接地 それとその方法（パート2）

1部。 接地

（一般情報、用語および定義）

2部。 接地装置を構築する従来の方法

（説明、計算、インストール）

3部。 接地装置を構築する最新の方法

（説明、計算、インストール）

2部。 接地装置を構築する従来の方法（説明、計算、設置）

このパートでは、20世紀の初め頃から使用されている、接地導体を構築する伝統的/古典的な方法について説明します。

D.基本的な構築方法

G1。 いくつかの短い電極（「コーナーとハンマー」）

D1.1。 ソリューションの特徴

D1.1.1。 冬の凍結

D1.1.2。 電極の相互「シールド」/「シェーディング」

D1.2。 結果の接地抵抗と必要な接地電極の数の計算

D1.3。 設置

D1.4。 長所と短所

D1.5。 電極削減

G2。 単一の深い電極（「ケーシング」）

D2.1。 ソリューション機能

D2.2。 結果の接地抵抗の計算

D2.3。 設置

D2.4。 長所と短所

D.基本的な構築方法

最後に、一般的なアプローチについて説明しました...

接地導体の構築では、垂直接地電極が最もよく使用されます。 これは、水平電極を深く深くすることが困難であり、そのような電極の浅い深さでは、上部土壌層の凍結により冬の接地抵抗（主な特性の劣化）を大幅に増加させ、その比の大幅な増加につながるという事実によるものです電気抵抗。



垂直電極の品質は、ほとんどの場合、鋼管、ピン/ロッド、角度などによって選択されます。 比較的小さい横寸法を持つ長い長さ（1メートル以上）をもつ標準的な圧延製品。 この選択は、対照的に、例えばフラットシートから、そのような要素を地面に簡単に深くする可能性に関連しています。

接地電極の構築には2つの主な伝統的な方法/ソリューションがあります。 両方とも、 垂直接地電極の使用に基づいています。

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G1。 いくつかの短い電極（「コーナーとハンマー」）

このアプローチでは、小さな（2〜3メートル）スチールコーナー/ピンが接地電極として使用されます。 接地電極システムを作成するには、これらの要素を電気溶接またはガス溶接でこれらの要素に溶接することにより、土壌表面近くで鋼帯で互いに接続します。



電極は、物理的に強くて丈夫な設置者の手の中にあるハンマーで平凡なハンマーで打つことにより、地面に埋められます。 したがって、このようなソリューションは、コード名「Corner and Sledgehammer」の下で広く適用されます。







多数の電極（ 多電極接地電極 ）により、 接地電極と接地（ これが私が意味することです）の大きな接触面積が達成されます。 電極の深さを増やすことは非常に困難です（接触面積を増やす代替方法） 深さが増すと、取り付けられた電極と土との間の摩擦力が増加し、スレッジハンマーの重量と設置者の力には限界があります。



アングル/ピンおよび他の適切な金属製品を選択する場合、それらの耐食性と溶けずにしばらくの間大電流を流す能力を考慮する必要があります。



接地電極の最小許容横断寸法（断面）は、PUEの表1.7.4に記載されていますが、近年では、RosElectroMontazh Association（ ソース ）の2006年のテクニカルサーキュラー11の表1から修正および補足された値がより頻繁に使用されています。



特に：

• 黒色鋼のコーナーまたは長方形のプロファイル（ストリップ）の場合、断面は少なくとも150 mm ²で、最小壁厚は5 mmでなければなりません。
• 黒色鋼製の丸棒の場合、最小直径は18 mmでなければなりません
• 黒いスチールパイププロファイルの場合、最小直径は少なくとも3.5 mmの最小壁厚で32 mmでなければなりません

D1.1。 ソリューションの特徴

電極の数が増えると、いくつかの機能を考慮する必要があります。

D1.1.1。 冬の凍結

冬には、電極の長さの半分（これは最大2メートル）が位置する深さまで土壌が凍結するため、このような接地電極の抵抗が増加します。 この増加を補うため（十分な接地品質を維持するため）、接地スイッチは十分な「予備」の電極で作成されます。 たとえば、3メートルの電極の場合、量を2倍に増やす必要があります。

D1.1.2。 電極の相互「シールド」/「シェーディング」

また、電極の数を増やすことにより、電極自体の数の増加を補償する必要があります:-) 「シールド」/「シェーディング」は、複数の接地電極を使用する場合に発生し、近くの電極が周囲の土壌に電流を完全に「放散」させることはできません。 これは、接地電極の導電率の利用係数として表されます（サードパーティサイトへのリンク）。



たとえば、3メートルの深さの10個の電極が互いに3メートルの距離（つまり距離=深さ）で一列に配置され、最大効率の60％で「動作」します。

互いに6メートルの距離にある（つまり、距離= 2倍の深さにある）10個の同じ電極が、最大効率の75％で「動作」します。

電極を約30メートル（深さ10）の距離に移動することにより、100％の効率が達成されます。これは、適切なコンパクトさと接地デバイスの設置コストを追求するために実際に使用されることはありません。

D1.2。 結果の接地抵抗と必要な接地電極の数の計算

深さ0.5メートルの溝に互いに3メートルの距離で取り付けられた、棚幅50 mmの鋼製の等角コーナーの形で最も一般的に使用される10 メートルの3メートル電極の例による計算を説明します（パラグラフD1.3で説明します。 「なぜ」。 これらの電極が取り付けられる土壌は、ロシアに典型的なロームであり、 比抵抗は 100オーム* mです。



計算は複雑ではなく、3段階で実行されます。



接地抵抗を受けた

第一段階。 まず、1つの接地電極の接地抵抗を計算する必要があります。

単一の垂直接地電極の接地抵抗は、次の式で計算されます。





R1は27.8オームになります

（p = 100 Ohm * m、L = 3 m、d = 0.05 m（50 mm;平らな電極の場合、直径は幅として理解されます）、T = 2 m（Tは上部土壌レベルから埋設電極の中央までの距離）） 。



2段階。 理想的な条件下でのいくつかの電極の合計抵抗は、電極が存在する場合の何倍も1つの電極の接地抵抗よりも小さくなります。





10個の電極の場合、合計抵抗は10分の1になり、 2.78オームになります。



3段階。 「補償」。

このような電極の季節係数（冬の凍結地盤の接地抵抗の増加）は2 （ どこから来るのか ）です。

電極の導電率の使用係数は0.6に等しくなります。 電極間の距離は3メートル（つまり、電極の深さに等しい）、およびその数-10個（ どこから来るのか ）です。

両方の要因が接地抵抗を増加させます。





上記の10個の電極の合計接地抵抗は、夏には5.56 オーム 、冬には9.27オームになります。





必要な接地電極の数

私たちの仕事は通信機器を接地することであると想像してください。このために、 4オーム以下の抵抗で接地する必要があります 。



第一段階。 すべてが繰り返されます。 単一/単一の接地電極の接地抵抗を計算します。





R1は27.8オームになります。



2段階。 理想的な条件下での電極の数は、切り上げで必要な接地抵抗（「天井」）に直接依存します。





4オームを達成するために、電極の数は7個になります（6.95を四捨五入）。



3段階。 「補償」。

このような電極の季節係数（冬の凍結地盤の接地抵抗の増加）は2になります。

電極の導電率の利用係数は、計算された電極の数に依存します。事前に選択しないでください。 ただし、最悪の場合を推定でき、20を超える電極があると仮定して、計算に0.5を使用します。

両方の要因により、必要な接地電極の数が増えます。





上記の接地電極の合計必要数は28個です （27.8を丸める）。 1つの電極の接地抵抗との一致はランダムです。

D1.3。 設置

上記の多電極接地電極システムの設置は次のようになります。

1. 接地導体が建物に侵入する場所から、この建物の周囲に沿った建物/オブジェクトの壁に沿って、1メートルの距離で、長さ84メートル（3メートルあたり28電極）、深さ0.5-0.7メートル。
2. 互いに少なくとも3メートルの距離にあるこの溝では、鋼製のアングルまたは長さ3メートルの補強セクション（28ピース）を下側（グラインダー）から先に削って、ハンマーで打ちます。
3. すべての電極を詰まらせた後、接地導体を建物の入り口（電気パネルが配置されている場所）から最も遠い電極までの溝に敷きます。 通常、この方法では、このような導体は4 * 50 mmの鋼ストリップです。
4. ストリップは定性的に（！）長い継ぎ目で電極に溶接されています。
5. 溶接の場所は、ビチューメンまたは防食塗料の層で覆われています。 土壌が急速に腐食する傾向があります。
6. 溝は眠りに落ちています。
7. 建物の外側または内側で、鋼帯から電気パネルに接続された銅線に移行します。
   
   低容量の場合、通常は次のように行われます。
   
   

導体（ストリップ）および電極の先端の機械的および天候絶縁のために、深さ0.5-0.7メートル（溝）が必要です。 たとえば、フラワーガーデンの土壌の掘削中にそれらを損傷しないように、また雨の際に鋼の濡れが少なくなるようにします（これにより腐食が減少し、耐用年数が長くなります）。



