляющего устройства минимальна, а глубина установки электрода не превышает одного метра (а при необходимости сокращается до 0,5 метра). Нейтральный PH электродного заполнителя препятствует коррозии материала заземлителя (металла), что дает срок службы элементов заземлителя более 50 лет.

Монтаж заземлителей

Монтаж электролитической системы заземления прост и упрощенно состоит из: выемки грунта необходимой глубины и ширины, установка электрода в полученный канал и засыпка пространства между электродом и почвой околоэлектродным заполнителем. Общее монтируемое заземляющее устройство (контур заземления) может иметь удобную, индивидуальную для конкретного случая конфигурацию с любым числом электродов — для получения необходимого результата (характеристик устройства).

 

Состав комплекта:

Электрод – заземлитель (медная труба, заполненная смесью минеральных солей)

1

Заполнитель грунтозаменяющий околоэлектродный (мешок с порошком)

3

Колодец для обслуживания с крышкой (стекловолокно)

1

Зажим для подключения заземляющего проводника
(стальная полоса шириной до 40 мм, медный провод от 28 до 78 мм2)

1

Лента гидроизоляционная

1

✔ безналичный расчет (все цены на сайте указаны с учетом НДС)

✔ другой способ оплаты дополнительно может быть согласован при оформлении заказа

Альтернативные варианты оплаты

✔ Постоянным заказчикам мы предлагаем воспользоваться беспроцентной рассрочкой

Условия поставки

Если заказанное вами оборудование имеется на складах БИП-АЙТИ, оно поставляется в срок от 2-х до 3-х рабочих дней с момента подписания договора и внесения предоплаты.

Если оборудование поставляется под заказ, срок поставки составляет — от 10 до 60 дней.

Датой поставки считается дата доставки оборудования в ваш адрес.

Этапы сделки

✔ Составление спецификации или выставление счета на оборудование

✔ Согласование условий доставки и оплаты.

✔ Подписание договора

✔ Передача оборудования. Вместе с товаром вы получите комплект первичных документов (накладная и счет-фактура)

Стандартные условия

✔ Стоимость оборудования определяется спецификацией или счетом на оплату

✔ Авансовый платеж 100%

Для получения более подробной информации обращайтесь к специалистам ООО «БИП-АЙТИ» по телефонам 8 (800) 777-20-46 или эл.почте [email protected]

 

Понимание нашего электрического мира: 8 элементов, образующих систему заземляющих электродов

NFPA 70®, National Electrical Code® (NEC®) имеет множество областей интересов, которые заставляют технический персонал NFPA быть в напряжении. Одна из областей, которая, кажется, всегда вызывает много вопросов в Службе технических вопросов NFPA, доступной для членов и AHJ, связана с заземлением электрической системы. Вопросы варьируются от выбора размеров различных заземляющих проводов и перемычек до того, что можно использовать для заземления системы.Прежде чем мы перейдем к выяснению того, какого размера должен быть провод для проводника заземляющего электрода, очень важно понять, как именно мы будем подключать нашу электрическую систему к земле и почему.

Во-первых, нам нужно понять несколько терминов, которые используются в NEC, когда речь идет о заземлении и соединении, чтобы мы могли полностью понять цель того, что требуется. Когда мы слышим термин «заземленная электрическая система», что это вообще значит? Ну, поскольку NEC определяет «землю» как землю, а «заземленный» — как соединение с землей или проводящий объект, который расширяет заземление, наличие заземленной системы означает, что у вас есть электрическая система, которая подключена к земле. .Другие термины, с которыми мы должны ознакомиться, — это заземляющий электрод и система заземляющих электродов. По сути, заземляющий электрод — это проводящий объект, который устанавливает прямое соединение с землей или землей. Важной частью является то, что заземляющий электрод имеет прямой контакт с землей. Внутри конструкции много токопроводящих объектов, однако не все из них напрямую связаны с землей. Здесь начинает формироваться система заземляющих электродов.

NEC содержит список элементов, которые разрешено использовать в качестве заземляющих электродов, и требует, чтобы они, если таковые имеются, использовались для формирования системы заземляющих электродов.8 наименований, перечисленных в 250.52 как допустимые заземляющие электроды, вот список:

  1. Металлическая труба для подземного водоснабжения
  2. Электрод в бетонном корпусе
  3. Металлическая опорная конструкция в земле
  4. Кольцо заземления
  5. Электроды стержневые и трубчатые
  6. Пластинчатые электроды
  7. Электроды из других списков
  8. Прочие местные подземные металлические системы или сооружения

Любой из этих электродов, имеющихся в здании или сооружении, должен быть соединен вместе, чтобы образовать систему заземляющих электродов. Для каждого пункта в списке есть некоторые квалификационные условия, которые мы рассмотрим в ближайшее время, но важно отметить, что первые три в списке являются компонентами самого здания, а остальные — это то, что иногда называют «изготовленными электродами». ” Другими словами, в здании либо будут первые три, либо их не будет, но 4-8 — это элементы, которые установщик закладывает в землю, чтобы установить систему заземляющих электродов. Давайте посмотрим на каждый из конкретных пунктов в списке:

  1. Металлическая труба для подземного водоснабжения
    Металлический электрод для подземной водопроводной трубы многие в этой области часто называют «водяной связкой».Чтобы металлическая подземная водопроводная труба считалась электродом, нам необходимо иметь прямой контакт с Землей на расстоянии не менее 10 футов. Он также должен быть электрически непрерывным или электрически непрерывным до точки крепления проводника заземляющего электрода или соединительной перемычки.
  2. Металлическая опорная конструкция в земле
    Металлический опорный электрод в земле часто называют «строительной сталью», но важно отметить, что не все стальные каркасы здания подходят для этого типа электродов.Чтобы считаться заземляющим электродом, должен быть прямой контакт с землей или бетонным покрытием, которое имеет прямой контакт с землей. Стальные каркасы зданий часто прикручиваются к болтам, которые вделаны в бетонный фундамент и не имеют физического контакта с самой Землей. Чтобы металлический каркас здания считался электродом, он должен иметь контакт с землей не менее 10 футов по вертикали, с бетонным покрытием или без него. Если существует множество металлических свай, соответствующих этому критерию, к системе заземляющих электродов необходимо подключить только одну.Однако ничто не может помешать использованию нескольких металлических электродов в земле как части системы заземляющих электродов здания.
  3. Электрод в бетонном корпусе
    Электрод в бетонном корпусе — это электрод, в котором используются бетонные конструктивные элементы здания для установления связи с Землей. Этот метод, часто называемый землей Уфера, очень эффективен для подключения к Земле. Есть два разных метода установки этого электрода.Этот электрод может представлять собой как минимум неизолированный медный провод # 4 AWG, или это могут быть неинкапсулированные арматурные стержни с минимальным диаметром ½ дюйма. Любой метод должен быть не менее 20 футов в длину и заключен в бетон толщиной не менее 2 дюймов, который находится в прямом контакте с Землей. Когда этот электрод состоит из арматурной стали, разрешается соединять вместе несколько более коротких секций стержней обычными методами, но окончательная собранная длина должна соответствовать или превышать 20 футов.Опять же, в зданиях с несколькими доступными электродами разрешается просто использовать один электрод в общей системе.
  4. Кольцевой электрод заземления
    Кольцевой электрод заземления — это заземляющий электрод, который полностью окружает здание или конструкцию. Он состоит из неизолированного медного проводника сечением не менее 2 AWG и длиной не менее 20 футов. Этот тип электродов должен быть установлен и не является частью здания или конструкции, как первые три электрода.
  5. Стержневые или трубчатые электроды
    Стержневые и трубчатые электроды — это еще один тип электродов, который можно установить для создания более надежной системы заземляющих электродов, или когда здание или конструкция не содержит компонента, который квалифицируется как электрод, например, когда водоснабжение дома выполнено из ПВХ, опоры не имеют прямого контакта с землей. Эти электроды должны быть минимум 8 футов в длину и контактировать с землей и иметь торговый размер не менее ¾ дюйма, если они состоят из трубы или кабелепровода, и 5/8, если электрод стержневого типа.Можно использовать заземляющие стержни меньшего диаметра, если они указаны как заземляющие электроды. Если используются коррозионные материалы, такие как сталь, их необходимо оцинковать или принять другие меры для защиты от коррозии.
  6. Пластинчатые электроды
    Заземляющее соединение также может быть выполнено с помощью токопроводящей пластины. Пластина должна иметь площадь не менее 2 квадратных футов для контакта с Землей. Это может означать, что заземляющая пластина может иметь размеры 12 на 12 дюймов, поскольку у пластины есть две стороны, контактирующие с Землей.Для пластин, изготовленных из железа или стали без покрытия, минимальная толщина пластины составляет ¼ дюйма с учетом коррозии пластины с течением времени. Листы из цветных металлов могут иметь толщину всего 1,5 миллиметра.
  7. Другие электроды
    Разрешается использовать другие электроды, и в 250.52 перечислены две категории, которые подпадают под термин «прочие». Если электрод не упомянутого ранее типа указан в признанной на национальном уровне испытательной лаборатории как заземляющий электрод, AHJ может разрешить использование такого электрода.Существуют также другие местные подземные металлические конструкции и системы, которые разрешено использовать, такие как системы трубопроводов, металлические обсадные трубы, не прикрепленные к металлическому водопроводу, и подземные резервуары. Однако имейте в виду, что существуют определенные системы, которые не разрешается использовать в качестве заземляющих электродов, такие как металлические подземные газовые линии и система уравнивания потенциалов, необходимая для подземных бассейнов. AHJ должен определить, соответствует ли такой объект требованиям к заземляющему электроду.

