Калькулятор заземляющего устройства

Методика расчёта сопротивления заземления

Исходные данные: удельное электрическое сопротивление грунта ρ (Ом·м), тип электрода, геометрические размеры.

1. Расчёт сопротивления вертикального стержня:

Согласно ГОСТ Р 50571.5.54-2024 и методике СП 256:

$$R_{в} = \frac{\rho}{2\pi L} \ln\frac{4L}{d}$$

где:

• ρ — удельное сопротивление грунта с учётом сезонного коэффициента, Ом·м;
• L — длина погружения стержня, м;
• d — диаметр стержня, м.

2. Расчёт сопротивления горизонтальной полосы:

$$R_{г} = \frac{\rho}{2\pi L} \ln\frac{2L^{2}}{b \cdot t}$$

где:

• L — длина полосы, м;
• b — ширина полосы, м;
• t — глубина заложения, м.

3. Расчёт сопротивления контура (замкнутой сети):

Для замкнутого контура применяется формула горизонтальной полосы с поправочным коэффициентом 1,1–1,2, учитывающим замкнутость контура.

4. Расчёт группы электродов с учётом экранирования:

$$R_{общ} = \frac{R_{1}}{n \cdot \eta}$$

где:

• R₁ — сопротивление одного электрода, Ом;
• n — количество электродов;
• η — коэффициент использования (учитывает экранирование электродов друг другом).

Коэффициенты использования η (справочные):

• 1 электрод: η = 1,0
• 2 электрода: η = 0,85
• 4 электрода: η = 0,75
• 6 электродов: η = 0,72
• 10 электродов: η = 0,65
• 20 электродов: η = 0,60

Коэффициенты зависят от расстояния между электродами (оптимально a = 2,5L, где L — длина электрода).

5. Подбор количества электродов:

Определяется из условия:

$$R_{общ} \leq R_{норм}$$

где R_норм — нормативное сопротивление заземления (обычно 4 Ом для сетей до 1 кВ).

Пример расчёта заземляющего устройства

Исходные данные:

• Объект: административное здание (сеть TN-C-S, U=380/220В)
• Требуемое сопротивление по ПУЭ: R≤4 Ом
• Грунт: суглинок (ρ=60 Ом·м)
• Сезонный коэффициент: 1,4 (для суглинка)
• Расчётное ρ: 60 × 1,4 = 84 Ом·м

1. Выбираем вертикальный стержень 16×3000 мм:

• L = 3 м, d = 0,016 м
• $$R_{в} = \frac{84}{2\pi \cdot 3} \ln\frac{4 \cdot 3}{0,016} = \frac{84}{18,85} \ln(750) = 4,46 \cdot 6,62 = 29,5 \, \text{Ом}$$

2. Подбор количества стержней:

Требуемое количество без учёта экранирования: n = 29,5 / 4 ≈ 7,4 → 8 шт.

С учётом η = 0,75 (для 4 стержней — недостаточно):

При n = 4: R = 29,5 / (4 × 0,75) = 9,8 Ом — больше 4 Ом

При n = 6: R = 29,5 / (6 × 0,72) = 6,8 Ом — больше 4 Ом

При n = 8: R = 29,5 / (8 × 0,68) = 5,4 Ом — больше 4 Ом

При n = 12: η ≈ 0,65 → R = 29,5 / (12 × 0,65) = 3,8 Ом — меньше 4 Ом

3. Результат:

Требуется 12 стержней 16×3000 мм, расположенных с шагом 7,5 м (2,5×3), соединённых полосой 40×4 мм.

Проверка: общее сопротивление контура составит примерно 3,5–3,8 Ом с учётом горизонтальной полосы.

* Пример воспроизводится калькулятором: выберите суглинок, стержень 16×3000 мм, целевое сопротивление 4 Ом.

Ограничения применения

Калькулятор предназначен для предварительных расчётов и даёт оценочное значение сопротивления заземления.

Калькулятор не учитывает:

• Неоднородность грунта (слоистость, влажность на разной глубине)
• Взаимное влияние с существующими заземляющими устройствами (взаимное экранирование)
• Сопротивление соединений и переходных контактов (сварка, болтовые соединения)
• Изменение удельного сопротивления при промерзании грунта (глубина промерзания)
• Влияние близлежащих подземных коммуникаций (трубы, кабели), которые могут изменять поле растекания
• Индуктивное сопротивление при импульсных токах молнии (для молниезащиты требуется специальный расчёт)

Обязательные измерения:

• После монтажа заземляющего устройства обязательно произведите измерение сопротивления заземления прибором (омметром методом ЭМИ или падением потенциала).
• Измерения проводятся в сухой сезон (минимальная влажность грунта) для проверки наихудшего случая.
• Для объектов I и II категории молниезащиты — составление протокола измерений и технического отчёта.

Часто задаваемые вопросы по заземлению