Расчёт заземления онлайн: контур, электроды, сопротивление по ПУЭ

Как рассчитать заземление: ρ, сезонный коэффициент, электрод, группа

Заземляющее устройство — это электроды в земле, и его главный параметр — сопротивление растеканию тока, Ом. Оно почти целиком определяется грунтом: удельное сопротивление ρ у торфа около 20 Ом·м, у суглинка 100, у сухого песка 1 500, у скалы 5 000. Второй фактор — сезон: зимой промёрзший и летом пересохший верхний слой проводит хуже, поэтому ρ умножают на сезонный коэффициент климатической зоны — от 1,3 на юге до 1,9 на севере для вертикальных электродов и от 1,8 до 5,5 для горизонтальной полосы.

Сопротивление одиночного вертикального электрода зависит от длины сильно и от диаметра слабо (логарифм): уголок 50×50 длиной 3 м в суглинке II зоны — 47 Ом, труба Ø 50 — 46, штырь Ø 16 — 57, а штырь Ø 16 длиной 6 м — уже 32 Ом. Электроды в группе работают хуже суммы одиночных: соседи экранируют друг друга, и коэффициент использования при шаге, равном длине, падает с 0,85 для двух электродов до 0,5 для двадцати. Соединительная полоса сама является заземлителем и добавляет 10–30 % к результату.

Норма зависит от задачи. ПУЭ 1.7.103 требует не более 30 Ом от каждого повторного заземления PEN-проводника при 380/220 В и 10 Ом от всех повторных заземлений линии вместе; 1.7.101 — 4 Ом для заземления нейтрали трансформатора; молниезащита по РД 34.21.122-87 — 10 Ом; производители газовых котлов — обычно 10 Ом; для системы TT по 1.7.59 формально достаточно R ≤ 50 В / I∆n. Калькулятор перебирает число электродов до 100, пока сопротивление группы не станет меньше выбранной нормы, и показывает расход стали и длину траншеи.

Удельное сопротивление грунтов и сколько электродов нужно

Уголок 50×50 длиной 3 м, II климатическая зона, контур с шагом 3 м, полоса 40×4. Ссылки ведут на страницы грунтов с полным расчётом.

Уголок, труба, штырь: сопротивление одного электрода

Суглинок 100 Ом·м, II зона; электродов под 30 и 10 Ом — по контуру с шагом не меньше длины. Диаметр входит в формулу под логарифмом, поэтому уголок 50×50 и труба Ø 50 почти равны, а модульный штырь выигрывает длиной.

Климатические зоны и сезонные коэффициенты

Расчёт ведут по худшему сезону: ρ умножают на коэффициент зоны для вертикальных электродов 2–3 м и отдельно — для горизонтальной полосы на глубине 0,5–0,8 м (РД 153-34.0-20.525-00, Карякин).

Нормы сопротивления заземления

Требование зависит от назначения заземлителя; для частного дома при TN-C-S действует 30 Ом, практики закладывают 10 и меньше. Уголок 50×50 × 3 м в суглинке, контур.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трёхфазного тока.— ПУЭ-7, п. 1.7.101

Как проектировать и монтировать

• Считайте по измеренному ρ: воткните два-три пробных электрода и измерьте прибором или закажите вертикальное электрическое зондирование — справочные значения различаются в 2–3 раза внутри одного типа грунта.
• Шаг между электродами не меньше их длины, лучше 2L: при a = L коэффициент использования трёх уголков по контуру — 0,69, при a = 2L — 0,78, при a = 3L — 0,85.
• Глубинный модульный штырь 6–12 м часто выгоднее контура: один штырь 12 м в суглинке даёт 18 Ом против 47 у трёхметрового уголка, а места занимает полметра.
• Приёмка — только измерением: сопротивление проверяют прибором (М416, ИС-10, Fluke 1625) в сухой сезон и после монтажа записывают в паспорт заземляющего устройства.

Расчёт под конкретный грунт, электрод и объект — на страницах серии ниже; сечение вводного кабеля и защитного проводника — в калькуляторе сечения провода.