Мы также должны поговорить о том, как эти электроды будут установлены, чтобы сформировать систему заземляющих электродов. Как указывалось ранее, металлическая подземная водопроводная труба, металлическая опорная конструкция в земле и электроды в бетонном корпусе обычно либо являются частью здания и, следовательно, должны использоваться, либо их нет в наличии, а один из других установлен или «изготовлен» необходимо использовать электроды. Есть одно исключение из общего правила: если электрод существует, его необходимо использовать, и это для существующих зданий.NEC не намерен требовать, чтобы бетонное основание было нарушено, чтобы обнажить арматурную сталь внутри и соединиться с ней. Исключение позволяет установщику не использовать существующий электрод в бетонном корпусе, если это потребует нарушения бетона.

Стержневые, трубные, пластинчатые и металлические электроды для подземных водопроводов требуют использования дополнительного заземляющего электрода. Важно понимать, что также можно использовать в качестве дополнительного электрода. Например, заземляющий стержень может использоваться в качестве дополнения к металлической подземной водопроводной трубе, однако металлическая подземная водопроводная труба не может дополнять заземляющий стержень.Тем не менее, 250,53 (А) по-прежнему требует наличия стержневого, трубчатого и пластинчатого электродов с дополнительным заземляющим электродом. Это означает, что мы часто устанавливаем второй заземляющий стержень или пластину в дополнение к заземляющему стержню, который был установлен в дополнение к металлической подземной водопроводной трубе. Это связано с тем, что металлическая подземная водопроводная труба может быть заменена водопроводом на ПВХ, и домовладелец не часто осознает тот факт, что впоследствии он поместит их только с одним заземляющим стержнем. Однако металлические опорные конструкции в земле, электроды в бетонном корпусе и заземляющие кольца не требуются для дополнения и, следовательно, могут быть жизнеспособным вариантом.

У нас также есть требования к физической установке каждого электрода. Помимо необходимости контакта с землей, мы должны соблюдать определенные требования, такие как глубина залегания. Стержневые и трубчатые электроды должны иметь контакт с Землей не менее 8 футов и устанавливаться вертикально, если только коренная порода не встречается на глубине менее 8 футов.В этом случае электрод можно установить под углом или горизонтально, если это необходимо. В случае, если стержень должен быть уложен горизонтально, его необходимо закопать на глубину 30 дюймов. Это обычная глубина залегания большинства «готовых» электродов. Пластинчатые и заземляющие кольцевые электроды также должны быть установлены на минимальной глубине 30 дюймов.

Наконец, необходимо учесть подключения проводов заземляющего электрода и перемычки. Как и в случае с любым другим соединением в мире электричества, нам необходимо, чтобы любые механические соединения оставались доступными после установки.За некоторыми исключениями для тех, которые указаны для бетонирования или прямого захоронения. Имейте в виду, что, поскольку эти доступные места больше не контактируют с Землей, в NEC есть разделы, дающие разрешение на использование таких предметов, как первые 5 футов внутренней металлической водопроводной трубы, строительная сталь или открытая арматурная сталь для расширения соединения. к электроду тоже.

Понимание того, как наши электрические системы соединяются с землей, помогает нам лучше достичь цели, изложенной в 250.4 заземления системы таким образом, чтобы ограничить напряжение, вызываемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и которое будет стабилизировать напряжение относительно земли во время нормальной работы. Что, в свою очередь, в конечном итоге поможет достичь цели, заявленной самой NEC, а именно практической защиты людей и имущества от опасностей, возникающих в результате использования электричества. Умение правильно применять эти концепции ведет нас всех по пути к защите мира от опасностей, возникающих при проникновении электричества в наш мир.В NFPA мы не можем сделать это в одиночку, и нам нужна ваша помощь, чтобы выполнить нашу миссию по спасению жизней! Помните, это большой мир, давайте вместе защитим его!

Визуальный контент, включенный в этот блог, предоставлен NFPA LiNK ™, вашим специализированным инструментом изучения кода по запросу, предоставленным вам NFPA. Узнайте больше о NFPA LiNK ™ и подпишитесь на бесплатную пробную версию здесь: www.nfpa.org/LiNK

Важное примечание: эта переписка не предназначена и не должна использоваться для предоставления профессиональных консультаций или услуг .

THERMOWELD M-9226 M9226, горизонтальный, разъем, кабель 7 / # 5 для заземляющего стержня 3/4 дюйма, пресс-форма CR-3, пресс-форма ЗАЗЕМЛЕНИЯ: Amazon.com: Инструменты и товары для дома


  • Убедитесь, что он подходит, введя номер своей модели.
  • 7 / # 5 КАБЕЛЬ НА 3/4-ДЮЙМОВЫЙ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
  • СОЕДИНИТЕЛЬ
  • CR-3 ФОРМА
  • ЗАЗЕМЛЯЮЩАЯ ФОРМА
  • ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ
]]>
Технические характеристики изделия
Фирменное наименование THERMOWELD
Вес изделия 7.00 фунтов
Номер детали M-9226
Код UNSPSC 32000000

Оптимизация конструкции сетки заземления подстанции для горизонтальных и вертикальных многослойных и однородных грунтовых условий с использованием метода имитационного отжига

Abstract

Системы заземления имеют решающее значение для защиты людей и оборудования от сбоев энергосистемы. Основная цель системы заземления — предложить путь с наименьшим импедансом для нежелательного тока короткого замыкания. Оптимизация конструкции заземляющей сети важна для удовлетворения минимальных затрат на систему заземления и защиты тех людей, которые работают в зоне, окружающей заземленные установки. В настоящее время не существует систематического руководства или стандарта для конструкций заземляющих сеток, которые включают двухслойный грунт и его влияние на системы заземляющих сеток, особенно на вертикально-слоистый грунт. Кроме того, несмотря на то, что были проведены многочисленные исследования по оптимизации, относительно ограниченное исследование было выполнено по проблеме оптимизации заземляющей сетки в двухслойном грунте, особенно в вертикальных грунтовых конструкциях.В данной статье представлены результаты оптимизации систем заземления подстанций с использованием алгоритма Simulated Annealing (SA) в различных грунтовых условиях, что соответствует требованиям безопасности системы заземления. При постановке задачи и алгоритме решения учитываются практические особенности заземляющих сеток в различных почвенных условиях, обсуждаемых в данной статье (однородный грунт, двухслойный горизонтальный грунт и двухслойный вертикальный грунт). Результаты предложенного алгоритма показывают, что количество проводников сетки в направлениях X и Y (N x и N y ), а также вертикальных стержней (N r ) можно оптимизировать, начиная с начального количества 35%. для однородного грунта 57% для горизонтального двухслойного грунта для ρ 1> ρ 2, и 33% для горизонтального двухслойного грунта для ρ 1 < ρ 2 и 29% для вертикального двухслойного грунта. слоистая структура почвы.Другими словами, предлагаемая технология могла бы использовать заземляющие сети квадратной и прямоугольной формы с несколькими сеточными проводниками и вертикальными стержнями, которые будут реализованы в однородной, двухслойной горизонтальной и вертикальной структуре грунта, в зависимости от удельного сопротивления грунта. слой.

