Izračun uzemljenja privatne kuće, zgrade, trafostanice, električne opreme, gromobranske zaštite, kablova, radionica: GOST, primjer

Žica uzemljenja je žuta sa svijetlozelenom prugom. Svatko tko je instalirao ožičenje u svojoj kući barem jednom, pitao se: "Zašto je, zapravo, potreban?". Je li važno komplicirati dizajn, izazvati dodatne troškove? Koja je svrha uzemljenja i kako ga ispravno montirati, tako da obavlja zadatke?

Od čega štiti ljude uzemljenje?

U životu naših dalekih predaka nije bilo druge struje, osim atmosferske. I prvi sustavi uzemljenja služili su samo za zaštitu od munje. Nalazi koji se mogu klasificirati kao gromobrani, koje su arheolozi otkrili tijekom iskopavanja drevnih egipatskih naselja. To su neki dugački bakreni štapovi, jedan kraj uronjen u zemlju i nadvisen iznad zgrada.

Postoje dokazi da je čak i treći Ramzes naredio ugradnju jarbola ukrašenih plemenitim metalima kako bi se zaštitili hramovi od munje. Međutim, nakon što se gromobran nije čuo sve do osamnaestog stoljeća, kada su postali rasprostranjeni i znanstveno utemeljeni.

Međutim, s razvojem tehnologija temeljenih na korištenju električne energije, znanstvenici su se suočili s pitanjem zaštite ljudi od štetnih čimbenika električne struje, ali ovoga puta ne atmosferskog, već "doma" generiranog strojevima koje je izgradila ista osoba. Ispostavilo se da je rješenje na površini.

Doista, uzemljenje - gotovo točno kopija dizajna gromobrana. Iz zone opasnosti struja se preusmjerava u tlo uz pomoć hranilice - metalne šipke, žice, kabela. Uz pomoć uzemljenja štiti električne jedinice, kućne mreže, kućnu i industrijsku opremu. U slučaju požara na objektima za opskrbu električnom energijom, pumpe vatrogasnih vozila, pa čak i ručne cijevi (vatrogasna crijeva) koje vatrogasci koriste za gašenje požara uzemljene su posebnim uređajima.

Načelo zaštitnog učinka uzemljenja

Princip uzemljenja je vrlo jednostavan. Što je štetna (destruktivna) sila električna struja? Sve počinje s činjenicom da se na jednom mjestu tijekom stvaranja posebnih uvjeta akumulira vrlo velik broj negativno nabijenih čestica - elektrona. Ali budući da sve u prirodi teži ravnoteži, taj višak čestica teži tamo gdje ih je malo. Ne zvuči previše zastrašujuće, ali kad struja elektrona žuri u tlo iz elektrificiranih oblaka, oni, ove sićušne čestice, uspijevaju zagrijati slojeve atmosfere na milijune stupnjeva.

Izumitelji su naučili pustiti ovaj potok u mirnom smjeru električne žice. Prolazeći kroz žicu, elektroni ga zagrijavaju, ponekad žareći od vrućine, ili stvaraju elektromagnetska polja koja pokreću rotore moćnih motora.

Ali strojevi ponekad ne uspiju, a protok elektrona, tražeći put, prolazi kroz ljudsko tijelo. Uzemljenje samo daje nabijene čestice, ako se tako može reći, alternativni put - prikladnija cesta s manje otpora.

Dakle, većina elektrona prolazi kroz petlju zemlje, smanjujući snagu struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Instalacija i pravilan izračun uzemljivačke zaštite od munje - nužan uvjet za sigurnost življenja u kući.

Zahtjevi za uzemljenje

Ako je izračun uzemljenja privatne kuće, kao i odluka o potrebi njezine ugradnje u potpunosti na savjesti vlasnika, onda to nije slučaj s industrijskim zgradama i prostorijama. Prema tome, prema postojećim pravilima za električnu instalaciju, prisutnost i karakteristike sustava uzemljenja ne ovise samo o naponu pod kojim strojevi rade, već io mikroklimi.

Proračun električnog uzemljenja vrši se u fazi projektiranja. U prostorijama u kojima se koristi izmjenična struja s naponom većim od 50V ili konstantnim više od 120V, uređaj za uzemljenje je obavezan u svim slučajevima. Uz niži napon - od 25V do 50V AC ili 60 ... 120V DC - GOST izračun uzemljenja zahtijeva samo u sobama s povećanom opasnošću. Uzemljenja su također uzemljena.

Strojevi koji rade na električnoj energiji s naponom manjim od navedenih vrijednosti uzemljeni su samo u radionicama s visokom vlažnošću ili u tvornicama u kojima postoji opasnost od stvaranja eksplozivnih smjesa plin-zrak ili plin-prašina.

Numeričke značajke uzemljenja

Proračun uzemljenja zgrade za bilo koju svrhu započinje određivanjem potrebnih karakteristika sustava. Koncept otpora uzemljivača nema smisla detaljno razmatrati. To nije ništa više od otpora samog uzemljenja (cjevovod, čelični okvir armature, metalni šip za uzemljenje), spojen sa žicom za uzemljenje. Uključite u izračun uzemljenja te podatke nije vrijedno zbog svoje male veličine.

Glavni interes je otpor uzemljenja na rasprostiranje struje. Taj se otpor mjeri između uzemljenja i tla. Točka tla se uzima na površinu.

Standardne vrijednosti otpornosti na uzemljenje:

- trofazna struja 660V ili jednofazna 380V - 2 ohma;

- trofazna struja 380V ili jednofazna 220V - 4 ohma;

- trofazna struja 220V ili jednofazna 127V - 8 ohma.

Prirodno uzemljenje

Izračun uzemljenja ovisi o vrsti i karakteristikama zaštićenog objekta. Međutim, za neke vrste zgrada, osobito privatne kuće i vikendice, čini se sasvim mogućim korištenje prirodnog uzemljenja.

Najbolji od njih smatra se bilo kakvom komunikacijom koja se vodi do kuće pomoću metalnih cijevi pod zemljom. Vlasnici kuća na raspolaganju kojima je takvo ožičenje dostupno, u načelu, ne mogu izračunati uzemljenje. Primjer je vodovod od čeličnih cijevi ili kanalizacijske linije od kuće do septičke jame od lijevanog željeza.

Zbog svoje duljine takve komunikacije su obično izvrsne u smislu otpornosti na širenje. Osobito dobro radi vodovod. Činjenica je, da bi se izbjegli zamrzavanje cijevi zimi, takve su linije zakopane ispod dubine maksimalnog zamrzavanja tla u tom području. A to, zauzvrat, štiti sustav od povećanja otpora uzrokovanog pretvaranjem podzemnih voda u led, i obrnuto - sušenjem tla.

Druga varijanta prirodnog uzemljenja može poslužiti kao ojačanje betonskog temelja. Međutim, postoji jedan uvjet - prikladni su samo spojni dijelovi s zavarenim okvirom, kao što su između šipki koje su povezane pletiva žica, Nema dovoljno pouzdanih kontakata.

Umjetno uzemljenje

Nedavno je, međutim, komunikacija vrlo rijetko postavljena metalnim cijevima izravno u tlo zbog krhkosti ove metode. Najčešće se elementi za uzemljenje izrađuju i ugrađuju posebno, čemu prethodi izračun uzemljenja. Primjer najčešćeg dizajna su metalne šipke nabijene u zemlju. Krajevi štapova koji strše iz tla povezani su u jedan električni krug. Pouzdani spojevi postižu se na različite načine - elektrolučno zavarivanje, navojni spojevi itd.

Ovaj dizajn je univerzalan i najčešći. Trebao bi se zadržati na tome. Koja je njegova svestranost? Sve se radi o šipkama - ako je otpornost na širenje električne struje veća od potrebne, sustav se jednostavno povećava dodatnim elementima. Osim toga, izuzetnu jednostavnost takvog uzemljenja i mogućnost postavljanja iz bilo kojeg raspoloživog materijala igraju ulogu.

Osnova uzemljenja su metalne šipke. Kao što je praksa pokazuje, proizvodnja i rad uzemljenja, glavni uvjet za njih - oni bi trebali biti lako hammered u zemlju s konvencionalnim sledgehammer s duljinom od oko 1,5 metara.

Za ove svrhe, najčešće se uzimaju čelične cijevi ili centimetarski štap (rebar). Drugim riječima - sve što ostaje na gradilištu nakon izgradnje kuće.

Cijela se konstrukcija montira na udaljenosti od oko 2 metra od zgrade. Šipke se uvlače u tlo na udaljenosti od 1,5 m jedna od druge u obliku ravne linije ili zatvorene konture. Između krajeva šipki ugrađen je žlijeb male dubine i širine, u koji je postavljena čelična žica ili armatura oko 4 ... 6 mm i zavarena na kraju svake šipke. Zatim se sve šipke dublje guraju, tako da kontura koja ih povezuje uranja u zemlju, a cijela struktura je ispunjena. Na površini ostaje kraj šipke najbliži kući - za spajanje kruga uzemljenja.

Izračun sustava uzemljenja

Izračun se svodi na izračun broja šipki potrebnih za postizanje navedenih parametara uzemljenja. Da bi se izračunao, potrebno je znati otpornost jedne šipke. Taj se otpor može izmjeriti ili izračunati.

Mjerenje se provodi metodom prikazanom na slici.

Otpor štapa određen je formulom

R = U / I, gdje

U je napon izmjeren voltmetrom, V;

I je jačina struje mjerena ampermetrom, A.

Proračun uzemljenja može se izvesti bez mjerenja, za to je potrebno koristiti složenu formulu koja je univerzalna za bilo koje vertikalno uzemljenje.

Da biste izračunali pomoću ove formule, potrebni su sljedeći početni podaci:

ρ _eq - ekvivalentna otpornost tla, Ohm; m;

L - duljina šipke, m;

d - promjer šipke, m;

T je udaljenost od površine tla do sredine uzemljenja (geometrijsko središte štapa), m

ekvivalent specifični otpor tlo - vrijednost se normalizira za poznate vrste tla:

- tresetišta, šumske naslage - 15 ... 25 Ohm; m;

- humus, černozem - 45 ... 55 Ohm; m;

- glina i ilovača - 55 ... 65 Ohm ∙ m;

- pjeskovito-glinena tla - 140 ... 160 Ohm ∙ m;

- pješčenjaka s dubinom podzemne vode do 5 m - 500 Ohm;

- pješčenjaci s podzemnim vodama dubljim od 5 m - 1000 Ohm; m;

Jednom kada je otpor jedne vertikalne šipke poznat, može se izračunati njihov traženi broj.

R _n - normalizirana otpornost na širenje struje uzemljivača, Ohm;

ψ je sezonski klimatski koeficijent otpora tla, a za srednju zonu Ruske Federacije može se smatrati 1.7.

Kako to izgleda u praksi?

Izračun električnog uzemljenja. Primjer je privatna kuća, koristi se jednofazna električna mreža, potreban otpor rasipanja nije veći od 4 oma. Mjesto - černozem: ekvivalentna otpornost tla je 50 Ohm. M. Za opremu sustava uzemljenja koriste se čelične cijevi duljine 160 cm i promjera 32 mm.

Izračun jednog uzemljenja:

Znajući otpornost na širenje n uzemljenja, lako je izračunati potreban broj njih:

Odgovor: 11 uzemljenje.

Savjet

Suho tlo je beskorisni dirigent električne struje, tako da na pjeskovitim tlima, što su dulje šipke tla, to bolje.

Budući da je konstantno u mokrom tlu, izgradnja tankog metala vrlo brzo će se srušiti kao posljedica korozije i prestat će obavljati svoje funkcije. Stoga se tlačne šipke moraju izraditi od dovoljno debelih valjanih materijala.

Izvrsno uzemljenje može biti vodonosnik, ako je kućište metalno.

Ako je krov kuće izrađen od metala (valovit), nužno je uzemljen. Takav dizajn je izvrsna zaštita od munje zgrade.

Spreman za osvjetljenje može se dobiti uzemljenjem metalnog stupa televizijske antene, ako postoji.

Značajke izračuna industrijskog uzemljenja

Obračun uzemljive podstanice je obavezan. Na području električne podstanice postoji velika količina opreme koja radi s visokim naponom. Gotovo sva oprema (transformatori, električni štitovi armirani beton i strojevi za održavanje željeza, spojnice kablova, poklopci kabelskih kanala i rastavljači) moraju biti uzemljeni.

Otpornost rasipanja struje na razmatranim predmetima ne smije prelaziti 0,5 Ohma. Da bi se postigla zadana vrijednost, pri korištenju opreme podstanice, maksimalno se koristi prirodno uzemljenje, kao što su cjevovodi podzemnih kanala za kanale, metalni stupovi i kabeli koji ih podržavaju.

Otpor takvih sustava izračunava se po formuli:

gdje

R _Tr - otpornost pojedinačnih vodova kabela, Ohm;

R _op - struja rastezanja nosača, Ohm.

Proračun uzemljivačke radionice industrijskog poduzeća vrši se ovisno o raspoloživosti i količini ugrađene opreme. Algoritam izračuna se ne razlikuje od razmatranog primjera. Sukladno razmatranoj shemi, izraunava se i uzemljenje kabela.