Как рассчитать провод заземления

Обновлено: 27.04.2024

Сопротивление заземления

Сопротивление заземления (сопротивление растеканию электрического тока) определяется как величина "противодействия" растеканию электрического тока в земле, поступающего в неё через заземлитель.

Измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай - нулевая величина, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании "вредных" электротоков, что гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение землей.

Так как идеала достигнуть невозможно, все электрооборудование и электроника создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления = 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом.

Приведённые выше нормы сопротивления заземления справедливы для нормальных грунтов с удельным электрическим сопротивлением
не более 100 Ом*м (например, глина / суглинки).

Если грунт имеет более высокое удельное электрическое сопротивление - то часто (но не всегда) минимальные значения сопротивление заземления повышаются на величину 0,01 от удельного сопротивления грунта.

Например, при песчаных грунтах с удельным сопротивлением
500 Ом*м минимальное сопротивление локального заземления дома с системой TN-C-S повышается в 5 раз - до 150 Ом (вместо 30 Ом).

Расчёт сопротивления заземления

Для расчёта сопротивления заземления существуют специальные формулы и методики, описывающие зависимости от описанных факторов. Они представлены на странице "Расчёт заземления".

Качество заземления

Сопротивление заземления является основным качественным показателем заземлителя и напрямую зависит от:

Удельное сопротивление грунта

Параметр определяет собой уровень "электропроводности" земли как проводника = как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток, поступающий от заземлителя. Чем меньший размер будет иметь эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления.

Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) - это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, его влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Обычно используется таблица ориентировочных величин "удельное сопротивление грунта", т.к. его точное измерение возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ.

Конфигурация заземлителя

Сопротивление заземления напрямую зависит от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом, которая должна быть как можно большей. Чем больше площадь поверхности заземлителя, тем меньше сопротивление заземления.

Чаще всего, из-за наименьшей сложности монтажа, в роли заземлителя используется вертикальный электрод в виде стержня/трубы/уголка.

Для увеличения площади контакта заземлителя с грунтом:

увеличивается длина (глубина) электрода
используется несколько соединенных вместе коротких электродов, размещенных на некотором расстоянии друг от друга (контур заземления). В таком случае площади единичных электродов просто складываются вместе, что подробно описано на отдельной странице о расчёте заземления.

Различные отраслевые нормы

Сопротивление заземления для кабелей городской телефонной сети с медными жилами (из ОСТ 45.82-96, п. 8)

Для металлических экранов и оболочек кабелей приняты следующие значения (зависимость от удельного электрического сопротивления грунта (УЭС)):

Расчет контура заземления

Расчет контура заземления и заземляющих устройств с помощью онлайн-калькулятора – расчет заземления по СНиП для частного дома онлайн и формулы.

Все калькуляторы Также можно рассчитать

На данной странице вы можете выполнить расчет заземления с помощью онлайн-калькулятора или самостоятельно по формулам. Теоретическое обоснование, рекомендации и пример расчета представлены ниже. В качестве источников использовались материалы из документов: Правила устройства электроустановок, Нормы устройства сетей заземления, Заземляющие устройства электроустановок (Карякин Р. Н.), справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования (Барыбин Ю. Г.), Справочник по электроснабжению промышленных предприятий (Федоров А. А., Сербиновскй Г. В.). Чтобы начать расчет, нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
ГОСТ Р 57190-2016 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения»
ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Система стандартов безопасности труда»
ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок»

Расчет заземляющего устройства

В современном мире, мы не представляет свою жизнь без использования электричества. Оно вокруг нас повсюду и именно оно позволило человечеству перейти на совершенно новый уровень развития. Переоценить его важность невозможно, однако при всех своих положительных качествах, за своей безобидностью и простотой, скрывается колоссальная энергия, которая представляет смертельную опасность.

Для того чтобы обезопасить помещения, где постоянно находятся люди, было создано специальное устройство – заземлитель. Это набор проводников, которые предназначены для отвода электрической энергии от приборов к грунту, тем самым исключая поражение током человека. Он состоит из заземлителей (горизонтальных и вертикальных стержней) и заземляющих проводников.

Калькулятор расчета заземления

Для того чтобы упростить расчеты, мы предлагаем вам воспользоваться простым и точным калькулятором расчета заземления.

Наш онлайн-калькулятор расчета заземления учитывает все поправочные коэффициенты и работает на основании приведенных формул. Для того чтобы выполнить надежный расчет, вам необходимо заполнить поля программы правильно.

