Расчет шины заземления – Расчет заземления. Пример расчета защитного заземления

Содержание

2 правила выбора ГЗШ — расчет сечения и подключение проводников. Медная или стальная, в ящике или на стене.

главная заземляющая шина подключениеКак мы все знаем, напряжение – это разность потенциалов. Если потенциалы равны, то и напряжения между этими точками нет, а значит и током вас здесь не ударит.

С этой целью в зданиях и делают систему уравнивания потенциалов (СУП). Она может быть основной (ОСУП) и дополнительной (ДСУП).

В статье подробно рассмотрим именно первую. При этом обратите внимание, что если в вашем доме нет ОСУП, то делать дополнительную систему, а также местную (свой контур заземления на одну единственную квартиру) категорически запрещено.

Прежде чем предпринимать подобное, необходимо уточнить в управляющей компании, охвачен ли весь дом ОСУП или нет. Вот наглядная картина того, что может происходить с трубами в многоэтажках, при отсутствии общего заземления и уравнивания потенциалов.искрят трубы в подвале при отсутствии системы уравнивания потенциалов

Как правило, в новостройках проблем со всем этим нет, и ДСУП является обязательной. А вот в старом жилом фонде ОСУП отсутствует. Поэтому в таких случаях никакой самодеятельности!

Иначе поубиваете соседей при первой утечке тока или повреждении изоляции.

Система уравнивания потенциалов

Основная система уравнивания потенциалов соединяет между собой главные инженерные коммуникации на вводе в здание и другие проводящие части оборудования.плакат тб система уравнивания потенциалов

Система должна отвечать требованиям двух нормативных документов:

  • ПУЭ Глава 1.7 “Заземление и защитные меры безопасности”
  • Технический циркуляр №6/2004 “О выполнении основной системы уравнивания потенциалов на вводе в здание” — скачать

Циркуляр был выпущен для разъяснения некоторых положений и рекомендаций ПУЭ, дабы согласовать эти рекомендации с требованием ГОСТ Р51321.1-2000 и ГОСТ Р51732-2001.

Разъяснений некоторые рекомендации ПУЭ действительно требуют, поскольку большинство их почему-то трактуют по разному.

ГЗШ —  медь, сталь или алюминий

Основой ОСУП является главная заземляющая шина – ГЗШ. Какой она должна быть и из какого материала выполнена?подключение ГЗШ схема

В ПУЭ 1.7.119 говорится о том, что функцию ГЗШ может выполнять РЕ шина внутри распределительного устройства. Зачастую так и делается.PE шина внутри ВРУ как ГЗШ

А если ГЗШ вынесена наружу щитовой, отдельно от ВРУ и смонтирована на стене, каких правил при выборе и расчетах здесь придерживаться?

Сначала определимся по материалу изготовления. Пункт 8 циркуляра говорит о том, что отдельно установленную ГЗШ рекомендуется делать из стали.ГЗШ рекомендуется делать из стали

При этом ПУЭ утверждает обратное, что ГЗШ в первую очередь должна быть медной.

Алюминий при этом категорический запрещен!алюминиевая гзш запрещена

Кому же в этой ситуации верить и что в конечном итоге выбрать, сталь или медь?алюминиевая проводка в квартире и дома новые правила

Выбор всегда остается за вами, но опытные профессиональные электромонтеры все же предпочитают медь. Объясняется это тем, что инспекторы энергонадзора при проверках, охотнее подписывают все бумаги при наличии именно медной ГЗШ.соединение меди с алюминием

Лишних вопросов и жарких споров не возникает.

Главная заземляющая шина должна соединять между собой такие элементы как:

  • нулевой защитный проводник питающей линиисоединение нулевого защитного проводника с ГЗШ
  • проводник, присоединенный к заземляющему устройству повторного заземления

Металлический уголок или полосу, которые закапывают в землю на улице или в подвале дома.контур заземления на улице ввод в дом

  • стальные трубы всех коммуникаций на вводе в здание (водопровод, канализация)
    присоединение стальных труб и коммуникаций к главной заземляющей шине

    подключение труб хомутами к системе заземления

  • металлические элементы каркаса здания
  • трубы, кожуха, воздуховоды систем вентиляции и кондиционирования
  • проводник рабочего заземления
Вот наглядная схема того, что должно быть подключено к ГЗШ проводниками системы уравнивания потенциалов.схем а подключения проводов к главной заземляющей шине

А теперь главный вопрос – какого же сечения должна быть заземляющая шина? От чего это зависит, где ее установить и как подключить?

Подбор сечения ГЗШ

Опять обратимся к документам. ПУЭ говорит, что шина установленная в щитовой, то есть там, где есть доступ только для специально обученного персонала может быть:

  • открытой – без каких-либо шкафовгзш в шкафу
  • должна предусматривать возможность индивидуального присоединения всех проводниковоткрытая шина заземления

То есть, под один болт разрешается сажать не более одного проводника или наконечника.111-nb

Касательно размеров в ПУЭ сказано – сечение ГЗШ должно быть не менее сечения PEN проводника питающей линии.

В то же самое время циркуляр говорит немного иначе. Согласно ему, сечение ГЗШ выбирается по следующей таблице:сечение шины гзш

Как видите, здесь выбор делается не исходя из сечения PEN питающего кабеля, а в расчете на фазную жилу!

Все мы знаем, что Pen проводник может быть как равен фазному, так и иметь меньший размер. Например, если у вас кабель от 35мм2 и более, то вы имеете полное право для PEN взять сечение в половину меньше фазного.

Хотя чаще всего питающий кабель от подстанции приходит с одинаковыми жилами (4*120мм2, 4*150мм2).111_SPE

Получается, что если у вас кабель слишком толстый, то по вышеприведенной таблице вовсе не обязательно подбирать такую же большую медную шину ГЗШ. Главное, чтобы она была сечением в половину от фазной жилы.

Чему же верить и как собирать щитовую РЩ-0,4кв? Поскольку циркуляр является своеобразной выжимкой правил и уточнений ПУЭ, то конечно, можно отталкиваться и от него.

Но на практике следует учитывать обе ситуации. То есть, делайте так, чтобы ваша ГЗШ отвечала обоим условиям:

  • не менее сечения фазного проводника
  • и одновременно соответствовала PEN

В этом случае к вам никаких претензий относительно системы заземления и уравнивания потенциалов не будет.шина гзш в щитовой дома

Не всегда ясно, кто будет принимать готовый объект. Насколько он окажется компетентен в своей сфере. Если же делаете, что называется для себя, то выбирайте наиболее оптимальный и экономный вариант, не оглядываясь на возможных инспекторов.

При расчете сечения не забывайте про разницу материалов и марку кабеля.что такое aeroz провод инновационные высоковольтные ВЛ

Питающие вводные кабеля, как правило, выполнены из алюминия. А шину мы решили делать из меди!кабель с пластмассовой изоляцией

Соответственно полезную площадь сечения алюминия, вам придется пересчитать на медь. Помогут в этом деле таблицы ПУЭ для допустимых длительных токов медных и алюминиевых проводов.таблица номинального тока алюминиевых кабелей

Смотрите пропускную способность алюминиевого кабеля и уже по этому току в аналогичной таблице подбираете сечение медной шины.номинальный ток медных кабелей ПУЭ таблица

К примеру, если у вас вводной кабель АВБбШв 4*120мм2, то его PEN проводник имеет сечение 120мм2 и ток I=295А.

По меди это соответствует сечению жилы чуть более 70мм2.

Сообразно этому вам и следует подбирать медную шину ГЗШ. Стандартного размера 4*30мм будет более чем достаточно.

При этом конечно нужно учитывать толщину крепежного болта. Иначе высверлив под него отверстие, у вас может не остаться полезной площади для плотного прилегания наконечника.крепежный болт под заземление

В этом случае выбирайте шинку потоньше, но несколько большую по ширине.таблица размеров и токов медных шин

Дополнительные размеры медных шин:размеры медных шин для ГЗШ

При желании сэкономить и выборе в качестве материала ГЗШ не меди, а стали, берите данные по токам из другой таблицы, относящейся к стальной полосе.номинальный ток для стальной полосы

Здесь как понимаете, размеры уже будут существенно отличаться.

