Расчет заземления

Основы электротехники
комментариев 7
2102 просмотров

расчет заземленияСегодня речь пойдет о такой важной вещи, как заземление. В некоторых статьях уже рассмотрено, для чего оно нужно и почему стоит задуматься об этой важной вещи. А мы поговорим о том, как  сделать расчет заземления.

Вкратце, дело обстоит так. Для человека не опасно напряжение, как таковое, а опасен ток, который протекает через тело человека. Смертельной дозой является ток, величиной 0,06 ампера или 60 миллиампер. Именно по этой причине УЗО (устройства защиты от поражения электрическим током) выпускаются номиналом 30 мА (имеется ввиду те, что ставятся на определенного потребителя, а не на все электрохозяйство). Механизм поражения выглядит так: предположим, что происходит пробой изоляции на корпус (который, как правило металлический), и на корпусе появляется какое-то напряжение. Человек стоит на земле, имеет определенное сопротивление и, соответственно, имеет потенциал земли, а если говорить более широко, то он становится продолжением нейтрали подстанции, прикасается к металлическому корпусу и через него (по пути кратчайшего сопротивления) начинает протекать ток. Так вот, чтобы этого не происходило и выполняется заземление. То есть, в случае пробоя изоляции ток по заземляющему контуру уходит на глухозаземленную нейтраль. А поскольку сопротивление контура в разы (в десятки или сотни раз) меньше сопротивления человека, то ток протекает по контуру заземления, а не через человека (ну а если быть точным, то и через человека тоже, но, соответственно, в десятки и сотни раз меньший, чем идет по контуру заземления и уже не приносит вреда человеку).

В большей степени общие указания по заземляющим устройствам написаны в ПУЭ, глава 1.7. Так же можно найти информацию в СНиП-Ш-33-76, СН 297-64 и ВСН 19-74

ПУЭ настоятельно рекомендует использовать естественные заземлители, если те удовлетворяют требованиям (сопротивление заземления меньше 10 или 4 Ом, в зависимости от нагрузки). Ну, а у нас другой случай.

Расчет контура заземления. Заземление может быть выносным (находящимся за пределами заземляемого оборудования)Схема выносного заземления

и контурным (находящимся по контуру заземляемого оборудования).

Схема контурного заземления

Расчет сопротивления заземления, формула расчета заземления

Для начала определяемся материалом, с которым будем работать согласно таблице ПУЭ 1.7.4 или других утвержденных документов. Теперь можно приступить к расчету. Нам требуется найти число штырей, которые мы будем вбивать в землю и длину соединительного проводника, которым мы эти штыри объединим. Так же наблюдается большая зависимость от удельного сопротивления грунта, которое меняется от влажности, температуры и других характеристик. На заземление влияет и количество штырей, которые электрически объединяются и глубина закладки этих штырей. Самым оптимальным способом будет проведение замера удельного сопротивления грунта, но, если нет такого желания или возможности, то можно воспользоваться таблицами:

Таблица 1

приближенные значения сопротивления грунтов

Таблица 2

поправочные коэффициэнты

 

Таблица 3


Приближенные значения сопротивлений растеканию естественных заземлителей.

Далее, с учетом данных переходим к следующей таблице, где находим нужную нам формулу и получаем значение сопротивление отдельного штыря.

Таблица 4

Сопротивление растеканию электродов заземлителей

Суммарное сопротивление шытрей рассчитывается по формуле:

сопротивление шытрей

Таблица 5

 

Коэффициент использования вертикальных электродов

Остается совсем немного… Сопротивление растеканию соединяющего проводника можно взять из таблицы 4. Экранирования проводника шытрями учитывается коэффициентомкоэффициент, который можно взять из таблиц 6 и 7.