Образец цитирования: Пермал Н., Осман М., Мохд Ариффин А., Бупалан Н., Аб Кадир МЗА (2021) Оптимизация конструкции сети заземления подстанции для горизонтальных и вертикальных многослойных и однородных условий почвы с использованием метода имитационного отжига.PLoS ONE 16 (9): e0256298. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256298

Редактор: Сейедали Мирджалили, Университет Торренса, Австралия, АВСТРАЛИЯ

Получено: 25 мая 2021 г .; Принят в печать: 3 августа 2021 г .; Опубликован: 7 сентября 2021 г.

Авторские права: © 2021 Permal et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Эта статья посвящена разработке алгоритма оптимизации, и входные данные описаны со ссылками в рукописи. Любая дополнительная информация, не включенная в рукопись, является собственностью третьей стороны. Заинтересованные исследователи могут связаться с директором Института энергетики, Universiti Tenaga Nasional — Assoc. Проф. Д-р Мараяти Марсадек по электронной почте [email protected] для получения дополнительной информации.

Финансирование: Авторы выражают признательность Министерству высшего образования (MOHE) Малайзии за поддержку этого исследования через FRGS / 1/2020 / TK0 / UNITEN / 02/13 и BOLD Publication Fund.

Конкурирующие интересы: НИКАКИЕ авторы не имеют конкурирующих интересов.

Введение

Хорошо спроектированная система заземления является важным фактором в обеспечении безопасной работы электрических систем, которая играет важную роль в обеспечении электромагнитного сходства, защите человека и благополучии, а также надежности устройств. Цель идеальной системы заземления — снизить затраты и время на строительство при соблюдении параметров порога безопасности. Параметры порога безопасности, которые состоят из полного сопротивления сети, шага и напряжения прикосновения, используются для измерения поведения и уровня безопасности системы заземления. Эти параметры порога безопасности вычисляются с использованием уравнений из IEEE 80 [1]. Чтобы система заземления была признана безопасной, значения параметров безопасности должны быть ниже пороговых значений. На параметры порога безопасности влияют геометрия сети заземления, конструктивные параметры заземления и электрические свойства почвы, на которой установлена ​​система заземления.Компьютеризированный анализ заземления в однородных и двухслойных категориях почв стал обширным благодаря повышенной точности, скорости и адаптивности, обеспечиваемым использованием компьютера. Чтобы решить проблему оптимизации, традиционные методы проб ошибок становятся чрезвычайно трудоемкими. Поэтому некоторые нетрадиционные алгоритмы вероятностного поиска, такие как генетический алгоритм (GA) [2–4], алгоритм оптимизации роя частиц (PSO) [4, 5] и алгоритм поиска гармонии (HS) [6], были использованы для оптимизировать системы заземления в последние годы. В таблице 1 показаны различные алгоритмы, предназначенные для оптимизации полного сопротивления заземления, повышения эффективности заземления и снижения затрат на разработку. Большая часть оптимизации была проведена в однородной и горизонтальной двухслойной структуре почвы, но ни одна из них не была проанализирована в вертикальной структуре почвы из-за сложного характера вычислений.

Многие исследователи пытались решить проблему оптимизации конструкции заземления, используя различные методы оптимизации [4, 7–14]. Чаще всего используются аналитические и эвристические подходы.В таблице 2 показаны плюсы и минусы различных методов оптимизации. В [15–18] представлены аналитические методы решения проблем оптимальной конфигурации системы заземления. Аналитические методы имеют недостаток в том, что они не могут решить многоцелевые задачи оптимизации. Для решения проблемы системы заземления несколько исследователей использовали метод GA [2, 4, 19, 20]. Wesley et al. [2] предложили метод использования ГА для получения характеристик грунта, которые могут быть выражены в многослойной структуре.Метод основан на кривой кажущегося сопротивления, полученной на основе измерений удельного сопротивления почвы. Однако GA плохо справляется с проблемой ограниченного пространства локального поиска, его легко переоценить, и его решение зависит от исходной популяции. Кроме того, задача оптимизации системы заземления в [6] решается с помощью алгоритма HS. Однако у него низкая скорость сходимости и низкая точность оптимизации. Алгоритм HS не может напрямую работать с ограничениями, поэтому для облегчения процесса оптимизации следует использовать различные подходы к обработке ограничений [13, 21].Кроме того, метод PSO [5, 6, 22] используется для оптимизации проектных параметров системы заземления, однако этот метод имеет трудности с дискретной оптимизацией. У алгоритма PSO есть слабость, так как он преждевременно сходится после того, как попал в ловушку локальных оптимумов, которые он принял за глобальные. Когда алгоритм PSO используется в сложной многомерной ситуации, становится трудно избежать локальных оптимумов и достичь глобальных оптимумов из-за определенных ограничений. Метод СА использован для решения вопроса о проектных параметрах заземления в [9, 23].Однако у него низкая скорость сходимости, и параллельные вычисления затруднены.

Из всех сравниваемых методов оптимизации в этой статье предлагается алгоритм SA из-за дискретного характера проектных параметров заземления и сложности проблемы, которая будет увеличиваться при сложных свойствах почвы, в которой установлена ​​заземляющая сетка. В результате процесс оптимизации требует сильных возможностей глобального поиска, при этом алгоритм SA может избежать ранней сходимости к локальным оптимумам и отклонить решение по сравнению с другими методами оптимизации.Предлагаемый алгоритм подтвержден результатами моделирования с использованием программного обеспечения CDEGS и методов оптимизации распределения тока, электромагнитных полей, заземления и анализа структуры почвы, приведенных в справочниках. [27] и [26].

Исходные данные и методология оптимизации проектных параметров заземления

Кажущееся сопротивление грунта

Как указывалось ранее, способность этого метода оптимизации проектных параметров заземления находить оптимальное решение в различных почвенных условиях является его основным значением.Кажущееся сопротивление почвы — одна из наиболее важных характеристик почвы, которая влияет на работу системы заземления в различных почвенных условиях. Константы грунта и эмпирические формулы однородного грунта, горизонтального двухслойного грунта и вертикального двухслойного грунта, используемые для расчета кажущегося удельного сопротивления, основаны на данных, доступных в [28, 29], как показано в таблицах 3 и 4. Расчетное кажущееся сопротивление будет использоваться в качестве входных данных для процесса оптимизации системы заземления в различных почвенных условиях.

Алгоритм имитации отжига

Алгоритм имитации отжига — это интеллектуальный инструмент оптимизации, специально разработанный для решения задачи оптимизации и имеющий ряд преимуществ по сравнению с традиционным подходом к оптимизации. Значимость результатов — это набор хороших решений вместо одного решения. Он предлагает альтернативное преимущество, поэтому идеально подходит для решения сложных задач нелинейной инженерной оптимизации. Имитация отжига — это вероятностный алгоритм поиска итеративной адаптивной эвристики, который можно использовать для решения различных нелинейных проблем и компенсации недифференцируемых, а иногда и прерывистых функций.Вероятность алгоритмов моделирования отжига при достижении оптимального решения может быть выше. Оптимальное глобальное решение может быть достигнуто с повышенной точностью, глобальной конвергенцией, условной параллельной обработкой и широкой адаптируемостью, которое может учитывать несколько типов переменных при оптимизации без каких-либо дополнительных знаний о целевой функции и, следовательно, без спецификаций для функции управления.

