Расчёт заземления и его особенности
Расчёт заземления и его особенности
Важнейшая роль заземления – электробезопасность. Расчеты заземления необходимы перед монтажом в частных домах, на подстанциях и т.п.
Как выглядит заземление в частном доме
Электрический контакт с землей осуществляется металлической конструкцией из электродов, погруженных в землю, и присоединенных проводов – все они являются заземляющими устройствами (ЗУ).
Точка, в которой проводник, защитный провод или экран кабеля подсоединяется к зарядному устройству, называется точкой заземления. На рисунке ниже показано заземление вертикального металлического проводника длиной 2500 мм, заглубленного под землю. Верхняя его часть помещается в траншею глубиной 750 мм и шириной 500 мм внизу и 800 мм вверху. Этот проводник можно соединить путем пайки с другими аналогичными заземляющими проводниками в цепях с горизонтальными пластинами.
Самый простой вид заземления помещения
После установки заземлителя засыпьте траншею землей, при этом один из электродов должен выступать наружу. К нему подсоединяется надземный провод, который подключается к заземляющей шине в электрощитке.
Когда оборудование работает нормально, напряжение в точке заземления равно нулю. В идеале зарядное устройство имеет нулевое сопротивление при коротком замыкании.
При возникновении потенциала в точке заземления его необходимо обнулить. Если рассмотреть любой пример расчета, то можно увидеть, что ток короткого замыкания Is имеет определенную величину и не может быть бесконечным. Грунт оказывает сопротивление Rз распространению тока от точки нулевого потенциала до заземлителя:
Для электростанций или подстанций, где сосредоточено большое количество высоковольтного рабочего оборудования, особенно важно решить задачу правильного расчета заземления.
Величина Rз определяется свойствами окружающей почвы: влажностью, плотностью, содержанием солей. К важным параметрам здесь также относятся конструкция заземляющего проводника, глубина погружения и диаметр соединительного провода, который должен совпадать с диаметром жилы провода. Минимальное сечение неизолированного медного провода составляет 4 мм 2 , а минимальное сечение изолированного медного провода — 1,5 мм 2 .
При контакте фазного провода с основным корпусом электрооборудования падение напряжения на нем определяется величиной Rз и максимально возможным током. Контактное напряжение Uпр всегда меньше Uз, так как оно снижается за счет обуви и одежды человека и расстояния до заземляющего проводника.
На поверхности Земли, где распространяются электрические токи, также существуют разности потенциалов. Если оно высокое, на человека может воздействовать шаговое напряжение Уш, тем самым подвергая свою жизнь опасности. Чем дальше от заземляющего проводника, тем меньше значение.
Значение Uz должно быть приемлемым значением для обеспечения безопасности человека.
Если Rz уменьшится, то уменьшятся и значения Uпр и Уш, а также уменьшится ток, протекающий через тело человека.
если напряжение электроустановки превышает 1 кВ (например, подстанция промышленного предприятия), подземную конструкцию создают путем замыкания цепи в виде рядов металлических стержней, вбитых в землю и соединенных между собой сваркой полос с помощью сталь. Следовательно, электрические потенциалы между соседними точками поверхности равны.
Безопасную работу электрических сетей можно обеспечить не только заземляя электроприборы. Для этого вам также понадобятся предохранители, автоматические выключатели и УЗО.
Заземление не только обеспечивает достижение безопасного уровня разности потенциалов, но и создает токи утечки, которых должно быть достаточно для срабатывания защитных устройств.
Непрактично подключать каждый прибор к заземляющему электроду. Подключение осуществляется через шину, расположенную в квартирном щитке. Его входом является провод заземления или PE от подстанции к потребителю, например, по системе TN-S.
Расчёт заземляющего устройства
Расчет включает определение Rз. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта ρ (в Ом*м). Основу усредняют и табулируют.
Определение удельного сопротивления грунта
| песок с глубиной воды менее 5 м | 500 | садовая почва | 40 |
| песок на глубине менее 6 и 10 м | 1000 | Чернозем | 50 |
| Супесь водонасыщенная (подвижная) | 40 | Кола | 3 |
| Супесь водонасыщенная влажная (слоистая) | 150 | гранит | 1100 |
| Супеси, водонасыщенные, слегка влажные (твердые) | 300 | уголь | 130 |
| пластиковая глина | 20 | мел | 60 |
| полутвердая глина | 60 | влажный суглинок | 30 |
| Суглинок | 100 | глинистый мергель | 50 |
| торф | 20 | Известняк пористый | 180 |
Как видно из значений, приведенных в таблице, значение ρ зависит не только от состава почвы, но и от влажности.
