Теория

Ввод заземления. Как сделать заземление своими руками

03.11.2017
Ввод заземления. Как сделать заземление своими руками

Далеко не все знают, что заземление в своими руками 220в можно сделать. Это достаточно несложно, и при наличии соответствующего инструмента и материалов не займет много времени. Впрочем, как обычно, все сложности кроются в деталях, и в ряде случаев от самостоятельного обустройства этой полезной конструкции все же придется отказаться.







Заземление в частном доме своими руками 220в: все что нужно знать





Отказаться от заземления можно, но только в том случае, когда вам не жалко собственных средств, затраченных на покупку или даже , а также той мощной электрической техники, которая и требует установки заземления. К ее числу можно смело отнести:

  • бойлеры ;
  • стиральные и ;
  • ;
  • ;
  • и ;
  • .



Вариант трехфазной сети с раздельными нейтральным и заземляющим проводниками. 1 - пластиковый или металлический корпус щита; 2 - соединительные элементы нулевых рабочих проводников; 3 - соединительный элемент зажимов РЕ-проводника, а также уравнивания потенциалов; 4 - соединительный элемент фазовых проводников групповых цепей; 5 - выключатель дифференциального тока; 6 - автоматические выключатели; 7 - линии групповых цепей; 8 - счетчик

А также все прочие бытовые приборы способные вызвать короткое замыкание в электросети. Первым признаком того, что вам заземление как воздух необходимо является факт периодического кусания током вас именно этой техники. Этот список значительно расширяется, если в доме имеется настоящий хозяин-мастер, у которого под рукой всегда найдется:

  • электросварочный аппарат;
  • болгарка;
  • электрическая пила;
  • перфоратор;
  • электродрель;

и весь прочий инструмент высокой мощности, который включается в розетку, а не питается от аккумулятора.





Если это правило игнорировать придется держать в списке быстрого набора телефона пожарную бригаду и даже сервисный центр по ремонту бытовой техники. Если же этот вариант вас не устроит, придется все же реализовать проект заземления, а будет это выполнено собственноручно или чужими силами - это уже следующий вопрос. В нем важно понять хватит ли у вас сил, материалов и умений для выполнения поставленной задачи.

Важные навыки и умения



Кроме рабочих рук и головы у мастера выполняющего подобную задачу должно быть немало навыков. Первый из них – умение копать. Копать придется много, поскольку заземление, как следует из названия, находится именно в земле. Его потребуется туда установить, но перед этим потребуется вырыть траншею заданной глубины, чтобы обеспечить для себя комфортное рабочее пространство и безопасность для окружающих в процессе эксплуатации.



Следующий по важности навык – сварка металлов. Он имеется далеко не у каждого хозяина, а тем более хозяйки, и поэтому это одно из ключевых умений. Если подобный навык отсутствует, придется воспользоваться услугами профессионалов, либо тех знакомых, соседей и родственников, которые ими все же обладают. В этом случае стоимость выполняемых работ существенно возрастает, особенно если такую операцию делают по проекту, за который дополнительно взимается плата. Но в этом есть иная сторона, которая даст дополнительный плюс – можно быть уверенным в том, что комиссия, принимающая выполненную работу, в лице представителей поставщика электроэнергии, будет удовлетворена качеством выполненной работы.



Последний из наиболее важных навыков - умение пользоваться кувалдой или перфоратором. Один из них потребуется обязательно. Именно с его помощью подготовленные заранее электроды окажутся в земле. Иначе просто никак. В обоих случаях придется работать руками, но если последний вариант их несколько пощадит, то первый – нисколько.

Инструменты и материалы



Как понятно, из предыдущего раздела, справиться голыми руками с поставленной задачей попросту не удастся. Потребуется как минимум:

  • лопата;
  • сварочный аппарат (возможно даже 2);
  • перфоратор или кувалда.



Кроме того, потребуется метровая лента для измерения исходного материала и участка, заготовленного под выполнение проекта, а также нескольких прочих инструментов, которые найдутся у каждого мастера. Это может быть топор, который пригодится для удаления корней, , болгарка, для обрезки расплющенных во время забивания частей металлических конструкций и что-либо еще подобное.



Гораздо интереснее стоит вопрос об используемых материалах. Споры о них часто достаточно серьезные, поэтому на их применение стоит обратить особое внимание. Заземление стоит обычно из трех и более электродов, их соединителя, а также отвода, который подключается к электрическому щиту.



Первые две составляющие обычно делают черного металла или стали. Для электродов годится обычная арматура диаметром 12 мм и более, заостренная с одного конца, а для соединителя понадобится цельная металлическая лента из аналогичного проводника толщиной порядка 4 мм и шириной не менее 25 мм. Отвод, он же шина или коса, формируется также из цельной полосы, но уже выполненной из меди.



Глубинный анодный заземлитель «ГАЗ-М»





Готовый шестиметровый комплект ZandZ «Заземление в частном доме»

Чтобы определиться с тем, какое количество материалов понадобится для воплощения проекта, потребуется воспользоваться некоторыми расчетами.

Расчеты, схемы и способы организации



Если требуется сделать заземление в своими руками, размеры заготовок и готового продукта будут иметь первоочередное значение. В ряде случае можно обойтись теми комплектующими, которые имеются в наличии, и поэтому все расчеты по проекту можно адаптировать под уже имеющиеся материалы - арматуру или уголки.





Так, не обязательно использовать 4-метровую арматуру. В ряде случаев можно обойтись длиной одного электрода в 2,5-3 метра. Желательно чтобы все они имели одинаковую длину. Но при этом нужно учесть, что нижний конец электрода должен проходить вглубь земли минимум на 50 см ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. Она будет зависеть от климатической зоны. Проблема состоит лишь в том, что на том же уровне обычно .

Именно поэтому, создавая проект заземление , схема будет стоять на первом месте.

Совет! Координируйте весь проект с прочими установленными системами, иначе при выполнении можно случайно пробить токоведущий высоковольтный кабель или трубу с фекалиями и тем самым создать себе дополнительные проблемы, не доведя до конца работу.



Схема распределения элементов, точнее их контур, обычно выполняется в двух структурах – линейной и замкнутой. В первом случае все элементы располагаются в одну линию с промежутком между ними порядка 2,5 метров. Во втором – электроды располагаются в виде равностороннего треугольника с аналогичной длиной ребра – 2,5 метра. При этом во втором случае значительно экономится площадь, но требуется сделать дополнительный сварочный шов, чтобы замкнуть контур.

Подготовка



Проведя предварительные расчеты, и сверив их с технической документацией, регламентирующей местоположение распределительного щитка, и проектными данными коммуникационных систем, можно приступать к подготовке площади, на которой будет устанавливаться заземление. Ее предварительно потребуется избавить от излишней растительности, если заземление устанавливается на территории газона или , и от , если оно будет проходить под . Но стоит отметить, что этот участок лучше по окончании работ вовсе огородить или задекорировать, чтобы избежать вероятных негативных последствий.



В первую очередь необходимо провести разметку согласно тем данным, которые прописаны в расчетной части проекта. К примеру, требуется отмерять расстояние от щитка до места расположения электродов, отметить геометрическую форму контура и после этого установить направляющие, которые позволят корректно провести раскопку траншеи.



Траншею стоит копать неглубокую



Глубина траншеи должна составлять 50-70 см. Больше углубляться не стоит, в противном случае проводить сварку будет неудобно. Сильнее углубиться можно лишь в тех местах, где будут устанавливаться электроды. Это позволит быстрее вбить на необходимую глубину арматуру, а чтобы сварка была более комфортной эти точки, точнее круги вокруг них, можно дополнительно расширить, увеличив их диаметр.



Также на подготовительном этапе требуется заготовить все необходимые материалы, к примеру, заточить один край каждой арматуры.

Основная работа



Чтобы изготовленное устройство заземления в частном доме своими руками обрело свои первые элементы в подготовленную траншею требуется установить электроды – заземлители. Скорость их установки будет напрямую зависеть от твердости и плотности грунта. Чем больше, в нем камней и прочих препятствий, тем сложнее будет работа. Проще всего выполнять работу на песчаных и легких грунтах. В них арматура или уголки входят куда охотнее. Начало при этом достаточно сложное. Начинать вбивать электроды в грунт приходится на большой высоте, чтобы они вошли в почву перпендикулярно. Для этого придется использовать удобное и устойчивое основание – , старый стол , строительные леса. Но незначительно облегчить задачу можно, сделав углубление большим. В этом случае арматура будет опущена глубже, и вбивать ее будет легче.



Совет! Увлажните почву во время вбивания арматуры. Она будет входить в грунт куда охотнее. Но перед следующим этапом - сваркой убедитесь, что почва высохла



Долбить кувалдой по верхней незаостренной части арматуры придется с достаточно большой силой. Если ее недостаточно, воспользуйтесь перфоратором. Он значительно ускорит и облегчит процесс.



Выполнять всю работу в один день не обязательно, особенно, если делаете ее единолично и силы уже на исходе, отложите часть работ на следующий день. Это позволит восстановить силы и соблюсти технику безопасности.

Сварка основных элементов конструкции



После того как электроды будут установлены, можно формировать контур заземления в своими руками. Для этого потребуется установленную арматуру сварить с соединительной лентой. Если она будет не цельной, то дополнительно потребуется сварить и ее составляющие.

Все электроприборы бытового назначения не только делают наше существование комфортным, а и представляют определённую опасность для здоровья человека. Поэтому в сети любого класса напряжения (220 В или 380 В) всегда нужно предусматривать наличие заземления в частном доме, как его сделать, расскажем далее.

Для чего необходимо заземление

Заземление в электрической сети основано на элементарных физических законах и является универсальной системой защиты человека от поражения электрическим током, а текже системой защиты электрооборудования любого назначения от пробоя изоляции (зануление). Эксплуатация электрических сетей без заземления потенциально пожароопасна. Обустройство частного дома контуром заземления - обязательное условие для безопасного использования любых электрических приборов и аппаратов.

Согласно правил устройства электроустановок (далее ПУЭ), распространяющихся на все типы электроустановок, защитное заземление должно быть предусмотрено.

1.7.56. Для предотвращения поражения электрическим током при повреждении изоляции следует применять отдельно или в сочетании следующие меры защиты в случае косвенного прикосновения:

Защитное заземление (1.7.63, 1.7.65, 1.7.66);

Автоматическое отключение питания (1.7.61, 1.7.63);

Уравнивание потенциалов (1.7.78);

Оборудование класса II или с равноценной изоляцией (1.7.86, 1.7.87);

Защитное электрическое разделение цепей (1.7.86, 1.7.88);

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки (1.7.86, 1.7.89);

Системы сверхнизкого (малого) напряжения БСНН, ЗСНН, ФСНН (1.7.68–1.7.70);

Выравнивание потенциалов (1.7.65, 1.7.66).

ПУЭ-2009

Для объективного понимания, нужно разобраться в следующих терминах, согласно ПУЭ:

  • Прямое прикосновение - электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением, либо приближение к ним на опасное расстояние.
  • Косвенное прикосновение - электрический контакт людей или животных с открытой проводящей частью, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции.
  • Защита от прямого прикосновения - защита, предотвращающая поражение электрическим током при отсутствии повреждения изоляции проводников.
  • Защита при косвенном прикосновении - защита, предотвращающая поражение электрическим током в случае единичного повреждения.
  • Заземлитель - проводящая часть (проводник) или совокупность соединенных между собой проводящих частей (проводников), которые находятся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, например бетон.
  • Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземлитель с определенной точкой системы либо электроустановки или оборудования.
  • Заземляющее устройство - совокупность электрически соединенных между собой заземлителя и заземляющих проводников, включая элементы их соединения.

    • Заземление - выполнение электрического соединения между определенной точкой системы либо установки или оборудования и локальной землей.

    Примечание. Соединение с локальной землей может быть преднамеренным, непреднамеренным и случайным, а также постоянным либо временным.

Убедившись в необходимости заземления, можно приступить к рассмотрению вопроса самостоятельного оборудования частного дома заземляющим контуром.

Какие типы есть

Прежде всего, необходимо понимать, заземление какого назначения нужно смонтировать. Решающим фактором в принятии решения станет класс напряжения в частном доме (220 В или 380 В).

По своему назначению заземление существует двух типов: защитное и рабочее.

