Расчет заземления для частного дома: формулы, схемы, видео

Как рассчитать контур заземления для частного дома?

Содержание:

  • Что важно знать?
  • Методика расчета

Что важно знать?

Заземление дома необходимо для того чтобы снизить напряжение соприкосновения до неопасного показателя. Благодаря ему потенциал направляется в землю и защищает человека от поражения электрическим током. В ПУЭ указывается, что частный дом должен иметь сопротивление растекания при трехфазном питании 4 и 8 Ом (первое значение при 380 В, второе – 220 В), а при однофазном – 2 и 4 Ом.

Электроды изготавливаются из меди, оцинкованной и черной стали. Профили сечения указаны на рисунке ниже:

Расчет делается исходя от того, какое заземление используется. В формуле указывается количество используемых заземлителей, их длину и толщину. Также все зависит и от параметров грунта, который окружает частный дом.

Существует несколько вариантов установки заземлителей. Это такие методы, как:

  • Вертикальный. Делиться на два подвида: тот, что устанавливают у поверхности и тот, что монтируют с заглублением (предпочтительно на 70 см).
  • Горизонтальный. Делиться на два подвида: с установкой по поверхности грунта и в траншее (предпочтительно 50 – 70 см).

    Заземление включает в себя горизонтальные и вертикальные стержни, расчет которых осуществляется отдельно. В зависимости от длинны стержня, берется дистанция между ними, т. е. размер а должен быть кратен размеру L. Пример: а = 1xL; а = 2xL.

    Формула, по которой делается расчет одиночного вертикального стержня, который не закапывается в почву, выглядит следующим образом:

    • p – удельное сопротивление почвы;
    • l – длина заземлителя;
    • D – диаметр электрода.

    Примечание: если заземление имеет угловой профиль с шириной b , то d = 0.95 b .

    Расчет заземлителя, который монтируют с углублением на 70 см (h = 0,7 м) в землю, производится по следующей формуле:

    Горизонтальное заземление у поверхности рассчитывается по формуле:

    Примечание: формула предоставлена для прямоугольного и трубного профиля с шириной полки b , для полосы считать d нужно с учетом d = 0.5 b .

    Расчет электрода, который располагается в траншее 70 см (h = 0,7 м), производится по следующей формуле:

    Для полосы шириной b необходимо считать d =0,5 b.

    Расчет суммарного сопротивления заземлителя осуществляется следующим образом:

    • n – численность вертикальных заземлителей;
    • Rв и Rг – сопротивления заземленных элементов;
    • nв – коэффициент употребления заземлителей.

    Этот коэффициент берется из таблицы:

    Методом коэффициента использования можно определить, какое воздействие проявляют друг на друга токи растекания с заземлителей при их разнообразном размещении. Например, если их объединить параллельно, то токи растекания электродов имеют взаимное действие на каждый элемент. Поэтому при минимальной дистанции между элементами, сопротивление заземленного контура будет значительно больше.

    Заземление происходит по нескольким схемам расположения электродов. Самой распространенной считается схема в виде треугольника. Но это не обязательная конфигурация электродов. Также их можно разместить в одну линию или последовательно по контуру. Такой вариант удобен в том случае, когда для обустройства системы был выделен небольшой узкий участок на земле.

    Дополнительно вы можете проверить результат, воспользовавшись онлайн-калькулятором для расчета заземления!

    Заземляющий проводник соединяет с электрическим щитом сам контур конструкции. Ниже приведены схемы:

    Частный дом требует серьезный расчетов для надежной электробезопасности. Поэтому чтобы не допустить ошибки в интернете существуют специальные программы для расчета заземления, с помощью которых можно точно и быстро рассчитать нужные значения!

    На видео ниже наглядно демонстрируется пример расчетных работ в программе Электрик:

    Вот по такой методике производится расчет заземления для частного дома. Надеемся, предоставленные формулы, таблицы и схемы помогли вам самостоятельно справиться с работой!

    Как рассчитать контур заземления для частного дома?

