a, b – безрозмірні коефіцієнти, що залежать від співвідношення питомих опорів шарів землі.

a, b – безрозмірні коефіцієнти, що залежать від співвідношення питомих опорів шарів землі.

Якщо > , то а = 3,6, а b = 0,1;

Якщо > , то а = 1,1·10², а b = 0,3·10ˉ².

Таблиця 3 - Наближені значення питомих електричних опорів різних ґрунтів і води

Ґрунт, вода	Питомий опір, Ом-м
Можливі межі коливань	При вологості ґрунту 10-20% до маси ґрунту
Ґрунт: глина	8-70
суглинок	40-150
пісок	400-700
супісок	150-400
торф	10-30
чорнозем	9-53
садова земля	30-60
кам'янистий	500-800	-
скелястий		-
Вода: морська	0,2-1	-
річкова	10-100	-
ставкова	40-50	-
ґрунтова	20-70	-
у струмках	10-60	-

Під верхнім шаром варто розуміти шар землі, питомий опір якого більше ніж у два рази відрізняється від питомого опору нижнього шару . При цьому в електроустановках напругою до 750 кВ не потрібна прокладка вирівнювальних провідників, у тому числі біля входів і в’їздів, крім місць розташування заземлення нейтралей силових трансформаторів, короткозамикачів, вентильних розрядників і блискавковідводів, якщо виконується умова

, (14)

де – розрахункова сила струму однофазного замикання, що стікає в ґрунт із фундаментів, КА.

Металеві і залізобетонні конструкції будинків при використанні їх як заземлюючих пристроїв повинні утворювати безперервний електричний ланцюг по металу, а в залізобетонних конструкціях повинні передбачатися закладні деталі для приєднання електричного і технологічного устаткування. Спорудження штучних заземлювачів при цьому не потрібне, якщо параметри залізобетонних фундаментів задовольняють викладені вище вимоги.

Визначається необхідний опір штучних заземлювачів

, (15)

де – опір струму розтікання природних заземлювачів;

– припустимий опір струму розтікання заземлюючого пристрою, згідно з ПУЕ (таблиця 2).

Вибирається тип заземлюючого пристрою, (виносний чи контурний) на підставі даних про об’єкт, що захищається, і значень , .

Вибирають електроди (стрижневі і смугові) і попередньо розміщають їх на плані об’єкта, що захищається.

Як вертикальні заземлювачі варто використовувати сталеві стрижні діаметром 10-16 мм, довжиною 4,5-5 м або кутову сталь із товщиною стінки не менше 4 мм, довжиною 2,5-3 м. Верхній кінець вертикального заземлювача повинен бути занурений на 0,6-0,7 м від поверхні землі. Як горизонтальні заземлювачі варто використовувати круглу сталь діаметром не менше 10 мм або сталеві смуги товщиною не менше 4 мм.

В установках з ефективно заземленою нейтраллю для вирівнювання електричного потенціалу варто прокладати подовжні і поперечні горизонтальні заземлювачі на глибині 0,5-0,7 м від поверхні землі. Подовжні заземлювачі прокладаються уздовж електроустаткування з боку обслуговування на відстані 0,8-1,0 м від фундаменту або підставки устаткування.

Допускається збільшення відстаней від фундаментів до 1,5 м із прокладкою однієї смуги для двох рядів устаткування, якщо відстань між фундаментами не перевищує 3,0 м, а сторони обслуговування звернені одна до іншої.

Поперечні заземлювачі прокладаються в зручних місцях між устаткуванням. Відстань між ними варто збільшувати від периферії до центра сітки, що заземлює. При цьому перші й наступні відстані не повинні перевищувати відповідно 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 і 20,0 м.

Розміри вічок заземлюючої сітки, що прилягають до місць приєднання нейтралей силових трансформаторів і короткозамикачів до заземлюючого пристрою, не повинні перевищувати 6х6 м². При цьому контурний електрод, що утворить периметр сітки, повинен охоплювати всі споруди об’єкта, що захищається.