Рабочее - выполняется с целью предупреждения внезапного повышения величины напряжения в электроприборах бытового назначения. Такое может случится в следствии нарушения изоляции обмоток трансформатора. А также такой тип заземления защищает электроприборы от попадания молнии в конструкцию здания. В таком случае весь заряд уходит в землю.

Защитное заземление - осуществляется за счёт принудительного соединения корпуса электроприбором с землёй через проводник.

Для следующих бытовых приборов должно быть предусмотрено защитное заземление:

  • стиральная машина - её корпус имеет относительно большую электрическую ёмкость из-за эксплуатации в условиях повышенной влажности.
  • микроволновая печь - основной рабочий элемент печи - магнетрон. Он имеет большую мощность. Если контакт с заземлением в розетке плохой, то может возникнуть возрастание уровня магнитных излучений. Многие производители микроволновых печей оборудую клемму - заземлитель на тыльной стороне печи.

Для контакта заземляющего проводника в сети и электроприбора современные розетки оборудованы заземляющими контактами.


Заземление в бытовой электросети

Для обеспечения заземления существует шесть систем заземления. В отдельных строительных сооружениях, в частности, жилых домах используют две основных системы заземления.

Система TN-S-C - рекомендована для внедрения в последние годы. Выполнена такая схема с глухозаземлённой нейтралью на подстанции. Оборудование в этом случае имеет непосредственный контакт с землёй. К самому же потребителю земля (РЕ) и нейтраль/ноль (N) ведётся одним проводником (PEN). На входе в электросеть частного дома такой проводник разделяется на два независимых проводника.

Принципиальная схема

Такая система не предусматривает обязательной установки устройства защитного отключения (УЗО). Защита осуществляется автоматическими выключателями.

Недостаток такой системы - при повреждении или отгорании проводника PEN на протяжении участка подстанция/дом, появляется фазное напряжение на заземляющей шине дома. Такое напряжение ничем не отключается. Исходя из этого ПУЭ регламентирует жёсткие требования к такой линии: проводник PEN должен быть обеспечен механической защитой, а теже должно быть оборудовано периодическое местное заземление на опорах линии электропередач.

Многие линии электропередач, особенно в сельской месности, не удовлетворяют вышеуказанным условиям. Для такого случая рекомендована другая система заземления - система ТТ.


Принципиальная схема

Такая система заземления реализована за счёт отдельно идущего провода от заземляющего контура к вводному щитку постройки, а не от трансформаторной подстанции. Эта система более устойчива к повреждениям защитного проводника, но требует установки УЗО. Без оборудования системы такими устройствами, защита от поражения электрическим током отсутствует. В связи с этим ПУЭ рекомендует такую систему только как дополнительную к системе TN-S-C. (Если линия не соответствует требованиям системы TN-S-C).


Общий вид

Различие заземления для сети на 220В и 380В

Различия в системах заземления частных домов при рабочем напряжении 220 В или 380 В несущественны. В обоих случаях сооружается заземляющий контур. Разница заключается в способе подключения контура к домашней электрической сети.

В сети 220В - напряжение однофазное. В этом случае используют трёхпроводной проводник и розетки с тремя контактами (фаза, ноль, заземлитель).


Для сети 220 В

В сети 380 В - напряжение трехфазное. В этом случае используют пятипроводной проводник и розетки с пятью контактами (фаза - 3 шт, ноль, заземлитель).

Для сети 380 В

Виды

Основным назначением заземлителя является непосредственный электрический контакт с землёй. Заземляющее устройство (заземляющий контур) включает в себя заземлитель и совокупность всех соединённых с ним проводников. Включая элементы их соединений.

Заземлители бывают двух видов:

  • естественный - металлоконструкции, находящиеся на достаточной глубине в грунте либо железобетонный фундамент здания;
  • искусственный - независимо установленная в грунт металлоконструкция прямого назначения;

Искусственные заземлители различают по их конструкционным особенностям.



Комбинированная схема монтажа заземляющего устройства (контура) является самой эффективной. При выполнении монтажа с соблюдением необходимых правил, такой контур будет надёжным и долговечным.

Как сделать контур заземления для частного дома своими руками

Наиболее популярной схемой устройства защитного контура на сегодняшний день является схема треугольника. Она выполнена путём соединения металлической полосой трёх зарытых в грунт штырей. Такая схема отличается повышенной надёжностью. При обрыве или повреждении стальной соединяющей полосы с одной стороны, контур продолжит функционирование благодаря контакту с другой стороны.


Схема «треугольник»

Для изготовления и монтажа контура заземления понадобятся следующие материалы и инструмент:

Материалы:

  • стальной уголок 50–70мм, h=4мм, 3 шт. длина одного уголка не менее 2 метров;
  • стальная полоса 50–70 мм, h=4мм, 4 м. для соединения штырей из уголка;
  • стальная полоса 30 мм, h=4мм. для электрической связи заземляющего контура и вводного щитка здания. Длина зависит от местных условий;
  • электроды 3мм.

Инструмент:

  • лопата, лом, землеройный бур для обустройства ямок в грунте;
  • болгарка для нарезания металлических заготовок;
  • слесарный инструмент (молоток, кувалда, напильник, отвёртка, струбцина) для обработки и монтажа заготовок;
  • сварочный аппарат;
  • мерительный инструмент (рулетка, угольник) для разметки заготовок;

Места соединения заготовок заземляющего контура выполнять исключительно сварочным соединеним. Это регламентированно требованиями ПУЭ. Такой вид соединения обеспечивает максимально эффективный электрический контакт и наиболее устойчив к коррозии.

Работать электроинструментом следует с применением необходимых защитных средств: очки, спецодежда. Безопасность работы прежде всего.

При работе по заготовке уголка, один торец лучше срезать под острым углом. Такой уголок будет проще забивать в грунт.


Штыри для заземляющего контура

Рассмотрим процесс монтажа контура заземления поэтапно.



На этом работа по монтажу контура заземления завершена. Далее следует процесс его подключения к питающей сети частного дома.

После подключения контура к РЕ проводнику электрической сети, следует выполнить испытание работоспособности контура. Для этого используют специальные электроизмерительные приборы. Такое оборудование достаточно дорогостоящее. Поэтому используют более упрощённый вариант проверки работоспособности контура.

Такой способ осуществляется за счёт подключения в сеть лампы накаливания (100 Вт) следующим образом: фазный провод помещается на фазный контакт розаетки, а нулевой провод - непосредственно на конструкцию контура. При этом нужно обратить внимание на интенсивность работы лампы. Яркий свет свидетельствует о правильной работе контура. Тусклый, о некачественном контакте в местах соединения металлических элементов контура. В этом случае соединения следует усилить дополнительным сварочным швом.


Использование лампы накаливания

При определении величины сопротивления защитного заземления контура специальным прибором нужно помнить, что величина заземления не должна превышать 4 Ом. Если её значение больше, то это может свидетельствовать о плохом контакте контура с землёй. Для устранения этой проблемы можно залить землю водой в месте забивания штырей. Благодаря этому грунт уплотниться и площадь контакта увеличится.

Расчёт заземляющего устройства

Производят расчет заземляющего устройства также из условия максимальной величины сопротивления контура защитного заземления. Которая не должна превышать 4 Ом. Лучшим вариантом будет величина сопротивления искуственного заземлителя, не превышающая значение 1 Ом.

Выполнить основательный расчет заземлителя в домашних условиях, без наличия специальных знаний и технической литературы практически невозможно. Так как он предусматривает опытное определение удельного сопротивления грунта с учетом поправочных коэфициентов, учитывающих высыхание и промерзание грунта. Определение величины сопротивления растекания. Поэлементного расчета сопротивления контура исходя из его геометрических размеров, глубины залягания и влажности почвы. Коэффициент использования вертикальных заземлителей. Наличие естественных заземлителей. И другое.

Лучше, чтобы этим занимались специализированные организации, выдающие протокол о пригодности заземляющего контура и о соответствии его характеристик нормативным документам.

Существует упрощённый метод.

Упрощенный расчет заземлителя:

Для вертикального электрода заземлителя (одиночного) применяют такую формулу:

R1=0,84*p/L где:

R1 - сопротивление заземления, Ом;

р - удельное сопротивление грунта, Ом*м;

L - длина (глубина) заземлителя;

Для нескольких вертикальных заземляющих штырей (электродов):

R=R1/0,9*n где:

R - сопротивление одного электрода, Ом;

n - количество электродов в контуре заземления;

Таким образом, если известно удельное сопротивление грунта (p), то по первой формуле рсчитывают сопротивление одного электрода (R1). Полученное значение подставляют во вторую формулу и определяют количество электродов (n), при установленной длине (L).

В случае, когда удельное спротичление грунта не известно, можно воспользоваться справочной таблицой:


Значения для распространённых грунтов

Если на практике не удалось найти или измерять значение значение удельного сопротивления грунта на участке для монтажа контура, используют метод пробного погружения электрода. Метод заключается в переодическом измерении сопротивления электрода по мере его погружения в грунт. Прекратить забивать электрод можно в том случае, когда показатели сопротивления прекратили снижаться. Это значит, что электрод достиг глубины, на которой удельное сопротивление грунта становиться постоянным. В дальнейшем этот электрод нужно связать металлической полосой с другими элементами контура.

Выбор места для монтажа

От правильно подобранного места обустройства контура во многом зависит его эффективная и безопасная работа. Существует несколько рекомендаций по этому поводу:

  • Нельзя размещать контур заземления в месте постоянного или частого нахождения людей или животных. В момент пробоя изоляции и отвода напряжения в грунт, находящийся в непосредственной близости человек или животное могут пострадать. Лучше принять меры по ограждению такого участка.
  • Некоторые специаоисты рекомендуют располагать контур с северной стороны здания. Это объясняется более влажной сырой на таком участке.
  • Если почва через чур влажная и существует большая вероятность коррозии металла контура, то лучше изготовить его из стали большого сечения. А также конструкцию контура можно покрыть специальными токпроводящими материалами, которые защитят от коррозии, но не ухудшат электрический контакт с землёй.
  • Не стоит располагать контур заземления вблизи с теплокоммуникациями. Пересушенный грунт негатино сказывается напоказателе сопротивления контура.
  • Запрещено располагать контур в непосредстьвенной близости с газопроводом, проходящим в земле.
  • Глубина размещения контура должна быть ниже уровня замерзания грунта, но не менее 0,5 м.

Земляные работы и сборка конструкции

Земляные работы нужно проводить аккуратно. За ранее следует обдумать периметр работ с учётом возможного залегания в грунте коммуникаций различного назначения: трубопроводов, телефонных линий, кабельных линий электропередач. Лучше расположить контур вдали от таких объектов.

Земельные работы выполняются с применением стандартных инструментов: лопаты, лома, бура.


Монтаж контура заземления

При обустройстве траншей, их необходимо делать достаточно широкими. Это нужно для удобства выполнения сварочных работ. Ведь от качества сварочных соединений во многом зависит эффективность работы системы защитного заземления.

Болтовое соединение разрешается использовать лишь в месте вывода стальной полосы непосредственно к дому и соединения её с вводным щитом электросети.

В некоторых заземлителях заводского производства используют болтовые соединения, но качественный контакт в этих случаях достигается за счёт прижимных пластин и обмеднённых поверхностей электродов.


Соединение обмеднённых элементов контура прижимными пластинами

Сварочные соединения должны быть сплошными, длина сварочного шва не менее 100 мм.

Для наглядности приведен видеоролик, в котором представлен процесс обустройства контура защитного заземления в частном доме.

Видеоролик взят с интернет-ресурса Youtube, используется в ознакомительных целях и не является рекламой.

Видео: самостоятельный монтаж контура заземления

https://www.youtube.com/embed/Ji_MAJQm2PI https://www.youtube.com/embed/U_Ah5IcKwFw

Определённо, система защитного заземления в частном доме - это необходимость. Как видно, выполнение такой задачи вполне посильно каждому. Главное, верно подобрать место установки контура, правильно рассчитать его параметры и подопрать соответствующие материалы. Качественно выполненое заземление обеспечит защиту вашего дома и живущих в нём.