Чтобы начать с простой модели заземления, расчетные параметры при анализе характеристик заземления обычно выбираются в общем порядке или на основе физической системы заземления, доступной на объекте.Как правило, количество проводников сетки в направлениях X и Y (N x и N y ), а также вертикальных стержней (N r ) увеличивают, чтобы получить более низкое сопротивление заземления и ниже порогового значения. значения шагового напряжения и напряжения прикосновения. Инженер-проектировщик может использовать как можно больше сеточных проводов и вертикальных стержней разной длины для защиты системы заземления. Однако хорошая система заземления должна быть не только эффективной, но и рентабельной. Поэтому алгоритм оптимизации, позволяющий снизить инженерные затраты на систему заземления, упростить моделирование системы заземления в любом инженерном программном обеспечении и сократить время вычислений, разработан с использованием метода имитационного отжига (SA).Ограничения проектных параметров сети заземления и пороговых значений безопасности упоминаются в соответствующих уравнениях и стандартных данных из IEEE 80 [1] для разработки алгоритма оптимизации. Расчетные параметры заземляющей сетки состоят из количества горизонтальных проводников в направлении X (N x ) и количества горизонтальных проводов в направлении Y (N y ) и количества вертикальных стержней (N r ).

Постановка задачи

Целевая функция

Целью оптимизации конструкции заземления является снижение целевой функции, а именно затрат на материалы и установку при сохранении безопасности.Стоимость системы заземляющей сети может быть разбита на четыре основных компонента, при этом функция стоимости рассчитывается с использованием (1) [6].

  1. Стоимость заземляющего проводника сетки (С 1 ), она связана с размером и длиной сетевого проводника.
  2. Стоимость заглубления проводника (C 2 ), она связана с глубиной заглубления сетки, длиной проводника сетки
  3. Стоимость сварки (C 3 ), связанная с количеством жил с каждой стороны.
  4. Стоимость штанги (C 4 ), она связана с количеством вертикальных штанг.
(1)

Где,

А — общая площадь, ограниченная сеткой грунта, м 2 ; N x — количество проводников сетки в x-направлении; N y — количество проводников сетки в направлении y; L x — длина проводника сетки в x-направлении; L y — длина проводника сетки в y-направлении; h — глубина сеточного проводника; N r — количество стержней.

Ограничения безопасности

Расчет параметров порога безопасности.

Устойчивая система заземления должна быть способна выдерживать фактические сеточные и ступенчатые напряжения ниже эквивалентного допустимого уровня внутри подстанции. Эквивалентное полное сопротивление системы заземления должно быть достаточно низким, чтобы гарантировать, что больший ток короткого замыкания рассеивается через сеть заземления в землю, чтобы системы заземления были более надежными. Алгоритм оптимизации, представленный в этом документе, может быть реализован как для веса тела 50 кг, так и для 70 кг, хотя результаты, представленные в этом документе, демонстрируют только ступенчатое напряжение и напряжение прикосновения, рассчитанные для 50 кг, только в качестве примера для наихудшего сценария.Основное внимание следует уделять деталям, в которых при любых обстоятельствах фактические напряжения сетки и ступенчатые напряжения не должны превышать пороговые значения, указанные в (2) и (3) [1], которые определяют максимальное значение напряжений, которое может выдержать человек в случай случайного скачка напряжения и сценарий случайного напряжения прикосновения при проектировании системы заземления.

(2) (3)

Где E step50thres = допустимые ступенчатые напряжения для человека весом 50 кг; E touch50thres = допустимое напряжение прикосновения для человека весом 50 кг; E s = расчетные ступенчатые напряжения; E м = расчетное сеточное напряжение

Для защиты системы заземления измеренные напряжения, присутствующие на земле подстанции, как указано в (4) и (5), и значение сопротивления заземления, рассчитанное с использованием (6), должны быть ниже пороговых значений, указанных в (2) и (3). для напряжений и 5 Ом для сопротивления заземления.На рис. 1 представлена ​​блок-схема, поясняющая подход к проектированию системы заземления IEEE. Подробные инструкции и соответствующие уравнения для проектирования системы заземления доступны в [1].

(4) (5) (6)

Где

ρ с = удельное сопротивление поверхности почвы (Ом · м)

t с = продолжительность разряда для определения допустимого тока тела (с)

C с = коэффициент снижения качества поверхностного слоя

ρ = удельное сопротивление грунта (Ом.м)

L t = общая длина проводов в системе заземления (м)

I г = максимальный ток сети (A)

K i = поправочный коэффициент геометрии сетки

K с = коэффициент шага напряжения

L с = общая длина проводника для ступенчатого напряжения (м)

K м = коэффициент разнесения напряжения прикосновения

L м = общая длина провода для напряжения прикосновения (м)

h = глубина заглубления заземляющей сетки (м)

A = площадь системы заземления (м 2 )

D = расстояние между проводниками (м)

n = геометрические факторы заземления

Ограничения R g, E step и E m определены в (7) — (9) критерием защиты оборудования и систем, касающихся удаленного заземления, который обычно учитывает уровень изоляции и характеристики устройства и системы защиты.На большинстве подстанций R g находится в диапазоне 5 Ом. Основываясь на приведенном выше описании, ограничения безопасности можно выразить следующими формулами: (7) (8) (9)

Алгоритм решения.

Использование алгоритма имитации отжига для снижения стоимости проектирования при обеспечении безопасности сети заземления показано на рис. 2. Следующие шаги 1–11 представляют собой детали процессов оптимизации заземления алгоритма имитации отжига. Эти шаги аналогичным образом применяются для расчета напряжения прикосновения и импеданса сети с использованием соответствующих уравнений.

  1. Шаг 1. Входные данные системы

Установите количество слоев почвы, удельное сопротивление почвы ( ρ ) для однородного грунта, удельное сопротивление грунта ( ρ 1 ) и ( ρ 2 ) для двухслойного грунта, общую длину сетка и стержень (L t ), глубина сетки (h), ток короткого замыкания (I g ) и т. д.

  1. Шаг 2. Рассчитайте кажущееся удельное сопротивление почвы ( ρ a ), используя уравнения в таблицах 3 и 4, в соответствии с конструкциями грунта, на которых будет размещена система заземления.
  2. Шаг 3. Задайте начальную конфигурацию заземляющей сети.

Число горизонтальных проводников в направлении X, N x (число) и число горизонтальных проводников в направлении Y, N y (ncol) конструкции с заземляющей сеткой. Установите нижнюю [фунт] и верхнюю границу [ub] для nrow и ncol сетки заземления.

  1. Шаг 4. Вычислить параметры порога безопасности и функцию начальной стоимости

Пороговое значение напряжения шага ( E шаг 50 thres ) рассчитывается с использованием (3), в то время как напряжение шага текущей системы заземления ( E с ) рассчитывается с использованием (5).Первоначальная стоимость заземления (f c ) рассчитывается с использованием (2).

  1. Набор 5. Создайте возможное решение

Новое пробное решение ncol и nrow будет сгенерировано случайным образом, ncol и nrow — случайные числа в диапазоне [lb, ub].

  1. Шаг 6 . Рассчитайте f cnew , используя новые решения ncol и nrow.
  2. Шаг 7. Вычислить функцию затрат, Δf = f cnew f c
  3. Шаг 8. Критерий контрольного контура

Если Δf ≤ 0, текущее решение утверждается, а оценка оптимального решения заменяется скорректированным решением. В остальном существующее решение остается неизменным. 0 — это порог допуска функции, при превышении которого итерации решателя останавливаются и переходят к следующему шагу.

  1. Шаг 9. Проверить ограничения безопасности

Шаг напряжения системы заземления ( E s ) рассчитывается с использованием нового решения nrow и ncol и сравнивается с ( E step 50 thres ).Если ограничение нарушено, переходите к шагу 5. В противном случае переходите к следующему шагу.