А вот уже готовая таблица для выбора сечения главной заземляющей шины для тех, кто не хочет ничего считать и желает сразу получить готовый результат.таблица выбора главной заземляющей шины ГЗШ в зависимости от кабеля питания

Как сделать ГЗШ своими руками

После расчета сечения и выбора габаритных размеров, необходимо проделать отверстия под болты. Для качественного результат эти отверстия в шине выдавливаются специальным прессом (при его наличии).выдавливание отверстий в шине гзш

Если у вас его нет, ничего страшного. Сначала высверливаете их обычным сверлом, а затем при необходимости расширяете ступенчатым.

как сделать шину гзш своими руками

как сделать шину гзш своими руками

Сам шина крепится на поверхность стены или корпуса шкафа при помощи опорных изоляторов.крепление заземляющей шины на изоляторах

Длину шины рассчитывайте исходя из количества присоединяемых проводников. Самый главный из них – PE или PEN проводник питающей линии.

После изготовления не забудьте нанести соответствующие надписи, которые в зашифрованном виде будут нести всю полезную информацию по ГЗШ. Вот к примеру маркировка заводской шины:расшифровка и маркировка гзш

Как правильно ее расключить в щитовой? Чаще всего с подстанции приходит 4-х жильный кабель с совмещенным нулевым рабочим и защитным проводником. Этот PEN проводник изначально должен сажаться на нулевую защитную шину.куда подключается PEN проводник в щитовой

И только уже с нее, делается перемычка на нулевую рабочую шину.перемычка с Pen проводника на нулевую рабочую шину

Далее вводная PE шина, соединяется с главной заземляющей шиной отдельным PE проводом.111_77

Запомните, что допускать к монтажу систем заземления и уравнивания потенциалов следует действительно квалифицированных людей, до мелочей знающих и понимающих все нюансы и специфику работы.

Нередко грамотный электрик подобен врачу. От его компетенции напрямую зависят жизни посторонних людей.

Собрать шкаф ГЗШ это весьма непростое занятие и порой на его монтаж и комплектацию уходит времени не меньше, чем на сборку трехфазных распределительных щитов.

Вот весьма неплохое и подробное видео на эту тему.

Статьи по теме

domikelectrica.ru

Выбор сечений главной заземляющей шины

Выбор сечений главной заземляющей шины, главного защитного РЕ-проводника, заземляющих проводников и главных проводников

системы уравнивания потенциалов на вводе в здание в зависимости от сечения РЕN проводника питающей сети

где S – площадь поперечного сечения защитного проводника, мм2;

k – коэффициент, значение которого дано в табл. 54В-54Е ГОСТ Р 50571.10-96;

I – действующее значение тока короткого замыкания, протекающего через устройство защиты, А;

t — выдержка времени отключающего устройства, с

При определении номинальных сечений проводников, выражение для электроустановки принято величиной постоянной.

S=, мм2,

Сечения (диаметр), мм2(мм)

Питающий кабель

Главная заземляющая шина

Защитный РЕ проводник (соединительный)

Заземляющий проводник

Главный проводник уравнивания потенциалов

Кол-во жил

Сечение оболочки

Технический циркуляр «Росэлектромонтаж»

№6-1/2000 от 11.05.2000

Алюминий

Медь

Сталь

Медь

шина

Сталь

шина

Сталь

пруток

Медь

изолир. пров-к

Медь

шина

Медь

изолир. пров-к

Сталь

шина

Сталь

пруток

Медь

изолир. пров-к

Сталь

шина

Сталь

пруток

k =94

k =138

k =50

k =143

4х16

15х3

20х4

15х3

20х4

8

16

15х3

25*

20х4

8

10

16х2,5

6

4х25

15х3

20х4

15х3

20х4

8

25

15х3

25

20х4

8

16

16х2,5

6

4х35

15х3

20х4

15х3

20х4

10

25

15х3

25

20х4

10

16

16х2,5

6

4х50

15х3

25х4

15х3

25х4

12

35

15х3

35

25х4

12

25

20х2,5

6

4х70

20х3

40х4

20х3

40х4

16

50

20х3

50

40х4

16

25

30х3

8

4х95

25х3

50х4

25х3

50х4

16

70

25х3

70

50х4

16

25

40х3

8

4х120

30х4

70х4

30х4

70х4

95

30х4

95

70х4

25

40х4

10

4х150

30х4

80х4

30х4

80х4

120

30х4

120

80х4

25

40х4

10

4х185

40х4

40х4

150

40х4

150

25

40х4

10

4х240

40х5

40х5

185

40х5

185

25

40х4

10

k =98

3х16

15х3

20х4

15х3

20х4

8

25

15х3

25

20х4

8

16

16х2,5

6

3х25

46

15х3

20х4

15х3

20х4

12

35

15х3

35

20х4

12

25

16х2,5

6

3х35

57

15х3

30х4

15х3

30х4

12

50

15х3

50

30х4

12

25

20х3

6

3х50

65

20х3

40х4

20х3

40х4

16

50

20х3

50

40х4

16

25

30х3

8

3х70

82

20х3

50х4

20х3

50х4

16

70

20х3

70

50х4

16

25

40х3

8

3х95

102

25х3

50х4

25х3

50х4

16

70

25х3

70

50х4

16

25

40х3

8

3х120

115

30х4

60х4

30х4

60х4

95

30х4

95

60х4

25

40х3

10

3х150

128

30х4

70х4

30х4

70х4

95

30х4

95

70х4

25

40х4

10

3х185

165

30х4

30х4

120

30х4

120

25

40х4

10

3х240

225

40х4

40х4

185

40х4

185

25

40х4

10

studfile.net

Примеры расчёта заземляющего устройства | энергетик

Привёдем несколько примеров для расчёта заземления:

   Любой предварительный расчёт заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя в соответствие с требованием ПУЭ, как уже отмечалось ранее, а также на количество требуемых материалов и затрат на изготовления заземляющего устройства (бурение, ручная забивка заземлителей, сварочные работы, электромонтажные работы).

  Так же отметим, что любой расчёт начинается с расчёта одиночного заземлителя, одиночный заземлитель применяется в  основном  для повторного заземления ВЛ опор, где требования ПУЭ (п. 1.7.103.) общее сопротивление растеканию заземлителей должно быть  не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях: 660, 380 и 220 В.
1.
 Пример расчёта одиночного заземлителя для опоры ВЛ 380 В:

 Примеры расчёта заземляющего устройства     Выбираем арматуру из таблицы 1 для вертикальных заземлителей — круглую сталь ø 16 мм., длиной L — 2,5 м.В качестве грунта примем глину полутвердую (см.  таблицу 5) с удельным сопротивлением ρ — 60 Ом·м. Глубина траншеи равна 0,5 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для третей климатической зоны и длине заземлителей до 2,5 м. с коэффициентом промерзания грунта для вертикальных электродов  ψ — 1,45. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно 30 Ом. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρфакт = ψ·ρ = 1.45 · 60 = 87 Ом·м. Примечание: расчёт одиночного заземлителя проводим без учёта горизонтального сопротивления заземления.

Расчет:

а)  заглубление равно (рис. 2):  h = 0,5l + t = 0,5 · 2,5 + 0,5 = 1,75 м.;

б) сопротивление одного заземлителя вычислим по формуле, (ρэкв =  ρфакт):

Примеры расчёта заземляющего устройства

прим. автора, где ln — логарифм, смотри  ⇒  формулы    на Рис. 4

  Нормируемое сопротивления для нашего примера должно быть не больше 30 Ом., поэтому принимается равным R1 ≈ 28 Ом., что соответствует ПУЭ для одиночного вертикального заземлителя (электрода)  заземления опоры ВЛ  — U ∼ 380 В.