Современный частный дом, коттедж и даже садовый домик трудно представить без электричества и приборов, использующих электрическую энергию. Система электроснабжения в общем виде состоит из вводного щита, счетчика электрической энергии, автоматических выключателей и устройств УЗО, системы уравнивания потенциалов, групповых сетей, множества электрических розеток для подключения различных потребителей и других элементов. Для обеспечения надежной и безопасной работы системы электроснабжения, согласно правилам ПУЭ, все ее элементы должны быть надежно заземлены.

Функции заземляющего контура

Заземляющий контур является частью системы защитного заземления. Основная функция этой системы – обеспечение защиты людей от касания металлических корпусов оборудования, которые могут быть под напряжением в результате физического износа или пробоя изоляции. Кроме этого, система защитного заземления снижает уровень высокочастотных электромагнитных помех, производимых электрическими бытовыми приборами и элементами системы электроснабжения, обеспечивает безопасность электрических устройств в помещениях с повышенной влажностью и влажными процессами (стиральные и посудомоечные машины, электрические водонагреватели, банные электропечи, электрические полотенцесушители). В соответствии с действующими нормами (ПУЭ, издание 7 и ГОСТы по электробезопасности), все электробытовые приборы (за исключением устройств, не имеющих такой возможности, например осветительные приборы) должны быть присоединены к сети защитного заземления.

Заземляющий контур в частном доме выполняется из продольных и поперечных стальных заземлителей различного сечения, надежно соединенных между собой сваркой внахлест или болтовым соединением. В качестве продольного заземлителя по периметру дома на расстоянии 1 м от фундамента на глубине 0,7–1 метров прокладывается стальная полоса сечением 5х40 мм. В качестве поперечных заземлителей в землю вбивают стальные электроды длиной 3–5 метров круглого сечения диаметром 16 мм. Количество электродов должно определяться расчетным путем, исходя из электрического сопротивления грунта.

Схема заземляющего контура

Как правило, данных сведений при выполнении контура заземления нет. В таком случае можно воспользоваться следующим правилом: для обычных песчаных и глинистых грунтов выполняется 3–5 и более вертикальных заземлителей. Чем более каменистые и сухие грунты (если под вашим домом скала, валуны), тем большее количество заземлителей нужно выполнить. Рекомендуемое расстояние между ними составляет 3–5 метров. Если твердость грунта не позволяет вбить в него заземлитель на большую глубину, то параллельно первому контуру заземления можно выполнить второй на расстоянии 1–2 метра. В любом случае, если после выполнения работ вы хотите удостовериться в том, что контур заземления выполнен правильно, то можете измерить сопротивление. Для частного дома оно должно быть, согласно ГОСТу, не более 4 и 8 Ом для 380 и 220 В соответственно. Измерение следует выполнять только прибором, имеющим действующий сертификат проверки, и со строгим соблюдением инструкции.

Следует отметить, что в качестве материалов для контура заземления могут быть использованы как сталь, так и медь соответствующего сечения, однако применение цветных металлов ведет к необоснованному удорожанию и требуется только в особых случаях, например на подстанциях сверхвысокого напряжения. Если у вас под рукой не нашлось стальной полосы 5х40 мм, то ее можно заменить любым другим профилем при соблюдении минимальной толщины стороны не менее 5 мм и общей площади не менее 200 мм. Сталь круглого сечения диаметром 16 мм можно заменить уголком 50х50 толщиной 5 мм.

После монтажа контура заземления выполняется его ввод в дом. Для этого к контуру в удобном месте приваривается полосовая сталь 5х40 мм, а второй ее конец вводится в дом и соединяется с главной заземляющей шиной, и далее все элементы системы электроснабжения присоединяются к контуру через ГЗШ.

Для проверки работоспособности системы заземления можно выполнить простой тест: для розеточной сети, подключенной через устройство УЗО, выполнить подключение лампы-переноски к фазе и к защитному заземлению («третьему проводу»). УЗО измеряет разницу токов между фазой и рабочим нулем и, если эти токи не равны между собой, выполняет отключение. Для того чтобы определить, где фаза, а где ноль, необходимо воспользоваться отверткой-индикатором. Если в результате теста УЗО сработал, значит, ток «утек» в контур заземления.

При соблюдении всех требований и качественном выполнении работ контур заземления дома послужит надежным источником электробезопасности.

В настоящее время система TN-S в России в частном секторе практически не встречается. От трансформаторов подстанции не протянут отдельный провод заземления (PE) к потребителю. Значит, остается провести заземление самостоятельно по системе TN-C-S или ТТ. В частном доме это сделать намного легче, нежели в многоквартирном.

Примечание. Система заземления ТТ используется только в том случае, если выполнены все установленные к ней требования и приведена причина отказа от системы TN-C-S.

Отличие частного дома от многоквартирного в том, что в частном доме действительно есть «земля», а в многоэтажке ее просто не достать и подключение заземления ограничивается щитком на этаже.

Вариантов подключения заземления в частном доме 2 : по системе TT и TNC-S. Второй вариант встречается наиболее часто, поскольку требует меньше усилий при установке. Заземление начинается от ГЗШ, установленной в ВУ или в щитке дома.

Наилучшим вариантом все-таки является тот, когда заземление делается на опоре, с которой идет линия к дому.

Если заземление сделано непосредственно в доме, то при отгорании ноля на линии, например, где-нибудь возле подстанции, нолем окажется провод, который ведет от столба к дому, и вообще вся нейтраль в доме.

«Ну и что? Ноль он и есть ноль», - скажете вы. Не следует забывать, что на линии, ведущей от подстанции до вашего частного дома, есть еще подключения к другим домам. Вся нагрузка, которая ложилась на нулевой провод ЛЭП, ляжет в этом случае на ноль, находящийся в вашем доме.


Если же заземление установлено от шины в ВУ, нагрузка ляжет на провод, который ведет от линии к шине, а он, как правило, по сечению соответствует проводу на линии.

Система заземления ТТ используется только в частных домах . Ее установка сопряжена с некоторыми трудностями, в частности урегулированием такой системы в организации электроснабжения. Дело в том, что система ТТ должна пройти апробацию и быть заверена специалистом из технадзора.