Зовнішня огорожа електроустановок не приєднується до заземлюючого пристрою, і повинна бути на відстані не менше 2 м від його елементів. Якщо цю умову виконати неможливо, то металеві частини огорожі варто приєднати до заземлюючого пристрою, та із зовнішньої сторони огорожі на відстані 1 м від неї і на глибині 1 м має бути прокладений горизонтальний заземлювач, приєднаний до заземлюючого пристрою, не менше ніж у чотирьох точках.

Визначається розрахунковий питомий опір ґрунту для однорідного ґрунту

, (16)

де Ψ –коефіцієнт сезонності для вертикального і горизонтального електродів, обумовлений за табл. 4; для двошарової землі відповідно до кліматичної зони даної місцевості за табл. 3.5 знаходиться товщина шару сезонних коливань і коефіцієнт сезонності Ψ,на який збільшується вимірюваний питомий опір цього шару землі

, (17)

для нижнього шару грунту

, (18)

Таблиця 4 - Значення коефіцієнта сезонності для однорідної землі

Таблиця 5 - Значення коефіцієнта сезонності для шару сезонних вимірів у багатошаровій землі

Для однорідного ґрунту розрахунок опору заземлювача ведеться в такій послідовності:

– за попередньою схемою розміщення заземлюючого пристрою, визначається довжина горизонтальних і кількість n вертикальних електродів;

– за формулами (2 – 9) розраховується величина опору одного вертикального електрода і горизонтальних електродів з обліком розрахункового питомого опору ґрунту;

– за таблицями 6 і 7 визначається відповідно коефіцієнт використання вертикальних і горизонтальних електродів;

Таблиця 6 - Коефіцієнт використання η вертикальних електродів без урахування впливу смуги зв’язку

– розрахунковий опір заземлювача буде

, (19)

Отримане значення опору порівнюється з необхідним опором штучного заземлювача, визначеним за формулою (15). При великих розбіжностях параметри заземлюючого пристрою змінюються і проводиться перерахунок для забезпечення необхідної безпеки експлуатації електроустановок.

Заземлюючі установки з великими струмами замикання на землю, мають складну конструкцію і розраховувати їх рекомендується способом наведених потенціалів, приймаючи двошарову модель ґрунту.

Розрахунок опору заземлювача цим способом ведеться в такій послідовності:

– за попередньою схемою розміщення заземлюючого пристрою, визначаються площа заземлювача S (м²), довжина (м) горизонтальних, кількість п і довжина (м) вертикальних електродів;

Таблиця 7 - Коефіцієнт використання горизонтального смугового електроду, що з'єднуює вертикальні електроди заземлювача

– складається розрахункова модель заземлювача, що являє собою квадратну сітку з взаємно пересічених смуг з вертикальними електродами по контуру квадрата (розрахункова модель і прийнята схема заземлювача мають однакові площі S, довжину горизонтальних , кількість n і довжину вертикальних електродів, глибину закладення м; розрахункова модель занурена в однорідний ґрунт із питомим опором, еквівалентним питомому опору двошарового ґрунту, тобто опір заземлюючого пристрою, розрахункової моделі буде дорівнювати шуканому;

– визначається довжина сторони квадрата моделі як , м;

– обчислюється кількість вічок m за однією стороною моделі

. (20)

Отримана величина т округляється до цілого числа, за формулою (20) уточнюється значення L_{r ,}м;

– довжина сторони вічка в моделі, м

; (21)

– відстань між вертикальними електродами в моделі при розміщенні їхпо контуру, м

; (22)

– відносна глибина занурення в землю вертикальних електродів у моделі

; (23)

– відносна довжина верхньої частини вертикального заземлювача, що знаходиться у верхньому шарі ґрунту товщиною h

; (24)

– визначають розрахунковий еквівалентний питомий опір землі для заземлюючого пристрою – горизонтальної сітки з пересічних смуг з вертикальними електродами

, (25)

при ;(26)

при (27)

– шуканий розрахунковий опір штучного заземлювача визначається за формулою:

, (28)

де А = 0,444 – 0,84 при 0 ≤ ≤ 0,1 А = 0,385 – 0,25 при 0,1 ≤ ≤ 0,5.

Отримана величина опору розтікання заземлювача порівнюється з необхідним значенням, отриманим за формулою (15).