Калькулятор расчёта заземления

Расчёт нужен, когда вы проектируете повторное заземление частного дома (система, где нулевой защитный и нулевой рабочий проводники сначала совмещены, а затем разделены), бани, гаража или отдельной щитовой, выбираете длину и количество стержней перед покупкой комплекта или хотите понять, хватит ли уже забитых электродов до нормируемого сопротивления.

Подготовьте удельное сопротивление грунта в Ом*м - лучше по результатам замеров на участке. Если замеров нет, используйте ориентиры из подсказки поля: глина 40-60, суглинок 100, супесь 150-300, песок 400-1000 Ом*м. Длину электрода (в метрах) и его диаметр (в миллиметрах) возьмите из спецификации комплекта или измерьте. Глубина заложения верха электрода - насколько верхний конец стержня опущен ниже поверхности земли, в метрах; по умолчанию 0,5 м.

Коэффициент использования электродов КПД учитывает, что соседние стержни экранируют друг друга. При расстоянии между электродами не меньше их длины он обычно 0,7-0,9; чем ближе стержни друг к другу и чем их больше, тем КПД меньше. В поле "Нормируемое сопротивление" укажите требуемое значение: 30 Ом - повторное заземление частного дома при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом*м, 4 Ом - у источника питания 380 В.

Типичные ошибки: диаметр вводят в метрах, хотя поле ждёт миллиметры; глубину меряют до нижнего конца стержня, а не до верхнего; для песка берут ориентир глины и получают заниженное сопротивление. Если глубина задана так, что электрод фактически выходит на поверхность, расчёт не выполняется.

Если сопротивление контура получилось больше нормы, добавьте электроды, возьмите стержни длиннее или разнесите их дальше друг от друга, чтобы вырос КПД, и пересчитайте. Монтаж заземления и подключение его к электроустановке выполняет только специалист с допуском; расчёт нужен для подбора и не заменяет проект.

Сопротивление одиночного вертикального стержня в однородном грунте считается по формуле из справочника Р.Н. Карякина "Заземляющие устройства электроустановок" (М.: Энергосервис, 2006). Затем оно пересчитывается на группу электродов с учётом взаимного экранирования.

Глубина до середины = Глубина верха + Длина / 2
Сопротивление электрода = плотность / (2пи * Длина) * (ln(2 * Длина / Диаметр) + 1/2 * ln((4 * Глубина до середины + Длина) / (4 * Глубина до середины - Длина)))
Сопротивление контура = Сопротивление электрода / (Число электродов * КПД)
Нужно электродов = Сопротивление электрода / (Нормируемое сопротивление * КПД), с округлением вверх до целого

Обозначения:

• плотность - удельное сопротивление грунта, Ом*м;
• длина - длина вертикального электрода, м;
• диаметр - диаметр электрода: вводится в миллиметрах и переводится в метры делением на 1000;
• глубина верха - глубина заложения верха электрода, м; глубина до середины - глубина до середины электрода, м;
• число электродов - число электродов в контуре; КПД - коэффициент использования электродов;
• нормируемое сопротивление - Ом;
• ln - натуральный логарифм.

Сопротивление одного электрода и контура выводится с точностью до 0,01 Ом, нужное число электродов округляется вверх до целого.

Нормы - ПУЭ, 7-е изд., гл. 1.7, пп. 1.7.101-1.7.103: у нейтрали источника 380 В - не более 4 Ом, повторное заземление совмещённого нулевого защитного и нулевого рабочего проводника - не более 30 Ом при плотность до 100 Ом*м; при большем плотность норма увеличивается в плотность/100 раз, но не более чем в 10 раз. Этот пересчёт калькулятор сам не делает - нужное значение введите в поле "Нормируемое сопротивление".

Ограничения: грунт считается однородным; горизонтальная полоса, соединяющая электроды, не учитывается (она дополнительно снижает сопротивление, так что это запас); коэффициент использования вы задаёте сами, и при подсчёте нужного числа электродов берётся то же КПД, хотя на практике оно зависит от числа электродов. Если учетверённая глубина до середины не больше длины электрода (электрод выходит на поверхность), логарифм не определён и расчёт не выполняется.

Пример: суглинок 100 Ом*м, стержень 3 м диаметром 16 мм, верх на глубине 0,5 м, 3 электрода, КПД = 0,8, норма 30 Ом.

Глубина до середины = 0,5 + 3 / 2 = 2 м
ln(2 * 3 / 0,016) = ln 375 примерно 5,9269
1/2 * ln((8 + 3) / (8 - 3)) = 1/2 * ln 2,2 примерно 0,3942
Сопротивление электрода = 100 / (2пи * 3) * 6,3212 примерно 33,53 Ом
Сопротивление контура = 33,53 / (3 * 0,8) примерно 13,97 Ом
Нужно электродов = 33,53 / (30 * 0,8) примерно 1,40 -> 2 электрода