  1. Шаг 10. Проверить критерий остановки

Если E stepnew E step 50 thres , текущее решение утверждается, а оценка оптимального решения заменяется скорректированным решением. В остальном существующее решение остается неизменным. Повторите шаги 5–10, указанные выше, до тех пор, пока шаги итерации цикла не будут соответствовать критериям.

  1. Шаг 11. Вывести оптимальную конфигурацию

Результаты и обсуждения

Проверка алгоритма моделирования отжига

Различные параметры во многом влияют на эффективность системы заземления. В направлении X (N x ) и в направлении Y (N y ) количество проводников сетки, площадь сетки (A), количество вертикальных стержней, прикрепленных к основной сетке (N r ), и расстояние между глубиной заглубления проводника (h) были определены как наиболее распространенные и контролируемые параметры, влияющие на мощность системы заземления [30].Подробное объяснение зависимости этих параметров от эффективности системы заземления можно найти в [31]. До двух из этих параметров могут быть изменяющимися переменными при решении вопроса оптимизации проектирования системы заземления. Оптимизация реализована, чтобы сделать конструкцию надежной и рентабельной таким образом, чтобы технологическая эффективность системы заземления с точки зрения защиты человека и безопасности оборудования никогда не снижалась, а соблюдение всех основных технических требований по электробезопасности приводило к дополнительным экономическим преимуществам. критерии.

Для проверки результатов, полученных с помощью алгоритма SA, простая задача проектирования решается с использованием программного обеспечения Matlab и модуля MALZ CDEGS, который является одним из доступных пакетов программного обеспечения для заземления и электромагнитного анализа. Исходные данные расчетных параметров системы заземления для однородных и двухслойных грунтовых конструкций приведены в таблице 5, адаптированной из [26]. В таблицах 6 и 7 представлена ​​дополнительная информация о характеристиках грунта для горизонтальных и вертикальных двухслойных грунтовых структур, соответственно, на основе предположений, поскольку в [26] представлена ​​только однородная структура грунта.Как следствие, результаты однородной структуры почвы в Таблице 8 подтверждаются с использованием как CDEGS, так и [26], тогда как результаты в таблицах 9–12 подтверждаются между SA и CDEGS.

Из таблиц видно хорошее согласие с результатами как расчетных, так и пороговых значений шагового напряжения и напряжения прикосновения, полученных с помощью алгоритма SA и CDEGS. Можно видеть, что процентная ошибка между алгоритмом SA и CDEGS находится в приемлемом диапазоне от 2,97% до 10,7% для однородной почвы, 1.От 09% до 5,86% для горизонтального двухслойного грунта и от 2,35 до 8,16% для вертикального двухслойного грунта. Что касается сравнения алгоритма SA с результатами, представленными в [26] для однородного грунта, процентная погрешность составляет 0% для пороговых значений шагового напряжения и напряжения прикосновения. Погрешность в процентах для рассчитанного напряжения ступени и сопротивления сети составляет 4,87% и 10,89% соответственно. Существенную разницу можно увидеть в рассчитанном напряжении прикосновения при 52,67% для сравнения между [26]. Это может быть связано с различием в уравнении, используемом в [26], поскольку процентная погрешность для напряжения прикосновения между CDEGS и SA составляет всего 10%.Таким образом, это подтверждает эффективность алгоритма имитации отжига, разработанного с использованием программного обеспечения Matlab, поскольку большая часть процентной ошибки попадает в допустимый диапазон.

Оптимизация количества горизонтальных проводников в направлениях X и Y и количества вертикальных стержней

Входные параметры, необходимые для оптимизации конструкции системы заземления в однородном грунте, показаны в таблице 5. Удельное сопротивление грунта для однородного грунта составляет 40 Ом · м. Таблица 13 показывает соответствующие результаты для оптимизации количества горизонтальных проводников (N x и N y ) и вертикальных стержней (N r ) в однородной структуре почвы.Стоимость заземления не включена в это исследование, поскольку хорошо известно, что использование меньшего или оптимального количества сетевых проводников и вертикальных стержней может минимизировать затраты на внедрение системы заземления при обеспечении защиты системы.

Оптимизация конструкции заземления в горизонтальной двухслойной структуре грунта проводится с использованием исходных данных проектных параметров заземления, приведенных в таблице 14, адаптированной из [27]. Для модели двухслойного грунта ρ 1 = 400 Ом · м; ρ 2 = 200 Ом.м для ρ 1> ρ 2 и ρ 1 = 400 Ом · м; ρ 2 = 800 Ом · м для ρ 1 < ρ 2 . Соответствующие результаты по оптимизации количества горизонтальных проводников (N x и N y ) и вертикальных стержней (N r ) в горизонтальной двухслойной структуре грунта представлены в таблицах 15 и 16.

Нет доступных исследовательских статей по оптимизации системы заземления в вертикальном слое почвы. Таким образом, результаты в таблице 17 представлены путем сравнения результатов SA и оптимальной системы заземления, смоделированной CDEGS.

Оптимальное количество проводников сети и вертикальных стержней, определенное по результатам, поможет снизить стоимость внедрения системы заземления при сохранении защиты системы. Не ставя под угрозу безопасность системы заземления, общее количество горизонтальных и вертикальных проводников было уменьшено с начальных значений в диапазоне от 9% до 35% для однородного грунта, 57% для горизонтального двухслойного грунта для ρ 1> ρ 2, и 33% для горизонтального двухслойного грунта при ρ 1 < ρ 2 и 29% для вертикального двухслойного грунта.Эти проценты относятся к количеству горизонтальных проводников в направлениях X и Y, а также к количеству вертикальных стержней в системе заземления, уменьшенному с начального до оптимального количества проводников и стержней. Кроме того, по сравнению с результатами оптимизации из [26] для однородного грунта, из [27] для горизонтального двухслойного грунта, алгоритм оптимизации, предложенный в этой статье, дает лучшие результаты в оптимизации количества горизонтальных проводников и вертикальных стержней.

Этот алгоритм может оптимизировать конструкцию системы заземления в соответствии с обновленной системой, даже если характеристики сети энергосистемы изменяются, такие как ток короткого замыкания или продолжительность разряда.Как было сказано ранее, этот алгоритм использует метод SA для определения наилучшего варианта заземления. Следовательно, алгоритм будет использовать исходные проектные параметры заземления для поиска наилучшего решения на местном уровне.

Выводы

Общая стоимость системы заземления была снижена за счет уменьшения количества проводников в направлениях X и Y, а также количества вертикальных стержней, подключенных к сети, с использованием подхода Simulated Annealing (SA), не влияя на защита заземляющей сети.Предлагаемый алгоритм мог бы использовать квадратные и прямоугольные заземляющие сетки с несколькими сеточными проводниками и вертикальными стержнями, которые будут реализованы в однородной двухслойной горизонтальной и вертикальной структуре почвы, что еще предстоит сделать в каких-либо других исследованиях. Алгоритм SA будет отклонять параметры и задерживать преждевременную сходимость к локальному оптимуму, используя свои превосходные возможности локального поиска. Алгоритм может успешно улучшить сходимость метода оптимизации, чтобы предотвратить введение в заблуждение локального оптимума.Было проведено сравнение алгоритма SA в Matlab и программного обеспечения для анализа заземления (CDEGS) в различных почвенных условиях, где минимальные различия между двумя методами показывают достоверность разработанного алгоритма.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Министерству высшего образования (MOHE) Малайзии через FRGS / 1/2020 / TK0 / UNITEN / 02/13 и BOLD Publication Fund за их постоянную поддержку в завершении этого исследования.

