Программы для расчета заземления разъясняем детально

Расчет заземления пример

Для расчета берем заземление частного дома с однофазной сетью 220В, где сопротивление заземления растеканию не больше 4 Ом. Регион нахождение дома — черноземье с удельным сопротивлением грунта в пределах 50 Ом по таблице №1В качестве заземлителя применяется труба  длиной 160 сантиметров и 32 миллиметров диаметром.

Узнав сопротивление одного заземлителя находим их необходимое количество.

Rн – нормированное сопротивление заземления растеканию тока, Ом;

ψ – сезонный климатический коэффициент сопротивления грунта, в среднем регионе РФ по таблице № 2 выбираем 1,7

Тип заземляющих электродов Климатическая зона
I II III IV
Стержневой (вертикальный) 1.8 ÷ 2 1.5 ÷ 1.8 1.4 ÷ 1.6 1.2 ÷ 1.4
Полосовой (горизонтальный) 4.5 ÷ 7 3.5 ÷ 4.5 2 ÷ 2.5 1.5
Климатические признаки зон
Средняя многолетняя низшая температура (январь) от -20+15 по С от -14+10 по С от -10 до 0 по С от 0 до +5 по С
Средняя многолетняя высшая температура (июль) от +16 до +18 по С от +18 до +22 по С от +22 до +24 по С от +24 до +26 по С

Расчет сопротивления одного заземлителя

А теперь определяем число заземлителей:

Округляем и получаем 11 заземлителей нам необходимо для сопротивления заземления растеканию тока равном 4 Ома.

ElectriCS Storm

Более сложной в использовании программой, для работы с которой требуются навыки моделирования, является ElectriCS Storm. Использовать ее для вычислений заземляющего контура дома не целесообразно, т.к. вы скорее всего запутаетесь и рассчитаете все с ошибками. Мы рекомендуем работать с данным софтом профессионалам в области энергетики или же студентам ВУЗов пересекающихся специальностей.

Преимуществом данного программного продукта является то, что можно осуществлять проектирование заземляющего устройства (ЗУ) и тем самым выводить 3D модель готовых защитных контуров. Помимо этого функциональные возможности программы позволяют рассчитывать электромагнитную обстановку и заземление подстанций.

Все чертежи можно сохранять в dwg формате, благодаря чему потом их можно открыть в AutoCAD.

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;

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

Системы заземления

Расчет заземления

Калькулятор расчета заземления

Тип грунта:*

Удельное сопротивление грунта (Ом*м):*

Мерзлое сопротивление грунта (Ом*м):*

Если углубиться в технические подробности, то можно пояснить, что контуром заземления принято называть вертикальные, горизонтальные заземлители, а также заземляющий проводник. Все заземлители располагаются на строго обозначенной глубине. Горизонтальные части необходимы для того, чтобы вертикальные находились в связи между собой. Весь контур соединен с главной шиной заземления (ГШЗ). Соединение происходит через заземляющий проводник. В общем, каждый отдельный элемент общей системы имеет тесную связь со всем контуром.

Сегодня в интернете представлено огромное количество методик расчета системы заземления.

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.).

Цель расчета защитного заземления.

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

Примеры расчёта контура заземления

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

Пример 1

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

Количество электродов определяется методом приближения по формуле:

n = R1/(kиспRнорм) = 27,58/(1∙4) = 7 шт.

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. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.

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

Пример 2

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.

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: kисп = 0,56.

Находим число стержней для получения Rнорм = 4 Ом:

n = R1/(kиспRнорм) = 28,2/(0,56∙4) = 12 шт.

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

Источники

  • https://kalk.pro/electricity/earthing/
  • http://www.ZandZ.ru/biblioteka/soprotivlenie_grunta_i_zazemlenie.html
  • https://energetik.com.ru/zazemlenie-elektroustanovok/primery-raschyota-zazemlyayushhego-ustrojstva
  • http://electricvdome.ru/zazemlenie/raschet-zazemlenia.html
  • https://elquanta.ru/sovety/raschjot-zazemleniya-osobennosti.html

Как рассчитать заземление в частном доме

Для того чтобы заземление дома было эффективным, согласно положениям правил устройств электроустановок (ПЭУ), необходимо соблюдать определенные максимумы для токов:

  • 2 Ом — для 380 вольт;
  • 4 Ом — для 220 вольт;
  • 8 Ом — для 127 вольт.

Правильный расчет начинается с подсчета оптимального размера и количества стержней. Для этого можно воспользоваться упрощенными формулами, приведенными ниже.

  • Ro – сопротивление стержня, Ом;
  • L – длина электрода, м;
  • d – диаметр электрода, м;
  • T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
  • pэкв – сопротивление грунта, Ом;
  • ln — натуральный логарифм;
  • π — константа (3,14).

  • Rн- нормируемое сопротивление заземляющего устройства (2, 4 или 8 Ом).
  • ψ — поправочный климатический коэффициент сопротивления грунта (1.3, 1.45, 1.7, 1.9, в зависимости от зоны).

Рассчитывая вручную, вы получите довольно правильный результат, но все же он не будет абсолютно верным, так как не учитываются все вспомогательные коэффициенты.

Также очень важно, чтобы при выборе глубины залегания и длины заземляющих стержней, нижний конец проходил ниже уровня промерзания, так как при отрицательных температурах резко возрастает сопротивление грунта, и возникают определенные сложности

Калькулятор расчета заземления

Если же вам дорого собственное время, и вы хотите получить максимально точные значения, которые берутся из расширенных формул, то можете воспользоваться нашим калькулятором заземления.

В отличие от предыдущих формул, здесь учитываются многие второстепенные параметры, а также характеристики горизонтального заземления. Вам нужно лишь заполнить необходимые поля, а остальное программа рассчитает сама.

  • верхний и нижний слой грунта (все просто, укажите тип почвы на выбор);
  • поправочный климатический коэффициент
    • I зона – от -20 до -15°С (Январь); от +16 до +18°С (Июль);
    • II зона – от -14 до -10°С (Январь); от +18 до +22°С (Июль);
    • III зона – от -10 до 0°С (Январь); от +22 до +24°С (Июль);
    • IV зона – от 0 до +5°С (Январь); от +24 до +26°С (Июль);
  • количество вертикальных заземлителей (так как мы этого еще не знаем, приблизительно ставим число 5, попозже нужно будет откорректировать);
  • глубина верхнего слоя грунта, м;
  • длина вертикального заземлителя, м;
  • глубина горизонтального заземлителя, м (обычно половина от верхнего слоя грунта);
  • длина соединительной полосы, м (берется из расчета 1:3, 1:2 или 1:1 к длине вертикального заземлителя – чем дальше, тем лучше);
  • диаметр вертикального заземлителя, м;
  • ширина полки горизонтального заземлителя, м.

Нажимая кнопку «Рассчитать» вы получите следующие показатели:

  • удельное электрическое сопротивление грунта;
  • сопротивление одиночного вертикального заземлителя;
  • длина горизонтального заземлителя;
  • сопротивление горизонтального заземлителя;
  • общее сопротивление растеканию электрического тока.

Последний параметр являются определяющим. В зависимости от нормативного сопротивления в определенных сетях, о которых мы говорили в начале (2, 4, 8 Ом), вам нужно, чтобы расчетное значение не превышало его.

Расположение заземляющих электродов

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

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 коэффициента Kисп при разных расположениях электродов

Количество заземлит. n (шт.) Отношение расстояния между заземлителями к их длине
1 2 3
2 0.85 0.91 0.94
4 0.73 0.83 0.89
6 0.65 0.77 0.85
10 0.59 0.74 0.81
20 0.48 0.67 0.76
Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.) Отношение расстояния между заземлителями к их длине
4 0.69 0.78 0.85
6 0.61 0.73 0.8
10 0.56 0.68 0.76
20 0.47 0.63 0.71

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

Какие естественные заземлители можно использовать

Для частных домов не запрещается в качестве защитного заземления использовать естественные заземлители.  Хорошим заземлителем являются коммуникации из металлических труб, проложенных в дома. Такие металлические трубы водопровода, канализации имеют неплохое сопротивления растеканию.

Эти коммуникации закапывают ниже глубины промерзания почвы, поэтому они не пересыхают и имеют постоянную важность. Арматура бетонного фундамента также может служить отличным заземлителем, но при условии что арматура связана между собой сваркой, и не в коем случае не скреплена проволокой

Сейчас мало кто использует для коммуникации металлические трубы, все больше применяют пластиковые трубы. Поэтому для защитного заземления ставят защитные устройства заземления. Такими конструкциями могут быть забитые в землю стержни через полтора метра и соединенные между собой сваркой.

Эти конструкции заземлителя просты и удобны в монтаже. При недостаточном сопротивлении заземления забивают дополнительные стержни, добиваясь нормального сопротивления растеканию. Устройство заземления устанавливается в 2 метрах от постройки, стержни могут забиваться по прямой линии или в виде замкнутого контура.

Все концы стержней свариваются проволокой 6 мм². Самый близкий к зданию стержень частично остается на поверхности и медным многожильным проводом заводится в дом.  Вся конструкция из стержней забивается в заранее выкопанную канаву и после их соединения сваркой засыпается землей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: