Принципы и методики расчета защитного заземления
Заземление по праву считается одним из важнейших элементов электрических установок. Оно не только обеспечивает безопасное функционирование всей системы, но еще и защищает жильцов дома от возможного удара током при контакте с различными элементами электроустановки.
В современных правилах устройства электроустановок можно найти следующие определения для заземления:
- заземлением считается намеренное соединение заземляющего устройства с точкой электрической сети, элементами электрустановки или электрическим оборудованием;
- защитным заземлением называют такое заземление, которое устанавливается в электрической сети из расчета безопасности;
- рабочим заземлением принято называть заземление, необходимое для правильного функционирования электрической сети, его могут устанавливать на отдельных точках или токоведущих элементах цепи;
- защитным заземлением в электрической сети называют намеренное соединение открытых элементов проводки с заземленной нейтралью трансформатора или генератора.
Все зазмелители можно разделить на два вида: искусственные и естественные. Искусственные заземляющие элементы представляют собой стальные элементы, размещенные на требуемой глубине в грунте, их принято соединять сваркой со стальной арматурой на глубине от 50 см. Все соединения заземлителей осуществляются только посредством сварки, причем, каждый отдельный элемент заземления подключается к электрической сети через отдельную линию.
Пример проекта электроснабжения дома с расчетом заземления
Естественными заземлителями выступают расположенные в грунте различные стальные элементы конструкции сооружения, в том числе оболочки кабелей, трубопроводы и т.д.
При организации заземления, специалисты обычно стремятся максимально снизить шаг напряжения и прикосновения. Сделать это можно за счет использования контурных заземлителей с полосами уравнения, позволяющими распределять весь потенциал сети по большой площади. Для реализации такого типа заземления осуществляется расчет заземления на подстанциях.
Заземлители внутренние обязательно должны соединяться с наружным контуром через несколько линий. Чтобы снизить вероятность возникновения слишком большой разницы потенциалов, в частности, в местах выхода и входа на подстанцию, обычно дополнительно устанавливают несколько стальных полос, выполненных в форме козырька, размещение которых постепенно снижается до 2-х метров. Такое техническое решение позволяет достичь пологого спада потенциала.
Методика расчета заземляющих устройств
Методика расчета защитного заземления предполагает точное определение сопротивления растекания тока. Эта величина зависит от многих факторов, в частности, от грунта, от глубины залегания в земле заземлителя и его конструкции. Все эти параметры обязательно учитываются в расчетах, это важно для подключения электричества на любом объекте.
Электрическая проводимость грунта определяется через его удельное сопротивление «ρ». Данная величина будет зависеть от следующих параметров: строение грунта в данной местности, влажность грунта, глубина промерзания грунта в зимний период, а потому она может колебаться в некоторых пределах.
При проведении расчетов, мастерам следует учитывать множество особенностей, касающихся проводимости грунта, к примеру, в холодное время года, при промерзании, проводимость резко ухудшается и удельное сопротивление растет. Именно поэтому в расчеты вводят специальную поправку – коэффициент сезонности. Величина данного коэффициента (Км) зависит от региона. Принимаемые в расчетах значения коэффициента приведены на рисунке ниже.
Значения коэффициента в последнем столбце:
Числитель – для вертикальных заземлителей, проложенных на глубине от 50 до 70 см.
Знаменатель – для горизонтальных заземлителей, проложенных на глубине от 30 до 80 см.
Когда величина удельного сопротивления грунта превышает показатель в 20*10³, в систему следует добавить углубленные заземлители или доступными средствами снизить велечину «ρ».
По формуле, представленной ниже, обычно определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя, ее можно рассматривать как пример расчета заземления:
В этой формуле:
ρ – удельное сопротивление грунта;
d – диаметр заземлителя;
l – длина заземлителя;
Км – коэффициент сезонности;
t – глубина расположения заземлителя.
Для предварительных расчетов, чтобы получить только ориентировочные конечные данные, можно использовать более простую формулу:
Сопротивление для расположенного горизонтально заземления рассчитывается по формуле:
Здесь
lг – длина;
b – ширина;
t – глубина залегания заземления.
При организации заземления, состоящего из нескольких соединенных полосой электродов, их сопротивление принято высчитывать по формуле:
Суммарное сопротивление:
В последней формуле
n – количество использованных электродов,
ηв – коэффициент применения электрода.
Коэффициент применения электрода – параметр, который показывает уровень использования поверхности электрода в соответствии с экранированием от других электродов.
Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:
