Как выбрать готовый комплект заземления, расчет сопротивления
На рынке доступны комплекты заземления десятков производителей. Комплекты различаются материалом, длиной и диаметром стержней. Рассмотрим порядок подбора готового комплекта заземления.
Содержание:
Требования к заземлению и общие рекомендации
Состав готового комплекта заземления
Конструкция заземления
Заземление необходимо для защиты людей и животных от поражения током. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю, защищая от поражения электрическим током.
Система заземления состоит из заземлителя, заземляющего провода и заземляющей шины, которые обеспечивают «стекание» опасного потенциала в землю. Заземлитель может иметь различную конструкцию:
- Треугольник. Изготавливается из трех стальных заземлителей, соединенных перемычками.
- Линейный контур. Заземлители располагаются в линию. Используется при заземлении нескольких объектов на протяжении контура.
- Модульно-штыревое (глубинное) заземление. Представляет собой длинный стержень, находящийся в земле.
Сопротивление заземлителя зависит от размеров и количества заземляющих проводников, расстояния между ними, глубины их заложения и проводимости грунта.
Готовые комплекты заземления — это, как правило, заземлители модульно-штыревого (глубинного) типа.
Преимущества глубинного заземления для защиты зданий:
- Эффективность, глубинное расположение проводника позволяет достичь влагонасыщенных грунтов с хорошей проводимостью при снижении сезонных колебаний сопротивления.
- Компактность, позволяет смонтировать заземление как внутри здания (в подвале), так и снаружи на расстоянии более 1 м от фундамента.
- Легкость монтажа, не требуется специального оборудования, достаточно кувалды 10 кг или перфоратора.
Требования к заземлению и общие рекомендации
Начнем с определения требований к системе заземления, какое сопротивление должно быть после монтажа комплекта заземления.
Целевое значение сопротивления зависит от объекта заземления:
- Для частного дома (однофазная сеть с напряжением 220 В) сопротивление не должно превышать 30 Ом в соответствии с п.1.7.101 ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок».
- Для дома с газовым котлом — в соответствии с пп. 1.7.103 или ПУЭ 1.7.59. В основном требуется сопротивление не более 10 Ом, однако точные данные лучше получить в вашей газовой компании.
- Для оборудования необходимо взять значение сопротивления из проектной документации или тех. паспорта.
Готовые комплекты заземления различаются материалом, длиной и диаметром стержней.
Материал влияет на срок службы и цену. Длину комплекта выбирают в зависимости от типа грунта и высоты грунтовых вод.
На основе практических данных можно дать следующие рекомендации:
- для частного дома без газового котла часто достаточно комплекта заземления глубиной 6 м, для песчаной почвы — 12 м
- для частного дома с газовым котлом лучше рассмотреть комплекты длиной 9 м, для песчаной почвы — 15 м
- если комплект заземления доходит до грунтовых вод, то сопротивление обычно достигается менее 10 Ом, что подходит для частного дома и дома с газовым котлом
Это только общие рекомендации. Для уверенности, что комплект выбран правильно, необходимо выполнить расчет заземления для вашего участка.
Данные для расчета заземления
Расчет заземления — определение сопротивления сооружаемого контура при эксплуатации. Сопротивление заземляющего контура зависит от длины и диаметра заземлителя и удельного сопротивления грунта, в который его заглубляют.
Подготовим данные для расчета.
Удельное сопротивление грунта можно измерить или воспользоваться средними данными, рекомендуемыми для предварительных расчетов, приведенными в таблице 1.
Удельное сопротивление грунта может изменяться в зависимости от его температуры и влажности. Зимой грунт промерзает, и его удельное сопротивление увеличивается. При увеличении влажности — уменьшается.
Необходимо проектировать заземление с учетом сезонных коэффициентов, обеспечивая сопротивления заземляющего устройства в любой сезон и при любой погоде.
Повышающие коэффициенты для вертикальных заземлителей для различных климатических зон приведены в таблице 2.
Источник данных таблиц 1 и 2: Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. 2-е изд., перераб. и доп./Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1980
Приведем пример. Предположим, почва, в которой расположен заземлитель — суглинок, а участок расположен во второй климатической зоне с минимальной январской температурой от -14 °С до -10 °С.
По таблице 1, среднее удельное сопротивление — 100 Ом*м.
По таблице 2, коэффициент промерзания при глубине заложения в 0,5 м — 1,5.
Таким образом, расчетное удельное сопротивление грунта 100*1,5=150 Ом*м.
Расчет модульного заземления
Для расчета заземления можно воспользоваться онлайн калькуляторами или формулой.
Формула расчета сопротивления одиночного вертикального заземлителя R:
где:
ρ — удельное сопротивление грунта, Ом*м
l — длина заземлителя, м
d — диаметр заземлителя, м
t — заглубление заземлителя (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя), м
Рассчитаем сопротивление. Предположим, мы планируем заземление дома без газового котла, его сопротивление не должно превышать 30 Ом. Расчетное удельное сопротивление, рассчитанное на предыдущем шаге — 150 Ом*м. Заглубление заземлителя будем считать при глубине заложения 0,5 м.
Сделаем расчет для комплекта длиной 3 м и диаметром 16 мм. Подставив значение в формулу, получаем сопротивление 47,56 Ом. Такое значение недопустимо.
Повторим расчет для комплекта длиной 6 м, получаем значение 28,80 Ом. Это значение в пределах нормы, однако оно близко к критическому, и может выходить за его пределы при промерзании грунта и появлении ржавчины на заземлителе.
Повторим расчет для комплекта длиной 9 м, получаем значение 19,12. Такое заземление гарантировано защитит ваш дом, поэтому следует выбрать такой комплект.
Калькулятор заземления
В калькуляторе используется упрощенная формула расчета сопротивления одиночного вертикального заземлителя.
Выбор материала заземления
Для изготовления комплектов заземления используется сталь: черная, оцинкованная, омедненная или нержавеющая.
Влияние на сопротивление
Сопротивление грунта значительно превышает удельное сопротивление металлов, поэтому материал не включают в расчет заземления.
Комплекты из стали, омедненной стали и нержавеющей стали равной длины показывают схожие значения сопротивления заземления после монтажа.
Срок службы
Материал заземлителя влияет на срок его службы.
Любой заземлитель подвергается коррозии, по мере увеличения слоя ржавчины увеличивается значение сопротивления контура заземления.
Примерный срок службы:
- черная сталь — до 10 лет
- оцинкованная сталь — 10-30 лет
- омедненная сталь — 30-100 лет
- нержавеющая сталь — от 100 лет
Реальный срок службы стержней зависит от типа грунта, наличия контакта с морской водой и других факторов.
Черная сталь
Черная сталь для заземления в настоящее время практически не используется из-за небольшого срока службы таких комплектов.
Кроме того, введены ГОСТ Р 50571.5.54-2013 и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, предписывающие использование материалов, обеспечивающих коррозионную прочность.
Оцинкованная сталь
Оцинкованную сталь не рекомендуется использовать:
- в щелочных и кислых грунтах, в них цинковое покрытие активно корродирует
- близко к фундаменту, т.к. слой цинка будет вступать во взаимодействие с армирующей фундамент арматурой
Если на вашем участке нет таких неблагоприятных факторов, то оцинкованный заземлитель будет служить до 30 лет.
Омедненная сталь
Омедненные заземлители служат достаточно долго даже в агрессивных средах:
- в сильнокислых почвах — около 30 лет
- в щелочных и кислотных — около 50
В слабоагрессивных средах срок их службы достигает 100 лет.
Нержавеющая сталь
В таких заземлителях используется коррозионно-стойкая сталь марки AISI 304 или аналогичная, с похожим процентным содержанием хрома и никеля. Эта марка обеспечивает высокую стойкость к коррозии практически в любых средах, кроме морской воды.
Срок службы заземления из нержавеющей стали составляет 100 лет и более.
Стоимость
Оцинкованная сталь является основным бюджетным вариантом из коррозионностойких материалов.
Стоимость омедненной и тем более нержавеющей стали выше, однако высокие коррозионностойкие качества делают их хорошим выбором в случаях:
- защиты объектов, требующих высокой надежности
- наличия агрессивных и неблагоприятных с точки зрения коррозии сред
- использования заземлителя небольшой длины
В случае, если на вашем участке действуют факторы, неблагоприятные с точки зрения коррозии, следует рассмотреть более дорогие омедненные комплекты или комплекты из нержавеющей стали.
Нестандартные ситуации
Проблема проходимости грунта
Бывает, что при монтаже на глубине 3-4 м сталкиваются с проблемой проходимости грунта: большие валуны, бутовые плиты, залежи известняка и т.д. В таком случае комплект можно разбить на две точки по и соединить между собой проводником.
Для организации второй точки заземления понадобится:
- горизонтальный проводник, подойдет оцинкованная полоса 40*4, круг (пруток) диаметром 10 мм или медный пруток диаметром 8 мм
- зажим заземления
- наконечник заземлителя
При монтаже заземлителей в две точки между ними должно быть определенное расстояние:
- для заземлителей длиной менее 10 метров — не менее их длины
- длиной более 10 метров — не менее половины их длины, но не менее 10 м
Расчет заземления в этом случае выполняется по формуле, учитывающей длину и ширину горизонтального заземлителя.
Неоднородный грунт
В случае неоднородного грунта, необходимо иметь в виду, что выбор среднего удельного сопротивления из таблиц может дать низкую точность расчета. В этом случае для предварительного расчета следует брать максимальное значение удельного заземления. И самое важное — убедиться, что получившееся после монтажа сопротивление соответствует нормам.
Состав готового комплекта заземления
В состав готового комплекта заземления обычно входят:
- Вертикальные заземлители (стержни заземления). Необходимо выбирать комплекты из качественной стали, чтобы стержни выдержали установку на большую глубину с помощью перфоратора или ручной кувалды.
- Муфта соединительная. Соединение стержней происходит через резьбовую муфту, которая увеличивает скорость монтажа и исключает сварочные работы. Муфта также защищает контактное соединение от воздействия внешней среды.
- Наконечник вертикального заземлителя. Конусообразные стальные наконечники предназначены для уменьшения сопротивления грунта во время заглубления стержня в грунт.
- Зажим заземления. Предназначен для соединения стержня с плоским или круглым проводником.
- Винт удароприемный. Винт удароприемный предназначен для сохранения целостности заземлителя и муфт при монтаже перфоратором или кувалдой. Конструкция винта имеет выемку для специальный насадки на отбойный молоток SDS-max.
- Паста токопроводящая с защитой от коррозии. Применяется в местах болтовых и резьбовых соединений. Предназначена для стабилизации и снижения электрического сопротивления, защиты от коррозии и от токовых перегрузок.
- Лента антикоррозионная. Применяется для дополнительной герметизации соединительных узлов в грунте, в местах использования муфт и зажимов.
Если вы планируете установить систему заземления самостоятельно, рекомендуем ознакомиться со статьей о выборе места для заземления.
Наша компания специализируется на разработке и реализации решений по защите жилых и промышленных зданий от ударов молнии и вторичных ее проявлений.
Вся продукция сертифицирована и соответствует ГОСТ Р МЭК 62561.1-2014, ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, ГОСТ Р МЭК 62561.4-2014.
Клиенты нашей компании могут не только получить консультацию при подборе готового комплекта, но и заказать проектирование и монтаж систем заземления и молниезащиты.
Связанные товары: Комплект стержневого заземления 15 м, нержавеющая сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 15 м, омеднённый (14,2 мм) / Комплект стержневого заземления 12 м, нержавеющая сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 12 м, омеднённый (14,2 мм) / Комплект стержневого заземления 3 м, оцинкованная сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 4,5 м, оцинкованная сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 9 м, нержавеющая сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 9 м, омеднённый (14,2 мм) / Комплект стержневого заземления 6 м, нержавеющая сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 6 м, оцинкованная сталь (16 мм) / Комплект стержневого заземления 6 м, омеднённый (14,2 мм)
