Программное обеспечение для расчета заземления: обзор 7 лучших

Электрик

Это многофункциональная программа для расчета различных электрических величин, помогающая электрикам в практическом использовании при проектировании и монтажных работах. Одним из функциональных вариантов является метод расчета параметров заземления.

Программа электрика

К преимуществам программы электрика можно отнести наличие русскоязычного интерфейса, простоту использования — для работы в ней не нужно иметь специального образования или знания методов расчета, также ее можно скачать бесплатно.

Для расчета заземления необходимо указать ряд параметров в соответствующих полях программы:

• Выберите метод расчета и введите тип контура заземления;
  • Указать размеры вертикальных заземлителей и горизонтальных электродов, форму сечения;
  • Тип почвы, климатическая зона;
  • Вид и величина напряжения в сети, на которое рассчитано заземляющее устройство.
  • Нажать кнопку «Расчет контура”.

В результате программа выдаст полный отчет о габаритных размерах, который будет полезен при сборке схемы, чертеж и план расположения заземлителей с указанием формул, по которым производился расчет заземления. Эти результаты можно использовать для прохода в контур заземления подстанции или любого объекта.

Акула

Также это многофункциональная программа, которая, помимо расчета контура заземления, поможет рассчитать систему молниезащиты, световые линии и другие параметры оборудования и электрических сетей. К достоинствам данного ПО можно отнести его простоту и русифицированный интерфейс. Его, как и предыдущую версию, можно использовать бесплатно.

Для расчета в соответствующие поля программы вводятся данные о сопротивлении земли (с учетом типа и толщины слоя), горизонтального и вертикального электродов.

Процесс использования программы выглядит следующим образом:

• в меню «Сервис» выбрать опцию «Создать расчетный модуль”;
• указать тип модуля, в нашем случае это «Расчет узлов заземления”;

Создание программных модулей Shark

• Введите необходимые параметры в соответствующие поля и нажмите кнопку «Рассчитать

ElectriCS Storm

Это серьезная программа для расчета заземляющего устройства, также она поможет рассчитать параметры молниезащиты и электромагнитной совместимости. Обладает достаточно подробным функционалом для расчетов и получения данных об объектах. С его помощью можно узнать распределение потенциала по заземлению при коротких замыканиях, поле ступенчатого напряжения в аварийной ситуации и другие величины.

Схема распределения напряжения при коротком замыкании

В отличие от предыдущих версий, ElectricCS Storm не подходит для использования новичками. Для работы в нем нужны не только базовые знания в области электротехники, но и навыки их использования в AutoCAD с трехмерным моделированием. Что актуально для профессиональных проектировщиков, занимающихся строительством трансформаторных подстанций, котельных, насосных, КТП и других объектов с мощным оборудованием и разветвленной схемой защиты.

Пример имитации шторма ElectricalS

К недостаткам этой программы можно отнести довольно высокую плату, которую приходится платить пользователям за ключ активации или более продвинутую версию, поддерживающую определенные модули и обновления.

Методика расчета молниезащиты – подготовительный этап

Прежде чем приступить непосредственно к расчету, необходимо оценить свой объект и отметить, к какой категории он относится. Помните, что их три:

• Первый класс обеспечивает наиболее серьезную молниезащиту и включает в себя помещения, в которых при нормальных технологических условиях образуются взрывоопасные концентрации;
• Ко второму классу относятся помещения, в которых появляется возможность взрыва при нарушении технологического режима;
• К третьему классу относятся все остальные случаи, когда удар молнии из здания приведет к меньшим материальным затратам.

После этого вам нужно выбрать агент молниезащиты для использования. Это, конечно, включает в себя грозовые разрядники, которые могут быть отдельно стоящими или размещаться непосредственно на месте.

Смотрите также: ТВ розетки: схемы подключения и варианты основных моделей. 95 фото как выбрать и установить

Хотим обратить внимание на то, что для зданий первой категории применяются отдельные молниеотводы, обеспечивающие распространение электричества в обход помещений. Для второго класса возможны оба варианта. И, наконец, в-третьих, уместным вариантом будет последний вариант.

Виды молниеприемников

Системы молниезащиты зданий могут быть реализованы по разным схемам. Наиболее распространены классические варианты с молниезащитными разрядниками, состоящими из стержней, соединенных с контуром заземления специальным проводником. Они просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. В других конструкциях основным элементом является пространственная сетка, размещенная на крыше здания.

