Как рассчитать контур заземления самостоятельно – пошаговая инструкция
Защита от статического электричества устанавливается в случаях работы оборудования из материалов, проводящих ток. Расчет контура заземления выполняется с учетом принятых стандартов.
Содержание
- 1
Принципы и правила вычислений согласно ПУЭ
- 2
Порядок расчета и исходные данные
- 3
Пример расчета контура заземления
- 4
Расчет заземляющего устройства в режиме онлайн
- 5
Видео
- *
Комментарии и Отзывы
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:
- Рассчитать контур.
- Подготовить заземляющие электроды и проводники.
- 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:
- 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.
- 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.
| Материал | Профиль сечения | Диаметр, мм | Площадь поперечного сечения, мм | Толщина стенки, мм |
| Черная сталь | Круглый | |||
| Для заземлителей вертикального типа | 16 | — | — | |
| Для горизонтальных устройств | 10 | — | — | |
| В форме прямоугольника | — | 100 | 4 | |
| В виде угла | — | 100 | 4 | |
| Трубный | 32 | — | 3,5 | |
| Оцинкованная сталь | Круглый | |||
| Для заземлителей вертикального класса | 12 | — | — | |
| Для горизонтальных элементов | 10 | — | — | |
| Для устройств с прямоугольным профилем | — | 75 | 3 | |
| Трубный | 25 | — | 2 | |
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 грунта | Значение удельного сопротивления, Ом |
| Торф | 20 |
| Земля, чернозем | 50 |
| Глинистый грунт | 60 |
| Супесь | 150 |
| Песок, если грунтовые воды находятся на расстоянии 5 метров | 500 |
| Песчаный, когда подземное течение расположено на глубине более 5 м | 1000 |
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 электрода | Климатическая зона местности | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Вертикальный | 1,8/2 | 1,5/1,8 | 1,4/1,6 | 1,2/1,4 |
| Горизонтальный | 4,5/7 | 3,5/4,5 | 2/2,5 | 1,5 |
| Климатические признаки зон, в градусах | ||||
| Среднее значение самой низкой температуры в январе | В диапазоне от -20 до +15 | От -14 до +10 | От -10 до 0 | От 0 до +5 |
| Величина самой высокой точки температуры, измеряется в июле | В диапазоне от +16 до +18 | 18-22 | 22-24 | 24-26 |
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 электрооборудования | Величина удельного сопротивления почвы, Ом | Значение сопротивления заземляющего электрода, Ом |
| Искусственное заземляющее устройство, к которому подключаются генераторные и трансформаторные установки | ||
| 660/380 | максимум 100 | 15 |
| больше 100 | 0,5*р | |
| 380/220 | не более 100 | 30 |
| больше 100 | 0,3*р | |
| 220/127 | максимум 100 | 60 |
| больше 100 | 0,6*р |
Формула расчета горизонтального проводника
Коэффициенты использования заземлителей.
| Горизонтальные | Вертикальные | ||||||
| Расположение по контуру | |||||||
| Количество | Сотношение расстояний между электродами и их длиной, м | Число элементов | Численность стержней и длина, м | ||||
| 1м | 2м | 3м | 1м | 2м | 3м | ||
| 4 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 4 | 0,69 | 0,78 | 0,85 |
| 5 | 0,4 | 0,48 | 0,64 | 6 | 0,62 | 0,73 | 0,8 |
| 8 | 0,36 | 0,43 | 0,6 | 10 | 0,55 | 0,69 | 0,76 |
| 10 | 0,34 | 0,4 | 0,56 | 20 | 0,47 | 0,64 | 0,71 |
| 20 | 0,27 | 0,32 | 0,45 | 40 | 0,41 | 0,58 | 0,67 |
| 30 | 0,24 | 0,3 | 0,41 | 60 | 0,39 | 0,55 | 0,65 |
| 50 | 0,21 | 0,28 | 0,37 | 100 | 0,36 | 0,52 | 0,62 |
| 70 | 0,2 | 0,26 | 0,35 | — | — | — | — |
| 100 | 0,19 | 0,24 | 0,33 | — | — | — | — |
| Размещение в один ряд | |||||||
| Количество | Соотношение расстояния и длины, м | Количество | Параметры соотношения расстояний между устройствами и их длиной, м | ||||
| 1м | 2м | 3м | 1м | 2м | 3м | ||
| 4 | 0,77 | 0,89 | 0,92 | 2 | 0,86 | 0,91 | 0,94 |
| 5 | 0,74 | 0,86 | 0,9 | 3 | 0,78 | 0,87 | 0,91 |
| 8 | 0,67 | 0,79 | 0,85 | 5 | 0,7 | 0,81 | 0,87 |
| 10 | 0,62 | 0,75 | 0,82 | 10 | 0,59 | 0,75 | 0,81 |
| 20 | 0,42 | 0,56 | 0,68 | 15 | 0,54 | 0,71 | 0,78 |
| 30 | 0,31 | 0,46 | 0,58 | 20 | 0,49 | 0,68 | 0,77 |
| 50 | 0,21 | 0,36 | 0,49 | — | — | — | — |
| 65 | 0,2 | 0,34 | 0,47 | — | — | — | — |
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:
- Выкопать возле дома траншею по контуру глубиной 0,5 м.
- 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.
- Определить глубину залегания средней точки уголка: h=0.5*l+t=0,5*2,5*0,5=1,75 м.
- 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:
- 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.
- Указать климатическую зону (коэффициент k1) и ввести остальные параметры. R1 (2) и R2 (3) определяют сопротивление заземлителей — горизонтального и вертикального.
- Провести расчет R (4) на основании полученных результатов.
- 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.
Комментарии и отзывы