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.