Монтаж контура заземления — принцип действия и расчет

Монтаж контура заземления — принцип действия и расчет

Контурное заземление устанавливается для защиты зданий от пожаров, а людей от ударов током. Выполняя работы, необходимо соблюсти требования ПУЭ, правильно рассчитать, смонтировать контур и проверить уровень его сопротивления.

Устройство и принцип действия заземления

Устройство контура заземления

В жилых помещениях зачастую устанавливают систему TN, нейтраль которой глухо заземлена. Заземляющий провод соединяет все потребители электричества с защитным контуром. Последний имеет малое сопротивление, а ток всегда проходит в цепи там, где сопротивление меньше. По сравнению с заземляющим устройством, тело человека отличается большим сопротивлением, поэтому контур и позволяет решить возложенные на него задачи.

Контурное заземление – это система в виде равностороннего треугольника, прямоугольника либо квадрата, собранная из вертикальных заземлителей – стальных стержней или уголков, которые соединены с помощью сварки в верхних точках горизонтальными стальными полосами. Его подключают к заземляемому оборудованию кабелем. Наиболее распространенным видом конструкции является треугольная.

Наружный контур закапывают в землю. Уровень сопротивления растеканию токов защитного устройства различается в зависимости от типа почвы, ее структуры.

Наилучшие показатели фиксируются при установке контура заземления в торфянистой, суглинистой и глинистой почве. В последнем случае при условии близко подходящих к поверхности подземных вод. Если почва состоит из плотных каменистых включений, показатели ухудшаются.

Можно собрать контур самостоятельно или использовать готовый комплект.

Разновидности контуров заземления

Схемы заземления в частном доме

Различают несколько типов конструкций, используемых для заземления.

Традиционные системы заземления

Система такого типа состоит из минимального числа элементов: двух вертикальных электродов из металлической арматуры и одного горизонтального в виде полосы, который соединяет два предыдущих. Сечения и размеры элементов должны соответствовать нормам. Устанавливать заземление рекомендуется на северной затененной стороне участка, во влажном месте. Однако из-за того, что контур зачастую изготавливают из стали и покрывать его краской нельзя, он быстро коррозирует. Также на сопротивление такого устройства влияют температура и уровень влажности почвы, поскольку контур размещают в верхних слоях.

Глубинные системы заземления

Глубинная система заземления

Такую систему изготавливают модульно-штыревым способом. По сравнению с предыдущим вариантом, она отличается:

• долгим сроком службы,
• простыми расчетами,
• неподверженностью влиянию окружающей среды,
• отсутствием необходимости в обслуживании,
• легкостью монтажа.

Замер сопротивления смонтированного оборудования должен выполняться специалистами.

Наружный контур заземления состоит из вертикальных электродов и горизонтальных заземляющих элементов. Он изготавливается из четырех полос толщиной 40-50 мм и устанавливается на удалении не менее 1 м от здания. Горизонтальная полоса должна располагаться на глубине от 50 до 70 см от поверхности.

Проведение расчета защитного контура

Длина заземляющего стержня должна быть не меньше 1.5 – 2 м

Чтобы выполнить точный расчет заземляющего контура, необходимо учитывать:

• влажность грунта,
• среднюю температуру зимой и летом в местности монтажа,
• уровень сопротивления и солености почвы,
• сечение и длину заземлителей и электродов,
• расстояние от дома до контура.

Расчет производят по формулам, эта процедура сложна для человека, не обладающего инженерным образованием. Однако даже если произведены правильные вычисления, реальное сопротивление контура будет отличаться от расчетного в силу большого количества влияющих динамических факторов.

На деле многие учитывают лишь удаленность контура от фундамента, а затем корректируют сопротивление, измерив данный показатель уже смонтированной конструкции.

Минимальные размеры арматуры применяемые для монтажа заземляющих устройств

Рекомендуемые размеры заземлителей:

• полосы – ширина – 40-50 мм, толщина – 4-5 мм, не менее 2,5 м длиной,
• уголки – толщина полок – 4-5 мм, ширина полки 40-50 мм, не менее 2,5 м длиной,
• стержни (обязательно гладкие) – сечение 16-20 мм, не менее 2,5 м длиной,
• труба – толщина стенки 3,5 мм, диаметр не менее 32 мм, длина – не менее 2,5 м.