Если недостаточно одного заземлителя для опоры, то можно добавить второй или третий, в этом случае для двух заземлителей расчёт выполняется как для заземлителей в ряд, для трёх заземлителей (треугольником) по контуру, при этом надо иметь в виду, что расчёт треугольником малоэффективный, из-за взаимного влияния электродов друг к другу. 

2.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей в ряд:

 Воспользуемся данными из примера 1 , где R = 27,58 Ом·м для расчёт вторичного заземления электроустановок (ЭУ), где нормативное сопротивление требуется не более Rн = 10 Ом, на вводе в здания, при напряжении 380 В  и каждого повторного заземлителя не более Rн = 30 (см. ПУЭ п.1.7.103 см.  Заземлители) . 

Расчет:

а) для расчёта заземления с расположением в ряд заземлителей, как уже отмечалось выше, возьмем данные из примера 1, где  R1 = 27,58 Ом·м  одиночного заземлителя и Ψ — 1,45 для третей климатической зоне;

б)   предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле 4.3 (см. Расчёт заземления):

Примеры расчёта заземляющего устройстваn0 = 27,58 / 10 = 3,54 шт, где коэффициент спроса (использования) примем η = 1; далее по таблице 3 выберем число электродов n = 3 в ряд при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL и коэффициент спроса  η = 0,78, далее уточняем число электродов:

Примеры расчёта заземляющего устройстваn = 27,58 / (10 · 0,78) = 3,26 шт; где потребуется увеличить число электродов или изменить расстояние к их длине a = 3хL, для экономии материалов примем отношение a = 3хL  и количество вертикальных электродов равным —  n =  3 шт. с коэффициентом спроса η = 0,91: n = 27,58 / (10 · 0,91) = 3,03 шт; т.к. общее сопротивление заземлителя уменьшиться за счёт горизонтального заземлителя;

в) длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей  расположенных в ряд, где а = 3· L = 3 · 2 = 6 м;   Lг = 6 · (3 — 1) = 12 м;

г) сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя находим по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где в качестве верхнего грунта принято глина полутвердая с удельным сопротивлением 60 Ом·м., до глубины верхнего слоя нашей траншеи t = 0,5 м. см. пример 1; выберем  полосу заземлителя 40 х 4 мм., где коэффициент III климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 2,2  и коэффициент спроса примем η = 1, т.к. расстояние  между электродами более 5 м., что исключает влияние около электродной зоны, по количеству принятых электродов, их длине и отношению расстояния между ними (см. таблицу 3  Расчёт заземления) :

ширина полки для полосы b = 0,04 м.

Примеры расчёта заземляющего устройстваRг = 0,366 · (100 · 2,2 / 12 · 1) · lg (2 · 122 /0,04 · 0,5) = 27,90 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — Rг = 27,9 Ом·м;

где,  lg- десятичный логарифм (смотри   формулы   формулы для расчёта рис. 4), b — 0,04 м. ширина полосы, t — 0,5 м. глубина траншеи.

д) Определим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Примеры расчёта заземляющего устройстваRоб =  (27,9 · 27,58) / (27,58 · 1) + (27,9 · 0,91 ·3) = 7,42 Ом·м 

где Rоб общее сопротивление заземлителей; RВ вертикального; RГ — горизонтальногоηВ и ηГ коэффициенты использования вертикального и горизонтального заземлителя, n —  шт количество вертикальных заземлителей.

Rоб = 7,42  Ом·м соответствует норме при напряжении U — 380 В  для ввода в здание, где нормированное  сопротивление не более Rн = 10 Ом (Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В., ПУЭ п.1.7.103.) 

3.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей по контуру:

     В качестве грунта примем сугли́нок — почва с преимущественным содержанием глины и значительным количеством песка с удельным сопротивлением ρ — 100 Ом·м. Вертикальный заземлитель из стальной трубы с наружным диаметром d — 32 мм., толщена стенки  S — 4 мм.,  длиной электрода L — 2,2 м и расстоянием между ними 2,2 м (a = 1хL). Заземлители расположены по контуру. Глубина траншеи равна t = 0,7 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для второй климатической зоны и длине заземлителей до 5 м, его сезонное климатическое значение сопротивление составит Ψ — 1,5. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно Rн10 Ом·м. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρэкв = Ψρ = 1.5 · 100 = 150 Ом·м.

а) вычислим сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня) по формуле 2 см.  Расчёт заземления:

Примеры расчёта заземляющего устройства

RО  = 150 / (2π · 2,2) · (ln (2 · 2,2 / 0,032) + 0,5 · ln (4 · 1,8 + 2,2) / (4 · 1,8 — 2,2)) = 10,85 · (ln 137,5 + 0,5 · ln 1,88) = 56,845 Ом·м., где T = 0,5 · L + t = 0,5 · 2,2 + 0,7 = 1,8 м.  Примем RО = RВ = 56,85 Ом·м.,

б) предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находим по формуле  (см. Расчёт заземления):

Примеры расчёта заземляющего устройстваn = 56,85 /10 = 5,685 шт., округляем по таблице 3 до ближайшего значения, где n = 4 шт., далее по таблице 3 выберем число электродов n = 6 шт по контуру при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL, где коэффициент спроса  η = 0,62 и уточним количество
стержней с коэффициентом использования вертикальных заземлителей:   n = 56,85 /10 · 0,62  = 9,17 шт., т.е требуется увеличить количество Примеры расчёта заземляющего устройстваэлектродов до  n = 10 шт., где коэффициент спроса  ηВ = 0,55 ;  

в) находим длину горизонтального заземлителя исходя из количества заземлителей  расположенных по контуру:  LГ = а · n , LГ = 2,2 · 10 = 22 м., где а = 1 · L = 1 · 2,2 = 2,2 м;

г)  находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя  по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где коэффициент для II климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 3,5, коэффициент спроса примем по таблице 3 — ηГ = 0,34, ширина полосы горизонтального заземлителя b — 40 мм, (если из той же трубы d = 32 мм, то тогда ширина b полосы   будет равна — b = 2 · d = 2 · 32 = 64 мм, b = 0,064 м.) и удельное сопротивление грунта — ρ = 100 Ом.м, по формуле 6:

Примеры расчёта заземляющего устройстваRГ = 0,366 · (100 · 3,5 / 22 · 0,34) · lg (2 · 222 /0,040 · 0,7) = 17,126 · lg 34571,428 = 77,73 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — RГ = 77,73 Ом·м;

д) Определим полное сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растекания тока горизонтальных заземлителей по формуле 6:

Примеры расчёта заземляющего устройстваRоб =  (77,73 · 56,85) / (56,85 · 0,34) + (77,73 · 0,55 ·10) = 9,89 Ом·м , что соответствует заданной норме сопротивления не более Rн = 10 Ом·м.

         Перейти далее:    ⇒           Продолжение примеров расчёта заземления

Данный расчет следует применять как оценочный. После окончания монтажа заземляющего устройства необходимо пригласить специалистов электролаборатории для проведения электроизмерений (для ООО и ИП обязательно).

Вернутся:

на страницу     Заземляющие устройства

на страницу     Заземлители заземляющего устройства 

на страницу     Расчет заземляющего устройства

Перейти в раздел:  Паспорт ЗУ, Акт освидетельствования скрытых работ, Протокол испытания ЗУ

Примечание: данный раздел пока находится в разработке, могут быть опечатки. 

energetik.com.ru

правила и алгоритм вычислений + формулы и примеры

Заземление — ценное сооружение, защищающее владельцев домашней техники от непосредственного контакта с весьма полезным, но крайне ретивым потоком электроэнергии. Заземляющее устройство обеспечит безопасность при «отгорании» нуля, что нередко случается на загородных ЛЭП при шквальном ветре. Оно исключит риски поражений при утечках на нетоковедущие металлические детали и корпус из-за прохудившейся изоляции. Сооружение защитной системы – мероприятие, не требующее сверх усилий и супер вложений, если грамотно сделан расчет заземления. Благодаря предварительным вычислениям будущий исполнитель сможет определиться с предстоящими расходами и с целесообразностью предстоящего дела.