Грунт. Укажите верхний и нижний слой грунта, а также глубину.
Климатический коэффициент. Поправка в расчетах на основании климатической зоны:
- I зона — от -20 до -15°С (Январь); от +16 до +18°С (Июль);
- II зона — от -14 до -10°С (Январь); от +18 до +22°С (Июль);
- III зона — от -10 до 0°С (Январь); от +22 до +24°С (Июль);
- IV зона — от 0 до +5°С (Январь); от +24 до +26°С (Июль);
Нажимая кнопку «Рассчитать» вы получите следующие показатели:
- удельное электрическое сопротивление грунта;
- сопротивление одиночного вертикального заземлителя;
- длина горизонтального заземлителя;
- сопротивление горизонтального заземлителя;
- общее сопротивление растеканию электрического тока.
Последний параметр является определяющим. Согласно ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок» нормативное сопротивление заземление для электроустановок до 1000 В не должно превышать 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Пример расчета заземления на калькуляторе

Предположим, что наш дом расположен на черноземных почвах с толщиной пласта 0.5 м. Мы живем на юге России в четвертой климатической зоне. Предположительно, в качестве заземлителей будут использоваться 5 вертикальных электродов диаметром 0.025 м и длиной 2 м, горизонтальные стержни на глубине 0.5 м – длиной 2 м с шириной полки 0.05 м.

Тогда, перенеся все значения в калькулятор расчета заземления мы получим общее сопротивление на растекание равное 4.134 Ома.

Если в нашем частном доме однофазная сеть с напряжением в 220 Вт, то это значение недопустимо, так как этого заземления будет недостаточно.

Добавим еще один вертикальный электрод и получим значение 3.568 Ом. Это величина нам вполне подходит, а значит такое заземление гарантировано защитит вашу постройку и ее обитателей.

Если вы получаете значение близкое к критическому, то лучше увеличить количество или размер электродов. Помните, что расчет контура заземления крайне важен для безопасности!

Как рассчитать заземление в частном доме вручную

Как вы уже поняли, основной параметр, который необходимо рассчитать – это общее сопротивление на растекание, т.е. нужно подобрать такую конфигурацию электродов, чтобы сопротивление заземляющего устройства, не превышало нормативное. Согласно положениям правил устройств электроустановок (ПЭУ), необходимо соблюдать определенные максимумы для токов:
- 4 Ом — для 220 Вольт;
- 4 Ом — для 380 Вольт;
- 2 Ом — для 660 Вольт.
Правильный расчет начинается с подсчета оптимального размера и количества стержней. Для того чтобы сделать это вручную, легче всего воспользоваться упрощенными формулами, приведенными ниже.
- R_o – сопротивление стержня, Ом;
- L – длина электрода, м;
- d – диаметр электрода, м;
- T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
- p_экв – сопротивление грунта, Ом;
- ln — натуральный логарифм;
- π — константа (3.14).
- R_н – нормируемое сопротивление заземляющего устройства (2 или 4 Ом).
- ψ – поправочный климатический коэффициент сопротивления грунта (1.3, 1.45, 1.7, 1.9, в зависимости от зоны).
Используя эти формулы, вы можете рассчитать заземляющее устройство достаточно точно, однако для упрощения расчета некоторые коэффициенты опускаются.

Также очень важно, чтобы при выборе глубины залегания и длины заземляющих стержней, нижний конец проходил ниже уровня промерзания, так как при отрицательных температурах резко возрастает сопротивление грунта, и возникают определенные сложности.

Какого сечения должны быть заземляющие провода? Всё о защитных проводниках – по ПУЭ

Заземление – это безопасность. Даже в многоэтажных домах прошлого века применяли хитрую систему зануления (про системы заземления более подробно описано в главе 1.7.3 ПУЭ), чтобы обезопасить жильцов квартир при, например, неожиданном пробое на корпус. Как правильно выполнять заземление, и, основной вопрос: какого сечения необходимо покупать защитный проводник? Далее в статье.
Рисунок 1: Провод заземления Рисунок 1: Провод заземления
Какой провод выбрать для линии заземления

Если электропроводка выполняется с нуля, то не следует для контура заземления проводить отдельный кабель – его можно включить в общий проводник, как дополнительная жила к уже имеющейся фазной и нулевой. Это означает, что любой кабель в квартире должен быть трёхжильным: «фаза», «ноль» и «земля».

Отдельный параграф в ПУЭ посвящён PE-проводникам или проводам заземления.

И пункт 1.7.121. ясно говорит, что:
- Провод «земли» может быть проложен вместе с фазным проводником.
- Допускается использовать как изолированный, так и неизолированный PE-проводник.
Третий подпункт 1.7.121 . гласит, что заземляющий проводник допускается прокладывать стационарно, как сейчас делают многие электромонтажные компании, что вполне оправдано.