Точные расчеты с учетом всех параметров необходимо проводить, если нужно заземлять крупные торговые и промышленные сооружения.

Объекты, требующие оснащения контуром

Металлическая проводка обязательно должна заземляться

В обязательном порядке должны заземляться:

• помещения, где работают станки, приборы и источники освещения с металлическими корпусами и кожухами,
• комплектные трансформаторные подстанции, а также здания, в которых размещено электротехническое оборудование со стальными корпусами,
• вторичная обмотка измерительного трансформатора,
• металлические трубопроводы для кабелей, помещения, где одновременно расположены металлоконструкции и кабели, провода.

Не требуется заземлять устройства, которые установлены на уже заземленное оборудование, автоматы защиты в электрощитках, электроизмерительные устройства.

Схемы подключения

К наиболее распространенным схемам подключения относятся замкнутая треугольная и линейная. Замкнутая система более стабильна в работе, поскольку даже при повреждении одного из горизонтальных заземлителей она продолжит выполнять свою функцию. Линейная в этом смысле проигрывает замкнутой конструкции. Она перестает работать, если повреждена перемычка.

Помимо линейной и треугольной конструкции, могут изготавливаться овальные и прямоугольные защитные устройства, но они менее популярны.

Контур заземления внутри объекта

Общедомовое заземление

Контур заземления располагают как снаружи, так и внутри помещений. При его создании внутри помещения необходимо соблюдать правила:

• Не использовать в качестве нулевых защитных проводников трубопроводы центрального отопления, канализации и подобные, несущие тросы, металлические рукава, бронепровода.
• Заземляющие и нулевые проводники прокладывают открытым способом, так как они должны быть доступны для осмотра, и окрашивают в желто-зеленые полоски.
• Проходы через стены и перекрытия оформляются с помощью неметаллических несгораемых труб.
• Стальные шины окрашивают, места сварных соединений обрабатывают масляной краской.
• В сырых помещениях проводники приваривают к опорам.

Это основные правила, но существуют и другие, которые актуальны при прокладке внутреннего контура в помещениях с агрессивной средой, в цехах промышленных предприятий.

Установка контура заземления

Цифровой измеритель мощности, тока, амперметр, напряжения и энергии в электросети с ЖК дисплеем

Согласно классическому порядку монтажа контура заземления, сначала выполняются подготовительные работы, затем осуществляют непосредственно установку устройства и измеряют сопротивление.

Подготовка к монтажу

Для монтажа необходимо подготовить инструменты:

• лопату,
• болгарку или ножовку по металлу,
• сварочный инвертор,
• перфоратор,
• гаечные ключи на 8, 10,
• измерители тока, напряжения, сопротивления.

Подготовка к заземлению в частном доме

Из материалов потребуются:

• Уголки, изготовленные из стойкой к коррозии стали, 40×40×4/50×50×5 см и длиной не менее 2,5 м. Или стальные круглые стержни диаметром 20 мм.
• Три металлических полосы длиной 250 см, шириной от 40 до 60 мм и толщиной в районе 5 мм. Чем больше расстояние между электродами, тем лучше растекание токов, так как электромагнитные поля меньше взаимодействуют друг с другом. В идеале расстояние между электродами должно соответствовать их длине или увеличиваться кратно этому параметру.
• Полоса из нержавеющей стали для соединения контура с фундаментом 40×4 или 50×5 мм или силовой кабель.
• Болты М8, М10.
• Токопроводник из меди.

Место под установку контура должно располагаться недалеко от фундамента и распределительного щитка.

Монтаж защитного устройства

Земельная подготовка к прокладке контура заземления

Первым шагом делают траншеи глубиной порядка 80 см под контур заземления и полосу, соединяющую систему с фундаментом. Конфигурация траншей должна соответствовать форме контура заземления. В данном случае выполняется заземление в виде треугольника со сторонами размером по 2,5 м каждая.

Металлические уголки стоит заострить, чтобы они легче входили в грунт. Их вбивают в почву, а не выкапывают углубления. Электроды должны войти в грунт плотно. Перемычки приваривают к электродам. Обрабатывают сварные швы битумной мастикой для защиты от коррозии. Кабель по траншее подводят в дом, к электрощитку. Для этого с помощью болтов и гаек закрепляют на вертикальный заземлитель запакованный в концевой контакт кабель. Для этого используют шины из меди (10мм2), алюминия (16 мм2) или металла (75 мм2). Засыпают контур сначала песком, потом землей.

Замер сопротивления защитного устройства

Измерение сопротивления заземляющих устройств

Чтобы проконтролировать работоспособность устройства, рекомендуется замерить его сопротивление растеканию токов по всем правилам. Работы лучше выполнять зимой или летом, когда сопротивление грунта максимальное. За норму сопротивления защитного контура принимают показатели 15, 30, 60 Ом или 2, 4 и 8 Ом при измерении с естественными заземлителями и повторными заземлителями отходящих линий для сети 660-380, 380-220 или 220-127 В, соответственно.

Проверка сопротивления в контуре

Чтобы замерить заземление правильно, должны использоваться специальные измерительные устройства – «МС-08» или «МС-416» и пробные электроды. Методика такова:

1. Потенциальный электрод размещают между контуром и домом на расстоянии не менее 20 м. Другой на прямой линии с первым и защитным устройством, на расстоянии не более 40 м.
2. Подключив напряжение, измеряют сопротивление.
3. Измерение заземления проводят несколько раз, постепенно приближая выносной электрод, но не ближе чем на 5 м.

Определение величины сопротивления выполняют по наихудшему результату из полученных.

Наиболее распространенные ошибки

Необходимо обязательно обрабатывать сварные швы заземления от коррозии

При монтаже заземляющего устройства наиболее часто допускают следующие ошибки:

• Контур подключают не в ту точку электроустановки, например, непосредственно к оборудованию. Он должен подключаться к главной заземляющей шине.
• Вместо контура используют трубу водоснабжения, отопления или другие подобные. Они могут быть заземляющими конструкциями с некоторыми оговорками и далеко не всегда.
• Отсутствие связи нулевого проводника в заземляющем устройством, а также установка отдельных автоматических выключателей в нулевом проводнике.
• Использование в качестве заземлителей арматуры, закопанных металлических предметов, рабочего нуля, заборов.
• Использование контуров заземления, изготовленных из элементов малого сечения.
• Сварной шов менее 10 см.
• Сварные швы не обрабатывают от коррозии битумными мастиками.
• Полоса контура, которая вышла из земли, не окрашивается. Она должна быть окрашена черной или желто-зеленой краской.
• Недостаточная длина горизонтальных и вертикальных заземлителей.
• Недостаточное заглубление горизонтальных элементов.
• Устанавливают контур заземления, но не заземляют основные коммуникации, состоящие из металлических элементов: водоснабжения, отопления, газоснабжения, канализации.

Должна быть предусмотрена возможность отключения заземляющего устройства от электроустановки для производства измерений, то есть полоса, которая выходит из заземляющего устройства, должна отсоединяться. Такую возможность дает болтовое соединение элементов.

Если установка произведена в соответствии со всеми правилами, удалось должным образом измерить сопротивление и показатели соответствуют норме, здание надежно защищено от короткого замыкания и его последствий.

Как правильно сделать заземление в доме: все размеры схема подключения своими руками монтаж контура

Заземление в частном доме является обязательной процедурой для обеспечения безопасности жителей. Полноценная функциональность такой конструкции зависит от правильно подобранной схемы, материалов изготовления, соблюдения норм и технологии ее монтажа.

Зачем делать заземление в частном доме

Эксплуатация электрических приборов в жилом доме сопровождается риском их замыкания либо повреждением изоляционного покрытия проводов. Такие участки являются опасными для жизни человека. Если он прикоснется к неисправному электрооборудованию, его ударит током, т.к. тело является хорошим проводником.

Устройство контура заземления

Контур заземления – это несколько электродов, которые соединены между собой металлическим стержнем и закопаны в землю. Такие конструкции чаще всего имеют квадратную либо треугольную форму.

Глубина установки штырей

Вертикальные штыри заземления забивают в грунт на глубину до 0,6 м, но не выше уровня промерзания. Между ними оставляют расстояние от 2,5 до 3 м. На дне траншеи концы электродов соединяют стальной пластиной.

Почему нельзя ставить отдельные

Согласно ПУЭ, запрещено делать заземление частных жилых зданий с помощью 1 штыря.

Существует такое понятие, как «сопротивление растеканию». Вокруг заглубленного в землю стержня создается максимальное напряжение и плотность электрического тока. Когда он проходит через грунт, увеличивается сопротивляемость его движению, которое через установленное расстояние прекращается. Эту точку называют зоной растекания.