Строить или не строить?

В уже изрядно забытую пору скудного количества бытовых электроприборов владельцы частных домов редко «баловались» устройством заземления. Считалось, что с задачей отведения утечки электричества превосходно справятся естественные заземлители, такие как:

  • стальные или чугунные трубопроводы, если вокруг них не уложена изоляция, т.е. имеется непосредственный плотный контакт с почвой;
  • стальная обсадка водяной скважины;
  • металлические опоры оград, фонарей;
  • свинцовая оплетка подземных кабельных сетей;
  • арматура фундаментов, колонн, ферм, заглубленных ниже горизонта сезонного промерзания.

Обратите внимание, что алюминиевая оболочка подземных кабельных коммуникаций не может использоваться в качестве элемента заземления, т.к. покрыта антикоррозионным слоем. Защитное покрытие препятствует рассеиванию тока в грунте.

Устройство и расчет заземления

Устройство и расчет заземления

Оптимальным естественным заземлителем признан стальной водопровод, проложенный без изоляции. Благодаря значительной протяженности минимизируется сопротивление току растекания. К тому же наружный водопровод укладывают ниже отметки уровня сезонного промерзания. Значит, на параметры сопротивления не будут влиять морозы и засушливая летняя погода. В эти периоды уменьшается влажность грунта, и, как следствие, увеличивается сопротивление.

Стальной каркас подземных железобетонных конструкций может служить элементом системы заземления, если:

  • с глинистым, суглинистым, супесчаным и влажным песчаным грунтом контактирует достаточная по нормам ПУЭ площадь;
  • в период сооружения фундамента арматура в двух или более местах была выведена на дневную поверхность;
  • стальные элементы данного естественного заземления были соединены между собой сваркой, а не проволочной связкой;
  • сопротивление арматуры, играющей роль электродов, рассчитано согласно требованиям ПУЭ;
  • установлена электрическая связь с заземляющей шиной.

Без соблюдения перечисленных условий подземные ж/б сооружения не смогут выполнить функцию надежного заземления.

Расчеты для выбора схемы заземления

Расчеты для выбора схемы заземления

Из всего набора вышеперечисленных естественных заземлителей расчетам подлежат только подземные ж/б конструкции. Точно вычислить сопротивление растеканию тока трубопроводов, металлической брони и каналов подземных силовых сетей не представляется возможным. Особенно если их прокладка осуществлялась пару десятилетий назад, и поверхность существенно изъедена коррозией.

Эффективность естественных заземлителей определяется путем банальных измерений, для производства чего нужно вызвать сотрудника местной энергослужбы. Показания его прибора подскажут, нужен или нет владельцу загородной собственности повторный заземляющий контур в качестве дополнения к существующим мерам заземления, выполненным компанией-поставщиком электроэнергии.

Уравнивание потенциалов - дополнение к защитному заземлению

Уравнивание потенциалов - дополнение к защитному заземлению

При наличии на участке естественных заземлителей с соответствующими нормам ПУЭ значениями сопротивления, устраивать защитное заземление нецелесообразно. Т.е. если прибор «агента» энергоуправления показал меньше 4 Ом, организацию контура заземления можно отложить «на потом». Однако лучше перестраховаться и предупредить вероятные риски, для чего и сооружается искусственное заземляющее устройство.

Расчеты для устройства искусственного заземления

Нужно признаться, что досконально рассчитать устройство заземления сложно, практически невозможно. Даже в среде профессиональных электриков практикуется метод приблизительного подбора количества электродов и расстояний между ними. Слишком много природных факторов влияет на результат работы. Уровень влажности нестабилен, зачастую доподлинно не исследована фактическая плотность и удельное сопротивление грунта и т.д. Из-за чего в конечном итоге сопротивление устроенного контура или единичного заземлителя отличается от расчетного значения.

Эту разницу выявляют посредством тех же измерений и корректируют путем установки дополнительных электродов или путем наращивания длины единичного стержня. Однако от предварительных расчетов отказываться не стоит, потому что они помогут:

  • исключить или сократить дополнительные затраты на приобретение материала и рытье ответвлений траншей;
  • выбрать оптимальную конфигурацию системы заземления;
  • составить план действий.

Для облегчения непростых и довольно запутанных расчетов разработано несколько программ, но для того чтобы грамотно ими воспользоваться пригодятся знания о принципе и порядке вычислений.

Автоматизированный расчет заземления

Автоматизированный расчет заземления

Составляющие защитной системы

Система защитного заземления представляет собой комплекс заглубленных в грунт электродов, соединенных электрической связью с заземляющей шиной. Основными ее составляющими являются:

  • один или несколько металлических стержней, передающих ток растекания земле. Чаще всего в качестве их применяются вертикально забитые в грунт отрезки длинномерного металлопроката: трубы, равнополочного уголка, круглой стали. Реже функцию электродов выполняют горизонтально зарытые в траншею трубы или листовая сталь;
  • металлическая связь, соединяющая группу заземлителей в функциональную систему. Зачастую это горизонтально расположенный заземляющий проводник из полосы, уголка или прутка. Его приваривают к верхушкам заглубленных в грунт электродов;
  • проводник, соединяющий расположенное в земле заземляющее устройство с шиной, а через нее с защищаемой техникой.

Две последних составляющих носят общее название – «заземляющий проводник» и, по сути, выполняют одну и ту же функцию. Разница заключается в том, что металлическая связь между электродами расположена в земле, а проводник, подключающий заземление к шине, находится на дневной поверхности. Отсюда разные требования к материалам и коррозионной устойчивости, а также разброс в их стоимости.

Схема и расчет для устройства защитного заземления

Схема и расчет для устройства защитного заземления

Принципы и правила вычислений

Совокупность электродов и проводников, именуемая заземлением, устанавливается в грунт, который является непосредственным компонентом системы. Потому в расчетах его характеристики принимают непосредственное участие наравне с подбором длины элементов искусственного заземления.

Алгоритм расчетов прост. Производятся они согласно имеющимся в ПУЭ формулам, в которых есть переменные единицы, зависящие от решения самостоятельного мастера, и постоянные табличные значения. Например, приблизительная величина сопротивления грунта.

Определение оптимального контура

Грамотный расчет защитного заземления начинается с выбора контура, который может повторять любую из геометрических фигур или обычную линию. Выбор этот зависит формы и размеров площадки, имеющейся в распоряжении мастера. Удобней и проще соорудить линейную систему, потому что для установки электродов потребуется вырыть только одну прямую траншею. Но расположенные в один ряд электроды будут экранировать, что неизбежно отразиться на токе растекания. Потому при расчетах линейного заземления в формулы вводится поправочный коэффициент.

Самой востребованной схемой для самостоятельного сооружения защитного заземления признают треугольник. Расположенные в вершинах его электроды при достаточном удалении друг от друга не мешают принятому каждым из них току свободно рассеиваться в земле. Трех металлических стержней для устройства защиты частного дома считают вполне достаточным количеством. Главное их правильно расположить: забить в грунт металлические стержни нужной длины на эффективном для работы расстоянии.

Расстояния между вертикальными электродами должны быть равными, независимо от конфигурации системы заземления. Расстояние между двумя соседними стержнями не должно быть равно их длине.

Специфика расчета заземления линейного типа

Специфика расчета заземления линейного типа

Выбор и расчет параметров электродов и проводников

Основными рабочими элементами защитного заземления являются вертикальные электроды, потому что рассеивать утечки тока придется именно им. Длина металлических стержней интересна, как с точки зрения эффективности защитной системы, так и с точки зрения металлоемкости и цены материала. Расстояние между ними определяет длину компонентов металлической связи: опять же расход материала для создания заземляющих проводников.