Расчёт сечения заземляющего проводника

Многие мастера-электрики сильно не вникают в суть вопроса и всегда приобретают кабель с жилами одинакового сечения. В итоге провод «земли» не отличается от фазного или рабочего «нуля». Но ПУЭ предусмотрены наименьшие размеры проводников заземления и занесены в виде формул в отдельную таблицу.
Рисунок 2: Провода заземления с уже готовой обжатой клеммой Рисунок 2: Провода заземления с уже готовой обжатой клеммой
Основные формулы определения наименьшего сечения PE-проводника:
- При фазном сечении S ≤ 16 мм2, сечение PE-проводника: S.
- При фазном сечении 16 < S ≤ 35, сечение PE-проводника: 16.
- При фазном сечении S > 35, сечение PE-проводника: S/2.
Следует сразу уточнить, что такие расчёты выполняют только на серьёзных промышленных предприятиях, а во время прокладки электропроводки в ломах или квартирах ими очень часто пренебрегают.

Какое сечение должно быть у отдельно проложенного PE-проводника

Данный вопрос подробно расписан в пункте 1.7.127. ПУЭ , который гласит, что сечение отдельно проложенного провода заземления, если он имеет дополнительную механическую защиту, должно составлять не менее 2,5 мм2. Если такой защиты не предусмотрено, то сечение увеличивается до 4 мм2, в зависимости от предназначения кабеля. Лучше всего использовать в качестве заземления только медные жилы.

Также несколько слов о маркировке PE-проводников, которую регламентирует пункт 1.1.29 ПУЭ : провода заземления могут быть обозначены как продольными, так и поперечными полосами желто-зелёного цвета. ГОСТ Р 50462-92 запрещает использование данной индикации с каким-либо другим значением. Пунктом 1.7.118 также предусмотрен опознавательный знак, который сейчас можно приобрести практически в любом строительном магазине или магазине электротехнических изделий.

Каким проводом можно подключать заземление? Сечение и расчет провода заземления

Заземление – это процесс подключения проводом , которые не проводят электрический ток, к специальному элементу, называющемуся заземлителем. Это процесс является неотъемлемой частью любого рабочего процесса с электрооборудованием. Ведь это единственный способ защитить себя или рабочий персонал от повреждений электрическим током. Используется заземление для отвода электричества от поврежденного или сломанного станка. В этом случае закоротивший элемент пробьет не на станину, с которой контактирует человек, а уйдет в землю или шину.

Типы заземления
1. Рабочее. Предназначено для обеспечения нормального функционирования любого оборудования. Если его не выполнить, то использование электрической сети будет практически невозможным.
2. Защитное. Предназначено для предотвращения получения травмы человеком в результате воздействия электрического тока. Нашло применение как в быту, так и на производстве. Защитное заземление может быть использовано для предотвращения попадания молнии или для снижения вероятности удара током, сформировавшимся на корпусе любого оборудования.
Последний вариант считается наиболее распространенным, так как используется не только на производстве, но и в домашних условиях.

Назначение и принцип организации заземления

Заземляющий провод обязательно должен быть подключен к металлу, который не при каких обстоятельствах не может оказаться под воздействием электрического тока. В случае возникновения электрического заряда на корпусе оборудования или техники, он по проводу переместится на этот металл и буквально уйдет в землю, минуя тело человека. Специфика процесса заключается в том, что низкое сопротивление позволяет быстрее сработать защите и УЗО.

Ярким примером объяснения становится то, что заземляющий контур имеет максимальное значение сопротивления всего 4 Ом, в то время как тело человека – 1 000 Ом. В физике этот процесс объясняется законом Ома. Электрический ток движется всегда по пути с наименьшим сопротивлением.

Соответственно, защитное заземление призвано решить сразу несколько основных задач. А именно:
- защитить человеческую жизнь посредством уменьшения разницы потенциалов;
- отвод электрического тока в землю и провоцирование срабатывания защитной техники – УЗО или автоматов.
Поэтому при обустройстве заземления часто монтируют в систему защитное оборудование. Эти приборы должны максимально быстро реагировать на любые изменения состояния электрического тока и перекрывать его поступление к проблемному участку. Чем больше скорость организации этого процесса, тем лучше для оборудования и человека.

Требования к сечению

Практически все производственные помещения и большинство домашних квартир, сталкиваются с необходимостью самостоятельного обустройства заземления мастером. В первом случае это вызвано необходимость подключения новых станков и технических приборов. Во втором тем, что до 1998 года в многоквартирных домах не создавали даже шины.