Один электрод обеспечивает малую зону и медленное растекание электрического тока, поэтому в заземляющих конструкциях используют минимум 2-3 штыря.

Нормы заземления для частного дома

Требования к обустройству заземления загородных коттеджей:

1. Расстояние между жилым домом и внешним контуром устройства – от 1 до 10 м. Рекомендуемое – от 2 до 4 м.
2. Заглубление штырей – на 2-3 м. Часть стержня (0,2-0,25 м) оставляют на поверхности для соединения стальной пластиной.
3. Минимальное сечение шины, которую прокладывают к треугольнику от вводного электрощита, – 16 мм².
4. Для соединения элементов заземляющей конструкции на щитке используют болты. Связку электродов осуществляют полоской из металла с помощью сварки.
5. Максимальное значение сопротивления конструкции – при использовании сети 220 В – 8 Ом, 380 В – 4 Ом.

Внешний заземляющий контур размещают на глубине ниже уровня замерзания почвы, иначе пучение почвы будет выталкивать штыри на поверхность.

Виды контуров заземления

Для мгновенного стекания электротока в грунт подсистема его распределяет на несколько электродов, которые размещены друг от друга на расстоянии. Это позволяет увеличить площадь рассеивания. Есть 2 варианта изготовления заземления.

Линейный

В этом случае 2-3 электрода размещают полукругом либо в линию. Такой контур используют, если площадь земельного участка не позволяет сделать замкнутую конструкцию.

Треугольник

В этом случае используют 3 штыря и соединяют их между собой металлическими полосками. Готовое изделие получается в форме треугольника с равными сторонами.

Схемы заземления: какую выбрать

Заземляющая система загородного коттеджа зависит от варианта сетевой подводки к ней. Часто используют принцип TN-C. При напряжении 220В сетевое напряжение обеспечивает воздушная двухпроводная линия либо двухжильный кабель. При 380В применяется четырехпроводная линия либо четырехжильный кабель.

В этом случае PEN-ввод делят на параллельные проводники.

PEN-проводник, размещенный во вводном шкафу, подразделяют на 3 шины:

• нейтраль – N;
• земля – РЕ;
• распределитель на 4 соединения.

Шину N размещают на изоляторах, РЕ соединяют с корпусом вводного шкафа. Друг с другом проводники не контактируют. К распределителю подводят контур. Заземлитель соединяют медной перемычкой сечением от 10 мм² с шиной N.

В этом случае шины не расщепляют во вводном щитке, т.к. нейтраль и земля уже разделены в сети. Только проводник РЕ соединяют с заземлителем.

Что потребуется для заземления

Для самостоятельного обустройства системы заземления загородного жилого дома понадобятся следующие инструменты и материалы:

• штыковая лопата;
• кувалда;
• комплект гаечных ключей;
• сварочный аппарат;
• перфоратор;
• болгарка;
• уголок 50х50 мм из нержавеющей стали (длиной 2 м);
• медный провод сечением 6 мм²;
• полоска из нержавейки 4х40 мм (ее длина равна расстоянию от крыльца жилого здания до места расположения контура заземления);
• 3 металлические полоски (длина каждой – 120 см, минимальная толщина – 4 мм, ширина – 4 см);
• болт М10 или М8.

На толщине электродов экономить не рекомендуется – от этого зависит надежность и срок эксплуатации заземляющей конструкции.

Расчет заземления для частного дома

Расчет системы заземления для загородного жилого дома осуществляется по формулам.

Сопротивление грунта

Ro = (Pэкв/2π×L)×(ln(2L/d)+0.5ln((4T+L)/(4T-L)), где:

• Pэкв – эквивалентный удельный показатель сопротивляемости почвы;
• d – диаметр электрода (м);
• L – длина электрода (м);
• T – расстояние от поверхности земли до центра электрода (м).

Количество электродов

• Ro – сопротивляемость грунта (рассчитывается по формуле выше);
• Ψ – климатический коэффициент;
• Rн – максимальное сопротивление контура (60 Ом при сетевом напряжении 220 В, 15 Ом для 380 В).

На основании полученных значений собирается конструкция заземления.

Как сделать заземление своими руками

Прежде чем самостоятельно обустроить заземление своего загородного дома, рекомендуется изучить пошаговую инструкцию, как правильно сделать и установить конструкцию.

