Розрахунок заземлюючих пристроїв:

Вихідними даними для розрахунку є:

- допустимий опір розтікання струму землі заземлюючого пристрою (вимоги ПУЕ) R_{3 норм}, табл. 3;

- питомий опір ґрунту в місці спорудження заземлювача (ρ₃= ρ_сер (за даними табл. 2)),Ом*м;

Таблица 2 – Значення питомого опору різних ґрунтів

Грунт	Питомий опір ґрунту, Ом*м		Грунт	Питомий опір ґрунту, Ом*м
	Граничні межі ρ	ρсер		Граничні межі ρ	ρсер
Торф	10…30	25	Пісок	100…1000	700
Чорнозем	10…200	200	Супісок	150…400	300
Глина	8…100	60	Кварц		15000
Суглинок	40…300	100	Пористий вапняк		180
Граніт	700…106	1100	Щільний вапняк	100…104	3000

- тип заземлювача і його конструктивні розміри (труба, кутникова сталь, угвинчувана кругла сталь);

- конструкція заземлюючого пристрою (заземлювачі розташовані в ряд чи по периметру).

Таблиця 3 - Допустиме значення опору захисного заземлення в електротехнічних установках

Характеристика установок	Найбільше допустимий опір заземлення, Ом
Установки напругою вище 1000 В
Захисне заземлення в установках з великими струмами замикання на землю (І3 > 500 А)	0,5
Захисне заземлення в установках з малими струмами замикання на землю (І3 < 500 А): заземлюючий пристрій одночасно використо­вується для установок напругою до 1000 В заземлюючий пристрій використовується тільки для установок напругою вище 1000 В	125/І3 ≤ 10 250/І3 ≤ 10
Установки напругою до 1000 В
Захисне заземлення всіх установок	4

Розрахунок захисного заземлення здійснюється методом коефіцієнтів використання електродів при однорідній структурі ґрунту для розрахунку простих заземлюючих пристроїв; у випад­ку складної двошарової структури ґрунту та складних заземлювачів застосовують спосіб наведених потенціалів.

Нижче наведений порядок розрахунку заземлюючих при­строїв в однорідній землі за методом коефіцієнтів викорис­тання. Мета розрахунку захисного заземлення - визначення кількості електродів заземлення і заземлюючих провідників, їх розміри і схеми розміщення в ґрунті, при яких опір заземлюючого при­строю розтіканню струму або напруга дотику при замиканні фази на заземлені частини електроустановок не перевищує допустимі значення.

Послідовність розрахунку:

1. Визначають розрахунковий питомий опір грунту ρ_рз = ф*ρ_з,

де ф - коефіцієнт сезонності, який враховує можливі коливання питомого опору землі при зміні вологості ґрунту протягом року. Значення ф визначається за табл. 4;

ρ₃= ρ_сер (за даними табл. 2)),Ом*м.

Таблиця 4- Характеристики кліматичних районів, наближені значення поправочних коефіцієнтів ф до величини ρ₃

Характеристика районів і види заземлювачів, які застосовуються	Райони
Середня багаторічна нижча температура (січень) °С	-20…-15	-14… -10	-10… 0	0… +5
Середня багаторічна вища температура (липень) °С	15…18	18…22	22…24	24…26
Тривалість замерзання вод, днів	190…170	150	100	0
Види заземлювачів і поправочні коефіцієнти ф до величини р3
Стержневі заземлювачі (кутникова сталь, труби) довж. 2-3 м при глибині закладання від вершини 0,5-0,8 м	1.65	1.45	1.3	1.1
Заземлювачі великої довжини (полоса, кругла сталь), довжиною 10 м при глибині закладання 0,8 м	5.5	3.5	2.5	1.5

2. Визначають опір розтікання струму в землі одного верти­кального заземлювача заглибленого h (Рис. 2) від поверхні землі за формулою:

R_в = ρ_рз / 2πL [ln(2L/d) + (1/2)ln((4t+L)/(4t-L))],

де R_в - опір розтікання струму в землі вертикального заземлювача;

ρ_рз - розрахунковий питомий опір землі, Ом*м;

L - довжина заземлювача, м;

d - діаметр заземлювача (для кутникової сталі) d = 0.95b, де b - ширина полки кутника, м;

t - відстань від поверхні грунту до середини заземлювача, м.

h - глибина розташування заземлювача в ґрунті, м;

L - довжина заземлювача, м;

d - діаметр заземлювача, м;

t - віддаль від поверхні ґрунту до середини заземлювача, м.

Рис.2. Схема розташування вертикального заземлювача в ґрунті.

3. Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів n*:

n* = R_в / R_з.норм

4. Визначають з табл. 5 або табл. 6 коефіцієнт використання заземлювачів η_в, який враховує ефект екранування при вибра­ному значенні К = а/L, де а - віддаль між заземлювачами, м; L - довжина заземлювача, м (К може бути вибране рівним 1, 2 або 3).

4. Визначають кількість заземлювачів n з урахуванням η_в за формулою:

n = R_в / (R_з.норм. * η_в)

4. Знаходять довжину горизонтального заземлювача L, який з'єднує вертикальні заземлювачі, за формулами:

L= а (n - 1) - розташованих у ряд, м;

L = а * n - розташованих по контуру, м.

4. Визначають опір горизонтального заземлювача R_г, прокла­деного на глибині h від поверхні землі, за формулою:

R_г = (р_рз/ 2π L) * ln [ 2 L² / (b * h) ],

де R_г - опір розтікання струму в землі горизонтального заземлю­вача, Ом;

L- довжина горизонтального заземлювача, м;

b - ширина полосової сталі, з якої виготовлено заземлювач;

h - глибина розташування горизонтального заземлювача, м.

8. Обчислюють загальний опір заземлюючого пристрою за формулою:

R₃ = R_в * R_Г / (n * R_г * η_в + R_в * η_Г),

де R_з - загальний опір заземлюючого пристрою, Ом;

η_г - коефіцієнт використання горизонтального заземлювача, які визначають з табл. 5 або табл. 6.

Таблиця 5 - Коефіцієнт використання вертикальних електродів η_в