    Что важно знать

    Заземление дома необходимо для того чтобы снизить напряжение соприкосновения до неопасного показателя. Благодаря ему потенциал направляется в землю и защищает человека от поражения электрическим током. В ПУЭ (Глава 1.7, п. 1.7.62.) указывается, что частный дом должен иметь сопротивление растекания при трехфазном питании 4 и 8 Ом (первое значение при 380 В, второе – 220 В), а при однофазном – 2 и 4 Ом.

    Количество заземлителей необходимо выбрать таким образом, чтобы обеспечить нормативное сопротивление растеканию электрического тока. Чем меньше сопротивление — тем лучше, таким образом обеспечивается эффективность действия заземляющего устройства при выполнении функций защиты от действия электрического тока.

    Электроды изготавливаются из меди, оцинкованной и черной стали. Профили сечения указаны на рисунке ниже:

    Методика расчета

    Расчет делается исходя от того, какое заземление используется. В формуле указывается количество используемых заземлителей, их длину и толщину. Также все зависит и от параметров грунта, который окружает частный дом.

    Существует несколько вариантов установки заземлителей. Это такие методы, как:

    1. Вертикальный. Делиться на два подвида: тот, что устанавливают у поверхности и тот, что монтируют с заглублением (предпочтительно на 70 см).
    2. Горизонтальный. Делиться на два подвида: с установкой по поверхности грунта и в траншее (предпочтительно 50 – 70 см).

    Заземление включает в себя горизонтальные и вертикальные стержни, расчет которых осуществляется отдельно. В зависимости от длинны стержня, берется дистанция между ними, т. е. размер а должен быть кратен размеру L. Пример: а = 1xL; а = 2xL.

    Формула, по которой делается расчет одиночного вертикального стержня, который не закапывается в почву, выглядит следующим образом:

    • p – удельное сопротивление почвы;
    • l – длина заземлителя;
    • D – диаметр электрода.

    Примечание: если заземление имеет угловой профиль с шириной b, то d = 0.95b.

    Расчет заземлителя, который монтируют с углублением на 70 см (h = 0,7 м) в землю, производится по следующей формуле:

    Горизонтальное заземление у поверхности рассчитывается по формуле:

    Примечание: формула предоставлена для прямоугольного и трубного профиля с шириной полки b, для полосы считать d нужно с учетом d= 0.5b.

    Расчет электрода, который располагается в траншее 70 см (h = 0,7 м), производится по следующей формуле:

    Для полосы шириной b необходимо считать d =0,5 b.

    Расчет суммарного сопротивления заземлителя осуществляется следующим образом:

    • n – численность вертикальных заземлителей;
    • Rв и Rг – сопротивления заземленных элементов;
    • nв – коэффициент употребления заземлителей.

    Этот коэффициент берется из таблицы:

    Методом коэффициента использования можно определить, какое воздействие проявляют друг на друга токи растекания с заземлителей при их разнообразном размещении. Например, если их объединить параллельно, то токи растекания электродов имеют взаимное действие на каждый элемент. Поэтому при минимальной дистанции между элементами, сопротивление заземленного контура будет значительно больше.

    Заземление происходит по нескольким схемам расположения электродов. Самой распространенной считается схема в виде треугольника. Но это не обязательная конфигурация электродов. Также их можно разместить в одну линию или последовательно по контуру. Такой вариант удобен в том случае, когда для обустройства системы был выделен небольшой узкий участок на земле.

    Дополнительно вы можете проверить результат, воспользовавшись онлайн-калькулятором для расчета заземления!

    Заземляющий проводник соединяет с электрическим щитом сам контур конструкции. Ниже приведены схемы:

    При проведении расчетов заземления важно обеспечить точность, чтобы не допустить ухудшения электробезопасности. Чтобы не допустить ошибки в расчетах, вы можете воспользоваться специальными программами для расчета заземления в интернете, с помощью которых можно точно и быстро рассчитать нужные значения!

    На видео ниже наглядно демонстрируется пример расчетных работ в программе Электрик:

    Вот по такой методике производится расчет заземления для частного дома. Надеемся, предоставленные формулы, таблицы и схемы помогли вам самостоятельно справиться с работой!