Учитывая ПУЭ, можно организовать четыре разные схемы. А именно:
1. TN-S. В этом случае выделяется одна нейтраль и один проводник. Этот вариант подходит для сети с переменным напряжением.
2. TN-C. В этом случае ноль и заземление является одним и тем же проводом. Часто используется в старых квартирах, где нейтраль проходит отдельно.
3. TT. Прямо отвод земли на любое оборудование.
IT. Осуществляется соединение с корпусом. Мастер использует сопротивление или изолирует проводящий ток элемент.

Для выбора подходящего сечения необходимо учитывать еще несколько важных моментов. Среди них выделяют тип заземления. Он может быть стационарным или переносным. В первом случае он не будет постоянно находиться на одном месте. Во втором – его можно будет перемещать не только на другое расстояние, но и другой объект.

Для бытового использования следует выбирать первый способ. Поэтому именно на него и будет происходить акцент при выборе сечения.

Для предотвращения ошибок, следует придерживаться некоторых основных правил. Среди них:
1. Сечение фазных проводников. Есть значения ≤16, <16 но ≤35, ≥35.
2. Наименьшее значение сечения защитных проводников. Исходя из вышеуказанных данных – S, 16 и S/2.
Обо параметра высчитывают в мм2. S – сечение фазного провода.

В жилом доме редко применяют провода с сечением более 4 мм2. Соответственно, сечение заземляющего провода должно быть такого же значения. В некоторых случаях, для проверки результатов можно использовать математическую формулу. Для ее использования придется узнать ток КЗ, затраченное время на срабатывание защиты, вид изоляции и тип прокладки. Соответственно, такой способ на практике применяется крайне редко.

Какой провод использовать для заземления в частном доме и квартире? Марка, сечение, цвет.

Заземлением называется подключение нетоковедущих частей электрооборудования к заземлителю. Таким образом обеспечивается наличие потенциала земли на корпусах электроприборов. Это нужно для предотвращения поражения электрическим током в результате касания корпусов и других конструктивных частей поврежденного оборудования. Подключение к заземляющей шине осуществляется с помощью провода или кабеля. В этой статье мы расскажем, каким должен быть провод для заземления, чтобы вы могли правильно выбрать марку, сечение и другие параметры.

Кратко о терминах

Чтобы статья была понятной даже для тех, кто далёк от электротехники, мы привели пояснение к терминам, которые в ней будут использоваться.

Заземлителем называют основа системы заземления. Обычно оно представляет собой металлические штыри, вогнанные в землю на равном расстоянии друг от друга, формируя фигуру наподобие треугольника.

Заземляющей шиной или ГЗШ называют металлическую полосу, проложенную по периметру помещения или около защищаемых приборов, которая соединяет все заземляющие проводники электроприборов с заземлителем.

Заземляющим проводом или жилой называют тот проводник, который обеспечивает соединение заземлителя с ГЗШ.

Металлосвязь – это понятие, которое характеризует контакт между металлическими частями корпусов электрооборудования, в том числе двери электрических щитов или шкафов с их корпусами.

Сечение провода заземления

Для обеспечения надежной защиты от поражения током и работы защитных коммутационных приборов заземляющий провод подбирают в зависимости от сечения фазы. Это нужно для того, чтобы в случае аварии он выдержал высокие токи и не отгорел. Если это произойдет – то защита не сработает, а опасный потенциал окажется на корпусе электроприбора.

Сечение заземляющего провода должно быть:
- Если фаза используется сечением до 16 кв. мм – заземляющий проводник должен быть аналогичного размера.
- Если площадь поперечного сечения фазы от 16 до 35 кв. мм, то у «земли» оно должно быть 16 кв. мм.
- При сечении фазы больше 35 кв. мм – минимальное сечение провода заземления должно быть не менее чем половина сечения фазного.
Приведем два примера, чтобы ответить на вопрос какое сечение должно быть у заземления прибора:
1. Вы подключаете электроплиту кабелем с сечением жил 4 кв. мм. Значит сечение защитного провода должно быть таким же.
2. К электрическому шкафу подключен вводный кабель с жилами по 50 кв. мм. В этом случае сечение заземления должно быть не менее 25 кв. мм. Можно больше.
Марка и требования к проводникам

Жила заземляющего провода или кабеля может быть и одножильной и многожильной – это зависит только от того, где он будет применяться. Например, для заземления дверцы в электрощите нужно обеспечить её подвижность. Жесткая жила от постоянных открываний дверцы и её изгибаний при этом переломится. Поэтому у жилы должен быть соответствующий класс гибкости, не препятствующий открытию, например 3 и выше.

В то же время для подключения, например, корпуса электродвигателя насосной станции к ГЗШ не нужно обеспечивать подвижность, поскольку этот тип электрообрудования относится к стационарно монтируемому. Поэтому можно использовать жесткие жилы.

Жила заземления может быть:
- изолированной;
- неизолированной;
- находится в составе кабеля;
- быть отдельным одножильным проводом;
- алюминиевой;
- медной.
Отсюда следует вопрос: так какой провод использовать для подключения земли?

В магазинах продаётся кабельная продукция с разным количеством жил: 2, 3, 4, 5. Это нужно для сборки определенных схем включения устройств и подключения электрооборудования к сетям с разным количеством фаз.

Для подключения заземления в розетках и другом электрооборудовании однофазной сети удобно использовать трёхжильные кабели, например ВВГ 3х2,5. А для подключения трёхфазного оборудования к сети и заземления предназначены четырёхжильные кабели, например АВВГ 4х32. При этом в толстых кабелях заземляющий проводник обычно имеет сечение меньшее, чем у фазных жил. Приведем примеры.
- ВВГ – подходит для внутреннего применения. Для прокладки на улице его нужно помещать в гофре или трубах. Производится с различным количеством жил, есть более подробный обзор этого кабеля на сайте. Для использования в жарких помещениях лучше использовать ВВГнг-ls. Этот кабель жесткий и лучше подходит для стационарного монтажа.
- NYM – зарубежная марка по характеристикам похожа на ВВГ. Жесткий.
- ВБбШв – подходит для наружного применения и закапывания в траншею, часто используется для подключения частного дома к сети. Жесткий.
- ПВС – неплохо подходит для подключения электроинструмента и удлинителей, потому что состоит из многопроволочных гибких жил. Производится в двух и в трёхжильном варианте.
- ШВВП – аналогично предыдущему, только он не круглый, а плоский.
- ESUY – одножильный мягкий медный провод.
Для подключения провода заземления к сантехнике и прочему в ванне можно использовать одножильные провода с маркировкой ПВ. Цифра после этих букв говорит о классе гибкости, где ПВ-1 жесткая жила, а ПВ-4 или ПВ-6 многопроволочная гибкая жила.

Цвет провода и особенности подключения

Какого цвета должна быть изоляция провода заземления? Заземляющие проводники и шины всегда имеют желто-зеленый полосатый окрас. Это позволяет безошибочно (если монтаж правильный) определять назначение проводов при ремонте проводки. Фазный проводник может иметь коричневый или другой цвет, а нулевой почти всегда синего цвета. В цепях постоянного тока часто маркируют красным плюс, а черным минус. Более подробно данный вопрос рассмотрен в статье: цветовая маркировка проводов .

Если вам достался кабель с цветовой маркировкой не соответствующей ГОСТам, вы можете обозначить землю, фазу и ноль с помощью изоленты или термоусадочной трубки. Кроме цветовой маркировки бывает и буквенная или цифровая:
- L – Line или фаза.
- N – Neutral или нейтраль, ноль.
- PEN или PE – защитный проводник или земля.
Для подключения во вводно-распределительном щитке (и других местах) часто используют земляную и нулевую шины. Это рейка с набором отверстий и винтовыми зажимами, куда подключаются провода. Для подключения провода земли с многопроволочной жилой нужно обязательно её облудить или обжать штыревым наконечником типа НШВИ и подобными. Это правило касается и подключения к клеммам автоматов и другим винтовым соединениям любых гибких проводников.

Для соединения провода с заземляющей шиной необходимо использовать круглые клеммы НКИ, НВИ или другие виды кабельных наконечников с клеммами в виде кольца.

Это может потребоваться при прокладке заземления от контура к щитку. Обычно они бывают двух типов:
- Обжимные. Для того, чтобы закрепить на кабеле их обжимают специальным инструментом. Пассатижами этого делать не стоит, потому что вы не добьетесь надежного обжима. Наилучшее сжатие обеспечивают пресс-клещи (другое название – кримпер) с гексагональными (шестигранными) зажимами.
- Со срывными винтами - для их затяжки просто затягивают винт до срыва его головки.
Вот и все, что мы хотели рассказать вам в данной статье. Теперь вы знаете, какого сечения и марки должен быть провод для заземления.

Расчет заземления

Без грамотно рассчитанного контура заземления (ЗК) надеяться на эффективность работы защитной конструкции было бы большой ошибкой. Только убедившись в том, что для токов стекания подготовлена цепочка с минимальным сопротивлением можно быть уверенным в безопасности людей, работающих на линии. Поэтому так важно сразу же разобраться со всеми тонкостями и особенностями расчета контуров заземления.
Содержание
Цель расчета защитного заземления

Обустраиваемое на стороне потребителя заземляющее устройство предназначено для защиты не только персонала, обслуживающего электроустановки, но и рядовых пользователей.

Важно! Опасный потенциал может попасть на металлические части оборудования во время работы с ним совершенно случайно (из-за повреждения изоляции проводов, например).

Полноценный расчет заземления гарантирует образование надежного контакта защитного устройства с землей, приводящего к растеканию тока и снижению уровня опасного напряжения.

Таким образом, назначение расчета заземляющих устройств – создание условий, исключающих риск поражения живых организмов высоким потенциалом путем его снижения в точке замыкания. В отсутствие хорошо просчитанного и функционального заземлителя любое прикосновение к корпусу поврежденного оборудования равнозначно прямому контакту с фазной жилой.

Выбор контура

Перед расчетом контура Вам предоставляется возможность выбрать один из следующих вариантов заземляющих устройств:
- Треугольная конструкция, параметры которой определяются еще на этапе проектирования.
- Линейное сооружение протяженного типа, монтируемое по периметру защищаемого объекта.
- Модульно-штыревая заземляющая конструкция.
Каждый из перечисленных выше способов сборки и последующего монтажа заземляющих устройств нуждается в подробном рассмотрении.

Треугольная конструкция

Этот вариант изготовления ЗК – самый известный и распространенный среди профессионалов и любителей. Для обустройства такой конструкции потребуется приготовить следующие элементы:
- Двухметровые металлические стержни (арматурные прутья) в количестве 3-х штук.
- Столько же стальных перемычек, предназначенных для объединения прутьев в единую конструкцию.
- Медная шина, необходимая для соединения ЗК с точкой сбора жил от заземляемого оборудования в распределительном шкафу (ГЗШ – главная заземляющая шина).
Плоскость сварного контура с уже вбитыми в землю штырями при обустройстве ЗУ должна располагаться на глубине примерно 30-60 см.

Линейный контур

Линейное заземление выбирается в случае, когда к защитному сооружению требуется подключить несколько единиц оборудования, размещенных на удалении один от другого. Оно состоит из нескольких вбитых в землю штырей (3), расположение которых относительно друг друга выбирается из расчетных данных.

От собранной по этой схеме конструкции, как и в случае с треугольником в сторону распределительного щитка с ГЗШ делается отвод (2). Перед тем как рассчитать такой ЗК – следует учесть, что общее число штырей ограничено взаимным влиянием аварийных токов, протекающих в каждом одиночном заземлителе.

Модульно-штыревое заземление

Модульный тип ЗУ применяется в ситуациях, когда площадь на участке перед домом ограничена небольшими размерами и допускается обустройство одной штыревой конструкции.

Она содержит в своем комплекте следующие элементы:
- Стальной стержень полутораметровой длины с медным покрытием и имеющейся на
- рабочей части резьбой.
- Специальную муфту из латуни, обеспечивающую получение резьбового соединения вертикально вбиваемого штыря с заземляющим отводом.
- Латунные зажимы особой конструкции, гарантирующие надежное сочленение металлических штырей с соединительной полосой.
- Наконечники для самих заземляющих стержней.
- Насадку с ударной площадкой, позволяющую передавать импульс от забивающего инструмента (вибромолота).
Обратите внимание: Для надежной защиты от коррозии все резьбовые элементы стержней покрываются графитной пастой, входящей в комплект фирменной поставки.

Подробно о монтаже модульно-штыревого заземления читайте на этой странице.

Исходные данные для расчета заземления

Перед началом обустройства заземления расчет которого нужно провести, необходимо заранее определиться с такими исходными данными, как:
- Линейные размеры забиваемых в грунт стальных штырей.
- Расстояние между ними (шаг монтажа).
- Допустимая глубина погружения.
- Характеристики почвы в месте обустройства заземления.
Дополнительное замечание: Перед проведением расчета также потребуется знать величину сопротивления грунта Ом на участке проведения монтажных работ.

При его определении важно помнить о том, что он сильно отличается от места к месту и в значительной степени зависит от климатической зоны, к которой относится регион. Помимо этих данный придется учесть конфигурацию и материал заготовок, из которых сваривается готовое сооружение (либо обычный стальной уголок, либо медная широкая полоска).

Согласно ПУЭ минимальные размеры элементов для треугольной или линейной контурной конструкции должны быть:
- полоса – сечение 48 мм2;
- уголок 4х4 мм;
- круглый брусок – сечение 10 мм2;
- стальная труба диаметром 2,5 см со стенками толщиной не менее 3,5 мм.
Полезное замечание: Минимальную длину штырей вычисляют с учетом технических требований (необходимостью получения требуемого сопротивления стеканию в землю).

