Расчёт заземления в скальном грунте

Расчёт заземления в скальном грунте: ответ

Удельное сопротивление скального грунта — около 5 000 Ом·м (типичный разброс 2 000–10 000). С сезонным коэффициентом 1,7 для II климатической зоны расчётное значение для вертикальных электродов — 8 500 Ом·м, для горизонтальной полосы (коэффициент 4) — 20 000 Ом·м. Одиночный уголок 50×50×5 длиной 3 м, забитый верхом на 0,7 м, даёт в скальном грунте около 2 342 Ом; замкнутый контур из 100 таких электродов с шагом 3 м и полосой полоса 40×4 — 61 Ом, что всё равно не даёт нормы 30 Ом — в таком грунте нужны глубинные электроды, замена грунта или естественные заземлители.

Скальный грунт — предел для этого метода: расчёт покажет, что даже 100 электродов не дают 30 Ом. На скале заземлитель делают из длинных горизонтальных лучей (2–3 луча по 20–30 м) в траншеях с привозным грунтом или бентонитом, объединяют с арматурой фундамента и обязательно измеряют результат прибором; норму для системы TT при этом обеспечивают УЗО.

Более жёсткие нормы требуют больше металла: 10 Ом для газового котла и молниезащиты — вертикальными электродами не достигается — 100 штук дают лишь 61 Ом, 4 Ом для нейтрали трансформатора — вертикальными электродами не достигается — 100 штук дают лишь 61 Ом. Расход стали на контур под 30 Ом — не имеет смысла считать — норма не достигается; траншея под полосу глубиной 0,7 м — около 84 м³. В I климатической зоне тот же контур даст 69 Ом (нужно 100 электродов), в IV зоне — 44 Ом (100).

Сколько электродов нужно в скальном грунте: сопротивление по числу

Уголок 50×50×5 3 м, шаг 3 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 уголок 50×50×5 и электродов под норму

Уголок 50×50×5 3 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 уголка 50×50×5.

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 в скальном грунте

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

• Измерьте ρ на участке: справочные 5 000 Ом·м для скального грунта могут отличаться от реальных в 2–3 раза — расчёт даёт число электродов, а прибор (измеритель сопротивления заземления) — приёмку.
• Шаг между электродами — не меньше их длины (a/L ≥ 1): при a = L соседние уголки экранируют друг друга и коэффициент использования падает до 0,36, при a = 2L потери меньше.
• Полосу и уголки соединяйте только сваркой (ПУЭ 1.7.139), шов красьте битумным лаком, а сам заземлитель в земле не окрашивайте; сечение полосы в земле — не меньше 100 мм² (40×4) для чёрной стали.
• Один омеднённый штырь 6 м в скальном грунте даёт около 1 590 Ом, 9 м — 1 126, 12 м — 879 Ом: глубинный электрод часто дешевле контура, если участок мал.

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.