Обратите внимание, что сопротивление вертикальных заземлителей зависит преимущественно от их длины. Поперечные размеры несущественно влияют на эффективность. Однако величина сечения нормируется ПУЭ ввиду необходимости создать износостойкую защитную систему, элементы которой не менее 5-10 лет будут постепенно разрушаться коррозией.

Выбираем оптимальные параметры, учитывая, что лишние расходы нам вовсе не к чему. Не забываем, что чем больше метров металлопроката мы загоним в землю, тем больше пользы мы получим от контура. Метры «набрать» можно либо увеличивая длину стержней, либо увеличивая их количество. Дилемма: установка многократных заземлителей заставит изрядно потрудиться на поприще землекопа, а забивание длинных электродов кувалдой вручную превратит в крепкого молотобойца.

Что лучше: численность или длина, выберет непосредственный исполнитель, но существуют правила, согласно которым определяется:

  • длина электродов, потому что заглубить их нужно ниже горизонта сезонного промерзания как минимум на полметра. Так нужно, чтобы работоспособность системы не слишком страдала сезонных факторов, а также от засух и дождей;
  • расстояние между вертикальными заземлителями. Оно зависит от конфигурации контура и от длины электродов. Определить его можно по таблицам.

Отрезки металлопроката по 2,5-3 метра забивать кувалдой в землю трудно и неудобно даже с учетом того, что их 70 см будет погружено в заранее вырытую траншею. Рациональной длинной заземлителей считают 2,0м с вариациями вокруг этой цифры. Не забудьте, что длинные отрезки металлопроката нелегко и весьма накладно будет доставить на объект.

Как правильно рассчитать защитное заземление и выбрать оптимальную схему

Как правильно рассчитать защитное заземление и выбрать оптимальную схему

Грамотно экономим на материале

Уже упоминалось, что от сечения металлопроката мало что зависит, кроме цены материала. Разумней купить материал с наименьшей возможной площадью сечения. Без длительных рассуждений приведем наиболее экономичные и устойчивые к ударам кувалды варианты, это:

  • трубы с внутренним диаметром 32 мм и толщиной стенки 3 и более мм;
  • равнополочный уголок со стороной 50 или 60 мм и толщиной 4-5 мм;
  • круглая сталь с диаметром 12-16 мм.

Для создания подземной металлической связи лучше всего подойдет стальная полоса толщиной 4 мм или 6миллиметровый пруток. Не забываем, что горизонтальные проводники нужно приварить к вершинам электродов, потому к выбранному нами расстоянию между стержнями прибавим еще по 20 см. Надземный участок заземляющего проводника можно сделать из 4миллиметровой стальной полосы шириной 12 мм. Вывести на щиток его можно от ближайшего электрода: так и копать меньше придется, и материал сэкономим.

Как расчитать расход материала для заземления

Как расчитать расход материала для заземления

А вот теперь непосредственно формулы

С формой контура и с размерами элементов мы определились. Теперь можно загнать требующиеся параметры в специальную программу для электриков или воспользоваться приведенными ниже формулами. В соответствии с типом заземлителей выбираем формулу для производства расчетов:

Правила ПУЭ и нормы расчетов для организации заземления

Правила ПУЭ и нормы расчетов для организации заземления

Или воспользуемся универсальной формулой для расчета сопротивление одного вертикального стержня:

Универсальные расчеты заземляющего контура для дома

Универсальные расчеты заземляющего контура для дома

Для вычислений потребуются вспомогательные таблицы с приблизительными значениями, зависящими от состава грунта, его усредненной плотности, способности удерживать влагу и от климатической зоны:

Таблицы с постоянными значениями для расчета заземления

Таблицы с постоянными значениями для расчета заземления

Рассчитаем количество электродов, не учитывая значение сопротивления заземляющего горизонтального проводника:

Расчет параметров электродов для устройства заземления

Расчет параметров электродов для устройства заземления

Вычислим параметры горизонтального элемента системы заземления – горизонтального проводника:

Расчеты сопротивления горизонтального заземлителя

Расчеты сопротивления горизонтального заземлителя

Подсчитаем сопротивление вертикального электрода с учетом значения сопротивления горизонтального заземлителя:

Алгоритм расчета защитного заземления

Алгоритм расчета защитного заземления

Таблица нормативных значений для расчета заземления

Таблица нормативных значений для расчета заземления

Согласно результатам, полученным в результате усердных вычислений, запасаемся материалом и планируем время для устройства заземления.

Ввиду того что наибольшим сопротивлением наше защитное заземление будет обладать в засушливый и морозный период, его сооружением желательно заняться именно в это время. На строительство контура при правильной организации потратить нужно будет пару дней. Перед засыпкой траншеи надо будет проверить работоспособность системы. Это лучше сделать, когда в почве меньше всего содержится влаги. Правда, зима не слишком располагает к труду на открытых площадках, и земляные работы осложняет замерзший грунт. Значит, займемся строительством системы заземления в июле или в начале августа.

stroy-banya.com

8.2 Расчет защитного заземления

Цель расчета заземления — определить число и длину вертикальных элементов (стержней), длину горизонтальных элементов (соединительных полос) и разместить заземлители на плане электроустановки, исходя из значений допустимых сопротивления и максимального потенциала заземлителя.

Расчет производится в следующем порядке:

1 Определяется норма сопротивления заземления Rнв зависимости от напряжения, режима работы нейтрали, мощности и других данных электроустановки;

2 Определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента:

расч=табл., (8.1)

где расч— расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента;

табл— удельное сопротивление грунта по таблице 8.1;

 — климатический коэффициент по таблице 8.2.

Таблица 8.1 — Значения удельных сопротивлений грунтов при влажности 10 — 12 % к массе грунта

Грунт

Удельное сопротивление, Ом·м

Грунт

Удельное сопротивление, Ом·м

Глина

40

Супесок

300

Суглинок

100

Песок

700

Чернозем

200

Скалистый

2000

Таблица8.2 — Значения климатических коэффициентов и признаки зон

Тип заземлителя

Климатические зоны

I

II

III

IV

Вертикальные стержни длиной lс=2-3 м и при глубине заложенияН0= 0,5-0,8 м

1,8–2,0

1,5–1,8

1,4–1,6

1,2–1,4

Горизонтальные полосовые заземлители при глубине заложения Н0 = 0,8 м

4,5–7,0

3,5–4,5

2,0–2,5

1,5–2,0

Признаки климатических зон

Средняя температура января, оС

от -20 до -15

от -14 до -10

от -10 до 0

от 0 до +5

Средняя температура июля, оС

от +16 до +18

от +18 до + 22

от +22 до +24

от +24 до +28

3 Определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя Rсс учетом удельного сопротивления грунта:

, (8.2)

где Rс— сопротивление одиночного вертикального заземлителя с учетом удельного сопротивления грунта, Ом;

d— диаметр стержня, м;

— длина вертикального заземлителя, м;

— расстояние от поверхности земли до середины заземлителя;

— глубина заложения заземляющего устройства, м.

4 Учитывая нopмyсопротивления заземленияRн, определяют число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования:

, (8.3)

где n— число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования.

5 Разместив заземлители на плане и, задавшись отношением расстояния между одиночными заземлителями Sк их длине ,определяют с учетом коэффициента использования вертикальных стержнейсокончательно число заземлителей и сопротивление заземлителей — без учета соединительной полосы:

, (8.4)

где n1— окончательное число заземлителей с учетом взаимного экранирования;

с— коэффициент использования вертикальных стержней (таблица 8.3).

Таблица 8.3 — Коэффициенты использования вертикальных заземлителей

Отношение расстояния

между заземлителями (м) к их длине (м),

Число заземлителей n

2

4

6

10

20

40

60

100

Заземлители располагаются в ряд

1

0,85

0,73

0,65

0,59

0,48

2

0,91

0,83

0,77

0,74

0,67

Заземлители располагаются по контуру

1

0,69

0,61

0,55

0,47

0,41

0,39

0,36

2

0,78

0,73

0,68

0,63

0,58

0,55

0,52

3

0,85

0,80

0,76

0,71

0,66

0,64

0,62

, (8.5)

где Rсс— сопротивление заземлителей без учета соединительной полосы.

6 Определяется сопротивление соединительной полосы :

, (8.6)

где — сопротивление соединительной полосы, Ом;

— длина соединительной полосы, м;

S— расстояние между одиночными заземлителями, м;

— ширина соединительной полосы, м;

— глубина заложения полосы, м.

Далее с учетом коэффициента использования полосы (таблица 4.4) уточняется:

, (8.7)

Rп— сопротивление соединительной полосы.

Таблица 8.4 — Коэффициенты использования горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные заземлители

Отношение расстояния

между заземлителями (м) к их длине (м),

Число вертикальных заземлителей n1

2

4

6

10

20

40

60

100

Вертикальные заземлители расположены в ряд

1

0,85

0,77

0,72

0,62

0,42

2

0,94

0,89

0,84

0,75

0,56

Вертикальные заземлители расположены по контуру

1

0,45

0,40

0,34

0,27

0,22

0,20

0,19

2

0,55

0,48

0,40

0,32

0,29

0,27

0,23

3

0,70

0,64

0,56

0,45

0,39

0,36

0,33

7 Определяют общее сопротивление заземляющего устройства и соединявшей полосы и проверяют, соответствует ли оно нормативному значению Rн:

, (8.8)

R— общее сопротивление заземляющего устройства и соединительной полосы.

Пример расчета.Заземлению подлежит оборудование понижающей подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Мощность трансформатора 200 кВ·А, схема соединения обмотокY/н, т.е. на стороне высокого напряжения — глухозаземленная нейтраль, низкого — изолированная нейтраль. Грунт — суглинок, климатическая зона -II.

Для заземляющего устройства в качестве вертикальных стержней предполагается использовать угловую сталь с шириной полки 40 мм, длиной 3 м; в качестве соединительной полосы — стальную шину сечением 40х4 мм.

1 Токи замыкания на землю в подобных установках меньше 500 А, поэтому для заданной мощности трансформатора нормированное сопротивление заземляющего устройства Rн4 Ом.

2 Удельное сопротивление грунта Ом·м (см. таблицу 8.1). С учетом климатических коэффициентов1,4;4 (см. таблицу 8.2) расчетные удельные сопротивления:Омм,Омм.

3 Эквивалентный диаметр стержней: d = 0,95. 0,04 = 0,038 м.

Сопротивление одиночного заземлителя при Н0 = 0,5 м и H = 0,5+ 3/2 = 2 м определяем по формуле (8.2):

Ом.

4 Без учета взаимного экранирования число заземлителей n= 40,5 / 4 = 10 шт.

5 Заземляемый объект – небольшое, отдельно стоящее здание, поэтому заземляющее устройство выбираем контурное в виде прямоугольника (рисунок 8.1) с ориентировочным соотношением сторон — 2х3.

Рисунок 8.1 — Эскиз заземления

Исходя из реальных условий, берем отношение = 1. Тогда(см. таблицу 4.3) ишт. Сопротивление заземлителейОм.

6 Длина соединительной полосы м;берем равнойм. Тогда сопротивление соединительной полосы формула (4.6) равно:

Ом.

С учетом коэффициента использования полосы (см. таблицу 4.4)Ом.

7 Общее сопротивление заземляющего устройства находим по формуле (4.8).

Ом.

Полученное расчетное сопротивление Rудовлетворяет требованиям ПУЭ:R<Rн= 4 Ом. Стержневые заземлители длиной по 3 м в количестве 18 шт. расположены в прямоугольном контуре размером 11х16 м.

studfile.net

инструкция, таблицы и формулы для просчитывания сопротивления заземляющего устройства, пример вычисления и онлайн-калькулятор

Защита от статического электричества устанавливается в случаях работы оборудования из материалов, проводящих ток. Расчет контура заземления выполняется с учетом принятых стандартов.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Принципы и правила вычислений согласно ПУЭ

Перед рассчетом параметров заземления электрических проводников, а также их размеров, надо определить тип грунта. Рекомендуется использовать собранную установщиком информацию и постоянные значения, указанные в таблицах. При выполнении подсчетов нужно руководствоваться требованиями ГОСТа и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Порядок расчета и исходные данные

Для определения допустимого вертикального или горизонтального заземления следует:

  1. Рассчитать контур.
  2. Подготовить заземляющие электроды и проводники.
  3. Воспользоваться формулами для расчета.

Определение оптимального контура защитного заземления

Для получения оптимального растекания напряжения подбирается форма контура. Устройство представляет собой прямую линию либо геометрическую фигуру.

Менее затратным вариантом при определении необходимого контура заземления будет использование линейной схемы, в соответствии с которой нужно только выкопать одну траншею.

В процессе эксплуатации показатели напряжения и формы растекания могут измениться, потому при расчетах используется поправочный коэффициент. Подходящим вариантом будет применение треугольной формы контура: монтаж электродных элементов выполняется по вершинам геометрической фигуры. Для частного домовладения достаточно будет использовать три электрода.

Алекс Жук подробно рассказал о вычислении параметров заземления, а также количества проводников и электродов.

Электроды и проводники — выбор и расчет

Вертикальные электродные элементы являются основными составляющими, которые учитываются при расчете контура заземления. Длина приспособлений определяется расстоянием между ними. Непосредственно от размера электродов зависит и величина сопротивления. Значение сечения определяется в соответствии с ПУЭ, в связи с этим необходимо создать максимально износостойкую систему.

При выборе нужных размеров нужно иметь ввиду, что чем бо́льшая часть электрода погружается в землю, тем более эффективным получится контур. Для увеличения метража повышается количество самих стержней или берутся элементы с более высокими показателями длины. Здесь потребитель выбирает самостоятельно, что ему сделать проще: установить много электродов в землю или забивать каждый из них максимально глубоко.

Правила выбора и расчета:

  1. Длина электродных элементов выбирается с учетом того, что заземляться они должны не менее, чем на 0,5 м (среднее значение сезонного промерзания грунта). Установка стержня ниже этого показателя обеспечит корректную работу всех электрических приборов независимо от погодных условий.
  2. Расстояние между вертикальными элементами. Показатель определяется конфигурацией контура, а также длиной составляющих.

Трехметровые электроды устанавливать сложнее. Оптимальным считается использование двухметровых элементов с небольшим отклонением в большую либо меньшую сторону.

Канал «Дни Решений» рассказал о теоретических особенностях определения параметров необходимого защитного заземления и нюансах создания контура.

Размеры материала для заземления

Подбор материалов начинается с расчета минимальной длины.

МатериалПрофиль сеченияДиаметр, ммПлощадь поперечного сечения, ммТолщина стенки, мм
Черная стальКруглый
Для заземлителей вертикального типа16
Для горизонтальных устройств10
В форме прямоугольника1004
В виде угла1004
Трубный323,5
Оцинкованная стальКруглый
Для заземлителей вертикального класса12
Для горизонтальных элементов10
Для устройств с прямоугольным профилем753
Трубный252

Формулы расчета

Для вычислений применяются формулы, исходя из характеристик заземлителя. Необходимо будет посчитать величину сопротивлений растекания тока, а также вертикального стержня.

Как определить сопротивление растеканию тока

Пример расчета приведен на изображении. Выбор формул зависит от расположения стержня электрода. Роль играет и вид логарифма.

Универсальная формула расчета сопротивления вертикального стержня

Обозначение символов:

  • Рэкв — параметр эквивалентного сопротивления почвы, измеряющийся в Ом/м;
  • d — диаметр изделия, мм;
  • L — размер непосредственно стержня, измеряется в метрах;
  • Т — значение расстояния от середины изделия до поверхности земли.
Таблицы вспомогательной информации для расчета заземления

Значение удельного сопротивления почвы зависит от степени влажности грунта. Для обеспечения максимальной стабильности заземлителя, а также предотвращения негативного воздействия погодных условий, его нужно установить на глубине 0,7 м.

