Удельное сопротивление грунта – это величина, которая количественно характеризует свойство земли, почвы как электропроводника. Единица измерения данного параметра – Ом*метр, то есть математически величина представляет собой произведение сопротивления и длины проводы. Этот параметр – частный случай удельного электрического сопротивления материалов.
Практический смысл данной величины в том, чтобы определить, насколько эффективно в данном конкретном грунте будет происходить заземление ближайшего электрооборудования. Различаются расчетное (теоретическое) и измеренное (практическое) значения этого параметра. Первое вычисляется по специальным формулам, второе устанавливается опытным путем.
Существуют справочные данные, в которых содержатся средние теоретические (расчетные) значения удельного сопротивления грунта разных видов. Так, для влажной глины эта величина составляет 20 Ом*м, для сухого песка от 1 500 до 4 200 Ом*м, для садовой земли – 40 Ом*м, для черноземных почв – 60 Ом*м, для каменного угля – 150 Ом*м.
Погрешности удельного сопротивления и их причины
Как можно видеть из приведенных справочных значений, в ряде случаев расчетные показатели могут варьироваться в весьма широком диапазоне. Это происходит потому, что теоретические методы не могут учесть всего многообразия факторов, влияющих на уровень удельного сопротивления грунта. Среди таких факторов следует отметить:
- влажность, температуру и иные общие физические параметры почвы;
- химический состав и тип фракции грунта (песок, глина, щебень, гравий, чернозем и т.п.);
- плотность прилегания друг к другу частиц, составляющих грунт;
- наличие и концентрация различных веществ, в том числе кислот, щелочей и солей;
- иные параметры, вообще не учитываемые теоретически, но при этом существующие.
Но для того, чтобы заземляющее устройство было изготовлено правильно и впоследствии успешно выполняло свою функцию, необходимы точные значения удельного сопротивления грунта, получаемые путем электроизмерения и испытания.
Сопротивление заземления.
Сопротивление заземления (сопротивление растеканию электрического тока) — величина «противодействия» растеканию электрического тока, поступающего в землю через заземлитель.
Величина измерения сопротивления заземления — Ом и оно должно быть минимально низким по значению. Идеальным случаем считается, если величина будет нулевая, это означает при пропускании «вредных» электротоков какое-либо сопротивление отсутствует, что гарантирует ПОЛНОЕ поглощение их землей. Так как достигнуть идеала практически невозможно, то вся электроника и электрооборудование создаются на основе некоторых нормированных величин сопротивления заземления равно 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом.
Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.
С подключением к электросетям имеющим 220 Вольт / 380 Вольт, заземление необходимо иметь для частных домов с рекомендованным сопротивлением не больше, чем 30 Ом.
Согласно ПУЭ 1.7.101, не должно превышать 4 Ом при подключении локального заземления к нейтрали трансформатора / генератора в системе TN суммарное сопротивление заземления (локального + всех повторных + заземления трансформатора / генератора). Без проведения каких-либо дополнительных мероприятий выполняется данное условие, при правильном заземлении источника тока (генератора или трансформатора).
Выполняться должно стандартное требование для заземления дома при выполнении подключения к дому газопровода, но необходимо выполнять локальное заземление с сопротивлением не более 10 Ом, из-за использования опасного типа оборудования (для всех повторных заземлений ПУЭ 1.7.103).
Сопротивление заземления быть должно не больше чем 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 
для заземления, которое используется при подключении молниеприемников.
Исходя из ПУЭ 1.7.101, требуется не более чем 2, 4 и 8 Ом сопротивление заземления для источника тока (генератора или трансформатора), соответственно при линейных напряжениях источника трехфазного тока: 660, 380 и 220 В или источника однофазного тока: 380, 220 и 127 В.
В устройствах защиты воздушных линий связи (например, радиочастотный кабель или локальная сеть на основе медного кабеля) сопротивление заземления к которому подключаются газовые разрядники должно быть не более 2 Ом, это необходимо для уверенного их срабатывания. Также встречаются экземпляры и с требованием значения в 4 Ом.
Заземление при выполнении подключения телекоммуникационного оборудования, иметь сопротивление должно не больше 2 или 4 Ом.
Сопротивление растеканию токов для подстанции не должно превышать 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90).
Но справедливы приведенные выше нормы сопротивления заземления только для нормальных грунтов, имеющих удельное электрическое сопротивление не превышающее 100 Ом*м (глина или суглинки).
Однако, если грунт обладает более высоким удельным электрическим сопротивлением, то очень часто (но не всегда) повышается минимальное значение сопротивление заземления на величину равную 0,01 от удельного сопротивления грунта.
Например, с удельным сопротивлением в 500 Ом*м минимальное сопротивление локального заземления дома с системой TN-C-S при песчаных грунтах, повышается в 5 раз, вместо 30 Ом, оно становится 150 Ом.
Для произведения расчета сопротивления заземления были разработаны специальные методики и формулы, которые описывают зависимости от приведенных факторов.
Основным качественным показателем заземлителя является сопротивление заземления и зависит оно напрямую от следующих факторов:
1. Удельного сопротивления грунта
2. Конфигурации заземлителя, в частности от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом
Приборы и порядок измерения
Для получения экспериментальных значений удельного сопротивления грунта применяются специализированные модели омметров: Ф-4103 и М-416. Чаще используется первый вариант, потому что второй во многом морально устарел. Кроме того, в последние годы разрабатываются и выпускаются более современные и удобные в работе модели и модификации.
Процесс снятия и обработки показаний прибора по измерению удельного сопротивления грунта состоит из следующих этапов.
- Электрод прибора, через который в почву поступает экспериментальное напряжение, погружается в грунт в любом месте участка. Электрод присоединен к корпусу специализированного омметра двумя клеммами.
- Штыри прибора погружаются в грунт на глубину от 30 см до полуметра, при необходимости – забиваются. Штыри располагаются на одной линии по разные стороны от измеряемого электрода, на расстоянии от 10 до 15 метров от него.
- Штыри также соединены с корпусом прибора двумя клеммами. После погружения в почву производится пробный замер, его результаты фиксируются в журнале измерений. При неудовлетворительном результате штыри и электрод меняются клеммами.
- Далее производится серия минимум из трех снятий показаний, которые также фиксируются в журнале. По принятому в данной сфере правилу, окончательным экспериментальным результатом считается среднее арифметическое трех показаний.
- Окончательное опытное значение подставляется в формулу для расчета удельного сопротивления грунта. Производятся вычисления, результатом которых является искомый параметр, выраженный в Ом*м.
Для расчета данной величины применяется следующая формула: ρ = 2·π·R·a, где ρ – удельное сопротивление грунта (Ом*м), π – математическая константа, равная 3,14 (величина не имеет единиц измерения), R – среднее арифметическое трех опытных значений (измеряется в омах), а – расстояние между штырями (измеряется в метрах).
Конструкция контура
Составные части
Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.
Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ. Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:
Советуем изучить Переходное сопротивление
Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:
- В её составе необходимо предусмотреть набор металлических прутьев или штырей длиной не менее 2-х метров и диаметром от 10-ти до 25-ти миллиметров;
- Они соединяются между собой (обязательно на сварку) пластинами из того же металла в конструкцию определённой формы, образуя так называемый «заземлитель»;
- Кроме того, в комплект устройства входит подводящая медная шина (её ещё называют электротехнической) с сечением, определяемым типом защищаемого оборудования и величиной токов стекания (смотрите таблицу на рисунке ниже).
Эти составляющие устройства необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).
Различие по месту устройства
Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).
При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.
Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.
Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.
Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S). Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля»
Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля».
