Расчет заземляющего устройства
В современном мире мы не можем представить свою жизнь без использования электричества. Это все вокруг нас, и это то, что позволило человечеству перейти на совершенно новый уровень развития. Невозможно переоценить его значение, но при всех его положительных качествах, за его безобидностью и простотой скрывается колоссальная энергия, представляющая смертельную опасность.
Для обезопасить помещения, где постоянно находятся люди, было изготовлено специальное устройство — заземлитель. Это набор проводников, предназначенный для отвода электрической энергии от приборов на землю, что исключает поражение электрическим током. Он состоит из заземлителей (горизонтальных и вертикальных стержней) и заземлителей.
Калькулятор расчета заземления
Для упрощения расчетов предлагаем вам воспользоваться простым и точным калькулятором заземления.
Наш онлайн-калькулятор заземления учитывает все поправочные коэффициенты и работает по приведенным выше формулам. Для выполнения надежного расчета необходимо правильно заполнить поля программы.
- Грунтовка. Выберите тип грунта, чтобы определить удельное электрическое сопротивление грунта.
- Климатический фактор. Корректировка в расчетах по климатической зоне:
- Зона I — 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);
- Зона III — 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);
- Вертикальное заземление. Количество вертикальных заземлителей, их длина и диаметр (расположение вертикальных заземлителей относительно друг друга должно быть на расстоянии не менее их длины, т.е длина горизонтальной полосы > длины вертикального заземлителя × количество).
- Горизонтальное заземление. Глубина горизонтальной полосы, ее длина, ширина полки.
Минимальная рекомендуемая длина вертикального заземлителя должна быть не менее 5 м.
Вертикальные заземлители длиной до 10 м должны располагаться на расстоянии не менее длины.
Вертикальные заземлители длиной 10 м и более следует располагать на расстоянии половины длины, но не менее 10 м.
Эти значения обусловлены почвенно-климатическими условиями, а именно глубиной промерзания и различными значениями удельного сопротивления грунта в течение года.
Нажав кнопку «Рассчитать», вы получите следующие показатели:
- сопротивление вертикального заземлителя;
- сопротивление горизонтального заземлителя;
- полное сопротивление распространению электрического тока.
Последний параметр имеет решающее значение. Согласно ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок» п. 1.7.101: сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, не должно быть более 15 Ом, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях трехфазного источника питания 660В, 380В и 220В или однофазного источника питания 380В, 220В и 127В.
Пример расчета заземления на калькуляторе
Предположим, что наш дом стоит на влажной супесчаной почве. Мы живем на юге России в четвертом климатическом поясе. Предположительно, в качестве заземлителей будут использоваться 4 вертикальных электрода диаметром 25 мм и длиной 3 м, на глубине 0,5 м размещены горизонтальные стержни — полоса длиной 10 м и шириной 50 мм.
Когда мы потом перенесем все значения в калькулятор заземления, то получим общее сопротивление утечки, равное 58,72 Ом.
Если в нашем частном доме имеется однофазная сеть с напряжением 220 В, это значение неприемлемо, так как этого заземления по ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок», п. 1.7.101, будет недостаточно.
Добавим еще 6 вертикальных электродов и увеличим длину полосы до 50 м, получим значение 27,725 Ом. Это значение для нас вполне приемлемо, а значит, такое заземление гарантированно защитит ваше здание и его жителей.
При получении значения, близкого к критическому, лучше увеличить количество или размер электродов. Помните, что расчет контура заземления крайне важен для безопасности!
Читайте также: Работа электрического поля при перемещении заряда
Как рассчитать заземление в частном доме вручную
Как вы уже поняли, основным параметром, который необходимо рассчитать, является общее сопротивление утечки, т.е необходимо подобрать такую конфигурацию электродов, чтобы сопротивление заземляющего устройства не превышало нормативного. Согласно положениям правил устройства электроустановок (ПЭС) необходимо соблюдать определенные максимумы для токов в трехфазной сети:
- 60 Ом – для 220 вольт;
- 30 Ом — для 380 Вольт;
- 15 Ом — для 660 Вольт.
Правильный расчет начинается с расчета оптимального размера и количества стержней. Чтобы сделать это вручную, проще всего воспользоваться приведенными ниже упрощенными формулами.
- Ro – сопротивление стержня, Ом;
- L — длина электрода, м;
- d — диаметр электрода, м;
- Т — расстояние от центра электрода до поверхности, м;
- pekv – сопротивление заземления, Ом;
- ln — натуральный логарифм;
- π — константа (3.14).
- Rн — нормированное сопротивление заземляющего устройства;
- ψ — поправочный климатический коэффициент на сопротивление грунта (1,3, 1,45, 1,7, 1,9 в зависимости от зоны).
По этим формулам можно довольно точно рассчитать заземляющий узел, но для упрощения расчета некоторые факторы опущены.
Также очень важно, чтобы при выборе глубины и длины заземляющих стержней нижний конец проходил ниже уровня промерзания, так как при низких температурах сопротивление земли резко возрастает, и возникают определенные трудности.