Кроме того, значения удельного сопротивления в таблице умножены на сезонный коэффициент Км, учитывающий промерзание грунта. В зависимости от минимальной температуры (0°С) ее значение может быть следующим:
- От 0 до +5 км=1,3/1,8;
- От -10 до 0 км=1,5/2,3;
- От -15 до -10 – километры = 1,7/4,0;
- От -20 до -15 — километры = 1,9/5,8.
Значение коэффициента Км зависит от способа прокладки заземляющего проводника. В числителе указано значение для вертикального погружения заземлителя (вершина расположена на глубине 0,5-0,7 м), а в знаменателе указано значение для горизонтального размещения (глубина 0,3-0,8 м).
Читайте также статью: как купить ссылки для продвижения сайта
На отдельных участках ρ почвы может существенно отличаться от среднетабличного значения из-за антропогенных или природных факторов.
В приближении для одиночного вертикального заземлителя Rз ≈ 0,3∙ρ∙Км.
Для точного расчета защитного заземления используйте следующую формулу:
Rз = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0,5ln((4h+l)/(4h-l)), где:
- l — длина электрода;
- d — диаметр стержня;
- h — Глубина средней точки заземленного проводника.
для n вертикальных электродов, соединенных сверху сваркой, Rn = Rз/(n∙ Kisp), где Kisp — коэффициент использования электрода с учетом экранирующего эффекта соседних электродов (определяется по таблице).
Расположение заземляющих электродов
Существует множество формул расчета заземления. Рекомендуется использовать искусственные заземлители, соответствующие геометрическим характеристикам ПУЭ. Напряжение питания составляет 380 В для трехфазных источников тока или 220 В для однофазных.
Нормируемое сопротивление заземляющего электрода не должно превышать 30 Ом для частных домов, 4 Ом для источников тока напряжением 380 В и 0,5 Ом для подстанций 110 кВ.
для зарядных устройств выбирайте горячекатаный уголок из стали с фланцем не менее 50 мм. В качестве горизонтальных соединительных перемычек используйте полоски сечением 40х4 мм.
Определив состав грунта, выберите его удельное сопротивление по таблице. В зависимости от региона выбирается повышающий сезонный коэффициент Км.
Выберите количество и расположение зарядных электродов. Их можно устанавливать непрерывно или в замкнутом контуре.
Замкнутые контуры заземления в частных домах
В этом случае между ними возникнет экранирующий эффект. Чем ближе расположен заземлитель, тем больше это значение. Значения коэффициента использования цепи или ряда заземлителей Кисп различны.
Значения коэффициента Ksp для разных положений электродов
| количество будет обосновано н (число.) | Отношение расстояния между заземлителями к их длине | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 2 | 0,85 | 0,91 | 0,94 |
| 4 | 0,73 | 0,83 | 0,89 |
| 6 | 0,65 | 0,77 | 0,85 |
| 10 | 0,59 | 0,74 | 0,81 |
| 20 | 0,48 | 0,67 | 0,76 |
| электроды расположены в ряд | |||
| количество будет обосновано н (число.) | Отношение расстояния между заземлителями к их длине | ||
| 4 | 0,69 | 0,78 | 0,85 |
| 6 | 0,61 | 0,73 | 0,8 |
| 10 | 0,56 | 0,68 | 0,76 |
| 20 | 0,47 | 0,63 | 0,71 |
Влияние горизонтальных перемычек незначительно и его можно не учитывать при оценочных расчетах.
Примеры расчёта контура заземления
Чтобы лучше понять методику расчета заземления, лучше всего рассмотреть пример, а лучше несколько примеров.
Пример 1
заземлители обычно изготавливают вручную из стальных уголков 50х50 мм длиной 2,5 м, расстояние между ними выбирают равным длине — h = 2,5 м. Для глины ρ = 60 Ом∙м. Средний регион, выбранный из таблицы, имеет коэффициент сезонности 1,45. С учетом этого ρ = 60∙1,45 = 87 Ом∙м.
при заземлении выкопайте по контуру траншею глубиной 0,5 м и забейте угол внизу.
Размер углового фланца уменьшен до номинального диаметра электрода:
d = 0,95∙p = 0,995∙0,05 = 87 Ом∙м.
Глубина средней точки угла составит:
h = 0,5l+t = 0,5∙2,5+0,5 = 1,75 м.
Подставив эти значения в приведенную ранее формулу, можно определить сопротивление заземлителя: R = 27,58 Ом.
По примерной формуле R=0,3∙87=26,1 Ом. По расчетам, одного стержня явно недостаточно, так как нормированное значение сопротивления по требованию ПУЭ составляет Rнорм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).
Количество электродов определяется приближенно по следующей формуле:
здесь сначала предположим, что ksp = 1. Используя таблицу, находим, что для 7 заземлителей ksp = 0,59. Если подставить это значение в предыдущую формулу и пересчитать, то получим количество электродов n = 12. Затем выполнить новый пересчет на 12 электродов и по таблице ksp = 0,54. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.
Следовательно, для 13 углов Rn = Rз/(n*η) = 27,58/(13∙0,53) = 4 Ом.
Видео: Урок 6.2: Расчет заземления
Пример 2
Если ρ = 110 Ом∙м, необходимо искусственное заземление сопротивлением Rнорм = 4 Ом.
заземлитель изготовлен из стержня диаметром 12 мм и длиной 5 м, с сезонным коэффициентом 1,35 по таблице. Также можно считать состояние почвы в килограммах. Его сопротивление измеряли во время высыхания. Следовательно, коэффициент кг=0,95.
На основании полученных данных в качестве расчетных значений удельного сопротивления земли принимаются следующие значения:
ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ом∙м.
Для одного стержня R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ом.
электроды расположены в ряд. Расстояние между ними не должно быть меньше длины. Тогда коэффициент использования будет согласно таблице: ksp = 0,56.
Найдите количество стержней, необходимое для получения Rнорм = 4 Ом:
После установки и заземления измерьте электрические параметры на месте. Если фактическое значение R выше, добавьте больше электродов.
Это можно использовать, если поблизости есть естественный заземлитель.
Особенно на подстанциях, где требуется минимальное значение R, оборудование используется по максимуму: подземные трубы, опоры линий электропередачи и т д. Если этого недостаточно, добавьте искусственный грунт.
Естественное заземление на даче посредством армирования фундамента
Устройство размещается внутри фундамента, от которого отходит соединительная шина.
Любой приведенный пример может быть использован в качестве вычислительного алгоритма. В этом случае для оценки правильности можно использовать онлайн-программы.
Что представляет собой онлайн-программа, с помощью которой можно рассчитать заземление
Ошибки монтажа. Видео
Это видео поможет вам избежать ошибок при установке заземляющего устройства.
Независимые наземные расчеты являются оценочными. После монтажа следует пригласить специалистов для проведения дополнительных электрических измерений. Если почва сухая, потребуются длинные электроды из-за плохой проводимости. Во влажной почве сечение электрода должно быть как можно большим из-за повышенной коррозии.
Оцените эту статью: Похожие статьи
Аппарат для точечной сварки — это сварочный аппарат, используемый для точечной сварки и предназначенный для операций правки тонких металлов. Споттер пользуется особой популярностью у работников авторемонтных мастерских.
Мы продолжаем работать вместе и сейчас готовится к выпуску очередная версия КОМПАС-Электрик. Основной целью этого выпуска является улучшение качества системы за счет оптимизации алгоритма ядра.
Как выбрать автомат по силе тока Мы уже знаем, что весь ток, питающий объект, протекает через этот выключатель. По закону Ома очевидно, что сумму нужно производить по нагрузке.
Собрать функциональный и надежный сварочный аппарат своими руками не так уж и сложно. Вам потребуются базовые навыки обращения с паяльником и умение читать электрические схемы. Однако доступна подробная справка.
Закупки и тендеры Закупки и тендеры Информация о проводимых и планируемых закупках публикуется на официальных сайтах в сети Интернет Российской Федерации, а также информация о размещении заказов.
Flir one Pro LT или Seek Thermal Compact Теперь, когда вы знаете особенности каждой модели, можете ли вы решить, какая из них подойдет именно вам? Хотя ситуации и потребности у всех разные.
Этот тип устройства используется для создания сигналов с высокой нагрузкой, которые редко повторяются. В них используется трансформатор, включенный в цепь обратной связи. Наличие тока.
Отключения электроэнергии в частных домах приводят к необходимости установки дополнительных источников электроэнергии, обычно газогенераторов.
Сильные звуковые вибрации сотрясают землю и здания, вызывая естественное чувство страха. Возможно, именно поэтому системы защиты иногда неправильно обозначаются конкретными терминами. На самом деле нет.
Читайте также статью: Как выбрать внешний датчик температуры для котла отопления. Датчик уличной температуры для газового котла