Трехфазная схема щитка в частном доме с разделенным проводником нейтрали и заземления

1 - пластиковый или металлический корпус щита; 2 - соединительные элементы нолевых рабочих проводников; 3 - соединительный элемент РЕ-проводника, а также уравнивания потенциалов; 4 - соединительный элемент фазовых проводников групповых сетей; 5 - выключатель дифференциального тока; 6 - автоматические выключатели; 7 - линии групповых цепей; 8 - дифференциальный автоматический выключатель; 9 - счетчик

Чаще всего многие организации предлагают такую систему заземления без вмешательства со стороны владельца дома, конечно, не забыв при этом взять плату за ее монтаж. Если постараться, то можно выполнить эту работу самостоятельно, но после окончания придется ее проверить при помощи все той же организации и заверить документально.

Если вспомнить систему TN-S, то ТТ очень на нее похожа. Отличие в том, что проводник заземления не уходит на подстанцию к заземлителю, а располагается непосредственно на участке рядом с домом. На подстанции система заземления сделана специалистами по всем нормам ПУЭ. На личном участке придется сделать то же самое.


Вариант трехфазной сети с раздельными нейтральным и заземляющим проводниками

1 - пластиковый или металлический корпус щита; 2 - соединительные элементы нолевых рабочих проводников; 3 - соединительный элемент зажимов РЕ-проводника, а также уравнивания потенциалов; 4 - соединительный элемент фазовых проводников групповых цепей; 5 - выключатель дифференциального тока; 6 - автоматические выключатели; 7 - линии групповых цепей; 8 - счетчик

Очевидно сходство с системой TN-S - провод заземления не контактирует с нулевым и фазовым, а существует сам по себе.

Внимание! Использование УЗО при системе заземления ТТ является обязательным.


Схема трехфазного подключения в более простом варианте

1 - вводный автомат; 2 - трехфазный электросчетчик; 3 - дифавтомат; 4 – шина заземления; 5 – нолевая шина; 6 - модульные автоматические выключатели; 7 - однополюсные дифавтоматы

Теперь следует разобраться, куда ведет провод, который уходит в землю от шины заземления, расположенной в домашнем щитке. Заземление - это вовсе не пруток арматуры, воткнутый в землю, с привязанным к нему в виде изящного бантика проводом заземления. Чтобы создать полноценный контур заземления, нужно приложить гораздо больше усилий.


Есть всего 2 варианта, как это сделать. Первый из них трудоемкий, но его можно выполнить самостоятельно. Второй выполнят специалисты, но, конечно, не бесплатно. Выбор за вами.

Рассмотрим такой вариант: заземление состоит из заземляющего провода и заземлителя . Заземляющий провод должен быть с сечением жилы не меньше сечения фазовой жилы кабеля, проложенного в доме, но и не больше. Этот провод подключается к шине заземления в распределительном домашнем щитке. К данной шине сходятся все провода заземления от электроприборов.


Заземлитель - это стальная конструкция, которая выравнивает потенциалы в случае появления в заземляющем контуре напряжения. Именно поэтому она должна иметь достаточно большой контакт с грунтом. Далее производятся очень сложные расчеты: определяется сопротивление грунта, какая конструкция, и на какую глубину должна быть установлена. Совершенно разные случаи, когда грунт - сухой песок и влажный чернозем. При первом варианте понадобится очень массивная конструкция, при втором - небольшой арматурный прут, вбитый неглубоко. Чтобы не возиться с расчетами, преодолевая сложнейшие электротехнические формулы, можно сделать конструкцию, которая удовлетворяет всем требованиям практически при любых условиях.

Монтировать такой заземлитель надо так: взять 3 уголка, каждый длиной не меньше 3 м и размерами полок не менее 50 х 50 мм. В качестве замены уголка подойдет обычная труба диаметром 16 мм и толщиной стенки не меньше 3 мм (чтобы не разбить вершину трубы кувалдой). Еще понадобятся 3 куска уголка по 3 м, с размерами полок 40 х 40 мм. Далее нужно прокопать траншею от дома до места, где будет вкопан заземлитель. Эта траншея должна быть глубиной не менее 0,5 м и примерно такой же ширины - так удобнее. Затем в местах, где будут вбиты штыри, выкапываются ямки одинаковой с траншеей глубины - по 0,5 м. Эти ямки необходимо соединить между собой канавками, по которым пройдет соединяющий штыри уголок.


После этого надо сделать самое трудное - вбить трехметровый уголок в землю так, чтобы над дном ямки его конец возвышался не больше чем на 15–20 см. Чтобы легче это сделать, концы уголка затачиваются в острие. Понадобится широкая устойчивая стремянка или козлы, чтобы забивать с них уголок. После того как он вбит на нужную глубину, все 3 отрезка размерами 40 х 40 мм соединяются между собой уголком при помощи сварки. В итоге получается равносторонний треугольник размером 3 х 3 х 3 м. Вершина одного из уголков заранее просверливается для соединения с заземляющим проводником. Такое соединение выполняется при помощи болтового зажима. Для этого конец оголенной жилы заземляющего проводника надо запрессовать в наконечник с подходящим под болт отверстием. Затем закопайте траншею и ямки и поставьте знак, обозначающий место, где спрятан заземлитель и проводник до дома, чтобы в дальнейшем не нарушить его при каких-либо работах.

Внимание! При выполнении работ нанятым электриком необходимо проследить, чтобы в грунт рядом с заземлителем не добавлялась пищевая соль. Это делается для того, чтобы снизить сопротивление заземлителя, улучшив его контакт с почвой. Якобы заземлитель должен пройти испытание на замер сопротивления. Не следует так делать! Солевой раствор за несколько лет разъест металл заземлителя, который потеряет свои свойства.

Примечание. Необязательно выполнять заземлитель в виде треугольника, можно забить уголок и линией в ряд. Необходимо лишь соблюдать расстояние между уголками - оно должно быть не меньше 3 м.

После того как заземлитель установлен на место, его засыпают грунтом, лучше - песком, чтобы в дальнейшем облегчить доступ к кабелю.