    Наверняка вам будет интересно:


    Расчет контура заземления

    Удобный расчет контура заземления для частного дома с помощью онлайн-калькулятора. Расчет заземления по актуальным данным последних СНиП.

    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.

    Наш сервис предлагает вам выполнить расчет заземления с помощью удобного онлайн-калькулятора. На основании типа грунта, климатической зоны и видов заземлителей, программа предоставит результат по сопротивлению отдельных стержней, а также общему сопротивлению на растекание. Мы работаем только по последним актуальным данным, в качестве источников использовались:

    • правила устройства электроустановок;
    • нормы устройства сетей заземления;
    • заземляющие устройства электроустановок – Карякин Р. Н.;
    • справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования – Барыбина Ю. Г.;
    • справочник по электроснабжению промышленных предприятий – Федорова А. А. и Сербиновского Г. В.

    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);
    • Вертикальные заземлители. Количество вертикальных заземлителей (предполагаем любой число, по умолчанию 5), их длина и диаметр.
    • Горизонтальные заземлители. Глубина заложения горизонтальной полосы, ширина полки и длина стержня (берется из расчета 1:3, 1:2 или 1:1 к длине вертикального заземлителя – чем больше, тем лучше).
    Читайте также:  Чем покрыть крышу бани: обзор материалов

    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. Следите, чтобы нормативное сопротивление (2 Ом — для 380 вольт; 4 Ом — для 220 вольт; 8 Ом — для 127 вольт) в электрических сетях было всегда больше, чем расчетное.

    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:

    • 2 Ом — для 380 вольт;
    • 4 Ом — для 220 вольт;
    • 8 Ом — для 127 вольт.

    Правильный расчет начинается с подсчета оптимального размера и количества стержней. Для того чтобы сделать это вручную, легче всего воспользоваться упрощенными формулами, приведенными ниже.

    • Ro – сопротивление стержня, Ом;
    • L – длина электрода, м;
    • d – диаметр электрода, м;
    • T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
    • pэкв – сопротивление грунта, Ом;
    • ln — натуральный логарифм;
    • π — константа (3,14).

    • Rн – нормируемое сопротивление заземляющего устройства (2, 4 или 8 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.

    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.

    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.

    Линейная схема контура заземления для частного дома

    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.

    Схема монтажа одиночного заземляющего электрода

    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).

    Комплект модульно-штыревого заземления

    Обратите внимание: Для надежной защиты от коррозии все резьбовые элементы стержней покрываются графитной пастой, входящей в комплект фирменной поставки.

    Защитная смазка сохраняется долгое время и не растекается при нагревании штырей и других элементов такого ЗУ. Входящая в состав антикоррозийная лента устойчива к воздействию агрессивных сред и защищает от разрушения всю конструкцию в целом.

    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.

    Читайте также:  Высолы на кирпиче: причины появления и средства, помогающие удалить белые пятна

    Схема установки одиночного вертикального заземлителя

    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.

    Таблица определения параметров заземлителей

    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 – 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;

    – 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).

    Расчет заземления частного дома

    В этой статье я покажу, как сделать расчет заземления частного дома. Простые формулы расчета помогут вам определиться с материалом и конструкцией заземлителя и сделать его своими руками.

    Зачем нужно заземление

    Основополагающее назначение защитного заземления это отвод в грунт электротока по заземляющим шинам и вертикальным или горизонтальным электродам, называемых, заземлителями. Заземление необходимый элемент комплекса электробезопасности частного домостроения.

    Показатели заземления

    Расчетный показатель заземления это сопротивление растеканию. В ПУЭ пункты 90-103 первой главы, указаны допустимые значения сопротивлений заземления.

    Для частного дома важен пункт 1.7.101: Заземление у дома, должно иметь сопротивление току растекания следующие значения: 4 Ом (380 Вольт) и 8 Ом (220 Вольт) при трехфазном питании или 2 Ом (380 Вольт) и 4 Ом (220 В) при однофазном питании.

