Модульное штыревое заземление: расчёт глубины и числа штырей

Модульное штыревое заземление: расчёт глубины и числа штырей: ответ

Модульное заземление — стальные омеднённые штыри Ø 14–20 мм по 1,5 м, которые наращивают латунными муфтами и забивают перфоратором с ударной насадкой на 6–30 м. Расчёт тот же, что для уголка, но длина L другая: штырь Ø 16 мм на 6 м в суглинке II зоны — 32 Ом, на 12 м — 18 Ом. Штырь 6 м — на грани нормы 30 Ом для дома, штырь 9 м даёт 23 Ом с запасом; для 10 Ом нужно 4 штыря по 6 м по контуру с шагом 6 м, три штыря по 9 м в ряд (8 Ом) или один штырь 24 м (9,6 Ом); для 4 Ом — 14 штырей по 6 м.

Выигрыш глубинного электрода — не только в длине: ниже 3–5 м грунт влажный круглый год и не промерзает, поэтому сезонный коэффициент для него ближе к 1, чем к 1,7 — расчёт по коэффициенту II зоны для штыря 12 м даёт запас. На песчаном участке штырь, дошедший до водоносного слоя, работает как электрод в грунте с ρ 100–300 Ом·м, хотя сверху сухой песок 1 500 Ом·м; на скале штырь не забить вовсе.

Медное покрытие 250 мкм защищает сталь 30–40 лет; при забивке важно не сорвать его — штыри ведут через направляющую, муфты смазывают токопроводящей пастой. Соединение с полосой или проводником — зажимом из нержавеющей стали или сваркой с антикоррозионной обработкой; выпуск делают в пластиковом колодце для измерений. Стоимость комплекта 6 м (4 штыря, муфты, наконечник, зажим) обычно сравнима с тремя уголками и 9 м полосы, но без траншеи.

Сколько электродов нужно при ρ = 100 Ом·м: сопротивление по числу

Штырь Ø 16 омеднённый (модульный) 6 м, шаг 6 м (a/L = 1), полоса полоса 40×4, схема — по контуру; норма 30 Ом. Коэффициенты использования падают с ростом числа электродов — каждый следующий даёт меньше предыдущего.

Заземление в разных грунтах: один штырь Ø 16 омеднённый (модульный) и электродов под норму

Штырь Ø 16 омеднённый (модульный) 6 м, II климатическая зона, схема — по контуру. Ссылки ведут на страницы грунтов.

Длина электрода: сопротивление и число под 30 Ом

Удвоение длины снижает сопротивление одиночного электрода примерно на 40 %; удвоение диаметра — только на 8 %. Типовые длины для омеднённого штыря Ø 16 мм.

Климатическая зона и сезонный коэффициент

Промерзание зимой и пересыхание летом поднимают удельное сопротивление верхнего слоя: расчёт ведут по худшему сезону, умножая ρ на коэффициент зоны (РД 153-34.0-20.525-00, Карякин). Для глубинных электродов ниже 3–5 м коэффициент ближе к единице.

Нормы сопротивления и что они требуют

ПУЭ-7: 4 Ом — заземление нейтрали трансформатора 380/220 В (п. 1.7.101), 10 Ом — все повторные заземления PEN линии вместе, 30 Ом — каждое повторное (п. 1.7.103); 10 Ом — молниезащита (РД 34.21.122-87) и требования к газовым котлам; система TT — R ≤ 50 В / I∆n (п. 1.7.59).

Общее сопротивление растеканию заземлителей всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 10 Ом при 380/220 В; сопротивление каждого из повторных заземлителей — не более 30 Ом.— ПУЭ-7, п. 1.7.103

Как проектировать и монтировать

• Считайте по одиночному штырю: 6 м — 32 Ом, 12 м — 18; если нужен второй, ставьте его не ближе длины штыря, иначе экранирование съест половину эффекта.
• Перфоратор 10–15 Дж забивает штырь Ø 16 в суглинок и глину на 6–9 м; дальше нужен отбойник; в гравии и скале модульное заземление не работает.
• Не сваривайте омеднённый штырь обычным электродом — медь сгорает, сталь ржавеет; используйте зажимы комплекта или термитную сварку.
• Измеряйте после монтажа и через год: если штырь ушёл во влажный слой, сопротивление зимой почти не растёт — в отличие от уголков.

Другие грунты, электроды и нормы — в навигации ниже; сечение вводного кабеля и защитного проводника — в калькуляторе сечения провода; общий расчёт для любых условий — в калькуляторе заземления.