Традиционно заземление воспринимается, как три уголка, вбитые в землю на полтора-два метра и сваренные между собой полосой. Чаще всего эта конструкция являет собой равносторонний треугольник, иногда уголки располагаются по прямой. Уголки и полоса - из стального проката Ст.3. Места сварки в лучшем случае покрыты грунтовкой ГФ-021. И всё это зарыто на глубину до 70 см. "Без комментариев". Fe постоянно превращается в Fe2O3, FeO(OH) и Fe(OH)3, пока не проржавеет полностью.
Что мы имеем. Зимой в средней полосе глубина промерзания достигает 1.65м, т.е всё, что выше - диэлектрик. Работает только 0.5...1м от каждого уголка. И что остаётся от сопротивления заземления, сданного летом, как 4-омное (при этом с интенсивными мерами по локальному засолению) ? Арифметика простая. После вымывания солей сопротивление поднимается до 9...10 Ом. После промерзания - до 30...40 Ом. Самообман. Случись что - пожар, не дай бог. Никому не "предъявишь". Не заземлена нейтраль на вводе: 8, 10, 30, 40 Ом - не считается. Страховщики, если конечно они технически грамотные, истолкуют это. как "грубую неосторожность", что, вообще говоря, правильно.
Я постепенно обратил взор в сторону модульного заземления. Стальные стержни, покрытые слоем меди, соединительные втулки из латуни, всё вбивается мощным тяжёлым перфоратором или электромолотом. Технологично, но очень дорого. Уголки в несколько раз дешевле, но не технологично. Верх для меня взяла технология - XXI век на дворе! Дорого? Жизнь, вообще, штука дорогая и бессмысленная, поэтому надо жить по принципу Хиппи: "Here & Now". Резюме: Дорого, но технологично и современно. К слову, большинство платёжеспособных заказчиков разделяют такой подход.
Итак, модульное заземление - сопротивление не зависит от времени года, долговечно, стабильно....
Формула для расчета сопротивления заземления, выполненного заземляющим электродом круглого сечения:
ρ – удельное сопротивление грунта (Ом*м)
L – длина заземлителя (м)
d – диаметр заземлителя (м)
T - заглубление заземлителя (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя) (м)
Удельное сопротивление грунта – величина, зависящая от многих факторов физической и химической природы. Механический состав почвы, влажность, распределение грунтовых вод и водяных линз по горизонтам, pH, температура, и вообще, агрегатное состояние (мерзлая или оттаявшая). В данном случае эта величина представляется условно, как электрофизическая характеристика данного грунта в данной местности в конкретный момент времени.
L и Т в комментариях не нуждаются, очевидно подразумевается случай заглубленного вбивания электродов на дне траншеи (обычно 70 см). Я являюсь сторонником соединения всего и вся над поверхностью земли. Поэтому для простоты не будем забивать себе голову и примем L=2T.
π будем считать равным 3.14 (хотя сейчас в некоторых Североамериканских Штатах вроде бы считают, что π=4. Я не удивлюсь, что это не байка, т.к. у нас в ЕГЭ считают g=10).
Формула приобретает вид R= ρ (ln (2L/d) + 0.5 ln3) / 2πL , или R= ρ(ln(2L/d)+0.55) / 2 πL
Для простоты можно упростить формулу для часто используемых длин заземлителей Ø14.2мм:
Для L = 3м 0.350 ρ
Для L = 6м 0.193 ρ
Для L = 9м 0.136 ρ
Для L = 12м 0.106 ρ
Для L = 15м 0.087 ρ
Для L = 18м 0.074 ρ
Статистические данные по удельному сопротивлению грунтов в конкретной местности обрывочны и весьма приблизительны.
Я решил выжать из процесса забивания заземлителя максимум информации.
По мере забивания наборного заземляющего электрода я проводил прецизионные замеры сопротивления растекания заземления после заглубления каждого сегмента длиной 1.5м.
Техническое задание было следующее:
Заземление для гаража.
Согласно п. 1.7.104 ПУЭ, сопротивление повторного заземления должно быть не менее 30 Ом.
Комплектация – модульное заземление. Омеднённые стальные стержни диаметром 14.2 мм с дюймовой резьбой на концах.
На первый заглубляемый стержень навинчивается стартовый наконечник
Стержни соединяются между собой латунными резьбовыми втулками, места соединения обработаны специальной токопроводящей графитной смазкой. Рабочий орган электромолота ударяет в боёк, завинченный в резьбовую втулку верхнего стержня.
Для забивания используется электромолот с энергией удара до 25 Дж
Венчается вся конструкция сжимом
Механический состав почвы – суглинок, материнская порода – известняк. Ленинский район Московской области, природная зона – лесостепь.
Вбивание штыря проводилось в 20 см от стены кирпичного гаража. Место соединения заземлителя – над поверхностью отмостки на высоте 20 см. В отмостку вставлена закладная труба диаметром 32 мм, чтобы штырь не был механически привязан к строительным конструкциям здания.
Далее приведён протокол измерений сопротивления заземления по мере забивания наборного штыря.
1.5 м 3 м
4.5 м 6 м
Результаты измерений показывают, что удельное сопротивление грунта в данной местности 100...150 Ом*м, что характерно для песчаных и глинистых грунтов Подмосковья.
После сделанной работы заказчик поинтересовался, можно ли использовать сделанное заземление для газового оборудования, и я попросил его выяснить, что же требуют газовщики?
Оказалось, что вопреки требованиям ПУЭ требуют 4 Ома, а ещё лучше 3.
На первый взгляд, задача выполнимая. Наращивать длину заземляющего электрода по полтора метра, пока не получится <4 Ом. Обычно это получается на глубине 18 метров.
Вот тут-то и создал проблему известняковый горизонт, заодно удалось выяснить, на какой глубине он лежит. В данной конкретной местности на глубине 12 метров.
Протокол замеров при прохождении глубин с 6 до 12 метров приведён ниже
7.5 м 9 м
10.5 м 12 м
На 12-метровой глубине стержень прочно упёрся в известняк. Поскольку заглубление электрода на глубину до 12 метров обеспечивает сопротивление растеканию порядка 10 Ом необходимо строить замкнутый или линейный контур из трёх соединённых между собой электродов. Расстояние между электродами при этом дложно быть не менее 25 метров.
На основании этих экспериментальных данных Заказчику было сделано коммерческое предложение по постройке линейного контура заземления.