Защитное заземление — расчет контура и сопротивления. Расчет контура заземления пример

Как рассчитать контур заземления самостоятельно – пошаговая инструкция. Расчет контура заземления пример

Расчёт заземления и его особенности

Важнейшей функцией заземления является электробезопасность. Перед его установкой в частном доме, на подстанции и в других местах необходимо произвести расчёт заземления.

Как выглядит заземление частного дома

Электрический контакт с землёй создаёт погруженная в грунт металлическая конструкция из электродов вместе с подключёнными проводами – всё это представляет собой заземляющее устройство (ЗУ).

Места соединения с ЗУ проводника, защитного провода или экрана кабеля называются точками заземления. На рисунке ниже изображено заземление из одного вертикального металлического проводника длиной 2500 мм, вкопанного в землю. Его верхняя часть размещается на глубине 750 мм в траншее, ширина которой в нижней части составляет 500 мм и в верхней – 800 мм. Проводник может быть связан сваркой с другими такими же заземлителями в контур горизонтальными пластинами.

Вид простейшего заземления помещения

После монтажа заземлителя траншея засыпается грунтом, а один из электродов должен выходить наружу. К нему подключается провод над поверхностью земли, который идет к шине заземления в электрощите управления.

При нахождении оборудования в нормальных условиях на точках заземления напряжение будет нулевым. В идеальном случае при коротком замыкании сопротивление ЗУ будет равно нулю.

При возникновении в заземлённой точке потенциала, должно произойти его зануление. Если рассмотреть любой пример расчёта, можно увидеть, что ток короткого замыкания Iз имеет определенную величину и не может быть бесконечно большим. Грунт обладает сопротивлением растекания тока Rз от точек с нулевым потенциалом до заземлителя:

Rз = Uз/ Iз, где Uз – напряжение на заземлителе.

Решение задачи правильного расчёта заземления особенно важно для электростанции или подстанции, где сосредоточено много оборудования, работающего под высоким напряжением. 

Величина Rз определяется характеристиками окружающего грунта: влажностью, плотностью, содержанием солей. Здесь также важными параметрами являются конструкции заземлителей, глубина погружения и диаметр подключённого провода, который должен быть таким же, как у жил электропроводки. Минимальное поперечное сечение голого медного провода составляет 4 мм2, а изолированного – 1,5 мм2.

Если фазный провод коснётся корпуса электроприбора, падение напряжения на нём определяется величинами Rз и максимально возможного тока. Напряжение прикосновения Uпр всегда будет меньше, чем Uз, поскольку его снижают обувь и одежда человека, а также расстояние до заземлителей.

На поверхности земли, где растекается ток, также существует разность потенциалов. Если она высокая, человек может попасть под шаговое напряжение Uш опасное для жизни. Чем дальше от заземлителей, тем оно меньше.

Величина Uз должна иметь допустимое значение, чтобы обеспечить безопасность человека.

Снизить величины Uпр и Uш можно, если уменьшить Rз, за счёт чего также уменьшится ток, протекающий через тело человека.

Если напряжение электроустановки превышает 1 кВ (пример – подстанции на промышленных предприятиях), создаётся подземное сооружение из замкнутого контура в виде рядов металлических стержней, забитых в землю и соединённых сваркой между собой при помощи стальных полос. За счёт этого производится выравнивание потенциалов между смежными точками поверхности.

Безопасная работа с электросетями обеспечивается не только за счёт наличия заземления электроприборов. Для этого ещё необходимы предохранители, автоматические выключатели и УЗО.

Заземление не только обеспечивает разность потенциалов до безопасного уровня, но и создаёт ток утечки, которого должно хватать для срабатывания защитных средств.

Соединять с заземлителем каждый электроприбор нецелесообразно. Подключения производят через шину, расположенную в квартирном щитке. Вводом для неё служит провод заземления или провод РЕ, проложенный от подстанции к потребителю, например, через систему TN-S.

Расчёт заземляющего устройства

Расчёт заключается в определении Rз. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта ρ, измеряемое в Ом*м. За основу принимают его средние значения, которые сводят в таблицу.

Определение удельного сопротивления грунта

Из приведённых в таблице значений видно, что значение ρ зависит не только от состава гр

les66.ru

Расчет контура защитного заземления

poisk-ru.ru

Защитное заземление - расчет контура и сопротивления

Для большинства обывателей вопрос следует ли заземлять бытовую электротехнику, кажется несущественным и необязательным. Разве что к разряду приборов, подлежащих обязательному заземлению, они относят сверхмощные изделия и устройства. Такое пренебрежительное отношение к одному из основных законов электротехники и, соответственно, пожарной безопасности заложены в сознание человека теми еще недалекими временами, когда в электропроводке для обустройства электрической осветительной системы в жилом доме даже не предусматривался монтаж заземляющего провода.

Однако сегодня в современной квартире значительно возросло количество бытовых электроприборов, в том числе большой мощности, и, соответственно, возросло их энергопотребление, а значит, увеличилась нагрузка на электрическую сеть.

Заземление электроприборов является одной из основных систем защиты вашей домовой электрической сети и подключаемых к ней приборов и устройств. Поэтому не следует игнорировать очевидное, это верх безответственности, тем более что современными нормами электробезопасности четко регламентируются требования, которые предписывают обязательное заземление всех бытовых электроприборов мощностью больше 1,3 ватт.

Это следует понимать так, что если даже заземление отсутствовало изначально, его необходимо обустроить своими силами (или с помощью соответствующих специалистов). Естественно, непосредственно работе предшествуют расчеты заземления. Всем, кто впервые сталкивается с необходимостью выполнения заземления, прежде всего, необходимо четко понять, зачем строят заземляющие спуски, какие факторы учитываются при расчетах и как это выполнить технически. Согласитесь, если получить исходные данные о заземлении посредством компьютерной программы, вам, как рядовому пользователю, не знакомому с основами электротехники, это практически не прибавит понимания.

Поэтому, если вы дорожите жизнью и здоровьем своих близких, советуем уделить внимание нижеизложенной информации. Она заставит вас пересмотреть свои взгляды на необходимость обустройства заземления. Уверены, время вы потратите не зря – благодаря приобретенным знаниям вы в дальнейшем избежите многих опасных моментов и рисковых ситуаций при эксплуатации электрических приборов в своей квартире. Рассмотрим требуемые формулы расчетов и постараемся разобраться в самой сути заземления более подробно.

Любому электротехническому устройству в процессе работы свойственно наличие напряжения на токопроводящем корпусе, что обусловлено прохождением тока по обмоткам трансформатора или электродвигателя. Даже если корпус не является частью общей электрической цепи, на нем в любом случае образуется напряжение, которое создает электромагнитное поле от токов, работающих внутри прибора. Для отвода напряжения с корпуса электрического прибора его надо соединить с землей, в прямом смысле этого слова, то есть, корпус прибора необходимо заземлить.На примере расчета заземлений с помощью компьютерной программы Elcut рассмотрим, какие данные необходимо заложить в программу, чтобы она выдала исходные данные применительно к вашему случаю и условиям.

Примеры, свидетельствующие о необходимости заземления

Впоследствии вы сможете убедиться, что программа работает виртуозно и сбои практически исключены. Для того чтобы вы в совершенстве могли осмыслить выданные программой расчеты, необходимо разобраться с некоторыми тонкостями работы программы.

Почему и когда технически целесообразно обустраивать заземление наглядно видно на примере работы современного телевизора и сетевого фильтра. Телевизоры последних поколений оборудованы специальным устройством, отключающим телевизор в случае перенапряжения. Для срабатывания этой функции телевизор должен быть заземлен, в случае его отсутствия устройство при возникновении указанных аварийных ситуаций будет “молчать”, что приведет к поломке дорогостоящего прибора. Теперь сетевой фильтр подключения компьютера – он также работает при наличии заземления, а без него это просто удлинитель, на который вы в таком случае зря выбросили деньги.

Как видите, техническая необходимость заземления электроприборов обоснована. Однако кроме этого существует и более важная необходимость обустройства заземления – безопасная эксплуатация электроприборов. О том, насколько это существенно, видно из такого примера: незаземленный холодильник расположен рядом с отопительной батареей, на его корпусе возникло относительно небольшое напряжение порядка 50—100 вольт. Для взрослого человека это напряжение при случайном прикосновении будет почти не ощутимым. А вот если к прибору прикоснется ребенок и одновременно (случайно или непредумышленно) в это же время дотронется до батареи центрального отопления, которая обязательно заземлена, он окажется между заземлением (батарея) и напряжением (холодильник), то есть, своим организмом создаст электрическую цепь: корпус холодильника, находящийся под напряжением – организм человека – заземленная батарея. Неокрепший детский организм очень восприимчив к току даже в небольших величинах, при его прохождении через организм последствия могут быть очень серьезными и даже фатальными. Поэтому риторического вопроса быть или не быть заземлению, ответ однозначный – Люди! С помощью защитного заземления обезопасьте себя и своих близких от рисковых ситуаций.

Обустройство заземления в современных многоэтажных домах не требует значительных работ. Электрическая проводка в этих домах кроме рабочих электрических жил включает в себя также и заземляющий провод. И чтобы работа электроприборов была безопасной, достаточно будет того, что вы установите электрическую розетку с тремя контактами, один из которых как раз и предусмотрен для подключения заземляющего провода.

Что касается домов и квартир, в которых обустройство электрической системы было выполнено без заземляющего провода, его необходимо проложить. Для варианта, когда распределительный щиток с электрическими счетчиками находится на лестничной площадке, при котором заземляющий или нулевой провод (зависит от того, какая у дома схема электропитания – четырех или пятипроводная) подсоединяют к металлическому корпусу электрического щитка, необходимо только найти свободную клемму для подсоединения на корпус.

Ни в коем случае не нарушайте непреложное правило – каждый провод заземления должен быть присоединен к отдельному винту.

А вот таким же образом выполнить эту работу в старенькой хрущевке быстрее всего не получится, потому что использовать рабочий нулевой провод для заземления запрещено – для этого должен быть отдельный заземлитель. Выход один – использовать в качестве заземляющих устройств естественные элементы токопроводящих конструкций, имеющих надежный контакт с землей или специальные искусственные заземлители.

В качестве естественных заземлителей можно использовать арматуру фундамента, водопроводные трубы, исключая систему отопления, наружную металлическую оболочку бронированных кабелей (кроме алюминиевых кабелей).

Заземляющие устройства искусственного типа разделяются на вертикальные и горизонтальные: в одном случае это вбитые в грунт металлические стержни, соединенные между собой токопроводящей полосой, присоединенной к стержням сварным способом. В другом случае — металлические электроды, проложенные по горизонтальной схеме в земле. И располагать их необходимо обязательно ниже глубины промерзания грунта.

Правильные расчеты сопротивления заземляющего устройства

Эффективное заземление возможно только благодаря обоснованным предварительным расчетам, в которых основным изначальным параметром считается сопротивление заземляющего контура. Современными правилами электроустановок его значение не допускается больше 8 Ом для сети с напряжением 220 вольт и 4 Ом – при напряжении 380 вольт. Это требование к заземляющему устройству действует круглый год. Конечно, с уменьшением напряжения сети допускается увеличение сопротивления заземления контура до приемлемого значения, способного обеспечить безопасность людей, особенно детей, при соприкосновении с металлической поверхностью электроустановки в случае попадания на нее фазного напряжения. С уменьшением сопротивления заземления на корпусе электрического изделия, соответственно, будет оставаться меньшее напряжение.

Измеряют сопротивление заземления специальными измерительными приборами с высокой степенью точности.

Расчет заземляющего контура

Расчету контура заземления предшествует обработка и анализ грунта, в котором будет заложен контур заземления, потому что у каждой категории почвы свои показатели электрической проводимости. Удельное сопротивление почвы определяют на основе таких показателей:

• плотность грунта;
• химический и механический состав почвы;
• температурный режим;
• влажность.

Уже навскидку видно, что этот показатель в зависимости от погодных условий и времени года будет существенно меняться, поэтому при расчетах берутся за основу наивысшие сезонные характеристики удельного сопротивления.

При расчете сопротивления заземлителя вертикального одиночного типа применяют формулу:где:

1. R₁ (Ом) — рассчитываемое сопротивление стержня одиночного заземлителя.
2. ∏ (3,141592) — константа.
3. Ρ (Ом∙м) — удельное сопротивление почвы.
4. L (м) — длина стержня заземляющего устройства.
5. ln — натуральный логарифм.
6. T (м) — расстояние от центра стержня до уровня поверхности земли.
7. d (м) — диаметр стержня (м).

Расчет сопротивления заземлителя, который состоит из нескольких однотипных стержней, установленных на одной глубине, используют следующую формулу:где:

1. R (Ом) — рассчитываемое сопротивление заземляющего устройства состоящего из группы стержней.
2. R₁ (Ом) — сопротивление одного стержня.
3. K₁ — коэффициент воздействия электродов друг на друга.
4. N — количество стержней, из которых состоит заземляющее устройство.

Коэффициент воздействия электродов между собой зависит от расстояния между ними. Не допускайте, чтобы это расстояние было меньше их длины. Оптимальный вариант, когда оно равно 2,2 длины стержней. Соединяют стержни в заземлителе многоэлектродного типа металлической полосой с минимальным сечением 150 мм2.

Вышеперечисленные формулы показывают, что сопротивление заземляющего устройства зависит от того, какое сопротивление грунта и длина электродов, то есть с увеличением электрического сопротивления грунта необходимо увеличивать длину электродов в заземлителе. Если грунт тяжелый и не позволяет вбить электроды на нужную глубину, необходимо использовать большее количество электродов, а если устройство заземлителя выполняется в условиях скальных пород повышенной твердости, придется выполнять заземляющее устройство горизонтального типа или устраивать электролитические заземлители.

Видео: «Экранирование. Земляные контуры.»

sovetyporemontu.ru

Расчёт контура заземления. Продолжение | ЭлектроАС

Дата: 18 августа, 2010 | Рубрика: Статьи, Электромонтажные работыМетки: Контур заземления, Монтаж контура заземления, Расчёт контура заземления, Электромонтажные работы

Начало статьи » Расчёт контура заземления«.

В случае использования модульной штыревой системы заземления, в качестве элемента группового заземляющего устройства, применяют k(исп) = 0,8, прирасстоянии между модулями равном их длине. Допускается уменьшать это расстояние до величины 10 м, в этом случае для системы с длиной штыря 15 м применяют k(исп) = 0,7,  для 30 метровой системы принимают k(исп)= 0,5.

Учитывая локальность задачи, стоящей перед нами, здесь не приводятся данные по расчету характеристик горизонтальных полосовых электродов. Их вклад в общий результат соизмерим с точностью метода, поэтому в расчетах его учитывать не будем, принимая его влияние на результат как гарантию получения более точного конечного значения.

Удельное сопротивление почвы с учетом повышающего коэффициента составит величину по формуле (1):

Сопротивление растеканию тока единичного заземлителя выполненного из прута, трубы  или уголка вычисляется по формуле (2):

Где:

L (м) — длина заземлителя;

d(м) — диаметр заземлителя выполненного из прута или трубы, для уголка принимают  d = 0,95p, где p(м) – ширина полки уголка;

h(м)  – заглубление заземлителя, равно глубине залегания его средней точки,   h = 0,5L + t , где t(м)  – в общем случае глубина траншеи;

Количество необходимых заземлителей определяется по формуле (3) методом приближения:

Теперь давайте рассчитаем контур заземления изготовленный из стальных уголков и обваренный стальной полосой описанный в статье «Вся правда о электромонтажных работах в деревянном доме в соответствии с ПУЭ и ПТЭЭП. Электромонтаж контура заземления» от 25 июня 2010 г.

В качестве грунта примем глину полутвердую с удельным сопротивлением 60 Ом·м. Заземлители выполнены из 50-го уголка длиной 2,5м и расстоянием между ними 2,5 м. Заземлители расположены по контуру. Ширина полки равна 0,05 м. Глубина траншеи равна 0,5 м. Из таблицы 1 возьмем повышающий коэффициент для второй климатической зоны и длине заземлителей до 3 м. Его значение составит 1,45. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно 10 Ом. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле (1)

Приведем значение размера полки уголка к параметру диаметра заземлителя применяемому в формуле (2):

Заглубление равно:

сопротивление одного заземлителя вычислим по формуле (2):

Определим количество заземлителей методом приближения по формуле  (3), для чего примем k(исп) = 1, тогда:

По таблице 3 для трех заземлителей собранных по контурной схеме с отношением их длин к расстоянию между ними равному единице получим k(исп) = 0,75, подставим в формулу (3):

Вернемся к таблице 3 и для четырех заземлителей получим k(исп) = 0,69, подставим в формулу (3):

Для выбранных нами параметров необходимо четыре заземлителя. Примерный перечень материалов и затрат примет вид: 50-й уголок – 10 м, полоса 40 мм – 22 м (если принять расстояние от заземляющего устройства до дачного домика 10 м плюс ввод), земляные работы порядка 5 м3, бурение, ручная забивка заземлителей, сварочные работы, электромонтажные работы. Срок службы 7-12 лет.

Теперь проведем оценку модульной штыревой системы заземления для тех же условий. Напомним – диаметр штыря 14 мм. Возьмем более дешевую 15 метровую систему.

Этого заземлителя достаточно. Перечень затрат и материалов будет следующий. Модульная система 15 метровая – 1 комплект, земляные работы порядка 1,5 м3, забивка штыря перфоратором, электромонтажные работы. Срок службы 30 лет. Остальное решать вам.

Данный расчет следует применять как оценочный. После окончания монтажа заземляющего устройства необходимо пригласить специалистов электролаборатории для проведения электроизмерений.

Начало статьи » Расчёт контура заземления«.

elektroas.ru

• 
  Теплый пол в стяжку или под плитку что лучше
• 
  Характеристики саморегулирующийся нагревательный кабель
• 
  Подключение теплого пола к электричеству схема
• 
  Контроллер света
• 
  Схема подключения дифавтомат трехфазный
• 
  Не греет микроволновка причины
• 
  Как в кухню встроить холодильник в
• 
  Что паять что нужно
• 
  Панели как установить
• 
  Индикатор для скрытой проводки
• 
  Инструмент для зачистки проводов как называется