В соответствие с этими требованиями ее выбирают не менее 2-2,5 метра. Расстояние между соседними точками погружения стержней должно быть кратным их длине. В зависимости от размеров и конфигурации площадки для обустройства ЗУ элементы конструкции устанавливаются либо в ряд, либо в виде правильного треугольника (иногда для этого выбирается квадратная форма). Используемые в этом случае методики расчета различных вариантов ЗУ ставят своей задачей получение данных по числу стержней и параметрам соединительной полосы (ее длины и сечения).

Расчет элементов заземляющего устройства

Определение параметров проводников, используемых в конструкции любого заземлителя, проводится с учетом следующих соображений:
- Длина металлических стержней или штырей в значительной мере определяет эффективность всей системы защитного заземления.
- Большое значение имеет и протяженность элементов металлических связей.
- От линейных размеров этих конструктивных составляющих зависят расход материала, а также суммарные затраты на обустройство ЗУ.
- Сопротивление вертикально забиваемых электродов в первую очередь определяется длиной.
- Их поперечные размеры не оказывают существенного влияния на качество и эффективность обустраиваемой защиты.
Обратите внимание: Порядок выбора сечения проводников определяется в ПУЭ, поскольку этот показатель характеризует устойчивость к коррозии (электроды должны служить 5-10 лет).

Помимо этого всегда нужно помнить о «золотом» правиле, согласно которому чем больше металлических заготовок предусмотрено в схеме – тем лучше характеристики безопасности контура.

Также следует учесть, что мероприятия по организации заземления нельзя назвать легким занятием. При большом количестве составляющих системы увеличиваются объемы земляных работ. А решение вопроса о том, каким конкретно способом улучшать качество заземления (за счет длины или количества электродов) остается за самим исполнителем.

В любом случае при обустройстве ЗУ произвольного типа рекомендуется придерживаться следующих правил:
1. стержни необходимо вбивать до отметки, находящейся ниже уровня промерзания почвы минимум на 50 сантиметров;
2. такое их расположение позволит учесть сезонные факторы и исключить их влияние на работоспособность защитной системы;
3. расстояние между вертикально вбитыми элементами зависит от формы выбранной конструкции и длины самих стержней.
Для корректного выбора этого показателя рекомендуется воспользоваться справочными таблицами.

С целью сокращения объема предстоящих расчетов (их упрощения) сначала желательно определить величину сопротивления
стеканию токов КЗ для одиночного стержня.

С учетом влияния, оказываемого на искомую величину горизонтальными элементами конструкции, сопротивление для вертикальных штырей вычисляется по следующей формуле:

Если монтируемое ЗУ обустраивается в разнородном грунте (другое его название – двухслойный), удельное сопротивление можно определить так:

где Ψ – это так называемый «сезонный» коэффициент;

ρ1 и ρ2– удельные сопротивления слоев почвы (верхней и нижней прослойки соответственно), учитываемые при расчетах в Омах на•метр;

Н – толщина слоя грунта в метрах, расположенного в верхней части земляного покрова;

t – заглубление вертикальных штырей или стержней (оно соответствует глубине подготовленной траншеи), равное 0,7 метрам.

Достаточное для получения эффективного заземления число стержней (горизонтальные составляющие пока не учитываются) определяется так:

где Rн – это нормируемое ПТЭЭП сопротивление растеканию.

С учетом горизонтальных элементов ЗУ формула для определения количества вертикальных штырей принимает такой вид:

где под ηв понимается коэффициент использования конструкции, указывающий на взаимное влияние токов стекания различных единичных элементов друг на друга.

Дополнительная информация: При обустройстве системы из линейно расположенных штырей следует помнить о том, что в этом случае их взаимное влияние проявляется особенно сильно.

При уменьшении шага монтажа этих элементов защитного контура его общее сопротивление растеканию тока заметно увеличивается. Число элементов заземляющего сооружения, полученное по результатам описанных выкладок, следует округлить до большего значения.

Расчеты заземления онлайн удается автоматизировать, если воспользоваться разработанным для этого специальным онлайн калькулятором на нашем ресурсе.

Пример расчета заземления

В качестве «классического» примера расчета заземления рассмотрим вариант ЗУ с учетом заданных исходных данных, то есть проведем вычисления для одиночного металлического штыря. Сразу оговоримся, что такие простейшие конструкции применяются при организации повторного заземления высоковольтных опор. В рассматриваемой ситуации согласно положениям ПУЭ (смотрите п.1.7.103.) сопротивление растеканию тока не может быть более 15, 30 и 60 Ом для напряжений 660, 380 и 220 Вольт соответственно.