Теперь рассмотрим другой вариант - при этом способе не придется копать землю и вбивать уголок в грунт. Здесь используется модульная штырьевая система . Это недавнее изобретение, и, следует признать, очень удачное. Чтобы создать наибольшую площадь для соприкосновения грунта с заземлителем, стальной штырь, покрытый медью, забивают на глубину 20–40 м. Для условий средней полосы России это означает, что практически в любом случае данный штырь соприкасается с грунтовыми водами, что резко снижает его сопротивление. Для заземлителя это один из важнейших показателей. Удобство такого типа заземления налицо: не надо копать траншеи, достаточно небольшой ямки 50 х 50 х 40 см.


Единственное «но» - вбить такой заземлитель молодецкими ударами кувалды не получится. Для этого используется перфоратор со специальной насадкой. Перфоратор - ударная дрель не подойдет, поскольку нужна работа именно в ударном режиме без вращения головки.

Провод заземления монтируется на стержень при помощи специального зажима, который идет в комплекте с остальным оборудованием. На вопрос о том, на какую глубину придется забивать заземление, можно ответить, только замеряя сопротивление при помощи мультиметра. Это достаточно сложные расчеты, выполнить которые может только квалифицированный специалист.

Самостоятельно производить их не следует, поскольку сопротивление все равно придет замерять техник из организации со своим оборудованием - никто не поверит вам на слово, что глубина заземлителя достаточна. Следует знать лишь цифры, которые являются нормативом. Для трехфазной сети с напряжением 380 В сопротивление заземлителя должно быть не более 2 Ом, для однофазной с напряжением 220 В - не более 4 Ом.

Впрочем, если можно сделать заземление без оглядки на технадзор, то необходимо узнать уровень залегания грунтовых вод. Заземлитель, достающий до этой отметки, наверняка удовлетворит условиям нормативов. При варианте, когда система заземления дома TN-C-S по устройству заземлителя аналогична системе ТТ, к нему не такие строгие требования, поскольку заземленный ноль находится на подстанции и соединен с ГЗШ в ВУ или ВРУ.


Внимание! Если ГЗШ находится на ВУ, то соединять в дальнейшем ноль и заземление нельзя! Такое соединение должно быть единственным на одном участке, по принципу «либо одно, либо другое», ВУ на столбе или ВРУ возле дома или внутри него.

Современная бытовая техника и аппаратура требует наличия заземления. Только в этом случае производители будут поддерживать свои гарантии. Обитателям квартир приходится ждать капремонта сетей, а владельцам домов можно все сделать своими руками. Как сделать заземление в частном доме, каков порядок действий и схемы подключения — обо всем этом читайте тут.

Вообще, контуры заземления могут быть в виде треугольника, прямоугольника, овала, линии или дуги. Оптимальный вариант для частного дома — треугольник, но вполне подойдут и другие.

Заземление в частном доме — виды заземляющих контуров

Треугольник

Заземление в частном доме или на даче чаще всего делают с контуром в виде равнобедренного треугольника. Почему так? Потому что при таком строении на минимальной площади получаем максимальную площадь рассеивания токов. Затраты на устройство заземляющего контура минимальны, а параметры соответствуют номам.


Минимальное расстояние между штырями в треугольнике контура заземления — их длина, максимальное — удвоенная длина. Например, если штыри забиваете на глубину 2,5 метра, то расстояние между ними должно быть 2,5-5,0 м. В этом случае при измерении сопротивления контура заземления получите нормальные показатели.

Во время работ не всегда получается сделать треугольник строго равнобедренным — камни попадаются в нужном месте или другие труднопроходимые участки грунтов. В этом случае можно штыри сдвигать.

Линейный контур заземления

В некоторых случаях проще сделать контур заземления в виде полукруга или цепочки штырей, выстроенных в линию (если нет свободного участка подходящих размеров). В этом случае расстояние между штырями тоже равно или больше длины самих электродов.


При линейном контуре необходимо большее число вертикальных электродов — чтобы площадь рассеивания была достаточной

Недостаток такого способа — для получения нужных параметров необходимо большее количество вертикальных электродов. Так как забивать их — то еще удовольствие, при наличии мета стараются сделать треугольный контур.

Материалы для контура заземления

Чтобы заземление частного дома было эффективным, его сопротивление не должно быть больше 4 Ом. Для этого необходимо обеспечить хороший контакт заземлителей с грунтом. Проблема в том, что измерить сопротивление заземления можно только специальным прибором. Эту процедуру проводят при вводе системы в эксплуатацию. Если параметры хуже, акт не подписывают. Потому, делая заземление частного дома или дачи своими руками, старайтесь строго придерживаться технологии.


Параметры и материалы штырей

Штыри заземления обычно делают из черного металла. Чаще всего используется пруток сечением 16 мм и больше или уголок параметрами 50*50*5 мм (полочка 5 см, толщина металла — 5 мм). Обратите внимание, что арматуру использовать нельзя — ее поверхность каленая, что изменяет распределение токов, к тому же в земле она быстро ржавеет и разрушается. Нужен именно пруток, не арматура.


Еще вариант для засушливых регионов — толстостенные металлические трубы. Их нижнюю часть сплющивают в виде конуса, в нижней трети сверлят отверстия. Под их установку сверлят лунки требуемой длины, так как забить их не получится. При пересыхании грунтов и ухудшении параметров заземления, в трубы заливают соляной раствор — для восстановления рассеивающей способности грунтов.

Длинна стержней заземления — 2,5-3 метра. Этого достаточно для большинства регионов. Конкретнее есть два требования:



Конкретные параметры заземления можно высчитать, но требуются результаты геологического исследования. Если у вас таковые имеются, можно заказать расчет в специализированно организации.

Из чего делать металлосвязь и как соединять со штырями

Все штыри контура соединяются между собой металлосвязью. Ее можно сделать из:

  • медного провода сечением на менее 10 мм 2 ;
  • алюминиевого провода сечением не менее 16 мм 2
  • стальной проводник сечением не менее 100 мм 2 (обычно полоса 25*5 мм) .

Чаще всего штыри между собой соединяются при помощи стальной полосы. Ее приваривают к уголкам или оголовкам прутка. Очень важно чтобы качество сварного шва было высоким — от этого зависит пройдет ли ваше заземление испытание или нет (будет ли оно соответствовать требованиям — сопротивление меньше 4 Ом).