Показатели для различных видов почвы.

Тип грунтаЗначение удельного сопротивления, Ом
Торф20
Земля, чернозем50
Глинистый грунт60
Супесь150
Песок, если грунтовые воды находятся на расстоянии 5 метров500
Песчаный, когда подземное течение расположено на глубине более 5 м1000

Установку системы заземления необходимо производить так, чтобы стержень полностью проходил верхний слой почвы, а также часть нижнего. При этом надо учитывать сезонный климатический коэффициент.

Величина сопротивления грунта.

Разновидность электродаКлиматическая зона местности
1234
Вертикальный1,8/21,5/1,81,4/1,61,2/1,4
Горизонтальный4,5/73,5/4,52/2,51,5
Климатические признаки зон, в градусах
Среднее значение самой низкой температуры в январеВ диапазоне от -20 до +15От -14 до +10От -10 до 0От 0 до +5
Величина самой высокой точки температуры, измеряется в июлеВ диапазоне от +16 до +1818-2222-2424-26
Расчет вертикальных заземлителей – таблица и формула

Расчет производится по формуле N=(R1*X)/R2. R2 представляет собой нормируемую величину сопротивления растекания тока электрода, который определяется стандартом ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации установок потребителя).

Нормы, которых следует придерживаться.

Свойства электрооборудованияВеличина удельного сопротивления почвы, ОмЗначение сопротивления заземляющего электрода, Ом
Искусственное заземляющее устройство, к которому подключаются генераторные и трансформаторные установки
660/380максимум 10015
больше 1000,5*р
380/220не более 10030
больше 1000,3*р
220/127максимум 10060
больше 1000,6*р
Формула расчета горизонтального проводника

Коэффициенты использования заземлителей.

ГоризонтальныеВертикальные
Расположение по контуру
Количество

Сотношение расстояний между электродами и их длиной, м

Число элементовЧисленность стержней и длина, м
40,450,550,6540,690,780,85
50,40,480,6460,620,730,8
80,360,430,6100,550,690,76
100,340,40,56200,470,640,71
200,270,320,45400,410,580,67
300,240,30,41600,390,550,65
500,210,280,371000,360,520,62
700,20,260,35
1000,190,240,33
Размещение в один ряд
КоличествоСоотношение расстояния и длины, мКоличествоПараметры соотношения расстояний между устройствами и их длиной, м
40,770,890,9220,860,910,94
50,740,860,930,780,870,91
80,670,790,8550,70,810,87
100,620,750,82100,590,750,81
200,420,560,68150,540,710,78
300,310,460,58200,490,680,77
500,210,360,49
650,20,340,47

Канал «Не только СТРОЙКА» рассказал о методике ведения расчетов параметров заземления с помощью специальной программы индивидуально для каждого жилого дома.

Пример расчета контура заземления

Для изготовления заземлителя обычно используется металлический уголок длиной 2,5-3 метра и размером 50х50 мм. При установке расстояние между элементами должно соответствовать их длине, или 2,5-3 метра. Показатель сопротивления для глиняного грунта будет 60 Ом*м. Согласно таблице климатических зон, значение сезонности для средней полосы составит около 1,45. Сопротивление будет равно: 60*1,45=87 Ом*м.

Пошаговый алгоритм монтажа заземления:

  1. Выкопать возле дома траншею по контуру глубиной 0,5 м.
  2. Забить в ее дно металлический уголок. Габариты его полки подобрать с учетом условного диаметра электродного элемента, который вычисляется по формуле d=0.95*p=0.995*0.05=87 Ом*м.
  3. Определить глубину залегания средней точки уголка: h=0.5*l+t=0,5*2,5*0,5=1,75 м.
  4. Подставить данное значение в ранее описанную формулу для расчета величины сопротивления одного заземлителя. Полученный параметр в итоге составит 27,58 Ом.

Необходимое число электродов можно определить по формуле N=R1/(Kисп*Rнорм). В результате получится 7. Изначально в качестве Кисп применяется цифра 1. В соответствии с табличными данными, для семи заземлительных устройств значение составит 0,59. Подставив полученную величину в формулу расчета, получаем результат: для дачного участка необходимо использовать 12 электродных элементов.

Соответственно, производится новый перерасчет с учетом этого параметра. Кисп по таблице теперь составит 0,54. Если использовать это значение в формуле, то в результате получится 13 штук. Тогда величина сопротивления электродов будет равна 4 Ома.

Расчет заземляющего устройства в режиме онлайн

Ускорить расчетный процесс помогает применение онлайн-калькулятора.

Алгоритм работы:

  1. Вычислить удельное сопротивление грунта ρ (1), учитывая его неоднородность. Для этого выбирать состав верхнего и нижнего слоя земли. Калькулятор сам подбирает необходимые значения для ρ1 и ρ2.
  2. Указать климатическую зону (коэффициент k1) и ввести остальные параметры. R1 (2) и R2 (3) определяют сопротивление заземлителей — горизонтального и вертикального.
  3. Провести расчет R (4) на основании полученных результатов.
  4. Ознакомиться с итогом.

Рекомендуется проверить, соответствует ли нормам (ПУЭ 1.7.101) сопротивление заземляющих устройств. Если оно превышает допустимое значение, надо изменить исходные параметры. В частности, уменьшить или увеличить количество вертикальных заземлителей.

Видео

Канал «Pro Дом» рассказал об алгоритме проведения расчетов для установки заземлительных электродов в бумажном формате и выборе резисторов.

razvodka.net

программы расчета защитного контура, допустимого сопротивления

Заземление необходимо для обеспечения безопасности в случае повреждения электроустройств, изоляции силовой проводки, замыкания проводников. Суть заземления сводится к снижению потенциала в месте прикосновения к заземлённой электроустановке до максимально допустимых значений.

Заземление предприятия

Заземление предприятия

Снижение потенциала выполняется двумя способами:

  • Зануление – соединение корпуса устройства с нулевым проводником, идущим к подстанции;
  • Заземление – подсоединение корпуса к заземляющему контуру, расположенному в грунте за пределами здания.

Первый вариант осуществляется проще, но в случае повреждения нулевого проводника перестает выполнять свои функции, а это опасно. Поэтому наличие контура заземления является обязательным условием обеспечения безопасности.

Расчет заземления предполагает определение сопротивления заземляющего устройства, которое не должно быть больше заданного техническими нормами.

Заземляющий контур

Конструкция контура заземления, виды используемых материалов, ограничены условиями, которые содержатся в документах, к примеру, в ПУЭ, правилах устройства электроустановок.

Заземляться должны все без исключения электроустановки, как на подстанции, так и на предприятии или в быту.

Наиболее распространенной конструкцией заземляющего контура является один или несколько металлических штырей (заземлителей), заглубленных в землю и соединенных между собой сварным соединением. При помощи металлического проводника контур заземления соединяется с заземляемыми устройствами.

Контур заземления

Контур заземления

В качестве заземлителей используются неокрашенные стальные или стальные обмедненные материалы, размеры которых не должны быть меньше приведенных ниже:

  • Прокат круглый – диаметр не менее 12 мм;
  • Уголок – не менее 50х50х4 мм;
  • Трубы – диаметром не менее 25 мм с толщиной стенок не менее 4 мм.

Чем лучше проводимость заземлителей, тем эффективнее работает заземление, поэтому самый предпочтительный вариант – использование медных электродов, но на практике это не встречается, ввиду высокой стоимости меди.

Ничем не покрытая сталь имеет высокую коррозионную способность, особенно на границе влажного грунта и воздуха, поэтому определена минимальная толщина стенок металла (4 мм).

Оцинкованный металл хорошо сопротивляется коррозии, но не в случае протекания токов. Даже самый минимальный ток вызовет электрохимический процесс, в результате чего тонкий слой цинка прослужит минимальное время.