少なくとも3メートルの電極間の相互距離は、互いの電極の「スクリーニング」/「シャドーイング」の効果に対抗する尺度です。



PUEでは、黒色鋼の要素を接続するために溶接を使用することを強く推奨しています（1.7.139項）。

使用した材料：

• スチールアングル幅50 mm、壁厚5 mm = 84メートル
• または直径18 mm = 84メートルの滑らかな鉄片
• スチールストリップ4 * 50 mm =約85メートル
• bit青または防錆塗料

使用したツール：

• シャベル
• より重いハンマー（4-5 kg）
• 溶接機

使用されるリソース：

• 強くて丈夫なインストーラー
• 熟練した溶接工

D1.4。 長所と短所

利点：

• シンプルさ
• 材料と設置の低コスト
• 材料と設置のアクセシビリティ

短所：

• マテリアルをオブジェクトに配送するための高コスト（マテリアルのサイズと重量のために車に入れないでください）
• 大量のブルートフォースを使用する必要がある（溝を掘る、ハンマーを振る）
• 溶接が必要です。これは、溶接機と溶接機のスキルを持つ人を意味します。 状況は、施設に電気がないために悪化しています。
• 接地電極が占める大きな領域：多くの場合、建物の近くで数十メートル（長さ27メートルの溝に3メートルの電極を10個配置する必要があります）
• 5〜15年の短い電極寿命（特に、地下水が多い土壌）。 横方向の寸法（鋼の厚さ）の増加は、設置の複雑さの増加を伴います。
• 不都合なインストール、として 目詰まりの開始時に2メートルの電極でさえ使用する場合、ベンチ/梯子に立ち上がって、すでに「ハンマーで波打つ」必要があります
• 岩石土壌への設置は不可能

D1.5。 電極削減

時々、この解決策と一緒に、土壌の電気抵抗率を根本的に減らす方法が使用され、結果として生じる接地抵抗を維持しながら、接地電極の数を2〜3倍減らすことができます。 つまり、この方法により、接地抵抗を大幅に削減できます。

大量の塩化ナトリウムを追加することによる、電極の位置での土壌の塩水化について話しています（設置が行われる溝の長さ1メートルあたり平均5キログラム）。 土壌に溶解すると（浸出（ wiki ））、電荷移動に関与するイオンの濃度が急激に増加するため、その（土壌）電気抵抗が減少します。



この方法の否定できないプラスの利点、およびその単純さと安価さにより、接地電極システムの復元を事実上ゼロから脅かす2つの大きな欠点があります。

• 土壌（雨、春の雪解け水）からの塩の浸出により、イオン濃度は1〜3年で自然なレベルに低下します。
• 塩は鋼の激しい腐食を引き起こし、2〜3年で電極と接地導体を破壊します

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G2。 単一の深い電極（「ケーシング」）

D2.1。 ソリューションの特徴

D2.2。 結果の接地抵抗の計算

D2.3。 設置

D2.4。 長所と短所

このアプローチでは、 接地電極は、地面に開けられた穴に置かれた鋼管の形の深い電極（ほとんどの場合、単一の電極）です。 パイプ穴への穴あけと配置は、特別な機械-掘削リグ（通常はトラックに基づいています）によって行われます。





接地電極と接地との大きな接触面積（ これは私が意味することです）は、電極の長さ（または深さ）が大きいことによって実現されます。 さらに、ほとんどの場合、電気抵抗率が低い深い土壌層の達成により、この方法は、電極の全長が同じ最初のものよりも効率が高くなります（接地抵抗が低くなります）。

D2.1。 ソリューション機能

電極の深さを増やす場合、均一な土壌では接地抵抗がこの増加に比例して減少しないことを考慮する必要があります（深さの増加->抵抗の減少が少ない）。





したがって、特定の深さで比電気抵抗が低い土壌がない場合、単一の電極の深さを増やすのではなく、電極の数を増やすという問題を考慮する価値があります。 追加の電極を設置するコストとそれらの配置のためのスペースの可用性は、この問題の解決に影響します。



しかし、 あなたに思い出させてください（ 元 ）： ...実際には、70％以上のケースでは、5メートル以上の深さの土壌は、水分と密度が大きいため、表面よりも電気抵抗率が大幅に低くなっています。

D2.2。 結果の接地抵抗の計算

0.5メートルの深さの溝に取り付けられた直径100 mmの鋼管の形をした単一の30メートル電極の例を使用して、計算を説明します。 この電極が取り付けられる土壌は、計算を簡単にするために、ロシアでは一般的な、 100オーム* mの 比電気抵抗を持つ均質なロームになります。



計算は1段階で実行されます。



単一の垂直接地電極の接地抵抗は、次の式で計算されます。





R1は3.7オームになります

（p = 100オーム* m、L = 30 m、d = 0.1 m（100 mm）、T = 15.5 m（Tは上部土壌レベルから埋め込み電極の中央までの距離））



パラグラフD1.2の結果と比較してください 。 均一な土壌であっても、単一の深い接地電極は複数電極のものよりもはるかに効果的であり、この接地電極が占める表面積の大きな違いに影響します。

しかし、この「幸福感」では、掘削作業のコストを忘れてはなりません。これについては、D2.4項で説明します。 （「 デメリット 」）。

D2.3。 設置

実際には、このような接地スイッチの設置は、最初のソリューション（ G1 ）から複数電極の接地電極を設置するよりもいくらか簡単です。

1. 接地導体が建物/物体に3メートルの距離で進入する場所から（設置の安全な入り口のため）、長さ3-4メートル、深さ0.5-0.7メートルの溝が壁に向かって垂直に掘ります。
2. 掘削リグは、電極の掘削と設置（「ケーシング」）を実行します。
3. 接地導体は、建物の入り口（電気パネルが配置されている場所）から電極までの溝に敷設されています。 通常、この方法では、このような導体は4 * 50 mmの鋼ストリップです。
4. ストリップは、長い継ぎ目で定性的にチューブ電極に溶接されます（！）。
5. 溶接の場所は、ビチューメンまたは防食塗料の層で覆われています。 土壌が急速に腐食する傾向があります。
6. 溝は眠りに落ちています。
7. 建物の外側または内側で、鋼帯から電気パネルに接続された銅線に移行します。 たとえば、 §D1.3で説明されています。

使用した材料：

• 厚さ3.5〜5 mmの直径100〜200 mmの鋼管= 30メートル
• 鋼ストリップ4 * 50 mm =約5メートル
• bit青または防錆塗料

使用したツール：

• 掘削リグ
• シャベル
• 溶接機

使用されるリソース：

• 熟練した溶接工

D2.4。 長所と短所

利点：

• 高効率
• コンパクトさ以来 多くの電極を「フェンス」する必要はありません
• 季節ごとの接地品質の独立。 冬には、土壌の凍結により、そのような接地スイッチの抵抗は、土壌の凍結ゾーンに電極長の5〜10％しか存在しないため、ほとんど変化しません。

短所：

• 掘削コストが高い（掘削メートルあたり1500〜2000ルーブル）。 計算で与えられた電極（セクションG2.2。 ） は、 5万から6万ルーブルの費用がかかります。
• （ 最初の方法のように ）溶接が必要です。これは、溶接機と溶接機のスキルを持つ人を意味します。
• （ 最初の方法と同様 ）5-15年の短い電極寿命（特に、地下水が多い土壌）。
  
  肉厚のパイプを使用する場合、それをより長い時間に増やすことができますが、これによりこのパイプのコストが増加します。

現代の技術

伝統は過去の進歩です。 進歩は未来の伝統になる（エドゥアール・ヘリオ）



20世紀の終わりには、上記の両方の方法の利点を持ち、固有の欠点を持たないソリューションが開発されました。



さらに、接地抵抗の減少に対する土壌塩類化の強い影響（セクションD1.5。 ） 。この方法の欠点の「治癒」が発見されたため、エンジニアの注目を集めました-土壌からの塩の浸出と電極の腐食。 単純な金属電極が永久凍土と岩石質土壌に保存されている場合に適用できる、接地スイッチを構築する非常に興味深い方法が生まれました。



それらについては、 次の最後のパートで説明します。

UPD：さらに、個人宅での接地

個人の家に住んでいる人。 /元気を出してください/皆さん、この例では多数の接地電極が原因でpanicてないでください。 そこで、抵抗値が4オーム以下のデバイスを計算しました。 これらは非常に厳しい要件です。 民家の電源ネットワークを接地するには、10オーム以下の抵抗で接地を構築すれば十分です。

その理由は次のとおりです。

1. この抵抗は、回路ブレーカーの動作に関して最適です。
2. この抵抗は、避雷針をデバイスに接続するのに十分です（まあ、あなたは決して知らない-突然あなたが望む）
3. この抵抗は、家の入り口のシールドに配置することが推奨されるSPDの動作を保証するのに十分です。 雷が変圧器から線路に沿って架空送電線に当たった場合、サージをサージから電気機器を保護するためにSPDが必要です。

10オームを取得する方がはるかに簡単です。 これらは10個の電極です。 通常の半日。

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アレクセイ・ロザンコフ、テクニカルセンター「 ZANDZ.ru 」のスペシャリスト



この部品の準備では、次の材料が使用されました。

• サイトの出版物「 ZANDZ.ruに基づいて 」
• 電気設備規則（PUE）、第7版で修正されたパート1.7（ google ）
• 協会「Roselectromontazh」の技術通達11/2006（ google ）
• 自分の経験と知識