При прямом ударе молнии осуществляет распространение и последующее гашение выброса. Натяжные системы работают по тому же принципу, что и стержневые конструкции, только приемные проводники натянуты по всему периметру кровли защищаемого объекта.

В конструкциях приведенных схем применяют стальные стержни, тросы или сетки из стержня диаметром не менее 6 мм. Узлы соединяются сваркой. Натяжные молниезащитные разрядники применяются на крышах сложной конфигурации. Для пространственной сетки необходимо несколько материалов, а их монтаж достаточно сложный, требующий знаний и практических навыков.

Каждый молниеотвод подбирается индивидуально. Учитываются конструктивные особенности зданий и сооружений, их форма, размеры и расположение по отношению друг к другу. На основании этих данных рассчитывается молниезащита. Все такие юниты создают рядом с собой со всех сторон условную зону защиты.

Внутри этого помещения все предметы защищены, и им не страшны прямые удары молнии. Он обеспечивает определенную степень надежности, подразделяющуюся на два вида: А — 99,5 % и более, В — 95 % и более. Второй вариант обычно используется на сельскохозяйственных объектах.

В чем преимущества

Вряд ли покупатель рискнет покупать автомобиль в салоне, где вместо конкретной цифры ему ответят о его максимальной скорости — не менее 50 км/ч.С зонами охраны почему-то аналогичная ситуация проходит без проблемы . Начертив зону защиты и убедившись, что охраняемый объект находится внутри нее, проектировщик считает свою работу завершенной, хотя и не имеет представления об истинной надежности защиты объекта. Преимущество компьютерной программы состоит в том, что она дает конкретную оценку надежности защиты от прямых ударов молнии.

Программа позволяет рассчитывать ожидаемое количество ударов молнии на территорию, где расположены рассматриваемая группа объектов защиты и их молниеотводы, без практически существенных ограничений на количество сооружений и их конфигурацию.

При необходимости можно учитывать соседние постройки и ровную местность. Кроме того, программа автоматически отображает результаты расчета вероятности вспышки и ожидаемого количества вспышек для всех объектов из рассматриваемой группы, а при желании и для конкретного фрагмента здания, например, для антенны, установленной на одного из корпусов, либо для машин климат-контроля, расположенных на крыше. Конструктору больше ничего не нужно, потому что при известной вероятности прорыва P

надежность защиты
f
определяется как

Ф = 1 — Р

(четыре)

Естественно, в этом случае не нужно будет строить защитные зоны. Да, это невозможно при наличии более двух грозозащитных разрядников.

Пример расчета заземления на калькуляторе

Предположим, что наш дом расположен на черноземной почве мощностью слоя 0,5 м. Мы живем на юге России в четвертом климатическом поясе. Предположительно, в качестве заземлителей будут использованы 5 вертикальных электродов диаметром 0,025 м и длиной 2 м, горизонтальные стержни глубиной 0,5 м — 2 м с шириной полки 0,05 м.

Когда мы потом перенесем все значения в калькулятор заземления, то получим общее сопротивление утечки, равное 4,134 Ом.

Если в нашем частном доме есть однофазная сеть с напряжением 220 Вт, это значение неприемлемо, так как этого заземления будет недостаточно.

Добавим еще один вертикальный электрод и получим значение 3,568 Ом. Это значение для нас вполне приемлемо, а значит, такое заземление гарантированно защитит ваше здание и его жителей.

При получении значения, близкого к критическому, лучше увеличить количество или размер электродов. Помните, что расчет контура заземления крайне важен для безопасности!

Программа “Заземление”

Это довольно простая в использовании программа. Расчет заземления в нем основан на простых алгоритмах расчета. С полем работы и принципом ее работы легко разберется даже новичок, поэтому такую ​​программу можно считать универсальной.

Чтобы начать расчет, вам просто нужно ввести:

• размеры вертикального и горизонтального заземлителей;
• способ их расположения и подключения;
• климатические условия, в которых выполняется заземление;
• данные о земле, электросети.

Нажав кнопку «Рассчитать», интересующие вас данные появятся на экране.

Работа в программе заземления

Читайте также: Дроссели

Основные компоненты защитных систем

Основным показателем защитных свойств является отношение H/h, где числитель – расстояние от начала разряда молнии до земли, куда этот разряд будет направлен. В знаменателе находится высота самого громоотвода. Методы расчета и определения границ зон защиты отличаются друг от друга, особенно при использовании сдвоенных или составных конструкций молниезащитных разрядников.