Выбор места установки контуров

В первую очередь на участке подбирают безопасное для жителей коттеджа место размещения контура заземления. При пробое электрической проводки срабатывает защита, и весь ток уходит на закопанные в землю электроды. В этот момент здесь находиться очень опасно.

Поэтому участок закладки системы подбирают там, где никто не ходит. Лучше сделать отвод за зданием возле забора, но расстояние от заземлителя до фундамента дома не должно превышать 1 м. Опасную зону дополнительно рекомендуется загородить небольшим деревянным заборчиком.

Начальные земляные работы

На выбранном участке размечают треугольник с равными сторонами по 3 м и снимают грунт на глубину 0,5 м. Ширина равна размеру штыковой лопаты. Это делается для облегчения сваривания металлической полоски со штырями.

От треугольника выкапывают траншею аналогичного заглубления до фундаментного основания жилого здания. В нее закладывают вывод для тока, который соединяет электрощит с заземляющим контуром.

Установка заземлителей

В готовую траншею закладывают заземляющую конструкцию. Для этого концы штырей предварительно затачивают болгаркой, затем забивают их в грунт на глубину 3 м по концам треугольника. Их верхние окончания должны располагаться на плоскости ямы.

Сварка

К выступающим концам забитых в землю электродов приваривают полоски из металла толщиной 4 мм и шириной 40 мм. В результате получается стальной треугольник, к которому приваривают длинную стальную полосу, пролегающую до фундамента жилого дома. Здесь осуществляют подключение заземляющей конструкции к проводникам, выходящим на щиток. Для этого к концу полоски на расстоянии 0,3-1 м от поверхности земли приваривают болт М8 (М10).

Обратная засыпка

После завершения сварочных работ траншею засыпают грунтом и тщательно утрамбовывают. Но предварительно на дно ямы заливают соляной раствор. Для его приготовления используют ведро воды и 2-3 пачки соли.

Проверка сопротивления

При самостоятельном обустройстве заземления многие владельцы загородных коттеджей интересуются, нужно ли покупать для проверки сопротивления системы специальный прибор. Такое устройство заводского изготовления стоит дорого. Если в дальнейшем его использование не планируется, рекомендуется сделать похожее приспособление своими руками с помощью обычной лампочки на 100 Вт и проводов.

Чтобы проверить, работает система или нет, самодельное устройство одним контактом подключают к фазе, другим – к контуру заземления. Если лампа горит ярко, значит, все монтажные работы сделаны правильно. Тусклый свет говорит о том, что между элементами конструкции слабый контакт.

Если лампочка не загорелась, значит, при сборке были допущены ошибки либо неправильно разработана схема.

Что лучше – самодельные контуры или покупной комплект

Для обустройства заземления загородного дома можно купить уже готовый комплект устройства. Это позволит быстро установить конструкцию, часто даже без использования сварочного оборудования. Для соединения отдельных элементов производители изготавливают специальные крепежи.

Заводские конструкции считаются более надежными, т.к. все детали изготавливаются из нержавеющего металла, дополнительно обрабатываются защитными составами. Но они дорого стоят – от 7000 до 10000 руб.

Система заземления, собранная своими руками из имеющихся дома материалов, позволяет хозяевам частного коттеджа существенно сэкономить. А если правильно рассчитать схему и качественно выполнить монтажные работы, самодельная конструкция прослужит не меньше, чем заводская.

Частые ошибки при установке

Владельцы загородных домов при самостоятельном обустройстве заземляющих конструкций часто допускают такие ошибки:

1. Покрывают электроды слоем лакокрасочного материала с целью защиты изделия от коррозии. В результате такое покрытие препятствует протеканию тока в грунт.
2. Соединяют болтами штыри заземления с металлическими связями. В результате коррозии элементы конструкции теряют между собой контакт.
3. Далеко размещают треугольный контур от фундамента здания. Это приводит к существенному увеличению сопротивления заземляющей системы.
4. Используют одновременно алюминиевые и медные проводники. В этом случае из-за контактной коррозии ухудшается соединение элементов.
5. Используют для электродов очень тонкий профиль. В результате образования коррозии существенно повышается сопротивляемость металлического изделия.

При обнаружении любых недостатков в системе их рекомендуется мгновенно устранять. Заземляющее устройство, работающее с нарушениями, неспособно обеспечить надежную безопасность владельцам частных домов, в которых используется бытовое электрооборудование.

Как правильно сделать контур заземления

Основным элементом обеспечения безопасности электроустановок является защитное заземление. Сопутствующие системы: автоматические защитные выключатели, предохранители, молниезащита — не могут функционировать при его отсутствии, и становятся бесполезными.

Что такое заземление

Это комплекс, состоящий из металлических конструкций и проводников, который обеспечивает электрический контакт корпуса электроустановки с физической землей, то есть с грунтом. Система начинается с заземлителя: металлического электрода, заземленного в грунт. Эти элементы не могут быть одиночными, для надежности они объединяются в заземляющий контур.

Как это работает

Внешний контур заземления (который находится непосредственно в грунте), соединяется с помощью надежного проводника с внутренним контуром в помещении, или с щитком заземления. Далее, с помощью внутренней сети защитных проводников, производится подключение к корпусам электроустановок, и контактам заземления на коммутационных устройствах (распределительные щитки, коробки, розетки и прочее).

Устройства, генерирующие электроэнергию, также имеют систему заземления, с которой соединяется нулевая шина. При возникновении аварийной ситуации (фаза соединилась с корпусом электроустановки), возникает электрическая цепь между фазным проводником и нулевой шиной по линии заземления. Сила тока в аварийной цепи спонтанно возрастает, срабатывает устройство защитного отключения (автоматический выключатель) или перегорает предохранительная вставка.

Результат работы исправной системы:

• не происходит возгорание силового кабеля (опасность пожара);
• предотвращается возможность поражения электротоком при касании аварийного корпуса электроустановки.

Сопротивление тела человека в десятки раз выше, чем сопротивление заземления. Поэтому сила тока (при наличии фазы на корпусе электроустановки) не достигнет опасной для жизни величины.

Из чего состоит заземление

1. Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
2. Внутренний контур заземления. Токопроводящая шина, размещенная внутри здания. Охватывает периметр каждого помещения. К этому устройству подсоединяются все электроустановки. Вместо внутреннего контура может быть установлен щиток заземления.
3. Заземляющие проводники. Соединительные линии, предназначенные для подключения электроустановок непосредственно к заземлителю, или внутреннему контуру заземления.

Рассмотри эти компоненты подробнее.

Внешний, или наружный контур

Монтаж контура заземления зависит от внешних условий. Прежде чем начать расчет, и выполнить проектный чертеж, необходимо знать параметры грунта, в котором будут установлены заземлители. Если вы сами строили дом, эти характеристики известны. В противном случае лучше вызвать геодезистов, для получения заключения по грунту.

Какие бывают грунты, и как они влияют на качество заземления? Примерное удельное сопротивление каждого типа грунта. Чем оно ниже, тем лучше проводимость.

• Глина пластичная, торф = 20–30 Ωм·м
• Суглинок пластичный, зольные грунты, пепел, классическая садовая земля = 30–40 Ом·м
• Чернозем, глинистые сланцы, полутвердая глина = 50–60 Ом·м

Это лучшая среда для того, чтобы установить наружный контур заземления. Сопротивление растекания тока будет достаточно низким даже при малом содержании влаги. А в этих грунтах естественная влажность обычно выше среднего.

• Полутвердый суглинок, смесь глины и песка, влажная супесь — 100–150 Ом·м

Сопротивление немного выше, но при нормальной влажности параметры заземления не выйдут за нормативы. Если в регионе установки установится продолжительная сухая погода, необходимо принимать меры к принудительному увлажнению мест установки заземлителей.

• Глинистый гравий, супесок, влажный (постоянно) песок = 300–500 Ом·м

Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.

Важно! Неверный расчет контура заземления, игнорирование параметров, часто приводят к печальным результатам: поражение электротоком, выход из строя оборудования, возгорание кабеля.

Многие владельцы объектов, экономя «на спичках», просто не понимают, для чего нужен контур заземления. Его задача при соединении фазы с землей обеспечить максимальную величину тока короткого замыкания. Только в этом случае быстро сработают устройства защитного отключения. Этого невозможно достичь, если сопротивление растекания тока будет высоким.

Определившись с грунтом, вы сможете выбрать тип, и самое главное — размер заземлителей. Предварительный расчет параметров можно выполнить по формуле:

Расчет приведен для вертикально установленных заземлителей.