При использовании алюминиевого или медного провода к штырям приваривают болт большого сечения, к нему уже крепят провода. Провод можно накрутить на болт и прижать шайбой с гайкой, можно провод оконечить разъемом подходящего размера. Главная задача та же — обеспечить хороший контакт. Потому не забудьте зачистить болт и провод до чистого металла (можно обработать шкуркой) и хорошо поджать — для хорошего контакта.

Как сделать заземление своими руками

После того как закуплены все материалы, можно приступать к собственно изготовлению контура заземления. Для начала нарезают металл на отрезки. Длина их должна быть больше расчетной примерно на 20-30 см — при забивании вершины штыре изгибаются, так что приходится их срезать.


Заточить забиваемые края вертикальных электродов — дело пойдет быстрее

Есть способ уменьшить сопротивление при забивании электродов — один конец уголка или штыря заточить под углом 30°. Этот угол оптимален при забивании в грунт. Второй момент — к верхнему краю электрода, сверху, приварить площадку из металла. Во-первых, по ней проще попасть, во-вторых, меньше деформируется металл.

Порядок работ

Независимо от формы контура, начинается все с земляных работ. Необходимо выкопать канаву. Лучше ее сделать со скошенными краями — так она меньше обсыпается. Порядок работ такой:



Собственно, на этом все. Заземление в частном доме своими руками сделали. Осталось его подключить. Для этого надо разобраться со схемами организации заземления.

Ввод контура заземления в дом

Контур заземления необходимо каким-то образом завести на шину заземления. Сделать это можно при помощи стальной полосы 24*4 мм, медной проволоки сечением 10 мм2, алюминиевым проводом сечением 16 мм2.

В случае использования проводов, их лучше искать в изоляции. Тогда к контуру приваривается болт, конец проводника надевается гильза с контактной площадкой (круглой). На болт накручивается гайка, на нее — шайба, затем провод, сверху — еще одна шайба и все это затягивается гайкой (картинка справа).


Как завести «землю» в дом

При использовании стальной полосы есть два выхода — завести в дом шину или провод. Стальную шину размером 24*4 мм тянуть очень не хочется — вид неэстетичный. Если есть — можно при помощи того же болтового соединения провести медную шину. Она нужна гораздо меньшего размера, смотрится лучше (фото слева).

Также можно сделать переход с металлической шины на медный провод (сечение 10 мм2). В этом случае к шине приваривают два болтана расстоянии в несколько сантиметров друг от друга (5-10 см). Медный провод закручивают вокруг обоих болтов, прижимая их с помощью шайбы и гайки к металлу (затягивать как можно лучше). Это способ — самый экономный и удобный. Требует не так много денег, как при использовании только медного/алюминиевого провода, провести его через стену проще, чем шину (даже медную).

Схемы заземления: какую лучше сделать

В настоящий момент в частном секторе используют только две схемы подключения заземления — TN-C-S и TT. В большинстве своем к дому подходит двухжильный (220 В) или четырехжильный (380 В) кабель (система TN-С). При такой проводке кроме фазного (фазных) провода приходит защитный проводник PEN, в котором объединены ноль и земля. На данный момент этот способ не обеспечивает должной защиты от поражения электротоком, потому рекомендуется заменить старую двухпроводную проводку на трехпроводную (220 В) или пятипроводную (380 В).


Для того чтобы получить нормальную трех- или пяти- жильную проводку необходимо провести разделение этого проводника на землю PE и нейтраль N (при этом необходим индивидуальный контур заземления). Делают это во вводном шкафу на фасаде дома или в учетно-распределительном шкафу внутри дома, но обязательно до счетчика. В зависимости от способа разделения получают либо систему TN-C-S, либо TT.

Устройство в частном доме системы заземления TN-C-S

При использовании этой схемы очень важно сделать хороший индивидуальный контур заземления. Обратите внимание, что при системе TN-C-S для защиты от поражения электрическим током необходима установка УЗО и дифавтоматов. Без них ни о какой защите речь не идет.

Также для обеспечения защиты требуется к земляной шине отдельными проводами (неразрывными) подключить все системы, которые сделаны из токопроводящих материалов — отопление, водоснабжение, арматурный каркас фундамента, канализация, газопровод (если они выполнены из металлических труб). Потому шину заземления необходимо брать «с запасом».


Для разделения PEN проводника и создания заземления в частном доме TN-C-S нужны три шины: на металлическом основании — это будет шина PE (земляная), и на диэлектрическом основании — это будет шина N (нейтрали), и маленькая шина-расщепитель на четыре «посадочных» места.

Металлическую «земляную» шину надо прикрепить к металлическому корпусу шкафа так, чтобы был хороший электрический контакт. Для этого в местах крепления, под болты, с корпуса счищают краску до чистого металла. Нулевую шину — на диэлектрическом основании — лучше крепить на дин-рейку. Такой способ установки выполняет основное требование — после разделения шины PE и N нигде не должны пересекаться (не должны иметь контакта).


Заземление в частном доме — переход с системы TN-С на TN-С-S

  • Пришедший с линии проводник PEN заводится на шину-расщепитель.
  • На эту же шину подключаем провод от контура заземления.
  • С одного гнезда медным проводом сечением 10 мм 2 ставим перемычку на земляную шину;
  • С последнего свободного гнезда ставим перемычку на земляную шину (тоже медный провод 10мм 2).

Теперь все — заземление в частном доме сделано по схеме TN-C-S. Далее для подключения потребителей фазу берем от вводного кабеля, ноль — с шины N, землю — с шины PE. Обязательно следим, чтобы земля и ноль нигде не пересекались.

Заземление по системе TT

Преобразование схемы TN-C в TT происходит вообще просто. От столба приходят два провода. Фазный и дальше используется как фаза, а защитный PEN-проводник крепится к «нулевой» шине и дальше считается нулем. На шину заземления напрямую подается проводник от сделанного контура.


Заземление в частном доме своими руками — схема TT

Недостаток этой системы в том, что она обеспечивает защиту только той техники, у которой предусмотрено использование «земляного» провода. Если есть еще бытовая техника, сделанная по двухпроводной схеме, она может оказаться под напряжением. Даже если корпуса их заземлить отдельными проводниками, в случае проблем напряжение может остаться на «нуле» (фазу разорвет автомат). Поэтому из этих двух схем предпочтение отдают TN-C-S как более надежной.

Возможно вас заинтересует