Комплекс оборудования, предназначенный для защиты зданий и сооружений, выполняет функцию улавливания естественных электрических разрядов, проведения и передачи их в землю по специально проложенным путям и через контур заземления. Таким образом обеспечивается защита материальных ценностей, предотвращается их порча и уничтожение.

Стандартный комплекс защиты состоит из следующих компонентов:

• Молниеотвод. Этот элемент первым получает электрический разряд. Эти устройства более известны как молниеотводы или разрядники. Конструктивно они выполнены из остроконечных металлических стержней, либо представляют собой мачту или трос, натянутый горизонтально по коньку и по периметру крыши.
• Даунер. Проводник из металла, прикрепленный к наружным стенам или на расстоянии от них, по которому осуществляется прохождение высоковольтного тока, полученного при разряде молнии.
• Заземление. Изготавливается из металлоконструкций по разным схемам. Они вкапываются в землю на основе точных инженерных расчетов. Подключенная к токоотводу цепь заземления передает разряд электричества в землю, и этим завершается нейтрализация удара молнии.

Весомы ли основания для дискриминации зон защиты?

Не случайно конструкторы используют в своей практике только одинарные и двойные грозозащитные разрядники. Для более сложных систем молниезащиты защитных зон просто не существует. Это очень большой недостаток, так как использование нескольких грозозащитных разрядников позволяет добиться необходимой надежности защиты при значительно меньшей высоте, а следовательно, и с меньшей вероятностью возбуждения сильных электромагнитных наводок от тока молнии..

Целесообразно на мгновение забыть о происхождении и законности защитных зон, чтобы рассмотреть проблемы, с которыми столкнется проектировщик при их использовании. Начать надо с чисто формального момента. Диапазон охранных зон крайне ограничен.

В стандарте МЭК 62305 зоны защиты представлены только для одного грозового разрядника. В российских нормативных документах ситуация несколько лучше, но и там выбор ограничен зонами с одно- и двухстержневыми и проволочными молниеотводами обязательно одного типа. Рекомендации РД-34.21.122-87 по устройству охранных зон для нескольких грозозащитных разрядников ничем не обоснованы, кроме личного убеждения авторов документа.

Представленные там защитные зоны молниеотводов высотой более 150 м совершенно бессмысленны. Помимо фактической погрешности в расчетных формулах нормативного документа следует учитывать, что высотные (> 200 м) конструкции в основном поражаются восходящей молнией, для чего представления о процессе ориентирования лишены физического смысла. Что касается документа СО-153.34.21.122-2003, то в нем нет зон защиты даже для двойных грозозащитных разрядников на разной высоте.

С таким скудным набором большинство практических ситуаций оказываются невоспроизводимыми, особенно когда речь идет об использовании естественных разрядников. Их конфигурация может быть самой разной.

Надо забыть о коллективном действии грозозащитных разрядников и в лучшем случае рассматривать их парами. К чему это приводит, показано на рис. 6. На резервуаре радиусом 100 и высотой 27,5 м установлено 4 стержневых молниеотвода высотой 40 м. Там же показаны зоны защиты, построенные попарно. Водохранилище не входит в объем зон и поэтому должно считаться незащищенным, хотя молниезащитные разрядники на самом деле очень хорошо ограничивают прямые удары молнии, обеспечивая надежность защиты на уровне 0,99…

Рис. 5

Эффективность нескольких грозозащитных разрядников позволяет проверить результаты компьютерных расчетов на рис. 7, где представлены зависимости по надежности

Рис. 6 Об оценке коллективного действия молниеотводов

защита сооружения 50 х 50 м высотой 30 м от высоты другой системы молниезащиты, которая располагалась на расстоянии 10 м. 3 раза. Учитывая, что стоимость сооружения примерно пропорциональна кубу его высоты, переход на большее количество грозозащитных разрядников обещает вполне реальную экономию капитальных вложений в молниезащиту. Но в настоящее время такая экономия далеко не самое главное.

Принимая удар молнии, громоотвод практически не меняет ток, а следовательно, и электромагнитное поле, возбуждающее опасные наводки на современной микроэлектронике защищаемого объекта. Радиус сжатия молнии пропорционален квадрату высоты молниеотвода.

Поэтому индивидуальные грозозащитные разрядники крайне нежелательны. Притягивая к себе грозовые разряды, они становятся источником частых электромагнитных наводок. Во многих случаях это совершенно неприемлемо. Во избежание такой вынужденной молнии, притягивающей защищаемый объект, необходимо заменить отдельные грозозащитные разрядники системой из нескольких грозозащитных разрядников значительно меньшей высоты. Охранные зоны совершенно не подходят для этой цели. Их просто не существует для системы с более чем двумя грозозащитными разрядниками.

Молния

Вряд ли кто-то станет оспаривать разрушительные возможности этого атмосферного явления. Этот разрушительный выброс давно причислен к природным явлениям, особо опасным для жизни и имущества человека.

Различные информационные системы, технические устройства, а также системы контроля и управления особенно уязвимы к атмосферным выбросам, так как создают мощные электромагнитные импульсы, оказывающие негативное воздействие на все электротехнические устройства.

Только те здания, где установлена ​​система молниезащиты, могут избежать негативных последствий ударов молнии. Особенно актуален монтаж молниезащиты высотных зданий и сооружений. В принципе установка молниезащиты не представляет особой сложности.

Но при этом многие не хотят тратиться на установку, а это обычно имеет очень негативные последствия и связано с гораздо большими финансовыми затратами, чем устройство молниезащиты.

Молния — это гигантская электрическая искра, возникающая в атмосфере. Как правило, он формируется во время грозы и проявляется в виде яркой вспышки света, сопровождаемой раскатами грома.

Мощные атмосферные электрические разряды происходят не только в атмосфере нашей планеты. Их образование характерно и для других планет Солнечной системы. Сегодня зафиксировано появление молний в атмосферах Юпитера, Урана, Венеры и Сатурна.

Ток при грозовом разряде может быть от 10-300 тысяч ампер, а напряжение от десятков миллионов до миллиарда вольт. Количество электроэнергии, потребляемой молнией во время разряда, достигает 10 кулонов. А это, согласитесь, вполне веский повод задуматься об устройстве громоотвода.

Разрушающее действие молнии

Серьезную опасность представляет не только прямое попадание молнии в здание, но и те случаи, когда точка разряда находится в непосредственной близости от различных зданий и сооружений.

Негативные последствия удара молнии

• Выход из строя всего электрооборудования и систем электроснабжения сооружений и зданий.
• Возникновение механических повреждений.
• Возникновение пожаров.
• Возникновение травм и травм у людей, находящихся в момент удара молнии в доме.

Расчет заземляющих устройств

Как и предыдущая версия, это также относительно удобная программа для базовых расчетов. Помимо интересующего нас направления, он также позволяет определить параметры молниезащиты. Интерфейс этого ПО при расчетах также не вызывает проблем с операциями.

Расчет заземляющих узлов

Для расчетов в поля программы необходимо ввести следующую информацию:

• стандартное значение сопротивления электрическому току, которое можно получить;
• тип грунта, из которого выбирается его удельное сопротивление;
• климатическая зона, где будет установлено заземление;
• общие параметры вертикальных и горизонтальных заземлителей и способ их размещения.

В результате работы программы пользователь получает количество электродов и прогнозируемое значение сопротивления.

Как рассчитать заземление в частном доме вручную

Как вы уже поняли, основным параметром, который необходимо рассчитать, является общее сопротивление утечки, т.е необходимо подобрать такую ​​конфигурацию электродов, чтобы сопротивление заземляющего устройства не превышало нормативного. Согласно положениям правил устройства электроустановок (ПЭУ) необходимо соблюдать определенные предельные значения токов:

• 2 Ом — на 380 вольт;
• 4 Ом – для 220 вольт;
• 8 Ом — для 127 вольт.

Правильный расчет начинается с расчета оптимального размера и количества стержней. Чтобы сделать это вручную, проще всего воспользоваться приведенными ниже упрощенными формулами.

• Ro – сопротивление стержня, Ом;
• L — длина электрода, м;
• d — диаметр электрода, м;
• Т — расстояние от центра электрода до поверхности, м;
• pekv – сопротивление заземления, Ом;
• ln — натуральный логарифм;
• pi — константа (3.14).

• Rn — нормированное сопротивление заземлителя (2, 4 или 8 Ом).
• ψ — поправочный климатический коэффициент на сопротивление грунта (1,3, 1,45, 1,7, 1,9 в зависимости от зоны).

По этим формулам можно довольно точно рассчитать заземляющий узел, но для упрощения расчета некоторые факторы опущены.

Также очень важно, чтобы при выборе глубины и длины заземляющих стержней нижний конец проходил ниже уровня промерзания, так как при низких температурах сопротивление земли резко возрастает, и возникают определенные трудности.