Целью расчета заземления является определить число заземляющих стержней и длину полосы, которая их соединяет.
Для перевода круглого металла (пруток, труба) в полосу: b = 2·d, где b — ширина полосы м м., d — диаметр прутка, трубы в м. и соответственно на оборот, полосу в диаметр: d = 0,5·b; для перевода уголка в диаметр: d = 0.95·b, где b — ширина полки уголка в м.
1. Расстояния между заземляющими стержнями берется из соотношения их длины (см. рис. 2), то есть:
a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL
где, a — расстояния между заземляющими; L — длина стержня (электрода), 1 — 3 соотношение.
2. Сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня):
где, ρэкв — эквивалентное удельное сопротивление грунта вычислим по формуле: ρэкв = Ψ·ρ, Ψ — повышающий коэффициент климатической зоны, ρ — удельное сопротивление грунтаОм·м;L – длина стержня, м; d –его диаметр, м; Т– расстояние от поверхности земли до середины стержня, м. (см. рис. 3, h1= 0,5l + t), H — толщина верхнего слоя грунта при неоднородном грунте (двухслойном). Ниже на рис. 4 формулы и расположения электродов для расчёта с применением логарифмов:
Рис. 4 (прим. где h1= T)
3. В неоднородном грунте (двухслойный), эквивалентное удельное сопротивление грунта находится по формуле:
где – Ψ — сезонный климатический коэффициент (таблица 5); ρ1, ρ2 – удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом·м (см. таблицу 5); Н – толщина верхнего слоя грунта, м; t — заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0,5 — 0.8 м.
4. Количество необходимых заземлителей определяется по формулам:
4.1 методом приближения (как пользоваться данным методом расскажем в примерах позже):
где, kисп — отношение расстояния между заземляющими стержнями (см. пункт 1), R1 = R0 — (см. пункт 2), Rнор — нормативные требования сопротивления (ПУЭ 1.7.101. или 1.7.103. см. страницу заземлители заземляющего устройства).
4.2 с помощью таблиц (без учета сопротивления горизонтального заземления):
где, Ψ – коэффициент сезонности вертикального заземлителя (см. таблица 6, страницаглубина промерзания грунта); Rн — нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, см. таблицу 8, ниже):
Таблица 8
где, А, Б, В и Г — условное обозначение категорийности в помещениях по взрывоопасности
4.3 расчёт предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле:
где коэффициент спроса (использования) принимаем η = 1; далее по таблице 3 выберем по числу электродов n — при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL, Rн — нормируемое сопротивление и коэффициент спроса (использования) — η;
где с найденным коэффициентом спроса η,методом интерполяции снова уточняем количество электродов n.
Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего в таблице 3.
5. Находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:
где, LГ, b – длина и ширина горизонтального заземлителя; Ψ – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя; ηГ – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (см. таблицу 3, заземлители заземляющего устройства); где, LГ — длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:
Lг= а · (n — 1) — в ряд; Lг= а · n — по контуру;
где, а– расстояние между заземляющими стержнями, n0— количество заземлителей.
6. Далее определим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей и коэффициентов:
где, Rоб —общее сопротивление заземлителей; Rв —вертикального; RГ —горизонтального, ηВ и ηГ —коэффициенты использования вертикального и горизонтального заземлителя,n — шт количество вертикальных заземлителей.
Примечание автора: в примерах могут использоваться и другие формулы, непротиворечив взятому обозначению в этой статье.
Ø Стержневые и тросовые молниеотводы. Зоны защиты. Заземление.