Една от най-важните причини за изчисляване на заземяването и инсталацията е, че предпазва хората, уредите в къщата от пренапрежение. Ако внезапно мълния удари къща или по някаква причина има скок в мрежата, но в същото време електрическата система е заземена, цялото това излишно електричество ще отиде в земята, в противен случай ще има експлозия, която може да унищожи всичко по пътя си.
Електрозащитно оборудване
Увеличаването на потреблението на електроенергия във всички области на живота, у дома и на работа, изисква ясни правила за безопасност за човешкия живот. Множество национални и международни стандарти уреждат изискванията за изграждане на електрически системи, за да се гарантира безопасността на хора, домашни любимци и имущество при използване на електрически уреди.
Електрическите защитни съоръжения, инсталирани по време на строителството на жилищни и обществени сгради, трябва да се проверяват редовно, за да се гарантира надеждна работа в продължение на много години. Нарушенията на правилата за безопасност в електрическите системи могат да имат негативни последици: заплаха за живота на хората, унищожаване на имущество илиразрушаване на окабеляването.
Разпоредбите за безопасност определят следните горни граници за безопасен човешки контакт с живи повърхности: 36 VAC в сухи сгради и 12 VAC във влажни зони.
Заземителна система
Заземителната система е абсолютно необходимо техническо оборудване за всяка сграда, така че това е първият електрически инсталационен компонент, който се монтира в ново съоръжение. Терминът заземяване се използва в електротехниката за целенасочено свързване на електрически компоненти към земята.
Защитното заземяване предпазва хората от токов удар при докосване на електрическо оборудване в случай на неизправност. Мачтите, оградите, комуналните услуги като водопроводи или газопроводи трябва да бъдат свързани със защитен кабел чрез свързване към клема или заземителна шина.
Проблеми с функционалната защита
Функционалното заземяване не осигурява безопасност, както подсказва името, вместо това създава непрекъсната работа на електрическите системи и оборудване. Функционалното заземяване разсейва токове и източници на шум към адаптери за тестване на земята, антени и други устройства, които приемат радиовълни.
Определят общите референтни потенциали между електрическото оборудване и устройствата и по този начин предотвратяват различни неизправности в частните домове, като например телевизор или мигане на светлината. Функционалното заземяване никога не може да изпълнява защитни задачи.
Всички изисквания за защита срещу токов удар могат да бъдат намерени в националните стандарти. Създаването на защитно заземяване е жизненоважно и затова винаги има предимство пред функционалното.
Основна устойчивост на защитните устройства
В система, която е безопасна за хората, защитните устройства трябва да работят веднага щом напрежението на повредата в системата достигне стойност, която може да бъде опасна за тях. За да изчислите този параметър, можете да използвате горните данни за граничното напрежение, изберете средната стойност U=25 VAC.
Прекъсвачите за остатъчен ток, инсталирани в жилищни райони, обикновено няма да се задействат към земята, докато токът на късо съединение не достигне 500 mA. Следователно, според закона на Ом, с U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ома. Следователно, за да се защити адекватно безопасността на хората и имуществото, земята трябва да има съпротивление по-малко от 50 ома, или R земя<50.
Фактори за надеждност на електрода
Според държавните стандарти следните елементи могат да се считат за електроди:
- вертикално поставени стоманени пилоти или тръби;
- хоризонтално положени стоманени ленти или жици;
- вдлъбнати метални плочи;
- метални пръстени, поставени около основи или вградени в основи.
Водопроводи и други подземни стоманени инженерни мрежи (ако има споразумение със собствениците).
Надеждно заземяване със съпротивление по-малко от 50 ома зависи от три фактора:
- Изглед към земя.
- Вид и устойчивост на почва.
- Съпротивление на земната линия.
Изчисляването на заземяващото устройство трябва да започне с определяне на съпротивлението на почвата. Зависи от формата на електродите. Съпротивлението на земята r (гръцката буква Rho) се изразява в омметри. Това съответства на теоретичното съпротивление на 1 m заземителен цилиндър2, чието напречно сечение и височина са 1 m. става по-високо). Примери за съпротивление на почвата в ом-м:
- блатиста почва от 1 до 30;
- льосова почва от 20 до 100;
- хумус от 10 до 150;
- кварцов пясък от 200 до 3000;
- мек варовик от 1500 до 3000;
- тревиста почва от 100 до 300;
- камениста земя без растителност - 5.
Монтаж на заземително устройство
Заземителният контур е монтиран от конструкция, състояща се от стоманени електроди и свързващи ленти. След потапяне в земята устройството се свързва към електрическото табло на къщата с тел или подобна метална лента. Почвената влага влияе върху нивото на поставяне на конструкцията.
Има обратна зависимост между дължината на арматурата и нивото на подпочвените води. Максималното разстояние от строителната площадка е от 1 m до 10 m. Електродите за изчисляване на заземяването трябва да влязат в земята под линията на замръзване на почвата. За вили веригата е монтирана с метални продукти: тръби, гладка армировка, стоманен ъгъл, I-лъч.
Формата им трябва да бъде адаптирана за дълбоко навлизане в земята, площта на напречното сечение на армировката е повече от 1,5 cm2. Армировката се поставя в ред или под формата на различни форми, които пряко зависят от действителното местоположение на обекта и възможността за монтиране на защитно устройство. Често се използва схемата около периметъра на обекта, но все още най-често срещаният е триъгълният модел на заземяване.
Въпреки факта, че защитната система може да бъде направена самостоятелно, като се използва наличният материал, много строители на жилища купуват фабрични комплекти. Въпреки че не са евтини, те са лесни за инсталиране и издръжливи в употреба. Обикновено такъв комплект се състои от помеднени електроди с дължина 1 m, оборудвани с резбова връзка за монтаж.
Изчисляване на общата серия
Няма общо правило за изчисляване на точния брой дупки и размери на земната лента, но разрядът на тока на утечка определено зависи от площта на напречното сечение на материала, така че за всяко оборудване, размерът на заземяващата лента се изчислява спрямо тока, който ще бъде пренесен от тази лента.
За да се изчисли заземителният контур, първо се изчислява токът на утечка и се определя размерът на лентата.
За повечето електрическо оборудване като трансформатор,дизелов генератор и др., размерът на неутралната заземителна лента трябва да бъде такъв, че да може да поеме неутралния ток на това оборудване.
Например, за 100kVA трансформатор, общият ток на натоварване е около 140A.
Свързаната лента трябва да може да носи поне 70A (неутрален ток), което означава, че лента с размери 25x3mm е достатъчна за пренасяне на тока.
За заземяване на корпуса се използва по-малка лента, която може да носи ток от 35 A, при условие че се използват 2 заземителни ями за всеки обект като резервна защита. Ако една лента стане неизползваема поради корозия, която нарушава целостта на веригата, токът на утечка преминава през другата система, осигурявайки защита.
Изчисляване на броя на защитните тръби
Съпротивлението на заземяване на единичен електроден прът или тръба се изчислява според:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Къде:
ρ=съпротивление на земята (омметър), L=дължина на електрода (метър), D=диаметър на електрода (метър).
Изчисление на земята (пример):
Изчислете съпротивлението на заземяващия изолационен прът. Той има дължина 4 метра и диаметър 12,2 мм, специфично тегло 500 ома.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Съпротивлението на заземяване на единичен прът или тръбен електрод се изчислява, както следва:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Къде:
ρ=съпротивление на земята (омметър), L=дължина на електрода (см), D=диаметър на електрода (см).
Определениезаземителна структура
Изчисляването на заземяването на електрическа инсталация започва с определяне на броя на заземителните тръби с диаметър 100 мм, дълги 3 метра. Системата има ток на повреда от 50 KA за 1 секунда и съпротивление на земята от 72,44 ома.
Плътност на тока на повърхността на заземителния електрод:
мак. допустима плътност на тока I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
мак. допустима плътност на тока=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Площта на повърхността на един диаметър е 100 mm. 3m тръба=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
мак. ток, разсейван от една заземителна тръба=плътност на тока x повърхност на електрода.
Макс. ток, разсейван от една заземителна тръба=889,419x 0,942=838A, Необходим брой заземителна тръба=Ток на повреда / Макс.
Необходим брой на заземяващата тръба=50000/838=60 броя.
Устойчивост на заземената тръба (изолирана) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Съпротивление на заземената тръба (изолирана) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / тръба
Общо съпротивление на 60 парчета земя=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Устойчивост на земната лента
Устойчивост на земната лента (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
По-долу е даден пример за изчисляване на заземяването на контура.
Изчислете лента с ширина 12 мм, дължина 2200 метра,заровен в земята на дълбочина 200 mm, съпротивлението на почвата е 72,44 ома.
Съпротивление на земната лента (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
От горното общо съпротивление на 60 броя заземителни тръби (Rp)=0,133 ома. И това се дължи на грубата заземена лента. Тук нетно земно съпротивление=(RpxRe) / (Rp + Re)
Нетно съпротивление=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Импеданс на земята и брой електроди на група (паралелна връзка). В случаите, когато един електрод е недостатъчен за осигуряване на необходимото съпротивление на земята, трябва да се използва повече от един електрод. Разстоянието на електродите трябва да бъде около 4 м. Комбинираното съпротивление на успоредните електроди е сложна функция на няколко фактора като броя и конфигурацията на електрода. Общо съпротивление на група електроди в различни конфигурации според:
Ra=R (1 + λa / n), където a=ρ / 2X3.14xRxS
Къде: S=Разстояние между регулиращия ствол (метър).
λ=Фактор, показан в таблицата по-долу.
n=Брой електроди.
ρ=Съпротивление на земята (омметър).
R=Съпротивление на единичен прът в изолацията (Ω).
| Фактори за паралелни електроди в линия | |
| Брой електроди (n) | Фактор (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3,15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
За да се изчисли заземяването на електродите, равномерно разположени около кух квадрат, като периметъра на сграда, горните уравнения се използват със стойност λ, взета от следващата таблица. За три пръта, разположени в равностранен триъгълник или в L-образна формация, стойността λ=1, 66
| Фактори за кухи квадратни електроди | |
| Брой електроди (n) | Фактор (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Изчисляването на защитното заземяване на контура за кухи квадрати се извършва по формулата за общия брой електроди (N)=(4n-1). Основното правило е, че успоредните пръти трябва да бъдат разположени поне два пъти по-дълго, за да се възползват пълноценно от допълнителните електроди.
Ако разделянето на електродите е много по-голямо от тяхната дължина и само няколко електрода са успоредни, тогава резултантното съпротивление на земята може да се изчисли с помощта на обичайното уравнение за съпротивление. На практика ефективното съпротивление на земята обикновено е по-високо от изчисленото.
Обикновено 4-електродната система може да осигури 2,5-3 пъти подобрение.
Масив от 8 електрода обикновено дава подобрение може би 5-6 пъти. Съпротивлението на оригиналния заземен прът ще бъде намалено с 40% за втората линия, 60% за третата линия, 66% за четвъртата.
Пример за изчисляване на електрода
Изчисляване на общото съпротивление на заземяващ прът 200 единици паралелно, на интервали от 4 m всяка, и ако са свързани в квадрат. Заземителният прът е 4метра и диаметър 12,2 мм, повърхностно съпротивление 500 ома. Първо се изчислява съпротивлението на единичен заземяващ прът: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ома.
След това общото съпротивление на заземяващия прът в размер на 200 единици паралелно: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (успоредна линия)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Ако заземителният прът е свързан към куха зона 200=(4N-1), Ra (на празен квадрат)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Калкулатор на земята
Както можете да видите, изчисляването на заземяването е много сложен процес, той използва много фактори и сложни емпирични формули, които са достъпни само за обучени инженери със сложни софтуерни системи.
Потребителят може да направи само грубо изчисление, използвайки онлайн услуги, например Allcalc. За по-точни изчисления все още трябва да се свържете с проектантската организация.
Онлайн калкулатор Allcalc ще ви помогне бързо и точно да изчислите защитното заземяване в двуслойна почва, състояща се от вертикална основа.
Изчисляване на системните параметри:
- Горният слой на почвата е силно навлажнен пясък.
- Климатичен коефициент- 1.
- Долният слой на почвата е силно навлажнен пясък.
- Брой вертикални заземявания - 1.
- Гръхна дълбочина на почвата H (m) - 1.
- Дължина на вертикална секция, L1 (m) - 5.
- Дълбочина на хоризонталната секция h2 (m)- 0,7.
- Дължина на свързващата лента, L3 (m) - 1.
- Диаметър на вертикалната секция, D (m) - 0,025.
- Ширина на рафта с хоризонтална секция, b (m) - 0,04.
- Електрическо съпротивление на почвата (ом/м) - 61.755.
- Съпротивление на една вертикална секция (Ohm) - 12,589.
- Дължина на хоризонталната секция (m) - 1.0000.
Хоризонтално съпротивление на заземяване (Ohm) - 202.07.
Изчисляването на съпротивлението на защитното заземяване е завършено. Общото съпротивление на разпространението на електрически ток (Ohm) - 11.850.
Ground осигурява обща референтна точка за много източници на напрежение в електрическата система. Една от причините, поради които заземяването помага да се пази човек в безопасност е, че земята е най-големият проводник в света и излишното електричество винаги поема по пътя на най-малкото съпротивление. Чрез заземяване на електрическата система у дома, човек позволява на тока да влезе в земята, което спасява живота му и живота на другите.
Без правилно заземена електрическа система у дома, потребителят рискува не само домакинските уреди, но и живота си. Ето защо във всяка къща е необходимо не само да се създаде заземителна мрежа, но и да се следи ежегодно нейната работа с помощта на специални измервателни уреди.
