La messa a terra è una struttura di pregio che protegge i possessori di elettrodomestici dal contatto diretto con un flusso di elettricità molto utile, ma estremamente zelante. Il dispositivo di messa a terra garantirà la sicurezza in caso di zero "burn out", che spesso accade sulle linee elettriche suburbane durante forti venti. Eliminerà il rischio di danni causati da perdite alle parti metalliche non sottoposte a corrente e alla custodia a causa dell'isolamento che perde. La realizzazione di un sistema di protezione è un evento che non richiede sforzi extra e super investimenti, se il calcolo della messa a terra viene eseguito correttamente. Grazie ai calcoli preliminari, il futuro appaltatore sarà in grado di determinare i costi imminenti e la fattibilità dell'attività imminente.

Costruire o non costruire?

In un periodo già abbastanza dimenticato di una scarsa quantità di elettrodomestici, i proprietari di case private raramente "si dilettavano" con un dispositivo di messa a terra. Si credeva che i conduttori di messa a terra naturali, come:

• tubazioni in acciaio o ghisa, se non è previsto alcun isolamento attorno ad esse, ad es. c'è uno stretto contatto con il suolo;
• involucro in acciaio di un pozzo d'acqua;
• supporti metallici di recinzioni, lanterne;
• treccia di piombo di reti di cavi sotterranei;
• rinforzo di fondazioni, colonne, capriate interrate al di sotto dell'orizzonte di gelo stagionale.

Si noti che la guaina in alluminio delle comunicazioni via cavo interrate non può essere utilizzata come elemento di messa a terra, perché. rivestito con uno strato anticorrosivo. Il rivestimento protettivo impedisce la dissipazione di corrente nel terreno.

Il tubo dell'acqua in acciaio posato senza isolamento è riconosciuto come il conduttore di messa a terra naturale ottimale. A causa della notevole lunghezza, la resistenza alla corrente di diffusione è ridotta al minimo. Inoltre, l'approvvigionamento idrico esterno è posto al di sotto del livello di congelamento stagionale. Ciò significa che il gelo e il clima estivo secco non influiranno sui parametri di resistenza. Durante questi periodi, l'umidità del suolo diminuisce e, di conseguenza, aumenta la resistenza.

Il telaio in acciaio delle strutture interrate in cemento armato può fungere da elemento del sistema di messa a terra se:

• il terreno argilloso, argilloso, sabbioso, argilloso e sabbioso umido è a contatto con una superficie sufficiente secondo gli standard PUE;
• durante la costruzione della fondazione è stato portato in superficie il rinforzo in due o più punti;
• gli elementi in acciaio di questa messa a terra naturale erano interconnessi mediante saldatura e non mediante collegamento a filo;
• la resistenza dell'armatura, che svolge il ruolo di elettrodi, è calcolata secondo i requisiti del PUE;
• viene stabilito un collegamento elettrico al bus di terra.

Senza il rispetto delle condizioni di cui sopra, le strutture sotterranee in cemento armato non saranno in grado di svolgere la funzione di messa a terra affidabile.

Dell'intero insieme dei suddetti conduttori naturali di messa a terra, sono soggette a calcolo solo le strutture interrate in cemento armato. Non è possibile calcolare con precisione l'attuale resistenza alla diffusione di condutture, armature metalliche e canali di reti elettriche sotterranee. Soprattutto se la loro posa è stata eseguita un paio di decenni fa e la superficie è notevolmente corrosa.

L'efficacia della messa a terra naturale è determinata da misurazioni banali, per le quali è necessario chiamare un dipendente del servizio energetico locale. Le letture del suo strumento diranno se il proprietario di una proprietà suburbana ha bisogno o meno di un circuito di messa a terra ripetuto in aggiunta alle misure di messa a terra esistenti eseguite dal fornitore di energia elettrica.

Se sul sito sono presenti conduttori di messa a terra naturali con valori di resistenza corrispondenti agli standard PUE, non è consigliabile predisporre una messa a terra di protezione. Quelli. se il dispositivo "agente" di gestione dell'energia ha mostrato meno di 4 ohm, l'organizzazione del loop di massa può essere posticipata "per dopo". Tuttavia, è meglio andare sul sicuro e prevenire possibili rischi, per i quali si sta costruendo un dispositivo di messa a terra artificiale.

Calcoli per un dispositivo di messa a terra artificiale

Bisogna ammettere che è difficile, quasi impossibile, calcolare a fondo il dispositivo di messa a terra. Anche tra gli elettricisti professionisti viene praticato il metodo di selezione approssimativa del numero di elettrodi e delle distanze tra di loro. Troppi fattori naturali influiscono sul risultato del lavoro. Il livello di umidità è instabile, spesso l'effettiva densità e resistività del suolo, ecc., Non sono state studiate con certezza. A causa di ciò che, alla fine, la resistenza di un circuito predisposto o di un sistema a singolo elettrodo di terra differisce dal valore calcolato.

Questa differenza viene rilevata dalle stesse misurazioni e corretta installando elettrodi aggiuntivi o aumentando la lunghezza di una singola asta. Tuttavia, i calcoli preliminari non dovrebbero essere abbandonati, perché aiuteranno:

• eliminare o ridurre i costi aggiuntivi per l'acquisto di materiale e lo scavo di rami di trincea;
• scegliere la configurazione ottimale dell'impianto di messa a terra;
• elaborare un piano d'azione.

Per facilitare calcoli difficili e piuttosto confusi, sono stati sviluppati diversi programmi, ma per utilizzarli correttamente sarà utile la conoscenza del principio e della procedura di calcolo.

Componenti del sistema di protezione

Il sistema di messa a terra di protezione è un complesso di elettrodi sepolti nel terreno, collegati elettricamente al bus di terra. I suoi componenti principali sono:

• una o più aste metalliche che trasmettono al suolo la corrente di diffusione. Molto spesso, vengono utilizzati come guidati verticalmente nei segmenti di terra di metallo laminato a lunga lunghezza: tubi, angoli a ripiano uguale, acciaio tondo. Meno comunemente, la funzione di elettrodi è svolta da tubi o lamiere d'acciaio interrate orizzontalmente in una trincea;
• connessione metallica che collega un gruppo di conduttori di messa a terra in un sistema funzionale. Spesso si tratta di un conduttore di messa a terra posizionato orizzontalmente da una striscia, un angolo o una barra. È saldato alla sommità degli elettrodi sepolti nel terreno;
• un conduttore che collega il dispositivo di messa a terra posto nel terreno con il bus, e attraverso di esso con l'apparecchiatura protetta.

Gli ultimi due componenti sono chiamati collettivamente "conduttore di messa a terra" e, infatti, svolgono la stessa funzione. La differenza è che la connessione metallica tra gli elettrodi si trova nel terreno e il conduttore che collega la terra al bus si trova sulla superficie del giorno. Da qui i diversi requisiti per i materiali e la resistenza alla corrosione, nonché la diffusione del loro costo.

Principi e regole di calcolo

La combinazione di elettrodi e conduttori, denominata messa a terra, è installata nel terreno, che è un componente diretto del sistema. Pertanto, nei calcoli, le sue caratteristiche sono direttamente coinvolte insieme alla selezione della lunghezza degli elementi di messa a terra artificiali.

L'algoritmo di calcolo è semplice. Sono prodotti secondo le formule disponibili nel PUE, in cui sono presenti unità variabili che dipendono dalla decisione di un master indipendente e valori tabulari costanti. Ad esempio, il valore approssimativo della resistenza del suolo.

Determinazione del contorno ottimale

Un calcolo competente della messa a terra protettiva inizia con la scelta di un contorno che può ripetere qualsiasi forma geometrica o una linea regolare. Questa scelta dipende dalla forma e dalle dimensioni del sito a disposizione del master. È più conveniente e più facile costruire un sistema lineare, perché sarà necessario scavare solo una trincea rettilinea per installare gli elettrodi. Ma gli elettrodi situati in una fila proteggeranno, il che influenzerà inevitabilmente la corrente di diffusione. Pertanto, quando si calcola la messa a terra lineare, nelle formule viene introdotto un fattore di correzione.

Lo schema più popolare per l'autoriconoscimento è un triangolo. Gli elettrodi posti alle sue sommità, ad una distanza sufficiente l'uno dall'altro, non interferiscono con la corrente ricevuta da ciascuno di essi per dissiparsi liberamente nel terreno. Tre barre di metallo per un dispositivo di protezione della casa privata sono considerate abbastanza sufficienti. L'importante è disporli correttamente: infilare nel terreno aste di metallo della lunghezza richiesta a una distanza effettiva per il lavoro.

Le distanze tra gli elettrodi verticali devono essere uguali, indipendentemente dalla configurazione dell'impianto di messa a terra. La distanza tra due barre adiacenti non deve essere uguale alla loro lunghezza.

Selezione e calcolo dei parametri di elettrodi e conduttori

I principali elementi di lavoro della messa a terra protettiva sono gli elettrodi verticali, poiché dovranno dissipare la dispersione di corrente. Interessante la lunghezza delle aste metalliche, sia dal punto di vista dell'efficacia del sistema di protezione, sia dal punto di vista del consumo di metallo e del prezzo del materiale. La distanza tra loro determina la lunghezza dei componenti del legame metallico: ancora, il consumo di materiale per creare conduttori di messa a terra.

Si noti che la resistenza della messa a terra verticale dipende principalmente dalla loro lunghezza. Le dimensioni trasversali non influiscono in modo significativo sull'efficienza. Tuttavia, la dimensione della sezione trasversale è normalizzata dal PUE a causa della necessità di creare un sistema di protezione resistente all'usura, i cui elementi verranno gradualmente distrutti dalla corrosione per almeno 5-10 anni.

Scegliamo i parametri ottimali, dato che non abbiamo affatto bisogno di spese extra. Non dimenticare che più metri di metallo laminato entriamo nel terreno, maggiore sarà il vantaggio che otterremo dal circuito. Puoi "guadagnare" metri sia aumentando la lunghezza delle aste, sia aumentando il loro numero. Dilemma: l'installazione di più elettrodi di terra ti farà lavorare sodo come scavatore e martellare manualmente gli elettrodi lunghi con una mazza ti trasformerà in un forte martello.

Che è meglio: il numero o la lunghezza, sceglierà l'esecutore diretto, ma ci sono regole in base alle quali viene determinato:

• la lunghezza degli elettrodi, perché devono essere interrati al di sotto dell'orizzonte di congelamento stagionale di almeno mezzo metro. Quindi è necessario che le prestazioni del sistema non risentano troppo di fattori stagionali, oltre che di siccità e piogge;
• distanza tra i conduttori di terra verticali. Dipende dalla configurazione del circuito e dalla lunghezza degli elettrodi. Può essere determinato dalle tabelle.

È difficile e scomodo martellare pezzi di metallo laminato a 2,5-3 metri nel terreno con una mazza, anche tenendo conto del fatto che 70 cm di essi saranno immersi in una trincea pre-scavata. La lunghezza razionale dei conduttori di terra è considerata pari a 2,0 m con variazioni attorno a questa cifra. Non dimenticare che lunghi pezzi di metallo laminato non sono facili e molto costosi da consegnare al sito.

Risparmiare in modo intelligente sul materiale

Si è già detto che poco dipende dalla sezione del metallo laminato, fatta eccezione per il prezzo del materiale. È più saggio acquistare materiale con la più piccola area della sezione trasversale possibile. Senza lunghe discussioni, presentiamo le opzioni più economiche e resistenti ai colpi di mazza, queste sono:

• tubi con un diametro interno di 32 mm e uno spessore della parete di 3 mm o più;
• angolo a mensola con lato di 50 o 60 mm e spessore di 4-5 mm;
• acciaio tondo con un diametro di 12-16 mm.

Per creare una connessione metallica interrata, è più adatta una striscia di acciaio di 4 mm di spessore o una barra di 6 mm. Non dimenticare che i conduttori orizzontali devono essere saldati alla sommità degli elettrodi, quindi aggiungeremo altri 20 cm alla distanza tra le aste che abbiamo scelto.La sezione fuori terra del conduttore di terra può essere ricavata da un 4 nastro in acciaio da mm 12 mm di larghezza. Puoi portarlo allo scudo dall'elettrodo più vicino: dovrai scavare di meno e risparmiare materiale.

E ora direttamente le formule

Abbiamo deciso la forma del contorno e le dimensioni degli elementi. Ora puoi inserire i parametri richiesti in un programma speciale per elettricisti o utilizzare le formule seguenti. In base al tipo di conduttori di messa a terra, selezioniamo la formula per eseguire i calcoli:

Oppure utilizziamo la formula universale per calcolare la resistenza di un'asta verticale:

Per i calcoli saranno necessarie tabelle ausiliarie con valori approssimativi a seconda della composizione del suolo, della sua densità media, della capacità di trattenere l'umidità e della zona climatica:

Calcoliamo il numero di elettrodi, non tenendo conto del valore di resistenza del conduttore orizzontale di messa a terra:

Calcoliamo i parametri dell'elemento orizzontale del sistema di messa a terra: il conduttore orizzontale:

Calcoliamo la resistenza dell'elettrodo verticale, tenendo conto del valore della resistenza dell'elettrodo di terra orizzontale:

In base ai risultati ottenuti a seguito di calcoli diligenti, facciamo scorta di materiale e pianifichiamo il tempo per il dispositivo di messa a terra.

In considerazione del fatto che la nostra messa a terra protettiva avrà la maggiore resistenza durante il periodo secco e gelido, è consigliabile iniziare la sua costruzione in questo momento. Con la giusta organizzazione, ci vorranno un paio di giorni per costruire il circuito. Prima di riempire la trincea, sarà necessario verificare l'operatività del sistema. È meglio farlo quando il terreno contiene la minor quantità di umidità. È vero, l'inverno non è molto favorevole al lavoro in aree aperte e i lavori di sterro sono complicati dal terreno ghiacciato. Ciò significa che saremo impegnati nella costruzione di un sistema di messa a terra a luglio o all'inizio di agosto.

La funzione più importante della messa a terra è la sicurezza elettrica. Prima di installarlo in una casa privata, in una sottostazione e in altri luoghi, è necessario calcolare la messa a terra.

Che aspetto ha la messa a terra di una casa privata?

Il contatto elettrico con la terra è creato da una struttura metallica di elettrodi immersi nel terreno, insieme a fili collegati: tutto questo è un dispositivo di messa a terra (GD).

I punti di connessione con il caricatore di un conduttore, conduttore di protezione o schermatura del cavo sono detti punti di messa a terra. La figura seguente mostra la messa a terra di un conduttore metallico verticale lungo 2500 mm scavato nel terreno. La sua parte superiore è posta a una profondità di 750 mm in una trincea, la cui larghezza è di 500 mm nella parte inferiore e 800 mm nella parte superiore. Il conduttore può essere collegato mediante saldatura con altri elettrodi di terra simili al circuito con piastre orizzontali.

Tipo di messa a terra più semplice della stanza

Dopo l'installazione del dispersore, la trincea è ricoperta di terra e uno degli elettrodi deve uscire. Ad esso è collegato un filo sopra la superficie di terra, che va al bus di terra nel pannello di controllo elettrico.

Quando l'apparecchiatura è in condizioni normali, ci sarà tensione zero ai punti di terra. Idealmente, in caso di cortocircuito, la resistenza del caricabatterie sarà zero.

Quando si verifica un potenziale in un punto messo a terra, deve essere azzerato. Se consideriamo un esempio di calcolo, possiamo vedere che la corrente di cortocircuito I s ha un certo valore e non può essere infinitamente grande. Il terreno ha una resistenza alla diffusione della corrente R s da punti con potenziale zero all'elettrodo di terra:

R s \u003d U s / I s, dove U s è la tensione all'elettrodo di terra.

Risolvere il problema del corretto calcolo della messa a terra è particolarmente importante per una centrale elettrica o una sottostazione, dove sono concentrate molte apparecchiature ad alta tensione.

ValoreRhdeterminata dalle caratteristiche del terreno circostante: umidità, densità, contenuto di sale. Anche qui parametri importanti sono la progettazione dei conduttori di messa a terra, la profondità di immersione e il diametro del filo collegato, che deve essere uguale a quello dei conduttori del cablaggio elettrico. La sezione minima di un filo di rame nudo è 4 mm 2 e uno isolato è 1,5 mm 2.

Se il filo di fase tocca il corpo dell'apparecchio elettrico, la caduta di tensione ai suoi capi è determinata dai valori di R c e dalla massima corrente possibile. La tensione di contatto U pr sarà sempre inferiore a U s, poiché è ridotta dalle scarpe e dall'abbigliamento di una persona, nonché dalla distanza dagli elettrodi di terra.

Sulla superficie terrestre, dove scorre la corrente, c'è anche una differenza di potenziale. Se è alto, una persona può cadere sotto la tensione di gradino U w pericolosa per la vita. Più è lontano dagli elettrodi di terra, meno è.

Il valore di UC deve avere un valore accettabile per garantire la sicurezza umana.

È possibile ridurre i valori di U pr e U w se si riduce R s, per cui diminuirà anche la corrente che scorre attraverso il corpo umano.

Se la tensione dell'impianto elettrico supera 1 kV (ad esempio, sottostazioni di imprese industriali), viene creata una struttura sotterranea da un circuito chiuso sotto forma di file di barre metalliche martellate nel terreno e saldate insieme mediante nastri di acciaio. A causa di ciò, i potenziali sono equalizzati tra punti adiacenti sulla superficie.

Il lavoro sicuro con le reti elettriche è garantito non solo dalla presenza di apparecchi elettrici con messa a terra. Ciò richiede ancora fusibili, interruttori automatici e RCD.

La messa a terra non solo fornisce una differenza di potenziale a un livello sicuro, ma crea anche una corrente di dispersione, che dovrebbe essere sufficiente per attivare i dispositivi di protezione.

Non è consigliabile collegare ogni apparecchio elettrico all'elettrodo di terra. I collegamenti vengono effettuati tramite un bus posto nel quadro dell'appartamento. L'ingresso per esso è un filo di terra o un filo PE posato dalla sottostazione al consumatore, ad esempio, attraverso il sistema TN-S.

Calcolo del dispositivo di messa a terra

Il calcolo consiste nel determinare R s. Per fare ciò è necessario conoscere la resistività del suolo ρ, misurata in Ohm * m. I suoi valori medi sono presi come base, che sono riassunti in una tabella.

Determinazione della resistività del suolo

Dai valori riportati nella tabella si evince che il valore di ρ dipende non solo dalla composizione del terreno, ma anche dall'umidità.

Inoltre, i valori di resistività tabulari vengono moltiplicati per il fattore stagionale K m, che tiene conto del congelamento del suolo. A seconda della temperatura più bassa (0 C), i suoi valori ​​possono essere i seguenti:

• da 0 a +5 - K m = 1,3 / 1,8;
• da -10 a 0 - Km \u003d 1,5 / 2,3;
• da -15 a -10 - Km \u003d 1,7 / 4,0;
• da -20 a -15 - Km \u003d 1,9 / 5,8.

I valori del coefficiente K m dipendono dal metodo di posa degli elettrodi di terra. Il numeratore mostra i suoi valori per l'immersione verticale degli elettrodi di terra (con le parti superiori a una profondità di 0,5-0,7 m) e il denominatore - per una posizione orizzontale (a una profondità di 0,3-0,8 m).

Nell'area selezionata, il suolo ρ può differire significativamente dai valori tabulari medi a causa di fattori antropici o naturali.

Quando si eseguono calcoli provvisori, per un singolo elettrodo di terra verticale R g ≈ 0,3∙ρ∙ K m.

Il calcolo esatto della messa a terra di protezione viene eseguito secondo la formula:

Rz = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0.5ln((4h+l)/(4h-l)), dove:

• l è la lunghezza dell'elettrodo;
• d è il diametro dell'asta;
• h è la profondità del punto medio degli elettrodi di terra.

Per n elettrodi verticali collegati dall'alto mediante saldatura R n = R s / (n ∙ K test), dove K test è il fattore di utilizzo degli elettrodi, tenendo conto dell'effetto schermante di quelli vicini (determinato dalla tabella).

Posizione degli elettrodi di terra

Esistono molte formule per il calcolo della messa a terra. Si consiglia di applicare il metodo per la messa a terra artificiale con caratteristiche geometriche secondo il PUE. La tensione di alimentazione è di 380 V per una sorgente di corrente trifase o di 220 V per una monofase.

La resistenza di messa a terra normalizzata, che dovrebbe essere guidata, non supera i 30 ohm per le case private, 4 ohm per una sorgente di corrente a una tensione di 380 V e per una sottostazione da 110 kV - 0,5 ohm.

Per lo stoccaggio di gruppo, viene selezionato un angolo laminato a caldo con un ripiano di almeno 50 mm. Come ponticelli di collegamento orizzontali viene utilizzata una striscia con una sezione di 40x4 mm.

Dopo aver deciso la composizione del terreno, la sua resistività viene selezionata dalla tabella. A seconda della regione, viene selezionato il coefficiente di stagionalità crescente K m.

Viene selezionato il numero e il metodo di disposizione degli elettrodi della memoria. Possono essere installati in fila o ad anello chiuso.

Circuito di terra chiuso in una casa privata

In questo caso, sorge la loro reciproca influenza di schermatura. È maggiore, più vicini si trovano gli elettrodi di terra. I valori dei coefficienti di utilizzo dei conduttori di messa a terra K isp per un circuito o disposti in fila sono diversi.

Valori di coefficienteKspagnoloin diverse posizioni degli elettrodi

L'influenza dei ponticelli orizzontali è insignificante e potrebbe non essere presa in considerazione nei calcoli stimati.

Esempi di calcolo dell'anello di terra

Per una migliore comprensione dei metodi di calcolo della messa a terra, è meglio considerare un esempio, o meglio, alcuni.

Esempio 1

Gli elettrodi di messa a terra sono spesso realizzati a mano da un angolo di acciaio 50x50 mm lungo 2,5 m La distanza tra loro è scelta uguale alla lunghezza - h = 2,5 m. Per terreno argilloso ρ = 60 Ohm∙m. Il coefficiente di stagionalità per la fascia media, selezionato dalle tabelle, è 1,45. Tenendo conto di ciò, ρ = 60∙1,45 = 87 Ohm∙m.

Per la messa a terra, viene scavata una trincea profonda 0,5 m lungo il contorno e un angolo viene martellato sul fondo.

La dimensione del ripiano angolare è ridotta al diametro nominale dell'elettrodo:

d = 0,95∙p = 0,995∙0,05 = 87 Ohm∙m.

La profondità del punto medio dell'angolo sarà:

h \u003d 0,5l + t \u003d 0,5 2,5 + 0,5 \u003d 1,75 m.

Sostituendo i valori nella formula precedentemente data, è possibile determinare la resistenza di un elettrodo di terra: R = 27,58 Ohm.

Secondo la formula approssimativa R = 0,3∙87 = 26,1 Ohm. Dal calcolo deriva che un'asta chiaramente non sarà sufficiente, poiché secondo i requisiti del PUE, il valore della resistenza normalizzata è R norme \u003d 4 Ohm (per una tensione di rete di 220 V).

Il numero di elettrodi è determinato dal metodo di approssimazione secondo la formula:

n \u003d R 1 / (k test R norme) \u003d 27,58 / (1 ∙ 4) \u003d 7 pz.

Qui, inizialmente, viene preso k test = 1. Secondo le tabelle, troviamo per 7 conduttori di terra k test = 0,59. Se sostituiamo questo valore nella formula precedente e ricalcoliamo di nuovo, otteniamo il numero di elettrodi n = 12 pezzi. Quindi viene effettuato un nuovo ricalcolo per 12 elettrodi, dove sempre secondo la tabella risulta k test = 0,54. Sostituendo questo valore nella stessa formula, otteniamo n = 13.

Pertanto, per 13 angoli R n \u003d R c / (n * η) \u003d 27,58 / (13 ∙ 0,53) \u003d 4 Ohm.

Esempio 2

È necessario realizzare una messa a terra artificiale con una resistenza di R norme = 4 ohm, se ρ = 110 ohm∙m.

Il dispersore è costituito da aste con un diametro di 12 mm e una lunghezza di 5 m Il fattore stagionale secondo la tabella è 1,35. Puoi anche prendere in considerazione lo stato del terreno k g Le misurazioni della sua resistenza sono state effettuate durante il periodo di siccità. Pertanto, il coefficiente era k g = 0,95.

Sulla base dei dati ottenuti si assume come valore calcolato della resistività di terra il seguente valore:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ohm∙m.

Per una singola stelo R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ohm.

Gli elettrodi sono disposti in fila. La distanza tra loro non dovrebbe essere inferiore alla lunghezza. Quindi il tasso di utilizzo sarà secondo le tabelle: k test = 0,56.

Trovare il numero di canne da ottenereRnorme= 4 ohm:

n \u003d R 1 / (k test R norme) \u003d 28,2 / (0,56 ∙ 4) \u003d 12 pz.

Dopo l'installazione della messa a terra, i parametri elettrici vengono misurati in loco. Se il valore R effettivo è maggiore, vengono aggiunti più elettrodi.

Se ci sono elettrodi di terra naturali nelle vicinanze, possono essere utilizzati.

Questo è particolarmente spesso fatto in una sottostazione in cui è richiesto il valore R più basso. L'attrezzatura qui è utilizzata al massimo: condotte sotterranee, supporti per linee elettriche, ecc. Se ciò non bastasse, viene aggiunta la messa a terra artificiale.

Vengono stimati calcoli di messa a terra indipendenti. Dopo la sua installazione, dovrebbero essere effettuate misurazioni elettriche aggiuntive, per le quali sono invitati specialisti. Se il terreno è asciutto, è necessario utilizzare elettrodi lunghi a causa della scarsa conduttività. In terreno umido, la sezione trasversale degli elettrodi dovrebbe essere presa il più grande possibile a causa della maggiore corrosione.

Il circuito di terra è necessario per proteggere le persone dalle scosse elettriche. Per la protezione contro i fulmini viene creato un proprio dispositivo di messa a terra, che non è collegato al circuito di messa a terra di protezione. Il calcolo è necessario per la loro corretta costruzione.

Un dispositivo di messa a terra (GD) ha un parametro chiamato resistenza di diffusione o semplicemente resistenza. Mostra quanto sia buono conduttore di corrente elettrica questa memoria. Per gli impianti elettrici con una tensione lineare di 380 V, la resistenza di diffusione del caricabatterie non deve essere superiore a 30 ohm, nelle sottostazioni di trasformazione - 4 ohm. Per i loop di massa di apparecchiature mediche e apparecchiature di videosorveglianza, sale server, la norma è impostata individualmente e varia da 0,5 a 1 ohm.

Il compito del calcolo del dispositivo di messa a terra è determinare il numero e la posizione dei conduttori di messa a terra verticali e orizzontali sufficienti per ottenere la resistenza richiesta.

Determinazione della resistività del suolo

I risultati dei calcoli della memoria sono significativamente influenzati dalla caratteristica del terreno nel luogo della sua costruzione, chiamata resistività (⍴). Per ogni tipo di terreno esiste un valore calcolato indicato in tabella.

La resistenza del suolo è influenzata dall'umidità e dalla temperatura. In inverno con gelate massime e in estate durante la siccità, la resistività raggiunge i suoi valori massimi. Per tenere conto dell'influenza delle condizioni meteorologiche, vengono introdotte correzioni per la zona climatica al valore di ⍴.

Se possibile, prima dei calcoli, viene misurata la resistività.

Tipi di elettrodi di terra e calcolo della loro resistenza

I conduttori di messa a terra sono naturali e artificiali ed entrambi vengono utilizzati per creare un dispositivo di messa a terra. Calcola l'impatto messa a terra naturale(fondazioni in cemento armato, pali) sulla quantità di resistenza alla diffusione è difficile, è più facile farlo misurando in loco. La resistenza dei conduttori naturali di messa a terra con una lunghezza superiore a 100 m è riportata nella tabella.

Se il valore ⍴ è diverso da 100 ohm∙m, il valore R viene moltiplicato per il rapporto ⍴/100.

Come messa a terra artificiale vengono utilizzati raccordi, tubi, angoli o nastri di acciaio. La resistenza di ciascuno di essi è calcolata secondo la propria formula, indicata nella tabella.

Tipo di elettrodo di terra	Formula di calcolo
Elettrodo verticale in acciaio tondo per cemento armato o tubo. L'estremità superiore è sotto il livello del suolo.
Elettrodo verticale in acciaio ad angolo. Estremità superiore sotto il livello del suolo
Elettrodo verticale del loro acciaio o tubo tondo di rinforzo. Estremità superiore sopra il livello del suolo
Elettrodo a nastro orizzontale in acciaio
Elettrodo orizzontale in acciaio tondo o tubo
Elettrodo a piastra (disposto verticalmente)
Elettrodo verticale in acciaio tondo per cemento armato o acciaio angolare
Elettrodo orizzontale in acciaio tondo per cemento armato o acciaio piatto

Valori variabili nelle formule:

Ora viene calcolata la resistenza totale dei pin di messa a terra artificiale:

Calcoliamo la resistenza del conduttore che collega gli elettrodi di terra verticali secondo la formula:

E l'impedenza del dispositivo di messa a terra.

Se la resistenza calcolata del circuito di terra si è rivelata insufficiente, aumentiamo il numero di elettrodi di terra verticali o cambiamo il loro tipo. Ripetiamo il calcolo fino ad ottenere il valore di resistenza richiesto.

) per un singolo dispersore profondo basato su messa a terra modulareè realizzato come calcolo di un elettrodo di terra verticale convenzionale costituito da un'asta di metallo con un diametro di 14,2 mm.

La formula per calcolare la resistenza di terra di un singolo elettrodo di terra verticale:

dove:
ρ - resistività del suolo (Ohm*m)
L - lunghezza dispersore (m)
d - diametro del dispersore (m)
T - penetrazione del dispersore (distanza dalla superficie di massa al centro dell'elettrodo di massa)(m)
π - costante matematica Pi (3,141592)
ln - logaritmo naturale

Per la messa a terra elettrolitica ZANDZ, la formula per il calcolo della resistenza di messa a terra è semplificata nella forma:

- per set ZZ-100-102

Qui non si tiene conto del contributo del conduttore di terra di collegamento.

Distanza tra gli elettrodi di terra

Con una configurazione multi-elettrodo dell'elettrodo di terra, un altro fattore inizia a influenzare la resistenza di terra finale: la distanza tra gli elettrodi di terra. Nelle formule per il calcolo della messa a terra, questo fattore è descritto dal valore "fattore di utilizzo".

Per la messa a terra modulare ed elettrolitica, questo coefficiente può essere trascurato (cioè il suo valore è 1) a condizione di una certa distanza tra gli elettrodi di terra:

• non inferiore alla profondità di immersione dell'elettrodo - per modulare
• non meno di 7 metri - per elettrolitico

Collegamento degli elettrodi all'elettrodo di terra

Per collegare gli elettrodi di messa a terra tra loro e all'oggetto, viene utilizzata un'asta di rame o una striscia di acciaio come conduttore di messa a terra.

Viene spesso scelta la sezione del conduttore: 50 mm² per il rame e 150 mm² per l'acciaio. È comune utilizzare un nastro di acciaio convenzionale 5 * 30 mm.

Per una casa privata senza parafulmini è sufficiente un filo di rame con una sezione di 16-25 mm².

Ulteriori informazioni sulla posa del conduttore di terra sono disponibili in una pagina separata "Installazione della messa a terra".

Servizio per il calcolo della probabilità di un fulmine su un oggetto

Se, oltre al dispositivo di messa a terra, devi installare un sistema esterno di protezione contro i fulmini, puoi utilizzare il servizio unico per il calcolo della probabilità di un fulmine in un oggetto protetto da parafulmini. Il servizio è stato sviluppato dal team ZANDZ insieme all'Energy Institute intitolato a G.M. Krzhizhanovsky (JSC ENIN)

Questo strumento consente non solo di verificare l'affidabilità del sistema di protezione contro i fulmini, ma anche di effettuare la progettazione più razionale e corretta della protezione contro i fulmini, fornendo:

• minori costi di costruzione e installazione, riducendo le scorte non necessarie e utilizzando parafulmini meno elevati e meno costosi da installare;
• meno fulmini nel sistema, riducendo le conseguenze negative secondarie, che è particolarmente importante in strutture con molti dispositivi elettronici (il numero di fulmini diminuisce al diminuire dell'altezza dei parafulmini).

• la probabilità di irruzione di un fulmine negli oggetti del sistema (l'affidabilità del sistema di protezione è definita come 1 meno il valore di probabilità);
• il numero di fulmini nel sistema all'anno;
• il numero di fulmini sfondati, bypassando la protezione, all'anno.

Avendo tali informazioni, il progettista può confrontare i requisiti del cliente e la documentazione normativa con l'affidabilità ottenuta e adottare misure per modificare il progetto della protezione contro i fulmini.

Un circuito di protezione creato attorno a qualsiasi oggetto alimentato con elettricità assicurerà che l'alta tensione venga scaricata nel terreno attraverso elettrodi appositamente installati. Tali progetti proteggono apparecchiature costose da cortocircuiti e burnout dovuti a sbalzi di tensione. L'installazione della struttura deve essere eseguita in base ai risultati dei calcoli del livello di conducibilità elettrica dei conduttori.

Scopo del calcolo

Prima di installare su una struttura residenziale o altro, è necessario, le sue dimensioni standard. Questo disegno è composto da:

• elementi installati verticalmente al suolo;
• conduttore;
• strisce che collegano il contorno sul piano orizzontale.

Gli elettrodi sono scavati e collegati tra loro utilizzando un elettrodo di terra orizzontale. Successivamente, il sistema di protezione creato viene collegato al quadro elettrico.

Tali strutture artificiali sono utilizzate nelle reti elettriche con diversi indicatori di tensione:

1. variabile da 380 V;
2. costante da 440 V;

in impianti di produzione pericolosi.

I sistemi di protezione sono installati in diversi punti dell'apparecchiatura. A seconda del luogo di installazione, sono remoti o di contorno. Nelle strutture aperte, gli elementi sono collegati direttamente all'elemento di messa a terra. Nei dispositivi di contorno, il posizionamento è lungo il perimetro esterno o all'interno del dispositivo. Per ogni tipologia di impianto di protezione è necessario effettuare un calcolo al fine di stabilire il valore di resistenza dei conduttori di terra verticali, il numero di tiranti necessari e la lunghezza delle strisce per il loro collegamento.

Oltre ai dispositivi speciali, i sistemi naturali possono essere utilizzati:

• comunicazioni da tubi metallici;
• strutture metalliche;
• sottostazioni;
• supporti;
• guaina metallica del cavo;
• involucro.

I calcoli di conducibilità vengono effettuati per le strutture artificiali. La loro disposizione nel luogo di utilizzo delle centrali elettriche garantisce la rimozione della corrente elettrica a terra, proteggendo persone e apparecchiature da scariche su larga scala a seguito di uno sbalzo di tensione. Minore è la conduttività elettrica, minore è il livello di corrente elettrica in uscita attraverso la struttura protettiva.

Calcolo passo dopo passo del circuito di terra

I calcoli devono essere eseguiti tenendo conto del numero di elementi, della loro distanza l'uno dall'altro, della conduttività attuale del terreno e della profondità di scavo nell'elettrodo di terra verticale. Utilizzando questi parametri sarà possibile effettuare un calcolo accurato della messa a terra di protezione.

Innanzitutto, dovresti determinare il tipo di terreno dal tavolo. Successivamente, seleziona i materiali appropriati per la costruzione. Quindi i calcoli vengono eseguiti utilizzando formule speciali che determinano il numero di tutti gli elementi e la loro capacità di condurre elettricità.

Sulla base dei risultati ottenuti, viene eseguita l'installazione dell'intero sistema, dopodiché vengono eseguite le misurazioni di controllo per la sua conducibilità attuale.

Dati iniziali

Quando si calcola il valore della forza, è necessario elaborare il rapporto tra il loro numero, la lunghezza delle strisce di collegamento e la distanza alla quale viene eseguito lo scavo.

Inoltre, sarà necessario tenere conto della resistenza specifica del terreno, che è determinata dal livello del suo contenuto di umidità. Per ottenere un valore stabile, è necessario seppellire gli elettrodi nel terreno ad una profondità di almeno 0,7 metri. È anche importante non discostarsi dalle dimensioni del dispositivo di protezione stesso stabilito da GOST Quando si esegue il calcolo, è necessario utilizzare tabelle già pronte con indicatori già disponibili per i materiali utilizzati e la conduttività elettrica di alcuni tipi di suoli.

Tabella degli indicatori di conducibilità elettrica di vari suoli

La profondità richiesta alla quale un elettrodo verticale è sepolto nel terreno è calcolata dalla formula:

Quando si installa una struttura di protezione, è necessario assicurarsi che le aste metalliche siano completamente incluse nello strato superiore della terra e parzialmente nei suoi livelli inferiori. Durante i calcoli sarà necessario utilizzare i coefficienti medi del livello di conducibilità elettrica del suolo nelle diverse stagioni in determinate zone climatiche, presentati in questa tabella:

Resistenza del suolo in diverse zone climatiche

Per determinare con precisione il numero di elementi verticali nella struttura assemblata, senza tenere conto degli indicatori per le strisce strette che li collegano, è necessario utilizzare la formula:

In esso, Rн, che denota la forza della corrente che si diffonde sul terreno di un certo tipo, il cui coefficiente di resistenza è tratto dalla tabella.

Per calcolare i parametri fisici del materiale, è necessario tenere conto delle dimensioni degli elementi del sistema utilizzati:

• per strisce 12x4 - 48 mm2;
• agli angoli 4x4 mm;
• per un cerchio d'acciaio - 10 mm2;
• per tubi le cui pareti hanno uno spessore di 3,5 mm.

Esempio di calcolo della messa a terra

È necessario calcolare la conducibilità dei conduttori utilizzati, tenendo conto delle caratteristiche del terreno, per ciascun elettrodo separatamente secondo la formula:

in cui:

• Ψ è il coefficiente climatico, che è tratto dalla letteratura di riferimento;
• ρ1, ρ2 - il valore della conducibilità degli strati superiore e inferiore della terra;
• H è lo spessore dello strato superiore del terreno;
• t è la profondità dell'elemento verticale nella trincea.

Le aste per tali strutture sono interrate ad un livello di almeno 0,7 metri, secondo le normative vigenti.

Cosa dovremmo avere alla fine del calcolo

Dopo aver eseguito i calcoli utilizzando le formule utilizzate, è possibile ottenere l'esatta resistenza di un dispositivo di messa a terra artificiale. Spesso è impossibile misurare questi indicatori nei sistemi naturali a causa dell'impossibilità di ottenere le dimensioni esatte di comunicazioni sepolte, solchi, cavi o strutture metalliche già installate.

Al completamento dei calcoli, è possibile ottenere il numero esatto di aste e strisce per il contorno, che contribuirà a creare un sistema di protezione affidabile per l'attrezzatura utilizzata e l'intero oggetto nel suo insieme. I calcoli aiuteranno anche a stabilire la lunghezza esatta delle strisce che collegano le aste. Il risultato principale di tutti i calcoli sarà ottenere il valore finale delle proprietà dei conduttori utilizzati nel circuito creato, che determina la forza della corrente elettrica che li attraversa. Questo è lo standard PES più importante, che ha determinati valori ​​per reti con diversi indicatori di tensione.

Valori ammissibili di resistenza al suolo, secondo le normative

Esistono valori normativi uniformi in base ai quali la resistenza alla diffusione della corrente per una rete elettrica con un determinato valore di tensione non deve superare gli standard GOST stabiliti. Nelle reti con una tensione di 220 V, non deve superare gli 8 ohm. A una tensione di 380 V, il suo valore non deve superare i 4 ohm.

Per calcolare gli indicatori dell'intero circuito, puoi utilizzare la formula R \u003d R0 / ηv * N, in cui:

• R0 è il livello di conduttanza per un elettrodo;
• R - indicazione del livello di ostruzione al passaggio di corrente per l'intero impianto;
• ηv - coefficiente di utilizzo del dispositivo di protezione;
• N è il numero di elettrodi nell'intero circuito.

Materiale necessario per il dispositivo di contorno

Puoi assemblare il circuito da un materiale metallico:

1. angolo,
2. strisce con dimensioni specifiche.

Dopo deve essere controllato da un esperto di un laboratorio di misurazione indipendente. Il rinforzo edilizio può essere utilizzato come contorno naturale se è presente nelle strutture portanti dell'edificio. PES contiene un elenco speciale di strutture che possono essere utilizzate come contorno naturale durante la creazione di sistemi protettivi.

Per verificare il funzionamento dell'intera struttura, è necessario verificare il valore totale e la resistenza dei conduttori di messa a terra verticali e dell'intero sistema con dispositivi speciali. Questo lavoro dovrebbe essere affidato a esperti indipendenti del laboratorio elettrico. Affinché la struttura protegga in modo affidabile l'intero oggetto, le misurazioni dovrebbero essere effettuate regolarmente, verificando il loro valore secondo gli standard stabiliti.