Список литературы

  1. 1.IEEE Std 80. Руководство IEEE по безопасности при заземлении подстанций переменного тока Std 80–2013. IEEE Power and Energy Society. 2013.
  2. 2. Каликсто В.П., Нето Л.М., Ву М., Яманака К., Да Пас Морейра Э. Оценка параметров горизонтального многослойного грунта с использованием генетического алгоритма. IEEE Trans Power Deliv. 2010. 25 (3): 1250–7.
  3. 3. Гонос ИФ, Статопулос ИА. Оценка параметров многослойных почв с помощью генетических алгоритмов. IEEE Trans Power Deliv. 2005. 20 (1): 100–6.
  4. 4.Пернг Дж. В., Го Ю. К., Лу СП. Анализ стоимости системы заземления с использованием алгоритмов оптимизации. Энергии. 2018; 11 (12): 1–19.
  5. 5. Вун В.К., Вонг К.И., Тионг Т.С., Мансур А., Ло К.Х. Расчет сетей заземления на подстанции с использованием методов оптимизации. IOP Conf Ser Mater Sci Eng. 2019; 495 (1).
  6. 6. Харази С., Вахиди Б., Хоссейнян Ш. Оптимизация проектирования наземной сети высоковольтной подстанции с использованием алгоритмов Pso & HS. Sci Int. 2015; 27 (5): 4011–8.
  7. 7. Коэльо RRA, Pereira AEC, Neto LM. Высокоэффективная оценка параметров многослойной Земли на основе полиномов Чебышева. IEEE Trans Power Deliv. 2018; 33 (3): 1054–61.
  8. 8. Содре Р.П., Перейра Б.Л., Сидрим Л.Л., Алмейда Дж.Ф.С., Собриньо CLSS. Оптимизация конструкции заземляющих сеток для квадратной сетки. IEEE Lat Am Trans. 2018; 16 (1).
  9. 9. Song C, Wang M, Qin X, Wang P, Liu B. Алгоритм оптимизации катодной защиты с принудительным током основан на моделировании отжига.Алгоритмы. 2019; 12 (4).
  10. 10. Ху Х, Луо Р., Фанг М., Цзэн С., Ху Ф. Новый оптимизационный дизайн для сети заземления. Электроэнергетическая система [Интернет]. 2019; 108 (декабрь 2018): 61–71. Доступен по телефону:
  11. 11. Фаркуш С.Г., Хуршаид Т., Вадуд А., Ким С.Х., Харал К.Х., Ким К.Х. и др. Исследование и оптимизация сети заземления на основе реакции на молнию с использованием ATP-EMTP и генетического алгоритма. Сложность. 2018; 2018 (август).
  12. 12. Абузейд О, Сякур А.Проектирование системы заземления ПС 150 кВ Крапяк с помощью ПО системы заземления. Int J Eng Sci Comput. 2018; 8 (4).
  13. 13. Yang L, Yang X, Wu Y, Liu X. Прикладные исследования оптимального распределения распределенной генерации на основе улучшенной оценки алгоритма распределения. Энергии. 2018; 11 (9).
  14. 14. Перейра В. Р., Соареш М. Г., Нето Л. М.. Оценка параметров горизонтальных многослойных грунтов методом дифференциальной эволюции. IEEE Trans Power Deliv. 2016; 31 (2): 622–9.
  15. 15. Ума У, Узоечи Л., Роберт Б. Оптимизация проектирования сети заземления подстанции 132/33 кВ с использованием ETAP. Niger J Technol. 2016; 35 (4): 926.
  16. 16. Аслам М.Ю., Чима М.Ю., Чима МБ, Самран М. Анализ конструкции и оптимизация сетки заземления подстанции сверхвысокого напряжения с использованием интеллектуального программного обеспечения. В: 1-я Международная конференция по информационным технологиям, компьютерам и электротехнике, 2014 г.: Зеленые технологии и их приложения для лучшего будущего, ICITACEE 2014 — Proceedings.2015. с. 339–45.
  17. 17. Фэн З.Б., Ван С.С., Ся Дж., Ван Л. Новый метод проектирования сети заземления. В: Сеть конференций MATEC. 2016. с. 1–5.
  18. 18. Хорхе Н., Филипе Л. Оптимизация проектирования сети заземления подстанции [Интернет]. 2011. с. 1–7. Доступно по ссылке: https://www.semanticscholar.org/paper/Optimization-Design-of-Substation-Grounding-Grid-Filipe/18aca1f7966638d8131ae706516cb597e4773041
  19. 19. Фаркуш С.Г., Хуршаид Т., Вадуд А., Ким С.Х., Харал К.Х., Ким К.Х. и др.Исследование и оптимизация сети заземления на основе реакции на молнию с использованием ATP-EMTP и генетического алгоритма. Сложность. 2018; 2018.
  20. 20. Алик Б., Кемари Ю., Бендеккиче Н., Тегуар М., Мехалди А. Оптимизация системы заземления подстанции 60/30 кВ Айн Эль-Мелх с использованием GAO. В: 4-я Международная конференция по электротехнике, 2015 г., ICEE 2015. IEEE; 2016. с. 1–4.
  21. 21. Чжао Н.Б., Вэнь XY, Ли SY. Динамические характеристики выдержки времени и оптимизация конструкции морского газотурбинного промежуточного охладителя.Hindawi Math Probl Eng. 2014; 2014.
  22. 22. Усама Эльсайед Гауда, Гада Мохамед Амер, Омар Мохамед Салим EAE. Методы, используемые для проектирования сети заземления с неравномерным разнесением. J Multidiscip Res Rev.2018; 1 (3): 205–11.
  23. 23. Чоу CJ. Оптимальное проектирование больших заземляющих сеток на основе метода имитационного отжига. Чунг Юань Дж. 1998; 26 (3).
  24. 24. Бонда PR, Мишра МК. Оптимизированная конструкция системы заземления для подстанций с высоким удельным сопротивлением грунта и ограниченной площадью участка.Proc Natl Power Syst Conf. 2018; 1–6.
  25. 25. Сентилкумар Р.Т., Селвакумар К., Нагараян К. Оптимизация многослойной структуры земли с использованием метода наискорейшего спуска и оценка переходного повышения потенциала земли на подстанции. В: Азиатско-Тихоокеанская конференция по энергетике и инженерии, APPEEC. 2018. с. 123–7.
  26. 26. Вьяс К.А., Джамнани Дж. Оптимизированная конструкция системы заземления подстанции с использованием нового программного обеспечения, соответствующего стандарту IEEE. Int J Eng Dev Res. 2014; (январь).
  27. 27. Хорхе Н., Филипе Л. Оптимизация проектирования сети заземления подстанции [Интернет]. 2011. с. 1–7. Доступно по ссылке: https://www.semanticscholar.org/paper/Optimization-Design-of-Substation-Grounding-Grid-Filipe/18aca1f7966638d8131ae706516cb597e4773041
  28. 28. Кумар Р., Бансал К., Сайни Д.К., Пол ИПС. Разработка эмпирических формул и компьютерной программы с графическим интерфейсом MATLAB для проектирования системы заземления в двухслойной модели удельного сопротивления почвы для высоковольтных подстанций с воздушной и газовой изоляцией.Индийский J Sci Technol. 2016; 9 (28).
  29. 29. Найел М. Изучение кажущегося удельного сопротивления заземления в вертикальном слое почвы. Электроэнергетические компоненты Syst. 2014; 42 (8): 845–51.
  30. 30. Макдональд Дж. Д. Проектирование электрических подстанций. CRC Press: Taylor & Francis Group; 2009. 1–147 с.
  31. 31. Пермал Н, Осман М, Кадир МЗАА, Ариффин AM. Обзор поведения системы заземления подстанции при высокочастотных и переходных повреждениях однородного грунта. Доступ IEEE.2020; 8: 142468–82.

Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Исследования производительности различных горизонтальных заземляющих электродов

Системы заземления необходимы для любой электрической установки для эффективного отвода сильного тока на землю. Установленные знания о процессе ионизации почвы, который может происходить при разряде сильного импульсного тока на землю, существует уже почти столетие [1,2,3,4,5]. Этот процесс ионизации обеспечивает улучшенные характеристики систем заземления, в которых наблюдается снижение импульсного сопротивления заземления.Факторы, определяющие степень снижения импульсного сопротивления заземления, среди которых величина импульсного тока, удельное сопротивление грунта, значение сопротивления заземления в установившемся режиме или сопротивление постоянному току, R DC и полярность импульса, также были продемонстрированы несколькими исследователями [ 1,2,3,4,5,6]. Как правило, в этих публикациях [1,2,3,4,5,6] было замечено, что чем выше значения тока, тем ниже значения импеданса заземления. Многие исследования [3,6] также показали, что при высоком импульсном токе меньшее снижение импульсного импеданса наблюдалось для системы заземления с низким R DC .Хотя известно, что эффект полярности импульса влияет на напряжение пробоя и характеристики диэлектрических материалов [7,8], очевидный заметный эффект полярности импульса также наблюдается в некоторых почвенных условиях, когда системы заземления подвергаются воздействию импульсного тока [7,8]. 2,3,6]; Было замечено, что при положительной полярности импульса для некоторых заземляющих электродов были отмечены более низкие значения импеданса импульса. Многие другие факторы были обнаружены из экспериментальных и аналитических выражений, которые показали различия в степени процесса ионизации или в процентном отношении уменьшения импеданса заземления по сравнению с его R DC .В [4,5] подчеркивается, что процент уменьшения импеданса заземления от его R DC будет важен для точного прогнозирования характеристик молнии и для получения оптимизированной конструкции систем заземления для многих электрических установок. В [4,5] математические выражения рассматривают удлиненные электроды, которые представлены для более точной оценки степени уменьшения импульсного сопротивления от его R DC для различных конструкций заземляющих электродов.Они [4,5] оценили импеданс в Ом, Z imp , исходя из характерных размеров электрода в м, S, импульсного тока в A, I, критической силы ионизации почвы в В / м, E . c электрода. Что касается значения E c , значения могут быть получены экспериментально или путем регулировки E c до тех пор, пока теоретически не будет получено Z imp . Это соотношение также можно увидеть в уравнении (1), определенном в [4], где I g — ток заземления, E c — критическое электрическое поле, ρ — удельное сопротивление почвы, а R — сопротивление при устойчивое состояние.Несмотря на то, что было представлено много исследований [1,2,3,4,5,6], посвященных процессу ионизации почвы, который может происходить, когда системы заземления находятся под действием высоких импульсных токов, усовершенствование конструкции заземляющих электродов с учетом ионизации процесс в почве все еще ограничен. В этой статье представлена ​​новая конструкция заземляющих электродов, в которой рассматривается процесс ионизации почвы. Еще в 1948 году Петропулос [3] продемонстрировал лабораторными испытаниями, что при прикреплении игольчатых стержней к сферическим электродам наблюдалось более низкое напряжение пробоя и меньшее уменьшение импульсного сопротивления по сравнению со сферическим электродом без игольчатых стержней.Его исследование [3] указывает на то, что лучшие характеристики систем заземления в импульсных условиях могут быть достигнуты, если учитываются заземляющие электроды с острыми штырями и неоднородностью электрического поля.

Тем не менее, существует ограниченное количество конструкций, которые можно найти в литературе или патентах, в отношении конструкции заземляющих электродов для улучшения характеристик систем заземления в импульсных условиях, без ущерба для требуемого значения сопротивления заземления, R DC .Что касается характеристик систем заземления, подверженных воздействию высоких импульсов, из уравнения (1) можно заметить, что чем ниже R DC , тем ниже E c . Это может привести к меньшему проценту уменьшения импульсного сопротивления по сравнению с R DC . Точно так же из уравнения (1) можно видеть, что низкое удельное сопротивление почвы дает низкий I g , а более высокое критическое электрическое поле, E c , требуется, чтобы вызвать ионизацию почвы.

Работа по определению необходимости разработки новых конструкций заземляющих электродов и проведению сравнительного анализа с обычными электродами все еще значительно ограничена. По этой причине в данной статье представлены экспериментальные результаты и результаты метода конечных элементов (МКЭ) для двух новых конструкций заземляющих электродов, а именно, полоскового заземляющего электрода с шипами и линейного массива, и сравнивается их с обычным полосковым электродом.

Отношения между MaxRotD50 и некоторыми горизонтальными составляющими интенсивности движения грунта, используемые на практике | Бюллетень сейсмологического общества Америки

Наиболее часто используемой мерой интенсивности движения грунта в сейсмической инженерии является спектральная ордината с 5% -ным затуханием, которая изменяется в разных направлениях.За прошедшие годы было предложено несколько различных мер для объединения интенсивности двух записанных горизонтальных движений грунта для построения моделей движения грунта, а также для целей проектирования. Это исследование обеспечивает связь с семью ранее используемыми измерениями горизонтального движения грунта по отношению к недавно предложенному не зависящему от ориентации измерению интенсивности горизонтального движения грунта, называемому MaxRotD50. Эта новая мера горизонтальной интенсивности определяется как среднее значение максимальной спектральной ординаты двух ортогональных направлений, вычисленное для всех возможных неизбыточных ориентаций.Отношения рассчитываются с использованием 5065 пар горизонтальных движений грунта, взятых из базы данных о движениях грунта, зарегистрированных при землетрясениях мелкой земной коры в активных тектонических регионах, разработанной в рамках проекта Next Generation Attenuation-West2 Тихоокеанского центра инженерных исследований землетрясений. Полученные эмпирическим путем зависимости от периода представлены для трех величин, которые позволяют преобразовать любое из семи других определений интенсивности горизонтальных колебаний грунта в MaxRotD50, а именно (1) среднее геометрическое отношение MaxRotD50 к любому из семи других показателей интенсивности. , (2) стандартное отклонение натурального логарифма отношения MaxRotD50 к любому из семи других показателей интенсивности, и (3) корреляция между натуральным логарифмом отношения MaxRotD50 к другим показателям интенсивности и натуральным логарифмом другой меры интенсивности.Кроме того, влияние класса площадки на регистрирующей станции, магнитуды землетрясения и расстояния до горизонтальной проекции разрыва исследуется на среднее геометрическое отношение MaxRotD50 к средней интенсивности всех неизбыточных ориентаций (т. Е. RotD50), демонстрирует незначительное влияние класса участка и относительно небольшое влияние величины и расстояния.

Тройник между горизонтальным кабелем и заземляющим стержнем — CR2

Информация о продукте:

Тройник между горизонтальным кабелем и заземляющим стержнем — CR2 — это экзотермическое сварное соединение кабеля с заземляющим стержнем, для которого требуется зажим с рукояткой HCD или HCE.

Характеристики:

Экзотермическое соединение KingsWeld — это постоянный сварной шов, не требующий технического обслуживания, который не ослабнет с течением времени и не испортится с возрастом. В экзотермическом сварном соединении не наблюдается увеличения сопротивления, в отличие от большинства соединений, работающих под давлением (болт / обжим). . е. медный заземляющий стержень или заземляющий кабель, прикрепленный с помощью зажимов заземляющего стержня или кабельного наконечника. Металл сварного шва KingsWeld состоит из оксида меди, алюминия и флюса в гранулированной (порошковой) форме. Поставляется в стандартных размерах.

Экзотермическая форма KingsWeld изготовлена ​​из высококачественного графита. Это облегчает обработку, а также позволяет выдерживать высокие термические и механические удары, возникающие в процессе экзотермической сварки. Теплота, получаемая в таких реакциях, превышает 2000 ° C.

Наши формы спроектированы так, чтобы иметь средний срок службы от 50 до 60 соединений. Но при осторожном обращении можно добиться значительно более долгой жизни.

Графит одновременно хрупкий и мягкий, поэтому важно, чтобы оператор проявлял осторожность при обращении с продуктом.Изношенные или поврежденные формы использовать нельзя.

Каждая пресс-форма имеет паспортную табличку с указанием типа соединения, кода детали и правильного размера металла сварного шва, который будет использоваться.

Если вы не видите требуемого соединения, конфигурации или сечения проводника, обратитесь в наш офис продаж, который будет рад помочь вам.

Дополнительная информация:

Для выполнения соединения KingsWeld могут потребоваться определенные элементы, такие как пресс-форма KingsWeld, зажим для рукоятки, сварочный металл и / или кремневый пистолет.