Современные системы заземления выполняются на основе обмедненной стали. Поскольку количество меди для изготовления невысоко, то стоимость готовых материалов ненамного превышает стальные, а срок службы многократно возрастает.

Заземлитель из уголка

Заземлитель из уголка

Наиболее распространенными конструкциями контуров заземления являются треугольное или рядное размещение электродов. Расстояние между соседними электродами должно составлять 1.2-2 м, а глубина закладки – 2-3 м. Глубина закладки (длина электродов) во многом зависит от характеристик грунта. Чем выше его электрическое сопротивление, тем глубже должны залегать электроды. В любом случае эта глубина должна превышать глубину промерзания грунта, поскольку замерзший грунт имеет высокое омическое сопротивление. То же самое относится и к участкам земли с низкой влажностью.

Там, где возможно протекание токов высокого значения, к примеру, на подстанции или предприятии с мощным оборудованием, подход к выбору конструкции контура заземления и его расчет имеют очень большое значение для безопасности.

Факторы сопротивления заземления

Расчет защитного заземляющего устройства зависит от многих условий, среди которых можно выделить основные, которые используются при дальнейших расчетах:

  • Сопротивление грунта;
  • Материал электродов;
  • Глубина закладки электродов;
  • Расположение заземлителей относительно друг друга;
  • Погодные условия.

Сопротивление грунта

Сам по себе грунт, за несколькими исключениями, обладает низкой электропроводностью. Данная характеристика меняется, в зависимости от содержания влаги, поскольку вода с растворенными в ней солями является хорошим проводником. Таким образом, электрические свойства грунта зависят от количества содержащейся влаги, солевого состава и свойств грунта удерживать в себе влагу.

Структура грунта

Структура грунта

Распространенные типы грунта и их характеристики

Тип грунтаУдельное сопротивление ρ, Ом•м
Скала4000
Суглинок100
Чернозем30
Песок500
Супесь300
Известняк2000
Садовая земля50
Глина70

Из таблицы видно, что удельное сопротивление может отличаться на несколько порядков. В реальных условиях ситуация осложняется тем, что на разных глубинах тип грунта может быть различным и без четко выраженных границ между слоями.

Материал электродов

Эта часть расчетов наиболее проста, поскольку при изготовлении заземления используется только несколько разновидностей материалов:

  • Сталь;
  • Медь;
  • Обмедненная сталь;
  • Оцинкованная сталь.

Медь в чистом виде не используется по причине высокой стоимости, наиболее часто применяемые материалы – это чистая и оцинкованная сталь. В последнее время все чаще стали встречаться системы заземления, в которых используется сталь, покрытая слоем меди. Такие электроды имеют наименьшее сопротивление, которое имеет хорошую стабильность во времени, поскольку медный слой хорошо сопротивляется коррозии.

Наихудшие характеристики имеет ничем не покрытая сталь, поскольку слой коррозии (ржавчина) увеличивает переходное сопротивление на границе электрод-грунт.

Обмедненные электроды

Обмедненные электроды

Глубина закладки

От глубины закладки электродов зависят линейная протяженность границы касания электрода и грунта и величина слоя земли, который участвует в цепи протекания тока. Чем больше этот слой, тем меньшее значение сопротивления он будет иметь.

На заметку. Кроме этого при установке электродов следует иметь в виду, что чем глубже они располагаются, тем ближе будут находиться к водоносному слою.

Расположение электродов

Данная характеристика наименее очевидна и трудна для понимания. Следует знать, что каждый электрод заземления имеет некоторое влияние на соседние, и чем ближе они будут расположены, тем меньше будет их эффективность. Точное обоснование эффекта довольно сложное, просто следует его учитывать при расчетах и строительстве.

Проще объяснить зависимость эффективности от количества электродов. Здесь можно привести аналогию с параллельно соединенными резисторами. Чем их больше, тем меньше суммарное сопротивление.

Расположение заземлителей в один ряд

Расположение заземлителей в один ряд

Погодные условия

Наилучшие параметры заземляющее устройство имеет при повышенной влажности грунта. В сухую и морозную погоду сопротивление грунта резко возрастает и при достижении некоторых условий (полное высыхание или промерзание) принимает максимальное значение.

Обратите внимание! Для того чтобы минимизировать влияние погодных условий, глубина закладки электродов должна быть ниже максимальной глубины промерзания зимой или доходить до водоносного слоя для исключения пересыхания.

Важно! Последующие расчеты необходимо производить для наихудших условий эксплуатации, поскольку во всех иных случаях сопротивление заземления будет снижаться.

Методика расчета

Основным параметром расчета является необходимое значение сопротивления заземления, которое регламентируется нормативными документами, в зависимости от величины напряжения питания, типа электроустановок, условий их использования.

Строгий расчет защитного заземления, который дает значения количества и длины электродов, не существует, поэтому он выполняется на основе некоторых приближенных данных и допусков.

Для начала учитывается тип грунта, и определяется примерная длина электродов заземления, их материал и количество. Далее выполняется расчет, порядок которого следующий:

  • Определяется сопротивление растекания тока для одного электрода;
  • Рассчитывается количество вертикальных заземлителей с учетом их взаимного расположения.

Одиночный заземлитель

Сопротивление растекания тока рассчитаем, согласно формуле:

Формула 1

Формула 1

В данном выражении:

ρ – удельное эквивалентное сопротивление грунта;

l – длина электрода;

d – диаметр;

t – расстояние от поверхности земли до центра электрода.

При использовании уголка вместо трубы или проката принимают:

d = b·0.95, где b – ширина полки уголка.

Эквивалентное сопротивление многослойного грунта:

Формула 2

Формула 2

где:

  • ρ1 и ρ2 – удельные сопротивления слоев грунта;
  • Н – толщина верхнего слоя;
  • Ψ – сезонный коэффициент.

Сезонный коэффициент зависит от климатической зоны. Также в него вносятся поправки, в зависимости от количества использованных электродов. Ориентировочные значения сезонного коэффициента составляют от 1.0 до 1.5.

Количество электродов

Необходимое количество электродов определяется из выражения:

n = Rз/(К·R), где:

  • Rз – допустимое максимальное сопротивление заземляющего устройства;
  • К – коэффициент использования.

Коэффициент использования выбирается. в соответствии с выбранным количеством заземлителей, их взаимного расположения и расстояния между ними.

Рядное расположение электродов

Отношение расстояния между электродами к их длинеКоличество
электродов
Коэффициент
14
6
10
0,66-0,72
0,58-0,65
0,52-0,58
24
6
10
0,76-0,8
0,71-0,75
0,66-0,71
34
6
10
0,84-0,86
0,78-0,82
0,74-0,78

Контурное размещение электродов

Отношение расстояния между электродами к их длинеКоличество
электродов
Коэффициент
14
6
10
0,84-0,87
0,76-0,80
0,67-0,72
24
6
10
0,90-0,92
0,85-0,88
0,79-0,83
34
6
10
0,93-0,95
0,90-0,92
0,85-0,88

Не всегда расчет контура заземления выдает необходимое значение, поэтому, возможно, его потребуется произвести несколько раз, изменяя количество и геометрические размеры заземляющих электродов.

Измерение заземления

Для измерения сопротивления заземления используются специальные измерительные приборы. Правом измерения заземления обладают организации с соответствующим разрешением. Обычно это энергетические организации и лаборатории. Измеренные параметры вносятся в протокол измерения и хранятся на предприятии (в цеху, на подстанции).

Прибор для измерения заземления

Прибор для измерения заземления

Расчет сопротивления заземления представляет сложную задачу, в которой необходимо учитывать множество условий, поэтому рациональнее воспользоваться помощью организаций, которые специализируются в данной области. Для решения задачи можно произвести расчеты на он-лайн калькуляторе, пример которых можно найти в интернете в свободном доступе. Программа калькулятора сама подскажет, какие данные необходимо учитывать при вычислениях.

Видео

amperof.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о