    В качестве материалов для электродов заземлителя используется: стать черная, медь, сталь оцинкованная. Используются круглые, прямоугольные, трубные, угловые профили сечения (табл.1.7.4 ПУЭ).

    Стоит напомнить, что элементы заземления это металлопрокат или металлоизделия. К слову говоря, чаще при работе с проводкой дома или квартиры нестандартные металлоконструкции делаешь своими руками. Редко обращаешься к специалистам и совсем редко, чаще при строительстве своего дома, используешь продукцию крупных предприятиях производства металлоконструкций и строительства.

    В нестандартных ситуациях индивидуального строительства единственный выход качественной постройки становиться изготовление металлоконструкций на заказ на предприятии со своей производственной базой и современными методами обработки и сварки металлов.

    Кроме этого покупая готовую металлоконструкцию, например, двутавровую сварную балку или кровельные материалы вы уже участвуете в производстве металлоконструкций крупных предприятий металлообработки.

    Расчет заземления частного дома в формулах

    Для расчета нужно выбрать формулу расчёта заземления в зависимости от типа заземлителя. Формула расчета учитывает количество электродов, их толщину и длину, а также параметры грунта возле дома.

    Для начала посмотрим, как можно монтировать заземлители. На фото вы видите четыре варианта монтажа:

    а — Вертикально у поверхности земли;

    б — Вертикально с заглублением на 70 см (предпочтительно);

    в — Горизонтально по поверхности земли;

    Читайте также:  Японская баня офуро своими руками – тонкости и основы

    г — Горизонтально в траншее 50-70 см.

    Теперь сами расчеты.

    Любое заземляющее устройство состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей, которые рассчитываются отдельно.

    Расчет одиночного вертикального заземлителя не закопанного в землю рассчитывается следующим образом:

    Расчет одиночного вертикального заземлителя углубленного в землю на 70 см рассчитывается так:

    Расчет горизонтального заземлителя у поверхности:

    Расчет горизонтального заземлителя в траншее 70 см, рассчитывается следующим образом:

    Суммарное сопротивление заземлителя рассчитывается по формуле.

    Коэффициент η берется из таблицы:

    расчет заземления частного дома

    Совет дня

    Как видите, расчет заземления частного доме не прост. Советую воспользоваться для расчетов online калькуляторами расчета заземлителя, которых много в Интернет. Они дают достаточно точные результаты не только для однослойных, но и многослойных грунтов.

    Правила и алгоритм расчета заземляющих устройств

    Система заземления обеспечивает безопасность жильцов и бесперебойное функционирование электробытовой техники. Заземление предотвращает поражение током в случае утечек электричества на нетоковедущие элементы из металла, возникающих при повреждении изоляции. Создание системы безопасности — ответственное мероприятие, поэтому перед его проведением необходимо произвести расчет заземления.

    Естественное заземление

    Во времена, когда перечень электробытовой техники в жилище ограничивался одним телевизором, холодильником и стиральной машиной, заземляющие устройства использовались редко. Защита от утечки тока возлагалась на естественные заземлители, такие как:

    • неизолированные металлические трубы;
    • обсадка водяных скважин;
    • элементы металлических заборов, уличные фонари;
    • оплетка кабельных сетей;
    • стальные элементы фундаментов, колонн.

    Лучший вариант естественного заземления — водопроводная магистраль из стали. За счет своей большой длины водопроводы сводят к минимуму сопротивление току растекания. Эффективность водопроводов достигается еще и благодаря их прокладке ниже уровня сезонного промерзания, а потому на их защитные качества не влияют ни жара, ни холод.

    Металлические элементы подземных железобетонных изделий подходят для заземлительной системы, если соответствуют следующим требованиям:

    • имеется достаточный (по нормам Правил устройства электроустановок) контакт с глинистой, супесчаной или влажной песчаной основой;
    • при строительстве фундамента арматура на двух или более участках была выведена наружу;
    • металлические элементы имеют сварные соединения;
    • сопротивление арматуры соответствует регламенту ПУЭ;
    • имеется электросвязь с шиной заземления.

    Обратите внимание! Из всего перечня указанных выше естественных заземлений рассчитываются только подземные железобетонные конструкции.

    Эффективность функционирования естественного заземления устанавливается на основе измерений, проведенных уполномоченным лицом (представителем Энергонадзора). На основе проведенных замеров специалист даст рекомендации относительно необходимости установки дополнительного контура к естественному контуру заземления. Если естественная защита отвечает требованиям нормативов, Правила устройства электроустановки указывают на нецелесообразность дополнительного заземления.

    Расчеты для устройства искусственного заземления

    Абсолютно точный расчет заземления произвести практически невозможно. Даже профессиональные проектировщики оперируют приблизительным количеством электродов и дистанциями между ними.

    Причина сложности расчетов состоит в большом количестве внешних факторов, каждый из которых оказывает существенное влияние на систему. К примеру, нельзя предсказать точный уровень влажности, не всегда известна фактическая плотность грунта, его удельное сопротивление и так далее. В связи с неполной определенностью вводных данных итоговое сопротивление организованного контура заземления в конечном счете отличается от базового значения.

    Разницу в проектируемых и реальных показателях нивелируют за счет монтажа дополнительных электродов или путем увеличения длины стержней. Тем не менее, предварительные расчеты важны, так как позволяют:

    • отказаться от лишних трат (или хотя бы уменьшить их) на покупку материалов, на земляные работы;
    • подобрать наиболее подходящую конфигурацию заземлительной системы;
    • выбрать правильный план действий.

    Для облегчения расчетов существует разнообразное программное обеспечение. Однако чтобы разобраться в их работе, необходимы определенные познания о принципах и характере вычислений.

    Компоненты защиты

    Защитное заземление включает электроды, установленные в землю и соединенные электросвязью с заземляющей шиной.

    В системе имеются такие элементы:

    1. Металлические стержни. Один или несколько металлических стержней направляют ток растекания в грунт. Обычно в качестве электродов используют отрезки длинномерного металла (трубы, уголок, круглые металлические изделия). В некоторых случаях используется листовая сталь.
    2. Металлический проводник, объединяющий несколько заземлителей в единую систему. Обычно в этом качестве используют установленный по горизонтали проводник в виде уголка, прута или полосы. Металлическую связь приваривают к концам закопанных в землю электродов.
    3. Проводник, соединяющий находящийся в грунте заземлитель с шиной, которая имеет связь с защищаемым оборудованием.

    Два последних элемента называются одинаково — заземляющий проводник. Оба элемента выполняют идентичную функцию. Различие кроется в том, что металлосвязь находится в грунте, а проводник подключения заземления к шине располагается на поверхности. В связи с этим к проводникам предъявляются неодинаковые требования по устойчивости к коррозии.

    Принципы и правила вычислений

    Грунт — один из составляющих элементов системы заземления. Его параметры имеют важное значение и участвуют в расчетах так же, как и длина металлических деталей.

    При проведении расчетов используют формулы, указанные в Правилах устройства электроустановок. Применяются переменные данные, собираемые установщиком системы, и постоянные параметры (есть в таблицах). К постоянным данным относится, например, сопротивление грунта.

    Определение подходящего контура

    Прежде всего необходимо выбрать форму контура. Конструкция обычно выполняется в виде определенной геометрической фигуры или простой линии. Выбор конкретной конфигурации зависит от размеров и формы участка.

    Проще всего реализовать линейную схему, так как для монтажа электродов понадобится выкопать лишь одну прямую траншею. Однако установленные в линию электроды станут экранировать, что ухудшит положение с током растекания. В связи с этим при расчетах линейного заземления применяется поправочный коэффициент.

    Наиболее распространенной схемой для создания защитного заземления выступает треугольная форма контура. По вершинам геометрической фигуры устанавливают электроды. Металлические штыри должны быть достаточно отдалены друг от друга, чтобы не препятствовать рассеиванию поступающих в них токов. Для обустройства защитной системы частного дома считается достаточным три электрода. Для организации эффективной защиты необходимо еще и правильно подобрать длину стержней.

    Расчет параметров проводников

    Длина металлических стержней важна, поскольку влияет на эффективность системы защиты. Имеет значение и длина элементов металлосвязи. Кроме того, от длины металлических деталей зависят расход материала и общие затраты на обустройство заземления.

    Сопротивление вертикальных электродов определяется их длиной. Другой параметр — поперечные размеры — не влияет существенным образом на качество защиты. И все же сечение проводников регулируется Правилами устройства электроустановок, так как данная характеристика важна с точки зрения устойчивости к коррозии (электроды должны служить 5 – 10 лет).

    При соблюдении прочих условий существует правило: чем больше металлических изделий участвует в схеме, тем выше безопасность контура. Работы по организации заземления довольно трудоемкие: чем больше заземлителей, тем больше земляных работ, чем длиннее стержни, тем глубже их нужно забивать.

    Что выбрать: количество электродов или их длину — решать организатору работ. Однако на этот счет есть определенные правила:

    1. Стержни необходимо устанавливать ниже горизонта сезонного промерзания по крайней мере на 50 сантиметров. Это позволит отстранить сезонные факторы от влияния на эффективность системы.
    2. Дистанция между вертикально установленными заземлителями. Расстояние определяется конфигурацией контура и длиной стержней. Для выбора правильной дистанции нужно воспользоваться соответствующей справочной таблицей.

    Нарезанный металлопрокат вбивают в грунт на 2,5 – 3 метра при помощи кувалды. Это довольно трудоемкая задача, даже если учесть, что из указанной величины нужно вычесть примерно 70 сантиметров глубины траншеи.

    Экономное расходование материала

    Так как сечение металла — не самый важный параметр, рекомендуется приобретать материал с наименьшей площадью сечения. Однако при этом нужно оставаться в пределах минимально рекомендуемых значений. Наиболее экономичные (но способные выдержать удары кувалды) варианты металлоизделий:

    • трубы диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок от 3 миллиметров;
    • уголок равнополочный (сторона — 50 или 60 миллиметров, толщина — 4 или 5 миллиметров);
    • круглая сталь (диаметр от 12 до 16 миллиметров).

    В качестве металлосвязи оптимальным выбором станет полоса из стали толщиной 4 миллиметра. В качестве альтернативы подойдет 6-миллиметровый стальной прут.

    Обратите внимание! Горизонтальные стержни приваривают к вершинам электродов. Поэтому к расчетной дистанции между электродами следует добавить еще 18 – 23 сантиметра.

    Наружный участок заземления можно изготовить из 4-миллиметровой полосы (ширина — 12 миллиметров).

    Формулы для расчетов

    Далее расскажем о том, как рассчитать заземление по формулам, и приведем пример расчетов. Выбираем формулу, исходя из типа заземлителей.

    Подойдет универсальная формула, с помощью которой рассчитывают сопротивление вертикального электрода.

    При проведении вычислений не обойтись без справочных таблиц, где указаны примерные значения. Данные параметры определяются составом грунта, его средней плотностью, способностью задерживать воду, климатическим поясом.

    Устанавливаем нужное количество стержней, не принимая во внимание показатель сопротивления горизонтального проводника.

    Вычисляем данные по горизонтальной части заземлительной системы.

    Определяем уровень сопротивления вертикального стержня на основе показателя сопротивления заземлителя горизонтального типа.

    На основании полученных результатов приобретаем нужное количество материала и планируем начало работ по созданию системы заземления.

    Заключение

    Поскольку самое высокое сопротивление грунта отмечается в сухое и морозное время, организацию заземлительной системы лучше всего запланировать именно на этот период. В среднем сооружение заземления занимает 1 – 3 рабочих дня.

    До засыпки траншеи землей следует проверить работоспособность заземлительных устройств. Оптимальная среда для проверки должна быть как можно более сухой, в почве не должно быть много влаги. Поскольку зимы не всегда бывают бесснежными, проще всего заняться строительством системы заземления в летний период.

  • Ссылка на основную публикацию