Как рассчитать контур заземления самостоятельно

«Акула»

Ну и замыкает наш список лучших программ для расчета заземления программный комплекс энергетика под названием «Акула», благодаря которому можно рассчитывать:

• заземляющие устройства;
• молниезащиту;
• характеристики защитных аппаратов;
• потери напряжения до 1 кВ;
• мощность объектов, а также электрокотлов и кондиционеров;
• сечение проводки;
• освещенность в помещении;

Интерфейс также интуитивно понятен и представлен на русском языке:

«Акула» доступна для бесплатного скачивания, поэтому найти ее в просторах интернета не составит труда. Напоследок рекомендуем просмотреть очень полезное видео по теме:

На этом наш обзор заканчивается. Надеемся, предоставленные программы для расчета заземления пригодились вам и помогли в организации защитного контура.

Расчет заземляющего контура

Расчёт заземления выполняется для того чтобы выявить сопротивление контура заземления, который сооружается при эксплуатировании, его габариты и форму.

Конструкция контура включает в себя:

• Вертикальный заземлитель;
• Горизонтальный заземлитель;
• Заземляющий проводник.

Вертикальные устройства углубляются в грунт на определенное расстояние. Горизонтальные устройства объединяет между собой вертикальные составляющие элементы. При помощи заземляющего проводника происходит соединение контура заземления прямо с электрическим щитком. Габариты и число этих заземлителей, интервал между ними, удельное сопротивление почвы – все эти параметры полностью зависят на сопротивление заземления. К чему сводится расчёт?

Из-за заземления опасный потенциал отправляется в грунт, поэтому создается защита людей от удара электротоком. Величина электротока стекания в грунт зависит от сопротивления контура заземления. Чем сопротивление ниже, тем величина опаснейшего потенциала на поверхности пораженной электрической установки будет минимальнее. Устройства заземления должны удовлетворять возложенным на них особым требованиям, а именно данных сопротивления и растеканию электротоков и распределения опасного для жизни потенциала.

Исходя из этого, главный расчёт заземления защиты ведется к определению сопротивления и растеканию электротока устройства. Это сопротивление в прямой зависимости от габаритов и числа электропроводников заземления, интервала между ними, глубины их монтирования и электропроводимости почвы.

Расчет параметров проводников

Длина металлических стержней важна, поскольку влияет на эффективность системы защиты. Имеет значение и длина элементов металлосвязи. Кроме того, от длины металлических деталей зависят расход материала и общие затраты на обустройство заземления.

Сопротивление вертикальных электродов определяется их длиной. Другой параметр — поперечные размеры — не влияет существенным образом на качество защиты. И все же сечение проводников регулируется Правилами устройства электроустановок, так как данная характеристика важна с точки зрения устойчивости к коррозии (электроды должны служить 5 – 10 лет).

При соблюдении прочих условий существует правило: чем больше металлических изделий участвует в схеме, тем выше безопасность контура. Работы по организации заземления довольно трудоемкие: чем больше заземлителей, тем больше земляных работ, чем длиннее стержни, тем глубже их нужно забивать.

Что выбрать: количество электродов или их длину — решать организатору работ. Однако на этот счет есть определенные правила:

1. Стержни необходимо устанавливать ниже горизонта сезонного промерзания по крайней мере на 50 сантиметров. Это позволит отстранить сезонные факторы от влияния на эффективность системы.
2. Дистанция между вертикально установленными заземлителями. Расстояние определяется конфигурацией контура и длиной стержней. Для выбора правильной дистанции нужно воспользоваться соответствующей справочной таблицей.

Нарезанный металлопрокат вбивают в грунт на 2,5 – 3 метра при помощи кувалды. Это довольно трудоемкая задача, даже если учесть, что из указанной величины нужно вычесть примерно 70 сантиметров глубины траншеи.

Определение подходящего контура

Прежде всего необходимо выбрать форму контура. Конструкция обычно выполняется в виде определенной геометрической фигуры или простой линии. Выбор конкретной конфигурации зависит от размеров и формы участка.

Наиболее распространенной схемой для создания защитного заземления выступает треугольная форма контура. По вершинам геометрической фигуры устанавливают электроды. Металлические штыри должны быть достаточно отдалены друг от друга, чтобы не препятствовать рассеиванию поступающих в них токов. Для обустройства защитной системы частного дома считается достаточным три электрода. Для организации эффективной защиты необходимо еще и правильно подобрать длину стержней.

Виды заземляющих конструкций

Для организации заземления используются проводники из металлоконструкций различной формы (балка, труба, уголок и так далее). Эти базисные элементы могут быть использованы в одной из трёх основных систем:

• С использование одиночного глубинного заземлителя;
• Монтаж комплексной модульной конструкции;
• Организация электролитического заземления.

Вне зависимости от типа выбранной конструкции, её сопротивление должно укладываться в определённые рамки. Для трёхфазной сети на 380 Вольт сопротивление заземления должно составлять не более 4 Ом. Более распространённая однофазная сеть на 220 Вольт потребует не более 8 Ом. Также предварительные расчёты позволяют заранее определиться с количеством необходимых материалов, что даёт возможность существенно сэкономить.

Подробно об составляющих контура

Выше упоминалось, что заземление состоит из горизонтальных и вертикальных компонентов. По аналогии производят готовые наборы для оперативного устройства контуров заземления. Следуя приложенной инструкции, сооружать заземление из заводских элементов легко и приятно, но дорого.

Вертикальные проводники заземления

В качестве заземляющих вертикальных стержней для самодельного заземления могут использоваться любые длинномерные изделия из черного металлопроката без оцинковки. Данная обработка не нужна для расположенных в земле деталей, она снижает потенциал. Нежелателен арматурный пруток с ребрами, его сложно забивать в грунт. Подойдет квадрат, полоса, швеллер и его двутавровый собрат. Металлопрокат со сложным профилем применим, если предполагается перед монтажом системы пробурить скважины для закладки вертикальных электродов.

Распространенными материалами для изготовления вертикальных проводников являются:

• труба с толщиной стенки не меньше 3,0мм, рекомендованный диаметр 32мм;
• уголок с равными или разными полками с предпочтительной толщиной 5мм;
• круг с диаметром от 10мм.

Оптимальная площадь сечения вертикального электрода 1,6 см². Отталкиваясь от этого размера, следует подбирать материал. Длина заземлителя определяется в соответствии с местной геологической ситуацией. Необходимо углубиться как минимум на полметра ниже уровня сезонного промерзания.

Второе условие, влияющее на длину металлических стержней – водонасыщенность вмещающих пород. Проще говоря, чем ниже грунтовые воды, тем длиннее нужны электроды.

Для того чтобы не мучиться с геологическими характеристиками и расчетами, сведения о глубине закладки заземлителей нужно узнать в местном энергоуправлении у дежурных электриков. Ориентировочные данные помогут в любом случае, т.к. у них есть некоторый расчетный запас эффективности.

Среднестатистический стандарт длины заземлителя варьирует от 2х до 3х метров с полуметровыми вариациями. Благоприятной для сооружения заземления средой являются суглинки, торф, насыщенные водой пески, супеси, трещиноватые обводненные глины. Совершенно самостоятельно устроить заземление в скальных породах нереально, но способы для создания электрозащиты есть. Перед сооружением контура бурятся скважины требующейся глубины. В них и производится установка стержней, а свободное пространство заполняется песком или супесью, перемешанной с солью или предварительно залитой соляным раствором. Приблизительно полпачки на ведро.

При недостаточной электропроводности грунтов на участке в качестве вертикальных заземлителей лучше использовать трубы. В нижней части их нужно произвольно высверлить несколько технологических отверстий. Через трубы с отверстиями можно периодически заливать соляной раствор для уменьшения сопротивления. Соль, безусловно, поможет разрушиться электродам от коррозии, зато заземление достаточно долго будет действовать безупречно. Потом надо будет просто стержни заменить.

Самостоятельные мастера для изготовления электродов чаще всего используют черный стальной металлопрокат. Ведь во главе собственноручных усилий заложена экономия. Отличный, но недешевый материал для вертикальных электродов – сталь с электрохимическим медным покрытием или медь. Заложенные в землю элементы заземления нельзя окрашивать, краска ухудшит электрохимический контакт металла с грунтами.

Заземляющая металлосвязь — горизонтальный проводник

Горизонтальный элемент заземления, объединяющий систему и подводящий ее к щитку, чаще всего выполняют из полосы шириной 40 мм, толщина полосы 4 мм. Используют также круглую сталь, реже уголок или рифленую арматуру. Полоса приваривается к верхнему краю вертикальных заземлителей или крепится болтами. Преимущества у сварки, она надежней. Места сварных и болтовых соединений щедро обрабатываются противокоррозионной битумной мастикой или просто битумом. Соединять обжимным способом подземные элементы заземления нельзя!

Для сооружения горизонтальной составляющей, расположенной под землей, нежелательно менять материал, чтобы при неизбежном увлажнении не формировалась гальваническая пара с ее традиционными коррозионными последствиями. К выведенному из земли горизонтальному компоненту заземления можно присоединить алюминиевый, медный или стальной проводник. Далее проводом для заземления вся система через приваренный болт подключается к шине, а уже от нее подается на каждый из заземляемых приборов по отдельности.

Примеры расчёта контура заземления

Для лучшего освоения методов расчёта заземления лучше рассмотреть пример, а лучше – несколько.

Заземлители часто делают своими руками из стального уголка 50х50 мм длиной 2,5 м. Расстояние между ними выбирается равным длине – h=2.5м. Для глинистого грунта ρ = 60 Ом∙м. Коэффициент сезонности для средней полосы, выбранный по таблицам, равен 1,45. С его учётом ρ = 60∙1,45 = 87 Ом∙м.

Для заземления по контуру роется траншея глубиной 0,5 м и в дно забивается уголок.

Размер полки уголка приводится к условному диаметру электрода:

d = 0.95∙p = 0.995∙0.05 = 87 Ом∙м.

Глубина залегания средней точки уголка составит:

h = 0,5l+t = 0.5∙2.5+0.5 = 1.75 м.

Подставив значения в ранее приведённую формулу, можно определить сопротивление одного заземлителя: R = 27.58 Ом.

По приближенной формуле R = 0.3∙87 = 26.1 Ом. Из расчёта следует, что одного стержня будет явно недостаточно, поскольку по требованиям ПУЭ величина нормированного сопротивления составляет R_норм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).

Количество электродов определяется методом приближения по формуле:

Здесь вначале принимается k_исп = 1. По таблицам находим для 7 заземлителей k_исп = 0,59. Если подставить это значение в предыдущую формулу и снова пересчитать, получится количество электродов n = 12 шт. Затем производится новый перерасчёт для 12 электродов, где опять по таблице находится k_исп = 0,54. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.

Таким образом, для 13 уголков R_n = R_з/(n*η) = 27,58/(13∙0,53) = 4 Ом.

Нужно изготовить искусственное заземление с сопротивлением R_норм = 4 Ом, если ρ = 110 Ом∙м.

Заземлитель изготавливается из стержней диаметром 12 мм и длиной 5 м. Коэффициент сезонности по таблице равен 1,35. Ещё можно учесть состояние грунта k_г. Измерения его сопротивления производились в засушливый период. Поэтому коэффициент составил k_г =0,95.

На основе полученных данных за расчётное значение удельного сопротивления земли принимается следующая величина:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ом∙м.

Для одиночного стержня R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ом.

Электроды располагаются в ряд. Расстояние между ними должно быть не меньше длины. Тогда коэффициент использования составит по таблицам: k_исп = 0,56.

Находим число стержней для получения R_норм = 4 Ом:

После монтажа заземления производятся измерения электрических параметров на месте. Если фактическое значение R получается выше, ещё добавляются электроды.

Если рядом находятся естественные заземлители, их можно использовать.

Особенно часто это делается на подстанции, где требуется самая низкая величина R. Оборудование здесь используется максимально: подземные трубопроводы, опоры линий электропередач и др. Если этого недостаточно, добавляется искусственное заземление.

Естественное заземление на даче через арматуру фундамента

Устройство размещается внутри фундамента, где шина для подключения выводится наружу.

Любой приведённый пример можно использовать как алгоритм расчёта. При этом для оценки правильности может быть применена онлайн-программа.

Как выглядит онлайн-программа, с помощью которой можно рассчитать заземление

Самостоятельные расчёты заземления являются оценочными. После его монтажа следует произвести дополнительные электрические измерения, для чего приглашаются специалисты. Если грунт сухой, нужно использовать длинные электроды из-за плохой проводимости. Во влажном грунте поперечное сечение электродов следует брать как можно больше по причине повышенной коррозии.

Монтаж

Для монтажа потребуется универсальный набор ключей, инструмент для выкапывания траншеи и прибор для измерения сопротивления заземления. Чтобы смонтировать заземляющее устройство, нужно руководствоваться следующим порядком действий:

1. Выкопать траншею глубиной 70 см, длиной около 2200 см и шириной около 30 см.
2. Перед установкой электрода на дно готовой траншеи уложить околоэлектродный заполнитель.
3. Установить электрод на дно траншеи так, чтобы короткая часть трубы, с отверстием для заполнения, была направлена вверх.
4. Высыпать оставшийся заполнитель в траншею поверх уложенного электрода.
5. Смонтировать колодец в верхней части трубы.
6. Подсоединить заземляющий проводник с помощью зажима к трубе и заизолировать соединение специальной лентой.
7. В заливное отверстие электрода влить около 20 литров обычной воды, с помощью которой начнется процесс образования электролита.
8. Подключить заземляющий проводник к корпусу заземляемого электроприбора и произвести замер сопротивления. Если показания в норме, то заземляющий проводник на время отсоединяют от корпуса электроприбора для безопасного ведения работ. Если сопротивление слишком высокое, то нужно принять меры для его снижения.
9. После этого засыпают траншею, оставляя горловину электрода над поверхностью земли.
10. Затем подключают заземляющий проводник к корпусу заземляемого устройства.

Подключение дома к контуру заземления по системе TТ.

Для проведения такого подключения не требуется проводить разделений PEN проводника, фазный провод подключается к шине, изолированной от щита.

Подключается к шине, изолированной от щита совмещенный PEN проводник источника питания и дальше PEN считается просто нулевым проводом. Далее корпус щита подключается к контуру заземления дома.

На схеме видно, что контур заземления дома не имеет с PEN проводником электрической связи и если подключить заземление частного дома таким способом, то это имеет некоторые преимущества, по сравнению с подключением по системе TN-C-S.

К вашему заземлению будут подключены все потребители, в случае отгорания со стороны источника питания PEN проводника, что чревато негативными последствиями. А если ваше заземление связи с PEN проводником иметь не будет, то это гарантирует на корпусе электроприборов в доме — нулевой потенциал.

Бывает, что из-за неравномерной нагрузки по фазам (перекос фаз) появляется напряжение на нулевом проводнике, достигать которое может от 5 до 40 В. Когда существует связь между защитным проводником и нулем сети, то на корпусах быттехники в доме, тоже может возникать незначительный потенциал.

Должно сработать УЗО, если возникнет такая ситуация, но лучше на него не надеяться и до этой ситуации не доводить.

Можно сделать вывод из приведенных способов подключения контура заземления дома, что система заземления ТТ в частном доме более безопасна, но ее дороговизна является недостатком. Если применяется система ТТ, то должны обязательно устанавливаться защитные устройства, такие как УЗО и реле напряжения.

Расчеты для устройства искусственного заземления

Абсолютно точный расчет заземления произвести практически невозможно. Даже профессиональные проектировщики оперируют приблизительным количеством электродов и дистанциями между ними.

Причина сложности расчетов состоит в большом количестве внешних факторов, каждый из которых оказывает существенное влияние на систему. К примеру, нельзя предсказать точный уровень влажности, не всегда известна фактическая плотность грунта, его удельное сопротивление и так далее. В связи с неполной определенностью вводных данных итоговое сопротивление организованного контура заземления в конечном счете отличается от базового значения.

Разницу в проектируемых и реальных показателях нивелируют за счет монтажа дополнительных электродов или путем увеличения длины стержней. Тем не менее, предварительные расчеты важны, так как позволяют:

• отказаться от лишних трат (или хотя бы уменьшить их) на покупку материалов, на земляные работы;
• подобрать наиболее подходящую конфигурацию заземлительной системы;
• выбрать правильный план действий.

Для облегчения расчетов существует разнообразное программное обеспечение. Однако чтобы разобраться в их работе, необходимы определенные познания о принципах и характере вычислений.

Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

,

где С_∑ – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С_∑ = С_{уд l};С_уд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км;l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

,

где U_НОМ – номинальное линейное напряжение сети, кВ;l_i – длина кабельной линии, км;q_i – сечение жилы кабеля, мм2.

Кроме этих методов для расчета суммарного тока ОЗЗ, можно использовать значения емкостных токов каждого кабеля взятых из справочной литературы.

Краткие теоретические сведения.

Защитное заземление– преднамеренное
электрическое соединение с землей или
ее эквивалентом металлических
нетоковедущих частей, которые могут
оказаться под напряжением.

Назначение
защитного заземления
– устранение опасности поражения людей
электрическим током при появлении
напряжения на конструктивных частях
электрооборудования, т.е. при замыкании
на корпус.

Принцип
действия защитного заземления
– снижение до безопасных значений
напряжений прикосновения и шага,
обусловленных замыканием на корпус.
Это достигается уменьшением потенциала
заземленного оборудования, а также
выравниванием потенциалов за счет
подъема потенциала основания, на котором
стоит человек, до потенциала, близкого
по значению к потенциалу заземленного
оборудования.

Заземляющим
устройством
называется совокупность вертикальных
заземлителей – металлических проводников,
находящихся в непосредственном
соприкосновении с землей, и горизонтальных
заземляющих проводников, соединяющих
заземляемые части электроустановки с
заземлителем.

Внутри помещений
выравнивание потенциала происходит
естественным путем через металлические
конструкции, трубопроводы, кабели и
подобные им проводящие предметы,
связанные с разветвленной сетью
заземления.

Защитному заземлению
подлежат металлические нетоковедущие
части оборудования, которые из-за
неисправности изоляции могут оказаться
под напряжением и к которым возможно
прикосновение людей. При этом в помещении
с повышенной опасностью и особо опасных
по условиям поражений током, а также в
наружных установках заземление является
обязательным при номинальном напряжении
электроустановки выше 42В переменного
и выше 110В постоянного тока, а в помещениях
без повышенной опасности – при напряжении
380В и выше переменного 440В и выше
постоянного тока. Лишь во взрывоопасных
помещениях заземление выполняется
независимо от назначения установки.

Различают заземлителиискусственные,
предназначенные исключительно для
целей заземления, и естественные
– находящиеся в земле металлические
предметы, используемые для иных целей
(проложенные в земле металлические
водопроводные трубы; трубы артезианских
скважин; металлические каркасы зданий
и сооружений и т.п.). Запрещается
использовать в качестве естественных
заземлителей трубопроводы горючих
жидкостей, горючих и взрывоопасных
газов, а также трубопроводы, покрытые
изоляцией для защиты от коррозии.Естественные
заземлители обладают, как правило, малым
сопротивлением растеканию тока, и
поэтому использование их для целей
заземления дает большую экономию.
Недостатками естественных заземлителей
является их доступность и возможность
нарушения непрерывности соединения
протяженных заземлителей.

По форме расположения
заземлителей заземление бывает контурное
и выносное.

В
контурном заземлении
все электроды располагают по периметру
защищаемой территории. В выносных
( сосредоточенное или очаговое)
–заземлители располагают на расстоянии
друг от друга не менее длины электрода.

В соответствии с
требованиями механической прочности
и допустимого нагрева токами замыкания
на землю в установках напряжением свыше
1000В заземляющие стальные магистральные
проводники должны иметь сечение не
менее 120 мм2
, а в
установках до 1000В – не менее 100 мм2.

Дополнительная
информация (извлечения из ПУЭ – «Правила
устройства электроустановок», 2000г.)
приведена в Приложении 2.

2. Порядок
расчета.

2.1.
Определяют расчетный ток однофазного
короткого замыканияI₃
:

I₃
= U_л(35
l_к+l_в)/350(А) (1)

гдеU_л–
линейное напряжение сети, кВ;

l_к
и l_в–
длины электрически связанных кабельных
и воздушных линий; км.

2.2.
Рассчитывают необходимое сопротивление
заземляющего устройства R_зв
соответствии с табл. 11.
В случае, если R_збольше
допустимого значения, то в дальнейших
расчетах R_зпринимают
равным допустимому значению.

2.3 Определяют
расчетное удельное сопротивление грунтаρ_р

ρ_р
= ρ_изм∙
, Ом∙
м
(2)

где ρ_изм
– удельное электрическое сопротивление
грунта, полученное измерением или из
справочной литературы (табл.2);
— коэффициента
сезонности,значение
которого зависит от климатической зоны;
(для четвертой климатической зоны со
средними низшими температурами в январе
от 0 до – 5 С
и высшими в июле от +23 до +26 С=
1,3).

При высоком удельном
сопротивлении земли применяют способы
искусственного снижения ρ_измв целях
уменьшения размеров и количества
используемых электродов и площади
территории, занимаемой заземлителем.
Существенного результата достигают
химической обработкой области вокруг
заземлителей с помощью электролитов,
либо путем укладки заземлителей в
котлованы с насыпным углем, коксом,
глиной.

Оборудование электрозащиты

Рост потребления электроэнергии во всех сферах жизни, дома и на работе, требует четких правил безопасности для жизнедеятельности человека. Многочисленные национальные и международные стандарты регулируют требования к строительству электрических систем для обеспечения безопасности людей, домашних животных и имущества при использовании электроприборов.

Оборудование электрозащиты, устанавливаемое во время строительства жилых и общественных объектов, должно регулярно проверяться, чтобы обеспечить надежную работу на протяжении многих лет. Нарушения правил безопасности в электрических системах могут иметь негативные последствия: угроза жизни людей, разрушение имущества или уничтожение проводки.

Нормами безопасности установлены следующие верхние пределы для безопасного касания человеком токоведущих поверхностей: 36 В переменного тока в сухих зданиях и 12 В переменного тока во влажных помещениях.

Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

Компоненты защиты

Защитное заземление включает электроды, установленные в землю и соединенные электросвязью с заземляющей шиной.

В системе имеются такие элементы:

1. Металлические стержни. Один или несколько металлических стержней направляют ток растекания в грунт. Обычно в качестве электродов используют отрезки длинномерного металла (трубы, уголок, круглые металлические изделия). В некоторых случаях используется листовая сталь.
2. Металлический проводник, объединяющий несколько заземлителей в единую систему. Обычно в этом качестве используют установленный по горизонтали проводник в виде уголка, прута или полосы. Металлическую связь приваривают к концам закопанных в землю электродов.
3. Проводник, соединяющий находящийся в грунте заземлитель с шиной, которая имеет связь с защищаемым оборудованием.

Два последних элемента называются одинаково — заземляющий проводник. Оба элемента выполняют идентичную функцию. Различие кроется в том, что металлосвязь находится в грунте, а проводник подключения заземления к шине располагается на поверхности. В связи с этим к проводникам предъявляются неодинаковые требования по устойчивости к коррозии.

Это интересно: Как разобрать обозначения на схемах

Зачем же нужен расчет заземления?

Необходимость для расчета заземления обусловлена тем, что точно должно быть определено сопротивление контура заземления, который сооружается, а также его размеры и форма. Контур, предназначенный для заземления, должен состоять из заземляющего проводника, а также вертикальных и горизонтальных заземлителей. Непосредственно в почву, на достаточно большую глубину, вбиваются вертикальные заземлители.

А вот горизонтальные заземлители, при правильном монтаже, должны соединять между собой, заземлители вертикальные. Далее необходимо установить заземляющий проводник, который будет соединять контур заземления с электрощитом.

Непосредственно от сопротивления заземления зависят не только количество заземлителей, но и их размеры. Учтено должно быть и расстояние между ними, а также удельное сопротивление грунта.

Итоги и выводы

Заземление — важный элемент электрической цепи, который обеспечивает защиту от коротких замыканий, поражения током или попадания молнии в один из ее участков. Ключевым показателем здесь является сопротивление: чем оно меньше, чем больше тока «уведет» контур и тем ниже будет вероятность серьезного удара или повреждения оборудования. Сопротивление заземления регламентируется двумя документами: ПУЭ и ПТЭЭП. Первый используется для приема только что сданного участка сети, второй — для контроля уже эксплуатируемого участка.

Нельзя пренебрегать нормами контроля, которые призваны проверить качество заземления и работу контура в условиях полной нагрузки. Процедуры производятся как непосредственно после создания цепи, так и в процессе ее использования. Частота проверок зависит от нагрузки на сети и целей, для которых используется контур. Нормы сопроивления при этом вовсе не отличаются. Различают три типа норм: для линий электропередач, трансформаторов и электрических установок. С повышением рабочего напряжения по экспоненте возрастает максимальная величина сопротивления. Также учитывается и ряд специфических показателей (например, удельная проводимость грунта). Исходя из нее можно получить максимальное регламентированное сопротивление.

Основными способами для увеличения эффективности работы заземлителя является использование разных конфигураций проводника. Ключевая задача заключается в том, чтобы предельно повысить площадь прямого контакта контура с землей. Для этого используется один или несколько проводников. В последнем случае их могут соединять как последовательно, так и параллельно.

Также для замера сопротивления контура заземления важно знать и поправочные коэффициенты — например, при вычислении минимально допустимого сопротивления заземления учитывается также удельное содержание материала в грунте и сопротивление повторного заземления. Для получения этого показателя нужно использовать специальное оборудование