Расчет заземления

Как пользоваться калькулятором

1. Выберите норму сопротивления

   Для повторного заземления PEN на вводе в дом - 30 Ом, для нейтрали источника 380/220 В - 4 Ом, для молниезащиты частного дома - 10-30 Ом

2. Задайте грунт и климатическую зону

   Удельное сопротивление грунта - главная величина в расчете: у суглинка 100 Ом·м, у сухого песка 1000. Зона задает сезонный коэффициент

3. Опишите электрод

   Круглый пруток, уголок или труба; длина, диаметр и заглубление верха. Классика частного дома - три штыря по 3 м или один модульный на 6-15 м

4. Задайте схему контура

   Контур (треугольник, замкнутый прямоугольник) или ряд, шаг между электродами и полоса связи 40×4 мм

5. Заберите результат

   Калькулятор покажет сопротивление контура, сравнит его с нормой и подберет число электродов. Расчет можно распечатать и приложить к паспорту заземляющего устройства

Нормы сопротивления заземления

Норма зависит от того, что именно заземляется. Путаница здесь - источник половины ошибок: "четыре ома" из ПУЭ относятся к заземлителю нейтрали трансформатора, а не к контуру у забора частного дома

* Формально при УЗО на 30 мА условие 50 / 0,03 дает огромное число, но на практике для системы TT закладывают не хуже 30 Ом: контур должен работать и без УЗО, и при заплывании грунта

Формула расчета заземления

Расчет идет в четыре шага

1. Расчетное сопротивление грунта. Табличное ρ умножают на сезонный коэффициент: ρв = ρ × ψв для вертикальных электродов и ρг = ρ × ψг для горизонтальной полосы. Зимой промерзший грунт и летом пересохший проводят хуже, чем в момент замера, - коэффициент это учитывает

2. Сопротивление одиночного вертикального электрода, заглубленного ниже поверхности:

R₁ = ρв / (2π·L) × [ ln(2L/d) + 0,5 × ln((4t + L) / (4t − L)) ]

Здесь L - длина электрода (м), d - его диаметр (м), t = h + L/2 - глубина до середины электрода, h - заглубление верха. Для уголка берут эквивалентный диаметр d = 0,95 × ширина полки

3. Группа электродов. Электроды, стоящие рядом, "отбирают" друг у друга землю - это учитывает коэффициент использования ηв:

Rв = R₁ / (n × ηв)

4. Горизонтальная полоса связи сама работает как заземлитель:

Rг = ρг / (2π·Lг) × ln(2·Lг² / (b × hг)), где Lг - длина полосы, b - ее ширина, hг - глубина заложения. Полоса и вертикальные электроды соединены параллельно:

R = Rв × (Rг/ηг) / (Rв + Rг/ηг)

Удельное сопротивление грунтов

Это главная величина расчета, и она же самая ненадежная: реальное ρ на участке отличается от табличного в разы. Таблицу берут для прикидки, а перед сдачей контур обязательно измеряют

Климатические коэффициенты

Сезонный коэффициент ψ показывает, во сколько раз сопротивление грунта вырастет в худший сезон. Для вертикальных электродов он меньше (они глубже, промерзание их задевает слабее), для горизонтальной полосы - заметно больше: она лежит на 0,7 м и промерзает целиком

Коэффициенты использования электродов

Два электрода рядом дают не половину сопротивления одного, а больше: их поля растекания перекрываются. Коэффициент использования ηв как раз и показывает, какая часть "полезности" электрода остается. Чем плотнее стоят электроды - тем хуже: при шаге a = L теряется до 40 %

Пример расчета заземления

Как снизить сопротивление контура

• Идти вглубь, а не вширь. Удвоение длины электрода снижает сопротивление примерно вдвое, а удвоение числа электродов - только на 35-40 % из-за экранирования. Глубинный модульный электрод на 15 м заменяет десяток трехметровых штырей
• Увеличить шаг. При шаге a = 3L коэффициент использования вырастает с 0,78 до 0,91 - те же электроды работают лучше просто потому, что стоят дальше друг от друга
• Уйти ниже водоупора. Влажный слой проводит в разы лучше сухого. Если на 4 м пошла вода - сопротивление рухнет само
• Заменить грунт вокруг электрода. Бентонитовая глина или электролитический заполнитель снижают ρ в приэлектродной зоне в 2-4 раза. Соль в грунт сыпать нельзя: она съест электрод за пару сезонов
• Использовать естественные заземлители. Арматура железобетонного фундамента, обсадная труба скважины, металлические сваи - ПУЭ 1.7.109 прямо разрешает и рекомендует их применять первыми

Частые ошибки

• Гонятся за 4 Ом для частного дома. Это норма для нейтрали трансформатора. Для повторного заземления на вводе достаточно 30 Ом (ПУЭ 1.7.103)
• Забывают сезонный коэффициент. Замер в сентябре покажет 20 Ом, а в январе будет 35. Норма должна выполняться в худший сезон
• Ставят электроды вплотную. Три штыря на расстоянии метра друг от друга работают почти как один: экранирование съедает эффект
• Соединяют полосу с электродами болтами. Подземные соединения только сваркой (ПУЭ 1.7.139): болт под землей окисляется и через два года разрывает контур
• Черная сталь без запаса на коррозию. Уголок 50×5 в кислом грунте живет 5-10 лет. Либо омедненный электрод, либо толщина стенки с запасом и оцинковка
• Делают отдельный контур для молниезащиты. ПУЭ 1.7.55 требует объединять заземляющие устройства: разные контуры при разряде дают разность потенциалов и пробой

Частые вопросы