Как правильно выбрать сечение для провода заземления

Как правильно выбрать сечение для провода заземления

Как мы все знаем, напряжение – это разность потенциалов. Если потенциалы равны, то и напряжения между этими точками нет, а значит и током вас здесь не ударит.
С этой целью в зданиях и делают систему уравнивания потенциалов (СУП). Она может быть основной (ОСУП) и дополнительной (ДСУП).

В статье подробно рассмотрим именно первую. При этом обратите внимание, что если в вашем доме нет ОСУП, то делать дополнительную систему, а также местную (свой контур заземления на одну единственную квартиру) категорически запрещено.

Прежде чем предпринимать подобное, необходимо уточнить в управляющей компании, охвачен ли весь дом ОСУП или нет. Вот наглядная картина того, что может происходить с трубами в многоэтажках, при отсутствии общего заземления и уравнивания потенциалов.

Как правило, в новостройках проблем со всем этим нет, и ДСУП является обязательной. А вот в старом жилом фонде ОСУП отсутствует. Поэтому в таких случаях никакой самодеятельности!

Читайте также: ПУЭ Раздел 7 => Зануление и заземление. Молниезащита и защита от статического электричества . Глава 7.4. Электроустановки в.

Иначе поубиваете соседей при первой утечке тока или повреждении изоляции.

Подбор сечения ГЗШ

Опять обратимся к документам. ПУЭ говорит, что шина установленная в щитовой, то есть там, где есть доступ только для специально обученного персонала может быть:

• открытой – без каких-либо шкафов

• должна предусматривать возможность индивидуального присоединения всех проводников

То есть, под один болт разрешается сажать не более одного проводника или наконечника.

Касательно размеров в ПУЭ сказано – сечение ГЗШ должно быть не менее сечения PEN проводника питающей линии.

В то же самое время циркуляр говорит немного иначе. Согласно ему, сечение ГЗШ выбирается по следующей таблице:

Как видите, здесь выбор делается не исходя из сечения PEN питающего кабеля, а в расчете на фазную жилу!

Все мы знаем, что Pen проводник может быть как равен фазному, так и иметь меньший размер. Например, если у вас кабель от 35мм2 и более, то вы имеете полное право для PEN взять сечение в половину меньше фазного.

Хотя чаще всего питающий кабель от подстанции приходит с одинаковыми жилами (4*120мм2, 4*150мм2).

Получается, что если у вас кабель слишком толстый, то по вышеприведенной таблице вовсе не обязательно подбирать такую же большую медную шину ГЗШ. Главное, чтобы она была сечением в половину от фазной жилы.

Чему же верить и как собирать щитовую РЩ-0,4кв? Поскольку циркуляр является своеобразной выжимкой правил и уточнений ПУЭ, то конечно, можно отталкиваться и от него.

Читайте также: 15 способов крепления проводов и кабелей к стене и потолку

Но на практике следует учитывать обе ситуации. То есть, делайте так, чтобы ваша ГЗШ отвечала обоим условиям:

• не менее сечения фазного проводника

• и одновременно соответствовала PEN

В этом случае к вам никаких претензий относительно системы заземления и уравнивания потенциалов не будет.

Не всегда ясно, кто будет принимать готовый объект. Насколько он окажется компетентен в своей сфере. Если же делаете, что называется для себя, то выбирайте наиболее оптимальный и экономный вариант, не оглядываясь на возможных инспекторов.

При расчете сечения не забывайте про разницу материалов и марку кабеля.

Питающие вводные кабеля, как правило, выполнены из алюминия. А шину мы решили делать из меди!

Соответственно полезную площадь сечения алюминия, вам придется пересчитать на медь. Помогут в этом деле таблицы ПУЭ для допустимых длительных токов медных и алюминиевых проводов.

Смотрите пропускную способность алюминиевого кабеля и уже по этому току в аналогичной таблице подбираете сечение медной шины.

К примеру, если у вас вводной кабель АВБбШв 4*120мм2, то его PEN проводник имеет сечение 120мм2 и ток I=295А.

По меди это соответствует сечению жилы чуть более 70мм2.

Сообразно этому вам и следует подбирать медную шину ГЗШ. Стандартного размера 4*30мм будет более чем достаточно.

Читайте также: Провод СИП: расшифровка, конструкция, виды, технические характеристики

При этом конечно нужно учитывать толщину крепежного болта. Иначе высверлив под него отверстие, у вас может не остаться полезной площади для плотного прилегания наконечника.

В этом случае выбирайте шинку потоньше, но несколько большую по ширине.

Дополнительные размеры медных шин:

При желании сэкономить и выборе в качестве материала ГЗШ не меди, а стали, берите данные по токам из другой таблицы, относящейся к стальной полосе.

Здесь как понимаете, размеры уже будут существенно отличаться.

А вот уже готовая таблица для выбора сечения главной заземляющей шины для тех, кто не хочет ничего считать и желает сразу получить готовый результат.

Основные марки кабеля заземления

Варианты цветовой маркировки провода заземления
Выбирая марку кабеля, необходимо изучать его тип: мобильное или стационарное использование. Стационарная предназначена для защиты оборудования, распределительных щитков и сооружений. Оптимальный вариант – многожильные многопроволочные кабели (ВВГ, ПВГ) и однопроволочные модификации (NYM). Если кабель заземления бесцветный, на жилу направлена земля.

• Кабель NYM – оболочка окрашена в соответствии со всеми правилами и предписаниями, внутри оснащен медными жилами. Также имеет промежуточную дополнительную оболочку, которая повышает эксплуатационный срок кабеля даже при продолжительном его использовании. Не вызывает сложностей при установке.
• ВВг – оснащен жилами, изготовленными из меди первого и второго класса скрутки. Имеет необычную окраску, на которую стоит обратить внимание. Земля – желто-зеленая, а ноль – голубая. Внешняя оболочка и изоляция изготовлена из поливинилхлорида, благодаря этому кабель даже в случае пожара гореть не будет.
• ПВ-6 – медный провод, оболочка изготовлена из прозрачного ПВХ. Есть возможность созерцать работу токопроводящей жилы. Рабочий температурный диапазон -40 — +50 градусов Цельсия, очень гибкий материал.
• ESUY имеет одно стандартное применение – защита от короткого замыкания системы. Способен выдерживать огромные нагрузки, часто используются в распределительных коробках и на железных дорогах.
• ПВ-3 может выпускаться в 11 цветовых гаммах, состоит из большого количества медных нитей, которые помещены в поливинилхлоридную оболочку. Особенность внешней оболочки – хрупкость при неправильном хранении или использовании.

Вопрос выбора кабеля заземления чрезвычайно важен, поскольку неправильно подобранная жила будет неспособна выполнять все технические задачи, поставленные перед ней. Если возникают трудности при самостоятельном выборе, лучше проконсультироваться со специалистом.

Назначение

По нормативам ПУЭ и ГОСТ (18714-81) в помещениях жилого и производственного назначения должна присутствовать система защитного заземления. Заземлительное устройство подлежит испытанию, после чего составляется акт о его состоянии.

Принцип функционирования заземлительной системы проще всего объяснить на примере, когда повреждается провод фазы и возникает утечка тока. В большинстве случаев электропроводка в жилом доме имеет защиту в виде устройства защитного отключения. Однако УЗО эффективно при наличии дифференциального тока (имеется не всегда или не сразу). Такой ток проявляет себя лишь при соединении проводника с точкой, обладающей другим потенциалом. Так как сопротивление земли отличается большой величиной, срабатывает устройство защитного отключения.

Однако, если по указанным выше причинам УЗО не дает должного эффекта или такое устройство отсутствует вовсе, то ток направляется на незащищенные отводы. Это опасная ситуация, так как в результате возможен удар током человека, коснувшегося отвода.

Разберемся в терминах

Для дальнейшего ознакомления с материалом, проведем разъяснение в терминологии. Это нужно для корректного понимания приведенных параметров.

Так, заземлителем является основа всей системы заземления. Чаще всего роль его отводят штырям металлического происхождения, которые вставляют в земляной покров на одинаковом расстоянии. В итоге получаем фигуру типа треугольника.

Шиной заземления (сокращенно ГЗШ) называется полоска металла, которую прокладывают по всему краю строения.

Как вариант, ее могут разместить вблизи приборов, которые следует защитить. Шина выполняет роль соединителя всех проводов, связующих электрические приборы с заземлителем.

Читайте также: Обозначение дифавтомата на схеме – советы электрика

Жилой является тот из нескольких проводов, который можно использовать для соединения заземлителя и шины.

Металлосвязью называют возникающий контакт между частями устройств, состоящих из металла. К таковым относятся дверцы щитков электричества с корпусом.

ГЗШ — медь, сталь или алюминий

Основой ОСУП является главная заземляющая шина – ГЗШ. Какой она должна быть и из какого материала выполнена?

В ПУЭ 1.7.119 говорится о том, что функцию ГЗШ может выполнять РЕ шина внутри распределительного устройства. Зачастую так и делается.

А если ГЗШ вынесена наружу щитовой, отдельно от ВРУ и смонтирована на стене, каких правил при выборе и расчетах здесь придерживаться?

Сначала определимся по материалу изготовления. Пункт 8 циркуляра говорит о том, что отдельно установленную ГЗШ рекомендуется делать из стали.

При этом ПУЭ утверждает обратное, что ГЗШ в первую очередь должна быть медной.

Алюминий при этом категорический запрещен!

Кому же в этой ситуации верить и что в конечном итоге выбрать, сталь или медь?

Выбор всегда остается за вами, но опытные профессиональные электромонтеры все же предпочитают медь. Объясняется это тем, что инспекторы энергонадзора при проверках, охотнее подписывают все бумаги при наличии именно медной ГЗШ.

Лишних вопросов и жарких споров не возникает.

Главная заземляющая шина должна соединять между собой такие элементы как:

• нулевой защитный проводник питающей линии

• проводник, присоединенный к заземляющему устройству повторного заземления

Металлический уголок или полосу, которые закапывают в землю на улице или в подвале дома.

• стальные трубы всех коммуникаций на вводе в здание (водопровод, канализация)

• металлические элементы каркаса здания

• трубы, кожуха, воздуховоды систем вентиляции и кондиционирования

• проводник рабочего заземления

Вот наглядная схема того, что должно быть подключено к ГЗШ проводниками системы уравнивания потенциалов.

А теперь главный вопрос – какого же сечения должна быть заземляющая шина? От чего это зависит, где ее установить и как подключить?

Маркировка проводов

Провода заземления имеют еще одну характеристическую особенность – маркировку.

Цвет заземления

Заземление, согласно правилам ПУЭ, должно быть окрашено в желто-зеленый цвет. Однако редко встречаются светло-зеленые или полностью желтые провода. Также кабель может быть оснащен оплеткой синего окраса в местах фиксации, что свидетельствует о заземлении вместе с нулем.

В распределительном щитке его соединяют с шиной, корпусом и дверцей щита, изготовленной из металла. В коробке подключение стремится к проводам земли. Заземлительный проводник нельзя соединять с устройством защитного отключения.

Условные обозначения на электросхемах: для постоянного тока, стандартное заземление, к корпусу электрооборудования, чистое и защитное.

Цвет нейтрали

Пример внешнего вида нейтрального провода
Нулевой проводник имеет строго синий окрас. В распределительном щитке его необходимо подключать к шине нейтрали, которая обозначается буквой N. К ней же подсоединяют все оставшиеся проводники синего окраса. Через электрический счетчик или напрямую без установки автомата шина стыкуется к вводу. В распределительной коробке все провода, за исключением синего цвета, не должны быть задействованы в коммутации. Нулевые проводники в розетках подключают к контакту, обозначающемуся N – находится на тыльной ее стороне.

Цвет фазы

В сравнении с заземлением и нейтралью фаза имеет более обширный спектр цветов. Для обозначения провода могут быть использованы любые цвета кроме синего, желтого и зеленого. Самые распространенные – черный, красный и коричневый.

В распределительной коробке фазу, которая отходит от потребителя, подсоединяют к контакту автоматического переключателя, расположенного в самом низу, или оборудования защитного отключения. В выключателях проводят коммутацию фазы.

Самостоятельное обозначение проводов

Периодически встречаются проводники с несвойственными для них окрасами. Такие решения не соответствуют стандартам, изложенным в ПУЭ. Для облегчения поставленной задачи рекомендуется самостоятельно промаркировать провода необходимыми цветами. Используется для этого цветная изолента, а также термоусадочная трубка.

Еще одна задача мастера – записать отдельно на листочке значения цветов.

Для чего нужен заземляющий провод, принцип работы

Присоединение заземляющего провода к шине
Основная задача заземления – предотвратить поражение человека или животного электрическим током. Исправный электрический прибор имеет целостный корпус с надежно изолированными деталями, которые находятся под напряжением. Если бытовая техника выходит из строя, токоведущие части могут коснуться корпуса и это приведет к тому, что он тоже будет под напряжением. Прикоснувшись к такому устройству, человека неизбежно ударит током.

В данном случае эксплуатация автоматического выключателя нецелесообразна, поскольку силы тока, протекающей по телу человека, будет недостаточно для отключения подачи электроэнергии. Но этой силы, к сожалению, бывает достаточно, чтобы лишить человека здоровья или даже жизни.

Чтобы исключить вероятность развития подобных событий, нужно заземлить все электрические приборы через проводники. Заземление бытовой техники в домашних условиях возможно лишь в том случае, если дом оснащен контуром заземления. К сожалению, дома старых построек подобными новшествами не оснащены. Обусловлено это тем, что еще десятилетия назад люди в домах практически не имели бытовых приборов, следовательно, нагрузка на сеть была минимальной.

Теперь к двухфазной проводке добавляют еще одну жилу – заземляющий провод. В результате проводка уже трехфазная – два провода – это ноль и фаза, а третий – защитное заземление. Таким образом, подключая вилку бытовой техники в розетку, металлический корпус прибора автоматически соединяется с защитным заземлением.

Заземляющий проводник: длина, сечение, другие характеристики

Установка заземляющих проводников должна проводиться на любых объектах, где работают электроприборы, начиная с промышленного оборудования и трансформаторов, заканчивая жилыми помещениями. Используя заземляющие проводники, удается свести к минимуму риск травмирования электротоком высокого напряжения от деталей из металла, используемых в оборудовании, работающем на электроустановках с напряжением от 220 В и выше.

Требования к заземляющим, защитным проводникам и проводникам системы

Технологические характеристики заземляющих проводников должны соответствовать месту их установки, способу соединения, материалов, из которых изготовлены провода. Кроме специальных требований, к такой продукции применяются еще и общие правила. Только тогда любой из них снизит значение электротока до 0.

Подключение защитных систем проводится к общей точке для любого электрооборудования – к глухо заземленной нейтрали по 5 основным схемам. Нулевой потенциал при подключении заземлителя создается с помощью нейтрального провода, который принято обозначать буквенным символом N. У защитного нулевого кабеля имеется собственное обозначение — РЕ.

После уравнивания потенциалов напряжение в проводке будет с таким же значением, как и при коротком замыкании. Поэтому для сечения заземляющих проводников подбирается такой же диаметр, как у кабеля фазы. Маркировка используемых проводов может выбираться с учетом значений, принятых ГОСТом из готовых таблиц, размещенных в приложениях ПЭУ. Все используемые кабели могут быть только качественного изготовления и с нужными технологическими характеристиками.

Для проведения отдельных расчетов сечения заземляющего проводника используется формула, в которой указаны показатели короткого замыкания, вид используемого провода и технология его укладки. При расчете параметров создаваемой системы защиты, следует учитывать, что идущее по ней сопротивление не может превышать 4 Ом. Более безопасное подключение создается при использовании винтового способа соединения. Нулевой кабель должен быть окрашен в синий цвет, а проводка заземления – в желтый.

Как правильно выбрать сечение кабеля заземления?

Перед тем как выбирать размер сечения проводки, нужно определиться с типом защитной системы.

Похожее: Установка розетки в подрозетник

1. нейтральный кабель подключается к заземлителю при использовании переменного тока;
2. объединение нулевого кабеля и «земли» вместе, нейтральная проводка подсоединяется отдельно;
3. подсоединение электрооборудования напрямую к главной заземляющей шине;
4. создание заземления на корпусе электрического устройства с помощью сопротивления или путем изоляции всех кабелей.

При выборе кабеля нужно ориентироваться на маркировку, в которой РЕ обозначает «заземление», а «земля» и «ноль» обозначаются маркировкой PEN при соединении в одном проводе.

При подборе размера сечения проводов необходимо учитывать тип самого заземления, которое может быть переносным или стационарным. В быту обычно используется стационарный тип защитного устройства. При такой схеме приборы к заземляющему проводнику могут подсоединяться многожильными и одножильными кабелями. Выбирая подходящие проводящие жилы при создании защитных систем нужно использовать рекомендованные размеры диаметра используемой проводки.

Таблица 1. Наименьшие сечения защитных и заземляющих проводников

Выбор сечения защитных проводников самого маленького диаметра обеспечит создание одинаковой проводимости. Проводку для них следует выбирать из такого же металла, что и провода фазы. Возможно отклонение в меньшую сторону от представленных нормативов, определяющих минимальное сечение, если применяется для вычислений формула S ≥ I √t / k, а время выхода из рабочего состояния защитной системы будет составлять менее 5 секунд.

Следует помнить, что сечение заземляющего проводника до 1 кв должно быть одинаковым с фазой, если проводка изготовлена из одного материала.

Таблица 2. Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
Нормативное сечение заземляющего проводника, закопанного в почву, может увеличиться, если проводимость тока у почвогрунта будет более 100 Ом. Данные нормы можно повысить в 0,01·ρ раз, но не более чем десятикратно.

При соблюдении всех требований к сечению проводки можно создавать правильное заземление для электрооборудования любых видов и назначений.

Сечение фазных проводников, мм2
Фаза для защитной системы должна иметь диаметр провода, при котором при слишком большой силе тока проводка не будет нагреваться. В таблице приведены параметры для разных материалов, из которых делают такое электротехническое оборудование. Соблюдение соотношения размера сечения фазы и силы тока обеспечит безопасное использование мощного электрооборудования.

При соблюдении всех требований, установленных действующими правилам по безопасному подключению защитных систем к оборудованию, в месте соединения значение силы электрического тока будет равно нулю.

Таблица для устройства и расчётов заземляющих контуров

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление грунта – все эти параметры напрямую зависят на сопротивление заземления.

К чему сводится расчет заземления?

Читайте также: Параметры биполярных транзисторов. Выбор рабочей точки

Заземление служит для снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю тем самым, защищая человека от поражения электрическим током.

Величина тока стекания в землю зависит от сопротивления заземляющего контура. Чем сопротивление будет меньше, тем величина опасного потенциала на корпусе поврежденной электроустановки будет меньше.

Заземляющие устройства должны удовлетворять возложенным на них определенным требованиям, а именно величины сопротивление растекания токов и распределения опасного потенциала.

Поэтому основной расчет защитного заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя. Это сопротивление зависит от размеров и количества заземляющих проводников, расстояния между ними, глубины их заложения и проводимости грунта.

Зависимости от условий

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его влажности (данные из IEEE Std 142-1991):

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его температуры (данные из IEEE Std 142-1991):

На этом графике хорошо видно, что при температуре ниже нуля грунт резко повышает свое удельное сопротивление, что связано с переходом воды в другое агрегатное состояние (из жидкого в твердое) — почти прекращаются процессы переноса заряда ионами солей и кислотными/щелочными остатками.

С помощью этого онлайн-калькулятора Вы сможете рассчитать сопротивление системы защитного заземления, состоящей из горизонтально соединённых стальной полосой вертикальных электродов.

Для расчёта заземления заполните поля формы следующим образом:

*Расстояние между вертикальными электродами берется из расчёта 1,1 их длины.

**Результаты калькуляции носят ориентировочный характер и могут несколько отличаться от реальных значений ввиду сопутствующих электромонтажу факторов и условий.

Как проверить качество смонтированного контура заземления

Первый способ самый точный и действенный, но он не позволяет устранить неисправности и часто приводит к печальным последствиям при наличии ошибок. На практике применяют второй метод: привлечение специалистов подготовленных электрических подразделений.

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

Читайте также: ТОП-7 лучших систем защиты от протечек: как выбрать, плюсы и минусы, отзывы

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.

d = 0.95∙p = 0.995∙0.05 = 87 Ом∙м.

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 Rнорм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).

Здесь вначале принимается kисп = 1. По таблицам находим для 7 заземлителей kисп = 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 kисп = 0,54.

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

Нужно изготовить искусственное заземление с сопротивлением Rнорм = 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 kг. Измерения его сопротивления производились в засушливый период. Поэтому коэффициент составил kг =0,95.

Предлагаем ознакомиться Установка дымохода сэндвич своими руками: как сделать правильно, правила монтажа

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: kисп = 0,56.

Читайте также: Что делать, если подали неправильно показания счетчика?

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.

Нормы для каждого из типов

Для того, чтобы понять, какие нормативные и эксплуатационные показатели должны быть для каждого из типов:

1. Для электрических установок. Проводить измерения сопротивления заземления нужно в непосредственной близости к подстанции. В зависимости от нагрузки, этот показатель может составлять 60, 30 или 15 Ом. Также стоит учитывать естественные заземлители — для них эти величины должны равняться 8, 4 или 2 Ома соответственно. Все три величины зависят от напряжения в сети. 60 и 8 Ом допускаются для однофазной сети в 200 вольт. 30 и 4 Ом — для трехфазной с напряжением 380 вольт. Минимальные значения (15 и 2 Ома) — для 660 вольт. В ходе эксплуатации сопротивление заземляющего контура также не должно падать ниже показателей, описанных в абзаце выше.
2. Для пункта распределения или подстанции. Для установок с напряжением выше 100 киловольт (100 тысяч вольт) проводимость заземления при сдаче сети и при ее эксплуатации также остается неизменной и составляет 0.5 Ома. При этом обязательными требованиями при проверке являются глухой тип заземления и подключенная к нейтральному контуру. Также существуют нормы и для менее мощных установок, в которых напряжение лежит в пределах между 3 и 35 киловольт. В таком случае нужно 250 делить на расчетный ток замыкания в землю — результирующее значение будет необходимым сопротивлением в Омах. Показатель, согласно ПТЭЭП, не должен превышать 10 Ом в любом случае.
3. Для воздушных линий электропередач. Рассчитывается в зависимости от проводимости грунта, на котором стоят опоры ЛЭП:

• для грунта с удельным сопротивлением менее 100 Ом на метр — 10 Ом;
• с удельным сопротивлением 100…500 Ом на метр — 15 Ом;
• с удельным сопротивлением 500…1000 Ом на метр — 20 Ом;
• с удельным сопротивлением 1000…5000 Ом на метр — 30 Ом.

Предлагаем ознакомиться: Баня для семьи с детьми

Для ЛЭП с напряжением тока менее 1000 вольт — до 30 Ом (для опор с защитой от попадания молнии). В ином случае сопротивление должно быть 60, 30 или 15 Ом для сетей с напряжением до 660, 380 или 220 вольт соответственно.

Исходные данные для расчета заземления

1. Основные условия, которых необходимо придерживаться при сооружении заземляющих устройств это размеры заземлителей.

1.1. В зависимости от используемого материала (уголок, полоса, круглая сталь) минимальные размеры заземлителей должны быть не меньше:

• а) полоса 12х4 – 48 мм2;
• б) уголок 4х4;
• в) круглая сталь – 10 мм2;
• г) стальная труба (толщина стенки) – 3.5 мм.

Минимальные размеры арматуры применяемые для монтажа заземляющих устройств

1.2. Длина заземляющего стержня должна быть не меньше 1.5 – 2 м.

1.3. Расстояния между заземляющими стержнями берется из соотношения их длины, то есть: a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL.

В зависимости от позволяющей площади и удобства монтажа заземляющие стрежни можно размещать в ряд, либо в виде какой ни будь фигуры (треугольник, квадрат и т.п.).

Основной целью расчета заземления является определить число заземляющих стержней и длину полосы, которая их соединяет.

Принцип действия системы заземления

Принцип действия системы заземления чрезвычайно прост. В чем состоит поражающая (разрушающая) сила электрического тока? Все начинается с того, что в одном месте при создании особых условий, накапливается очень большое количество отрицательно заряженных частиц — электронов. Но так как все в природе стремится к равновесию, то этот избыток частиц устремляется туда, где их недостаточно. Звучит не очень пугающе, но когда поток электронов мчится к земле от наэлектризованных облаков, они, эти крошечные частицы, умудряются нагревать слои атмосферы до миллиона градусов по Цельсию.

Изобретатели научились пускать этот поток в мирное русло — по электрическим проводам. Проходя через проволоку, электроны заставляют её нагреваться и иногда от перегрева она, проволока, начинает ярко светиться. Поток электронов создает и электромагнитное поле, приводящее в движение роторы мощных моторов.

Но машины иногда выходят из строя и поток электронов, прокладывают свой путь через любой предмет, проводящий электрический ток, иногда подобным проводником становится и тело человека. Таким образом, заземление зданий предназначено для предоставления заряженным частицам, электронам, образно говоря, альтернативного пути — более удобной, с меньшим сопротивлением, дороги к выходу. В результате, большая часть электронов проходит по защитному контуру заземления и уменьшает силу тока, направленного на человеческое тело.

Установка и правильный расчет заземления, молниезащиты — необходимое условие безопасности проживающих в доме.

Расположение заземляющих электродов

Устройство заземлителя может быть цельным либо создано из сборной конструкции, выполненной сваркой или на основе соединения резьбой рабочих деталей.

Для расчета его электрического сопротивления используют формулу, приведенную ниже.

Читайте также: Разрешенная мощность электроэнергии в частном доме

R1 составит 27,8 Ом (при p = 100 Ом*м, L = 3 м, d = 0.05 м (50 мм; для плоских электродов под диаметром понимается их ширина), T = 2 м (T — расстояние от верхнего уровня грунта до середины заглубленного электрода).

Расчет заземления (расчет сопротивления заземления) для нескольких электродов модульного заземления производится как расчет параллельно-соединенных одиночных заземлителей.

Электроды могут располагаться в линию или образовывать треугольник либо другую симметричную геометрическую фигуру.

Расчет заземления, расчет необходимого количества заземляющих электродов

Проведя обратное вычисление получим формулу расчета количества электродов для необходимой величины итогового сопротивления сопротивления (R):
Формул расчёта заземления существует много. Целесообразно применять метод для искусственных заземлителей с геометрическими характеристиками в соответствии с ПУЭ. Напряжение питания составляет 380 В для трёхфазного источника тока или 220 В однофазного.

Нормированное сопротивление заземлителя, на которое следует ориентироваться, составляет не более 30 Ом для частных домов, 4 Ом – для источника тока при напряжении 380 В, а для подстанции 110 кВ – 0,5 Ом.

Для группового ЗУ выбирается горячекатаный уголок с полкой не менее 50 мм. В качестве горизонтальных соединительных перемычек используется полоса сечением 40х4 мм.

Определившись с составом грунта, по таблице выбирается его удельное сопротивление. В соответствии с регионом, подбирается повышающий коэффициент сезонности Kм.

Выбирается количество и способ расположения электродов ЗУ. Они могут быть установлены в ряд или в виде замкнутого контура.

Замкнутый контур заземления в частном доме

Предлагаем ознакомиться Расчет автомата по мощности 380

При этом возникает их экранирующее влияние друг на друга. Оно тем больше, чем ближе расположены заземлители. Значения коэффициентов использования заземлителей Kисп для контура или расположенных в ряд, отличаются.

Значения коэффициентаKисппри разных расположениях электродов

Влияние горизонтальных перемычек незначительно и в оценочных расчётах может не учитываться.

Применение на практике

Уровень электропроводности земли — величина непостоянная. На его значение влияют разнообразные факторы, среди которых основные — влажность, температура, структура и воздухопроницаемость. При установке заземляющего устройства требуется достоверная информация о местах проведения строительных работ. Чтобы сопротивление заземлителя не превысило допустимую норму, необходимо точно обозначить пределы, в которых оно может изменяться.

Все данные для нужд проектирования получают при помощи геологических изысканий и измерений на конкретном объекте. Полученные результаты подлежат корректировке с учётом времени года, ведь нормируемые значения необходимо обеспечить при самых критических условиях. И только если выясняется, что возможность привязки к местности по разным причинам отсутствует, пользуются справочными таблицами, при этом расчёт всегда будет ориентировочным.

Расчет контуров заземлений для жилых зданий

где – ρэкв — эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м; L – длина стержня, м; d – его диаметр, м; Т – расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

где – Ψ — сезонный климатический коэффициент (таблица 2); ρ1, ρ2 – удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом·м (таблица 1); Н – толщина верхнего слоя грунта, м; t — заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0.7 м.

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Величины расчетного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)

Грунт

Сопротивление заземления для комплектов ZZ-000-015 и ZZ-000-030, указанное в таблице, может использоваться при различных конфигурациях заземлителя — и точечной, и многоэлектродной.

Вместе с таблицей ориентировочных величин расчетного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ с результатами замеров сопротивления заземления.

Расчет заземления, расчет необходимого количества заземляющих электродов

сопротивлений грунтов, Ом·м

сопротивления грунтов, Ом·м

Количество стержневых заземлителей, необходимых для достижения нормативного сопротивления заземляющего устройства, определяется по формуле

где RD – допустимое (нормативное) сопротивление заземления, Ом; ηC – коэффициент сезонности; ηI – коэффициент использования (экранирования) в вертикальных заземлителях.

Забитые электроды соединяются металлической полосой сечением не менее 48 мм 2 . Длина полосы для контура равна

а при расположении электродов в ряд

где a – расстояние между электродами, м; N – число электродов, шт.

Численные значения коэффициента сезонности в основном определяются колебанием влажности почвы в течение года и заданы в табл. 2.

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 грунта, но и от влажности.

Значения коэффициента Kм зависят от способа заложения заземлителей. В числителе приведены его значения при вертикальном погружении заземлителей (с заложением вершин на глубине 0,5-0,7 м), а в знаменателе – при горизонтальном расположении (на глубине 0,3-0,8 м).

На выбранном участке ρ грунта может существенно отличаться от средних табличных значений из-за техногенных или природных факторов.

Когда проводятся ориентировочные расчёты, для одиночного вертикально заземлителя Rз ≈ 0,3∙ρ∙ Kм.

Rз = ρ/2πl∙ (ln(2l/d) 0.5ln((4h l)/(4h-l)), где:

• l – длина электрода;
• d – диаметр прута;
• h – глубина залегания средней точки заземлителей.

Для n вертикальных электродов, соединённых сверху сваркой Rn = Rз/(n∙ Kисп), где Kисп – коэффициент использования электрода, учитывающий экранирующее влияние соседних (определяется по таблице).

Типы грунтов республики Казахстан и их удельные электрические сопротивления (карта)

Удельное сопротивление, среднее значение (Ом* м )	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-015, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-030, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-100-102, Ом
Асфальт	200 — 3 200	17 — 277	9,4 — 151	8,3 — 132
Базальт	2 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Бентонит (сорт глины)	2 — 10	0,17 — 0,87	0,09 — 0,47	0,08 — 0,41
Бетон	40 — 1 000	3,5 — 87	2 — 47	1,5 — 41
Вода
Вода морская	0,2
Вода прудовая	40	3,5	2	1,7
Вода равнинной реки	50	4	2,5	2
Вода грунтовая	20 — 60	1,7 — 5	1 — 3	1 — 2,5
Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)
Вечномёрзлый грунт — талый слой (у поверхности летом)	500 — 1000	—	—	20 — 41
Вечномёрзлый грунт (суглинок)	20 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Вечномёрзлый грунт (песок)	50 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Глина
Глина влажная	20	1,7	1	0,8
Глина полутвёрдая	60	5	3	2,5
Гнейс разложившийся	275	24	12	11,5
Гравий
Гравий глинистый, неоднородный	300	26	14	12,5
Гравий однородный	800	69	38	33
Гранит	1 100 — 22 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Гранитный гравий	14 500	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Графитовая крошка	0,1 — 2
Дресва (мелкий щебень/крупный песок)	5 500	477	260	228
Зола, пепел	40	3,5	2	1,7
Известняк (поверхность)	100 — 10 000	8,7 — 868	4,7 — 472	4,1 — 414
Известняк (внутри)	5 — 4 000	0,43 — 347	0,24 — 189	0,21 — 166
Ил	30	2,6	1,5	1
Каменный уголь	150	13	7	6
Кварц	15 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Кокс	2,5	0,2	0,1	0,1
Лёсс (желтозем)	250	22	12	10
Мел	60	5	3	2,5
Мергель
Мергель обычный	150	14	7	6
Мергель глинистый (50 — 75% глинистых частиц)	50	4	2	2
Песок
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60	0,9 — 5	0,5 — 3	0,4 — 2,5
Песок, умеренно увлажненный	60 — 130	5 — 11	3 — 6	2,5 — 5,5
Песок влажный	130 — 400	10 — 35	6 — 19	5 — 17
Песок слегка влажный	400 — 1 500	35 — 130	19 — 71	17 — 62
Песок сухой	1 500 — 4 200	130 — 364	71 — 198	62 — 174
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Песчаник	1 000	87	47	41
Садовая земля	40	3,5	2	1,7
Солончак	20	1,7	1	0,8
Суглинок
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60	0,9 — 5	0,5 — 3	0,4 — 2,5
Суглинок полутвердый, лесовидный	100	9	5	4
Суглинок при температуре минус 5 С°	150	—	—	6
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Сланец	10 — 100
Сланец графитовый	55	5	2,5	2,3
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Торф
Торф при температуре 10°	25	2	1	1
Торф при температуре 0 С°	50	4	2,5	2
Чернозём	60	5	3	2,5
Щебень
Щебень мокрый	3 000	260	142	124
Щебень сухой	5 000	434	236	207

Тип грунта	Ом*м
Известняк поверхностный	5 050
Гранит	2 000
Базальт	2 000
Песчаник	1 000
Гравий однородный	800
Песчаник влажный	800
Гравий глинистый	300
Чернозём	200

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.

Читайте также: Фазометр: назначение, принцип действия, что измеряет, как работает

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.

Предлагаем ознакомиться Расчет дымовой трубы: 4 важных нюанса для расчета

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

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

ВеличинаRзопределяется 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 мм 2 , а изолированного – 1,5 мм 2 .

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.

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.

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.

Метки: заземление, полный, сопротивление, формула

Расчет заземления из электролитических заземлителей

Для его проведения используются те же принципы, что и при вычислении сопротивления горизонтальных электродов, выполненных в форме обычной трубы. Только учитывается влияние электролита на окружающую его почву. Для этого вводится поправка коэффициента С. Она может изменяться в разных условиях от 0,05 до 0,5.

Формула расчета сопротивления представлена ниже.

Электролитическое заземление изготавливается в виде горизонтального отрезка полой трубы из нержавеющей легированной стали или медных сплавов, устойчивых к процессам коррозии. Через нее происходит насыщение почвы сквозь электроды минеральными солями, обладающими электролитическими свойствами.

Глина, суглинок, супесь (различия)

Рыхлые осадочные грунты, состоящие из глины и песка, классифицируются по содержанию в них глинистых частиц:

• глина — более 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур (между ладонями). Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям.

• тяжелая — более 60%
• обычная — от 30 до 60% с преобладанием глинистых частиц
• пылеватая — от 30 до 60% с преобладанием песка

• суглинок — от 10% до 30% глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку с образованием трещин по краям.
• тяжелый — от 20 до 30%
• средний — от 15 до 20%
• легкий — от 10 до 15%
• супесь (супесок) — менее 10% глины. Является переходной формой от глинистых к песчаным грунтам. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов; при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки; она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается при сдавливании.

Источник https://elektrikipro.ru/ustanovka/sechenie-zazemlyayushchego-provoda.html

Источник https://pauk.top/zazemlyayuschiy-provodnik.html

Источник https://dzgo.ru/blog/raschet-kontura-zazemleniya.html