Расчёт заземления во влажном песке: ответ
Удельное сопротивление влажного песка — около 400 Ом·м (типичный разброс 130–500). С сезонным коэффициентом 1,7 для II климатической зоны расчётное значение для вертикальных электродов — 680 Ом·м, для горизонтальной полосы (коэффициент 4) — 1 600 Ом·м. Одиночный уголок 50×50×5 длиной 3 м, забитый верхом на 0,7 м, даёт во влажном песке около 187 Ом; замкнутый контур из 11 таких электродов с шагом 3 м и полосой полоса 40×4 — 28 Ом, что укладывается в норму 30 Ом для повторного заземления на вводе в дом (ПУЭ 1.7.103).
Песок ниже уровня грунтовых вод проводит вполне сносно, выше — почти нет; поэтому на песчаном участке всё решает уровень воды. Если зеркало на 2 м, уголок 3 м работает нижней третью, а штырь 6 м — двумя третями: сравните сопротивление одиночных электродов в таблице ниже.
Более жёсткие нормы требуют больше металла: 10 Ом для газового котла и молниезащиты — 43 электрода (9,9 Ом), 4 Ом для нейтрали трансформатора — вертикальными электродами не достигается — 100 штук дают лишь 4,8 Ом. Расход стали на контур под 30 Ом — 166 кг (124 кг электроды, 42 кг полоса 33 м); траншея под полосу глубиной 0,7 м — около 9,2 м³. В I климатической зоне тот же контур даст 30 Ом (нужно 12 электродов), в IV зоне — 28 Ом (7).
Rгруппы = Rв·Rг / (Rв·ηг + Rг·n·ηв)
Сколько электродов нужно во влажном песке: 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 во влажном песке
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 400 Ом·м для влажного песка 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 0,54, 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 во влажном песке даёт около 127 Ом, 9 м — 90, 12 м — 70 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.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание, глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» — п. 1.7.59, 1.7.90, 1.7.101, 1.7.103, табл. 1.7.4. Минэнерго России. 2002.
- РД 153-34.0-20.525-00 «Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок» — измерение сопротивления, удельные сопротивления грунтов, сезонные коэффициенты. РАО «ЕЭС России». 2000.
- Основы техники безопасности в электроустановках — формулы сопротивления одиночных заземлителей и коэффициенты использования. Долин П. А.. Энергоатомиздат. 1984.
- Заземляющие устройства электроустановок. Справочник — климатические зоны, сезонные коэффициенты, удельные сопротивления грунтов. Карякин Р. Н.. Энергосервис. 2006.