Руководство по уходу за пресс-формами:
Пресс-формы KingsWeld производятся из высококачественного графита, который по своей природе мягкий и требует осторожного обращения, чтобы продлить срок службы.

  • Всегда очищайте форму после каждой сварки
  • Используйте только чистящее оборудование KingsWeld (мягкую щетку) для очистки формы
  • Держите форму сухой и вдали от влаги
  • Не ударяйте и не роняйте форму
  • Когда не используется , храните форму в упаковке для защиты.
  • Старайтесь не задевать края формы присоединяемыми проводниками. • Никогда не используйте проволочную щетку для очистки формы.
  • Всегда используйте сварочный металл подходящего размера, инструменты и зажимы для ручек.

Проверка формы:

  • Обращайтесь с формой осторожно.
  • Форма должна быть сухой с фиксированной крышкой.
  • Необходимо прикрепить идентификационную табличку.
  • Поверхности пресс-формы должны быть гладкими, чтобы они плотно прилегали.
  • Седло диска из стали в пресс-форме не должно иметь следов износа, сколов или зазубрин (стальной диск должен надлежащим образом герметизировать отверстие, чтобы металл шва не попал в полость сварного шва перед сваркой).
  • Отверстие для летки должно быть четко определено.
  • Сварная полость не должна иметь следов износа, сколов или вмятин (перед сваркой между проводниками должен быть зазор 3 мм, они должны плотно прилегать и не болтаться в форме).
  • ОБЫЧНЫЕ ПРОВЕРКИ ПОМОГАЮТ ПОДДЕРЖАТЬ ФОРМЫ В ХОРОШЕМ СОСТОЯНИИ
Размеры формы:

A 12,7, 14,2 и 17,2 = медная связка
16 и 20 = сплошная медь / сталь
B 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 , 150, 185, 240, 300 и 400
= многожильный кабель (мм²)
Диаметр 8 и 10 = сплошная медь / сталь

ОБОЗНАЧЕНИЯ:
Размер проводника:
Размер соединяемых проводов обозначен на A и B (если применимо). Бар обозначается его размерами x и y.Круглые жилы бывают многопроволочными (кабель) или одножильными (заземляющий стержень, арматура). Если можно использовать как многожильные, так и одножильные круглые проводники, это указано в нижнем колонтитуле соответствующей таблицы. Если не указано иное, размеры указаны в мм (диаметре).

Код цены:
Цены на пресс-формы группируются в зависимости от их размера и сложности. Они обозначаются ключом цены.

Металл сварного шва:
Размер металла сварного шва подбирается специально для каждой формы. В большинстве случаев требуется металлическая коробка с одним сварным швом.В случаях, когда требуется несколько коробок, они обозначаются множителем (например, 2 x # 150).

Зажим:
Для каждого типа пресс-формы KingsWeld требуется определенный зажим. Если вы заказываете несколько пресс-форм, в которых используется один и тот же зажим, вам необходимо приобрести только такое количество зажимов, которое соответствует количеству операторов для вашего приложения.

Форма:
Номера деталей пресс-формы составляются логическим образом: префикс «MD», за которым следует тип пресс-формы, за которым следуют соответствующие цифры (например, пресс-форма CC2 для соединения 70-миллиметрового кабеля с 50-миллиметровым кабелем = MDCC27050).

Гильза (для рельсов):
Медная втулка, увеличивающая диаметр небольшого проводника, что позволяет сваривать провод.

Молотковая матрица:
Молотковая матрица выравнивает одну сторону проводника, обеспечивая лучший контакт с рельсом. Используется на рельсах.

Процесс KingsWeld:

Экзотермический процесс KingsWeld состоит из 6 шагов:

1. Поместите очищенные проводники в форму.Убедитесь, что форма сухая и не содержит влаги, предварительно нагревая или сделав тестовое соединение.

2. Поместите металлический диск на дно тигля формы. Диски поставляются с наплавленным металлом.

3. Залить сварной металл в тигель формы. Наплавленный металл находится под зеленым колпачком. Залить весь сварной металл в тигель.

4. Добавьте стартовый порошок в металл шва. Стартовый порох находится под красной крышкой. Залить поверх сварного шва металл. Добавьте небольшое количество стартового порошка к кромке формы — для облегчения розжига — и закройте крышку.

5. С помощью кремневого пистолета зажечь стартовый порох. Вытяните кремневый пистолет, как только будет нажат спусковой крючок, чтобы кремневый пистолет не засорялся. ВНИМАНИЕ: Не кладите никакие открытые части тела прямо на крышку или перед открытием.

6. Примерно через 20 секунд откройте форму с помощью зажима ручки. Удалите шлак ручкой щетки для очистки формы и тщательно очистите форму, включая шкаф и крышку.

Направленные, горизонтальные неоднородности полей оптической толщины облаков, полученные с помощью наземных и аэроспектральных изображений

Исследовательская статья 15 февраля 2017 г.

Исследовательская статья | 15 февраля 2017 г.

Михаэль Шефер 1 , Эйке Бирвирт 1, a , Андре Эрлих 1 , Эвелин Якель 1 , Франк Вернер 2 и Манфред Вендиш 1 Михаэль Шефер и др.Михаэль Шефер 1 , Эйке Бирвирт 1, a , Андре Эрлих 1 , Эвелин Якель 1 , Франк Вернер 2 и Манфред Вендиш 1
  • 1 Лейпцигский институт метеорологии, Университет Лейпцига, Лейпциг, Германия
  • 2 Объединенный центр технологий земных систем, Университет Мэриленда, 5523 Research Park Drive 320, Балтимор, Мэриленд, 21228, США
  • a сейчас находится по адресу: PIER-ELECTRONIC GmbH, Nassaustr.33–35, 65719 Хофхайм-Валлау, Германия
  • 1 Лейпцигский метеорологический институт, Лейпцигский университет, Лейпциг, Германия
  • 2 Объединенный центр технологий земных систем, Мэрилендский университет, 5523 Research Park Drive 320, Балтимор, Мэриленд, 21228, США
  • a сейчас находится по адресу: PIER-ELECTRONIC GmbH, Nassaustr. 33–35, 65719 Хофхайм-Валлау, Германия

Корреспонденция : Михаэль Шефер ([email protected])

Скрыть данные об авторе Получено: 16 августа 2016 г. — Начало обсуждения: 26 августа 2016 г. — Исправлено: 15 декабря 2016 г. — Принято: 28 декабря 2016 г. — Опубликовано: 15 февраля 2017 г.

Облака демонстрируют отчетливые горизонтальные неоднородности своих оптических и микрофизических свойств, что затрудняет их реалистичное представление в моделях погоды и климата. Для исследования горизонтальной структуры облачных неоднородностей исследуются двухмерные горизонтальные поля оптической толщины ( τ ) субтропических перистых и арктических толщ с пространственным разрешением менее 10 м.2-D τ -поля получены из (а) нисходящих (проходящих) измерений спектральной яркости от земли под четырьмя субтропическими перистыми перистыми слоями и (б) восходящих (отраженных) яркостей, измеренных от самолетов над 10 арктическими слоями. Данные были собраны в ходе двух полевых кампаний: (а) облака, аэрозоль, радиация и турбулентность в режиме пассата над Барбадосом (CARRIBA) и (б) ВЕРТИКАЛЬНОЕ распределение льда в арктических облаках (VERDI). Одномерные и двумерные автокорреляционные функции, а также спектральные плотности мощности выводятся из восстановленных τ -полей.Типичный пространственный масштаб неоднородностей облаков определяется количественно для каждого случая облаков. Точно так же определяются масштабы, в которых трехмерные радиационные эффекты влияют на поле излучения. В большинстве исследованных случаев облачности обнаруживаются значительные неоднородности облачности с преобладающей направленной структурой. В этих случаях неоднородности облака благоприятствуют определенному горизонтальному направлению, в то время как поперек этого направления облако имеет однородный характер. Исследования показывают, что недостаточно количественно оценить горизонтальные неоднородности облаков, используя параметры одномерной неоднородности; Необходимы двухмерные параметры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *