Основы расчёта заземления

С целью обезопасить производственный персонал или защитить проживающих в частном доме от случайного удара электротоком с успехом применяют защитное заземление электросети. Оно представляет собой комплекс металлических заземлителей, находящихся в почве и соединённых между собой и токопроводящими частями оборудования, в нормальном режиме не находящихся под током. Такая система надёжно защищает человека от удара током при работе оборудования в электросетях с изолированной нейтралью и напряжением до 1 киловольта и при напряжении свыше указанного в сетях с любой нейтралью.

Для того, чтобы заземление исправно исполняло свои функции, необходимо до монтажных работ произвести его расчёт. При осуществлении расчётов руководствуются параметрами, указанными в ПУЭ. Так, Правила нормируют общую величину сопротивления заземлителей при однофазных сетях на уровне не более 20 Ом, при трёхфазных – не превышающую 10 Ом. В сетях с напряжением до 1 киловольта величина заземления не должна превышать 4 ома, при суммарной мощности источников не выше 100 кВА – не более 10 Ом. В сетях на напряжении 1 киловольт и током замыкания 500 ампер сопротивление должно быть не выше 10 Ом. При напряжении свыше 1 киловольта показатели сопротивления равны 0,5 ома.

Кроме конкретных величин сопротивления, в ПУЭ также приведены требования к материалу заземлителей, которые участвуют в расчётах. Разрешается применять искусственные заземлители из стали (чёрной и оцинкованной) и меди. Обычно это уголки, трубы и шины. Также при определённых условиях (соответствие требованиям ПУЭ по сопротивлению растекания) позволяется употребить естественные заземлители. В этом случае искусственные заземлители не требуются. Для создания защитного заземления можно воспользоваться трубопроводами холодного водоснабжения, обсадными трубами скважин, находящимися в земле токопроводящими конструкциями зданий, свинцовыми (но не алюминиевыми) оболочками силовых кабелей и т.п. Правилами не допускается поверхностная окраска заземлителей, так как это увеличивает их сопротивление. Запрещается использовать в виде заземлителей отдельные трубопроводы (канализации, отопления, с огнеопасными жидкостями или газами).

Непосредственно расчёт заземления сводится к нахождению места, количества и типа заземлителей (включая их поперечное сечение и длину). При определении места расположения заземлителей, как правило, руководствуются рядной или контурной схемой расположения рядом с защищаемым зданием. Рядное расположение вдоль здания представляет собой траншею, на дне которой в землю вбиты заземлители, соединённые между собой металлической полосой (на сварке). Их количество зависит от удельного сопротивления почвы, которое дифференцируется в зависимости от климатического пояса. На деле, реальные результаты замера сопротивления грунта существенно зависят от глубины (чем глубже, тем ниже из-за увеличивающегося насыщения влагой) и времени года.

Если заземление многоэлектродное, то нужно учитывать и расстояние между заземлителями. Обычно, оно не менее, чем глубина погружения в землю. Число электродов зависит от сопротивления одного заземлителя и величины удельного сопротивления почвы с учётом поправочного коэффициента использования - 0,85. Регламентируется и сечение проводника, соединяющего заземлители и защищаемое оборудование. При напряжении до 1 киловольта он должен иметь следующую поперечную площадь:
- стальной – свыше 75 кв. мм;
- алюминиевый – более 16 кв. мм;
- медный – больше 10 кв. мм.