Заземление для молниезащиты: расчёт заземлителя на 10 Ом

Заземление для молниезащиты: расчёт заземлителя на 10 Ом: ответ

РД 34.21.122-87 (п. 2.26) и СО 153-34.21.122-2003 требуют от заземлителя молниеотвода импульсное сопротивление не более 10 Ом; для зданий III категории на грунтах с ρ выше 500 Ом·м допускают до 40 Ом. В суглинке (ρ = 100 Ом·м) норму 10 Ом даёт контур из 7 уголков 50×50 по 3 м с шагом 3 м (9,9 Ом) или четыре омеднённых штыря по 6 м по контуру (9,7 Ом). Заземлитель молниезащиты объединяют с заземлителем электроустановки дома (СО 153 п. 3.2.3.1) — раздельные контуры создают опасную разность потенциалов при ударе.

Расчёт стационарным сопротивлением — консервативная оценка: импульсное сопротивление короткого электрода при токе молнии в 20–50 кА ниже стационарного за счёт искрообразования в грунте (импульсный коэффициент 0,5–0,9 для коротких электродов в грунте с высоким ρ). Поэтому для молниезащиты предпочитают несколько коротких электродов вокруг здания, а не один глубинный: ток растекается с нескольких точек, и потенциал на поверхности у токоотвода ниже. Расход стали на контур — 106 кг, полоса — 21 м.

От каждого молниеприёмника (стержень, трос, сетка на кровле) идёт токоотвод — сталь Ø 6–8 мм или полоса — к заземлителю кратчайшим путём, вне входов и мест, где люди касаются стен; для дома с периметром до 40 м ставят не меньше двух токоотводов по противоположным углам. Заземлитель — в 1 м от фундамента на глубине 0,7 м; в системе уравнивания потенциалов молниезащиту соединяют с главной заземляющей шиной, а на ввод ставят УЗИП класса I–II.

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

Уголок 50×50×5 3 м, шаг 3 м (a/L = 1), полоса полоса 40×4, схема — по контуру; норма 10 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 10 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

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

• Объединяйте заземлитель молниезащиты с заземлителем дома и СУП — раздельные контуры при ударе дают тысячи вольт между корпусами и трубами.
• Несколько коротких электродов лучше одного глубокого: импульсный ток растекается с площади, а не с точки; шаг между электродами — не меньше 3 м.
• Токоотводы — от каждого угла кровли или мачты, Ø не меньше 6 мм для стали (СО 153 табл. 3.3), в стороне от входов и окон, без острых углов.
• На вводе — УЗИП класса I или I+II после счётчика: заземлитель отводит ток, но наводки в проводке без ограничителей выжгут электронику.

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.