Контур заземления необходим для защиты людей от поражения электрическим током. Для молниезащиты создается собственное заземляющее устройство, не связанное с защитным контуром заземления. Для правильной их постройки требуется расчет.
Заземляющее устройство (ЗУ) имеет параметр, называемый сопротивлением растекания или просто – сопротивлением. Оно показывает, насколько хорошим проводником электрического тока является данное ЗУ. Для электроустановок с линейным напряжением 380 В сопротивление растекания ЗУ не должно быть более 30 Ом, на трансформаторных подстанциях – 4 Ом. Для контуров заземления медицинской техники и оборудования видеонаблюдения, серверных комнат, норма устанавливается индивидуально и составляет от 0,5 до 1 Ом.
Задача расчета заземляющего устройства – определение количества и расположения вертикальных и горизонтальных заземлителей, достаточного для получения требуемого сопротивления.
Определение удельного сопротивления грунта
На результаты расчетов ЗУ оказывает существенное влияние характеристика грунта в месте его постройки, называемая удельным сопротивлением (⍴). Для каждого из видов грунта существует расчетное значение, указанное в таблице.
На сопротивление грунта оказывают влияние влажность и температура. Зимой при максимальном промерзании и летом в засуху удельное сопротивление достигает максимальных значений. Для учета влияния погодных условий к величине ⍴ вводятся поправки для климатической зоны.
Если есть возможность, перед расчетами производят измерение удельного сопротивления.
Виды заземлителей и расчет их сопротивления
Заземлители бывают естественными и искусственными, и для создания заземляющего устройства используются и те, и другие. Рассчитать влияние естественных заземлителей (железобетонных фундаментов, свай) на величину сопротивления растекания сложно, это проще сделать методом измерений на месте. Сопротивление естественных заземлителей длиной более 100 м можно узнать из таблицы.
Если значение ⍴ отличается от 100 Ом∙м, значение R умножается на соотношение ⍴/100.
В качестве искусственных заземлителей используются арматура, трубы, угловая или полосовая сталь. Сопротивление каждого из них рассчитывается по собственной формуле, указанной в таблице.
Вид заземлителя | Расчетная формула |
| Вертикальный электрод из круглой арматурной стали или трубы. Верхний конец ниже уровня земли. |  |
| Вертикальный электрод из угловой стали. Верхний конец ниже уровня земли |  |
| Вертикальный электрод их круглой арматурной стали или трубы. Верхний конец над уровнем земли |  |
| Горизонтальный электрод из полосовой стали |  |
| Горизонтальный электрод из круглой арматурной стали или трубы |  |
| Электрод из пластины (уложена вертикально) |  |
| Вертикальный электрод из круглой арматурной или угловой стали |  |
| Горизонтальный электрод из круглой арматурной или полосовой стали |  |
Значения переменных в формулах:
| ⍴ | — удельное сопротивление грунта, определенное с учетом поправочных коэффициентов, Ом∙м |
| l | — длина электрода, м |
| d | — внешний диаметр электрода, м |
| t | — расстояние до середины электрода от поверхности земли, м |
| b | — ширина полосового электрода или ширина полки угловой стали, м |
Теперь рассчитывается суммарное сопротивление штырей искусственных заземлителей:
| n | — число вертикальных электродов, принятое для расчета |
| ŋв | — коэффициент, учитывающий экранирование электродов соседними, определяемый по следующей таблице |
Далее нужно учесть влияние полосы, соединяющей электроды. Для этого из следующих таблиц выбирается значение коэффициента использования ŋг.
Вычисляем сопротивление проводника, соединяющего вертикальные заземлители по формуле:
И полное сопротивление заземляющего устройства.
Если рассчитанное сопротивление контура заземления оказалось недостаточным, увеличиваем количество вертикальных заземлителей или изменяем их вид. Повторяем расчет до получения требуемого значения сопротивления.