Таблица 6

Коэф. использования соединительной полосы

Таблица 7

использование соединительной полосы в контуре электродов

Сопротивление растеканию объединяющего проводника с учетом экранирования вычисляется по формулеСопротивление полосы с экранированием формула

Ну и наконец, формула полного сопротивления заземляющего устройства будет выглядеть так:полное сопротивление формула

 

 

комментариев 7 Добавить свой
  1. Добрый вечер, Опытный Электрик!
    Читая вопросы и ответы в разных темах, к примеру как подключить 3х-фазный двигатель, создаётся впечатление, что это сложнее чем грамотный расчет устройства заземления по приведённым выше таблицам..!
    У меня заземление выполнено, и я попытался подставляя его параметры в таблицы понять на сколько оно грамотно, ну и соответственно столкнулся с некоторыми трудностями.
    Пример по таблицам:
    Таблица 1
    у меня грунт глина, соответственно рекомендовано 40 Ом.м как я понимаю это 40 Ом на какой-то метр? Наверно метр длины.
    таблица 2
    Продолжительность замерзания вод в грунте, у меня третья группа 100 дней, ниже в этой же таблице вид заземлителей и поправочный коэффициент, у меня уголок 50х50х4 длина-2,75м. (их 5 штук через 0,5м)
    но глубина заложения его вершины 1,4м.В таблице таких параметров нет. Тем не менее берем коэффициент 1,3 согласно таблицы. К стати мне не понятно что такое величина «р»?
    таблица 3 — пропускаем в виду отсутствия естественных заземлителей:)
    таблица 4
    Сопротивление растеканию одиночных электродов заземлителей.
    В моем случае вторая позиция сверху с соответствующей формулой. Там же формула суммарного расчета. Вот в этом месте мой мозг закипел!!! пошел покурил, вернулся посмотрел на формулу — ту, которая для одного электрода. В ней есть величина «l» и в «примечание» к таблице она -длина электрода, и там же она глубина заложения.. Все становится совсем непонятным! Иду упорно дальше в попытке увидеть таки проблеск света, на озарение я и не рассчитываю 🙁
    Таблица 5
    В моем случае электроды размещены в ряд 5 штук через 0,5 метра и естественно в данную таблицу они не подходят…
    Таблица 6 и 7
    Отношение расстояния между электродами к длине электрода у меня получилось 0,18м.
    Ну и тупо смотрю на формулу полного сопротивления и понимаю что моё заземление выполнено неграмотно! И по сему у меня к вам вопрос — будет оно обеспечивать необходимые требования или все надо переделывать?
    С уважением.

    1. Петрит, здравствуйте. Мог бы вас «грузануть» конечно, но смысл? Для чего эта статья я вам скажу по простому — для профессионального ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО расчета заземляющего контура. Более того, информация взята из ПУЭ, а в этой книге говорится о том, что физические лица без образования юридического лица не занятые в коммерции (то есть обыватели, которые делают сами для себя) могут вообще не придерживаться ПУЭ. Это не значит, что я агитирую не придерживаться, но это значит, что настолько глубоко вникать в расчет вам, как человеку, который столкнется с этим один раз — нет смысла. Величина «р», хотя на самом деле «ρ» (ро) — удельное сопротивление грунта, показывающее, насколько хорошо грунт проводит электрический ток или как много в нем электропроводных материалов. Поэтому она и измеряется как Ом*м (сопротивление на длину). А посему дам простой ответ. Работать будет все, вопрос как долго?! Будет ли обеспечивать — это может выявить только проведение измерений по сопротивлению заземляющего устройства (желательно не только летом, но и зимой, поскольку промерзший грунт имеет меньшее удельное сопротивление). В домашних условиях проверить сопротивление можно только аналитическим способом. Способ заключается в том, что вы подключаете мощную нагрузку (2-4 кВт) на фазу и заземлитель, производите замеры напряжения фаза-ноль и фаза-земля, вычисляете падение напряжения. Дальше составляете схему соединения с двумя последовательно соединенными сопротивлениями и приложенным напряжением (условно 220 вольт) и затем вычисляете пропавшее напряжение. Если будет интересно, дайте знать, я либо сделаю статью на своем сайте и вас туда отправлю, либо на словах объясню.
      Следовательно, задача простого человека сводится к тому, что штырей должно быть не менее двух, забитых ниже глубины промерзания хотя бы на два метра и потом это дело надо проверить на предмет сопротивления контура заземления. Результат разделить на два и получить величину контура заземления на единицу кластера (заземление по сути кластерная система, где кластером является штырь заземления и соединительный проводник, из таких кластеров собирается необходимое количество, чтобы обеспечить требуемые параметры).

      1. Добрый вечер, Опытный Электрик.
        В принципе все ясно, кроме — «Дальше составляете схему соединения с двумя последовательно соединенными сопротивлениями и приложенным напряжением и затем вычисляете пропавшее напряжение.» Но я вроде уже получил разницу под нагрузкой 2-4 квт между фаза-заземлитель и фаза- ноль.. или это что-то другое? Если не сложно объясните что это за схема.
        Я обязательно проведу замеры по разнице напряжения и замер сопротивления которое как я понял должно быть не более 4 Ом. Только еще один вопрос. Чем это сопротивление замерить? У нас, у пенсионеров ведущих не совсем здоровый образ жизни всегда что-то из головы выпадает 🙂
        Сейчас мы с супругой в Москве, а строящейся дом в Рязанской области, вот еще недельку подождем и поедем.
        С уважением.

        1. Значит объясню подробнее. По этой ссылке вы увидите искомую схему, только вместо Rпроводов у вас будет Rзаземления. Сопротивление, как и напряжение замеряется мультиметром. В идеальных условиях напряжение между землей и нулем должно быть равно нулю, потому что это два провода одного и того же источника, только в роли пятого провода выступает земля. Посмотрите на картинку и поймете.

          Следовательно замер напряжения между «фаза-ноль» и «фаза-земля» должен отличаться не больше, чем на 1-2%. Исходя из всего этого берем в руки листок с ручкой, определяем порядок действий и фиксируем все результаты в письменном порядке:
          1. Делается замер сопротивления нагрузки (например обогреватель или электрическая плита) и напряжения «фаза-ноль» и «фаза-земля». Если показания напряжения очень сильно отличаются, то своими силами вам уже не справиться. Либо слабое удельное сопротивление грунта и «пятый провод» имеет большое сопротивление, либо слабый контур заземления на подстанции, либо еще что-то и тогда надо производить замер сопротивления контура специальным прибором. Если разница не более 1-2%, значит приступаем к второй стадии.
          2. Подключаете нагрузку к фазе-земля и замеряете напряжение «фаза-ноль» и «фаза-земля». Чем лучше контур заземления, тем меньше будет разница.
          3. Рисуете схему, как на сайте по ссылке с двумя последовательно соединенными сопротивлениями.
          4. Производите расчет. Вам известно напряжение сети (фаза-ноль, допустим 237 вольт), вам известно напряжение на нагрузке (фаза-земля, когда включена нагрузка, допустим 220 вольт) и сопротивление нагрузки (допустим, для 4 кВт это будет 12 ом). Все, что теперь остается сделать
          а) из бóльшего напряжения вычесть меньшее (237-220=17 вольт);
          b) вычислить ток цепи (напряжение фаза-земля разделить на сопротивление нагрузки 220/12=18,3 ампера)
          c) вычислить сопротивление контура (разницу напряжений разделить на ток фаза-земля 17/18,3=0,93 ома)
          d) проверить вычисления. Сложить сопротивления контура заземления и нагрузки (12+0,93=12,93), разделить бóльшее напряжение на это сопротивление (237/12,93=18,3) и получить ток, какой мы получили при расчете тока цепи в 4.b. Метод довольно грубый, но если он покажет нужные результаты, то нет смысла обращаться к специалистам, если только вам не требуется заключение о проведенной проверке.

          А образ надо вести здоровый 🙂

          1. Забыл сказать, перемычки между заземлением и нулем при этом «эксперименте» стоять не должно. Ноль и земля соединяются только по завершении получения результатов и вычислений. Сопротивление контура не должно превышать 30 ом.

    1. Павел, здравствуйте. В основном все формулы взяты из ПУЭ, это единственная наиболее полная нормативная документация. Есть различные дополнительные источники, которые могут дополнять, но не перечить требованиям ПУЭ. Не помню точно главу, но это все находится в первых параграфах, то ли 1.4, то ли 1.5. Где-то рядом с этими главами.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Наверх