Расчет одиночного заземляющего элемента для опоры ВЛ 380 Вольт

Согласно оговоренной ранее методике сначала по таблице выбирается тип вертикального штыря со следующими характеристиками:
- Материал – сталь.
- Форма – округлый стержень диаметром 16 мм.
- Длина L — 2,5 метра.
Обратите внимание: В качестве грунта в соответствие с таблицей выбирается полутвердая глина с удельным сопротивлением ρ, равным 60 Ом на•метр.

Глубина траншеи берется равной полметра. Затем из той же таблицы находится поправочный коэффициент, вводимый для средней климатической зоны. Его значение при фактической длине стержней до 2,5 метров с учетом промерзания грунта в данной местности составляет ψ=1,45. Показатель нормированного сопротивления для этого типа ЗУ равен 30 Омам. Следующий показатель – удельное сопротивление грунта находится по формуле:

ρ (по факту) = ψ•ρ = 1.45х60 = 87 Ом•метр

Полученные расчетные данные выглядят так:
1. заглубление одиночного штыря в грунт составляет h = 0,5l + t = 0,5х2,5 + 0,5 = 1,75 метра;
2. его сопротивление для нашего примера (смотрите формулы выше) составляет не более 30 Ом, что соответствует требования ПУЭ для данного напряжения.
Когда одного заземляющего штыря для опоры ВЛ недостаточно – допускается добавлять еще один или даже несколько прутьев. В этом случае потребуется другая методика, используемая для линейного контура или треугольной конструкции.

Расчет переносного заземления

Перед расчетом переносного заземления (ПЗ) следует учесть, что для этого типа защитных приборов требования к сопротивлению стеканию тока еще более высокие, чем у стационарных ЗУ (фото ниже).

Обратите внимание: Самое главное в этой ситуации – правильно рассчитать сечение заземляющих проводов переносного устройства, определяющих эффективность его действия.

При решении этой проблемы, прежде всего, следует научиться различать сети и установки с различными действующими напряжениями. Провода ПЗ (согласно требованиям действующих стандартов) должны выдерживать продолжительный нагрев при замыкании в питающих линиях трехфазного и однофазного напряжения. Для электроустановок с этим показателем до 1000 Вольт выбирается шина сечением не менее 16 кв. мм.

В сетях, где напряжение превышает 1000 Вольт, предельная величина сечения проводов ПЗ не должна быть менее 25 мм2. Точный расчет этого значения производится обычно по следующей формуле:

S = ( Iуст √tф ) / 272

где Iуст – это ток короткого замыкания;

tф – время его действия в секундах;

272– коэффициент, указывающий на тип металла проводника и отличающийся для разных токов КЗ (для меди, в частности он равен 250, а в расчетах взят с небольшим запасом).

В случаях, когда действующее напряжение не превышает 6-10 кВ – требуемое для надежной защиты сечение провода колеблется в пределах от 120 до 185 мм2. Поскольку комплект переносных заземлений с такими шинами будет очень тяжелым и неудобным в работе – согласно ПУЭ допускается использовать несколько ПЗ с меньшим сечением. При подготовке рабочего места такие заземления включаются в защищаемую цепь параллельно.

В последнем случае в формулу подставляются максимальные значения по времени воздействия тока короткого замыкания, а в трехфазных цепях искомая величина определяется для каждой их фаз. Во втором случае особое внимание уделяется аккуратности обустройства ПЗ, чтобы избежать недопустимого в условиях наложения защитного заземления межфазного замыкания.

Дополнительная информация: При обустройстве переносной конструкции не допускается применять кабель в изоляции, не позволяющей визуально контролировать состояние рабочих жил.

Помимо этого комплект такого заземления обязательно оснащается достаточно «мощными» зажимами, посредством которых элементы переносной конструкции надежно закрепляются на токопроводящих частях. Для их фиксации на заземляющих проводах должны применяться крепления, позволяющие обходиться без переходных элементов. Такая предусмотрительность позволит увеличить площадь контакта и повысить надежность имеющегося соединения. В этом случае конструкция способна выдержать значительные по величине токи и сохранить свою работоспособность в течение длительного времени.

При наложении такого заземления в трехфазных силовых цепях с напряжениями выше 1000 Вольт для получения более надежного контакта допускается использовать сварку. В исключительных случаях согласно ПУЭ разрешено болтовое сочленение, но только при условии предварительной пайки контактной зоны. В заключение отметим, что в рассмотренной ситуации для образования надежного соединения потребуется комплексный подход (ограничиваться только одной пайкой, например, не допускается).

Читайте также: