Опубликовано

Модульно — штыревая система заземления

Модульно — штыревая система по сути модернизированный вариант «классической уголковой» системы заземления. Показывает не плохие результаты на низкоомных грунтах (глина, суглинок, садовая земля). Возможна установка внутри помещений, например, в подвале через бетонную стяжку. В связи с тем, что электроды монтируются на большую глубину, изменение параметров контура практически не зависит от времени года. Долговечен.

Затруднителен монтаж в плотных глинистых грунтах (например, тяжелая глина). Не возможно использование в скалистых грунтах и в условиях вечной мерзлоты. Ограничено при установке в высокоомных грунтах (500-1000 Ом) из-за высокой стоимости и необходимости использования земельного участка большой площади.

Модульно-штыревая конструкция обеспечивает удобство и технологичность монтажа, а также позволяет выбрать требуемую конфигурацию контура заземления.

Представляет собой сборную конструкцию, состоящую из соединенных вместе стальных штырей. Штыри выпускаются в омедненном, оцинкованном и нержавеющем исполнении длиной 1,2-1.5 метра и диаметром14-16 мм. Штыри соединяются с помощью бронзовых резьбовых втулок. Для улучшения металосвязи и защиты от коррозии, во втулки при монтаже, заливают всесезонную электропроводящую графитовую смазку. Для облегчения монтажа на стержень навинчивается стальной твердый стартовый наконечник. Для защиты от коррозии мест соединения стержней с полосой применяют специальную бутиловую клейкую ленту.

В грунт стержни забиваются вибромолотом со специальной насадкой.

 

 

Методика расчета

Коэффициент использования — это показатель, определяющий взаимное влияние заземляющих электродов в контуре заземления и имеет прямую зависимость от взаимного расстояния электродов.

Каждый заземляющий электрод в грунте обладает некоторым объемом в виде некой полусферы — рабочей около электродной зоной, которая оказывает максимальное (90%) влияние на сопротивление заземления этого электрода. Диаметр данной зоны приблизительно равен 2.2 длины заземляющего электрода (L) в земле.

где:

n – количество электродов в заземлителе.

Rв– необходимое сопротивление многоэлектродного вертикального заземлителя, (Ом)

Rв1– сопротивление одиночного заземлителя/электрода (Ом)

Kи– коэффициент использования

 

Когда для ЗУ устройства требуется больше одного заземляющего электрода, то для максимального эффекта они должны быть расположены друг относительно друга не ближе расстояния в 2.2 длины этих электродов (L) во всех направлениях.
Если несколько заземляющих электродов расположены слишком близко друг к другу, то данная схема заземления становится неэффективна, поскольку рабочие около электродные зоны электродов перекрываются — уменьшается рабочий объем этих зон и, следовательно, уменьшается эффективность работы каждого заземляющего электрода.

 

Отношение расстояния между электродами к их длине Размещение по замкнутому контуру
Число электродов, n Коэф.
использования,
1 5 0,65
1 10 0,55
1 15 0,51
1 20 0,45
2 5 0,75
2 10 0,69
2 15 0,66
2 20 0,63
Отношение расстояния между электродами к их длине Размещение в ряд
Число электродов , n Коэф.
использования,
1 5 0,7
1 10 0,6
1 15 0,53
1 20 0,5
2 5 0,81
2 15 0,7
2 20 0,67

 

  • Показатели сопротивления системы заземления в зависимости от грунтов и глубины установки вертикального заземлителя.
Грунт Удельное сопротивление, среднее значение  (Ом*м) Сопротивление заземления, Ом
12 м. 24 м.
Бетон 40 — 1 000 3,5 — 87 2 — 47
Вода морская 0,2 0 0
Вода грунтовая 20 — 60 1,7 — 5 1 — 3
Глина влажная 20 1,7 1
Глина полутвёрдая 60 5 3
Гравий глинистый, неоднородный 300 26 14
Гравий однородный 800 69 38
Графитовая крошка 0,1 — 2 0 0
Дресва (мелкий щебень/крупный песок) 5 500 477 260
Зола, пепел 40 3,5 2
Известняк поверхностный 3 000 — 5 000 260 — 434 142 — 236
Ил 30 2,6 1,5
Кокс 2,5 0,2 0,1
Лёсс (желтозем) 250 22 12
Мел 60 5 3
Мергель обычный 150 14 7
Мергель глинистый 50 4 2
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами 10 — 60 0,9 — 5 0,5 — 3
Песок, умеренно увлажненный 60 — 130 5 — 11 3 — 6
Песок влажный 130 — 400 10 — 35 6 — 19
Песок сухой 1 500 — 4 200 130 — 364 71 — 198
Песчаник 1 000 87 47
Садовая земля 40 3,5 2
Солончак 20 1,7 1
Суглинок, сильно увлажненный 10 — 60 0,9 — 5 0,5 — 3
Суглинок полутвердый, 100 9 5
Супесь (супесок) 150 13 7
Сланец графитовый 55 5 2,5
Супесь (супесок) 150 13 7
Торф при температуре 10° 25 2 1
Торф при температуре 0 С° 50 4 2,5
Чернозём 60 5 3
Щебень мокрый 3 000 260 142
Щебень сухой 5 000 434 236
       

 

Расчет заземления 

  • Расчет сопротивления заземления для одиночного вертикального заземлителя  Rв

kCB одиночного вертикального заземлителя для Ленинградской обл. 1.4-1.8

  • Расчет сопротивления заземления горизонтальнойполосы длиной l (м) и шириной b (м), расположенной на глубине t (м) от поверхности земли, можно подсчитать по формуле:

 одиночного горизонтального заземлителя для Ленинградской обл. 3.5…4.5

  • Расчет общего сопротивления системы заземления R.

R— общее сопротивление растеканию электрического тока

Rг— сопротивление  вертикального заземлителя

Rв— сопротивление горизонтального заземлителя

ρ — удельное электрическое сопротивление грунта

n — количество вертикальных заземлителей

L — длина вертикального заземлителя

l — длина горизонтального заземлителя

l3 — длина соединительной  полосы до ввода в здание

d— диаметр вертикального заземлителя

b — ширина полки горизонтального заземлителя

T — расстояние до середины вертикального заземлителя

t — расстояние до середины горизонтального заземлителя

kсв— климатический коэффициент для вертикальных заземлителей

kсг— климатический коэффициент для горизонтальных заземлителей

Ки — коэффициент использования для вертикальных электродов

 

Конструктивные особенности установки модульно- штыревой системы заземления

 

Рис.1        Контур заземления вокруг здания (кольцевой)

Наиболее оптимальный тип устройства. Применяется во всех видах строительства. Применим для всех видов молниезащиты.

Рис.2    Контур заземления у здания.

Примером контура заземления у здания является «классический треугольник из уголков». Возможно использовать в качестве защитного заземления и заземления для активной молниезащиты. Применяется в случае невозможности установки контура заземления вокруг здания. Возможна установка на любом расстоянии от объекта.

Рис.3    Рядный заземлитель.

Возможно использовать в качестве защитного заземления и заземления для молниезащиты. Применяется в случае невозможности установки контура заземления вокруг здания. Возможна установка на любом расстоянии от объекта и в любом направлении.

Рис.4 Одно-штыревой глубинный заземлитель

Возможно использовать в качестве защитного заземления и заземления для активной молниезащиты. Применяется в случае острой нехватки места. Возможна установка на любом расстоянии от объекта.