Расшифровка величин формулы:

• R0 — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
• Рэкв — удельное сопротивление грунта, см. информацию выше.
• L — общая длина каждого электрода в контуре.
• d — диаметр электрода (если сечение круглое).
• Т — вычисленное расстояние от центра электрода до поверхности земли.

Задавая известные данные, а также меняя соотношение величин, вы должны добиться значения для одного электрода порядка 30 Ом.

Если установка вертикальных заземлителей невозможна (по причине качества грунта), можно рассчитать величину сопротивления горизонтальных заземлителей.

Важно! Монтаж горизонтального контура более трудоемок и связан с повышенным расходом материала. К тому же, такое заземление сильно зависит от сезонной погоды.

Поэтому лучше потратить больше времени на забивание вертикальных стержней, чем следить за барометром и влажностью воздуха.

И все же приводим формулу расчета горизонтальных заземлителей.

Соответственно, расшифровка дополнительных величин:

• Rв — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
• b — ширина электрода — заземлителя.
• ψ — коэффициент, зависящий от погодного сезона. Данные можно взять в таблице:

• ɳГ — так называемый коэффициент спроса горизонтально расположенных электродов. Не вдаваясь в подробности, получаем цифры из таблицы на иллюстрации:

Предварительный расчет сопротивления необходим не только для правильного планирования закупок материала: хотя будет обидно, если вам не хватит для завершения работ, пары метров электрода, а до магазина несколько десятков километров. Более-менее аккуратно оформленный план, расчеты и чертежи, пригодятся для решения бюрократических вопросов: при подписании документов о приемке объекта, или составлении ТУ с компанией энергосбыта.

Разумеется, никакой инженер не подпишет бумаги только на основании пусть и красиво исполненных чертежей. Будут произведены замеры сопротивления растекания.

Далее расскажем о том, как добиться правильных характеристик внешнего контура заземления.

Технология проведения работ

Выбираем место размещения заземлителей. Разумеется, недалеко от дома (объекта), чтобы не пришлось прокладывать длинный проводник, который придется механически защищать. Желательно, чтобы вся площадь контура находилась на территории, которую вы контролируете (являетесь собственником). Чтобы в один прекрасный момент, ваша защитная «земля» не была выкопана пьяным экскаваторщиком. Так что забивать штыри за забором не будем.

Подойдет огород (за исключением картофельной грядки), палисадник, клумба возле дома. Возделываемые участки предпочтительнее, они регулярно поливаются. А дополнительная влага в земле пойдет на пользу заземлению. Если ваш грунт обладает низким удельным сопротивлением — можно установить заземление на площадке, которая затем будет покрыта асфальтом или плиткой. Под искусственным покрытием земля не пересушивается. Да и риск повредить контур заземления минимален.

Разумеется, необходимо учитывать дальнейшие планы. Если в месте установки контура через год появится гараж со смотровой ямой — лучше сразу выбрать место поспокойнее.

В зависимости от формы площадки, выбираем порядок расположения электродов: в линию, или треугольником.

Важно! Вне зависимости от расположения, вертикальных заземлителей должно быть не менее трех.

Если выбран треугольник — размечаем площадку соответствующей формы со сторонами 2.5–3 метра. Копаем траншею в форме равностороннего треугольника на глубину 70–100 см, шириной 50–70 см. Мы знаем, что все заземлители соединяются между собой. Проводник должен быть углублен на расстояние не менее 50 см, с учетом минимального уровня грунта (например, вскопка грядки). Если сверху будет уложено покрытие — его толщина в расчет не берется. Только чистый грунт.

Можно выбрать весь грунт, не только по периметру траншеи. Получится треугольная яма глубиной 0.7–1.0 м. Готовый контур можно будет засыпать грунтом с низким удельным сопротивлением. Например, золой или пеплом. Соли проникнут в землю, и будут способствовать снижению общего сопротивления растекания тока.

После чего, по углам ямы (траншеи) начинаем забивать электроды.

Параметры заземлителей (рассматриваем вертикальное расположение)

• Сталь без гальванического покрытия:

Круг — диаметр 16 мм.

Труба — диаметр 32 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 100 мм².

• Сталь оцинкованная

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 25 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².

• Медь

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 20 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 50 мм².

Важно! Категорически запрещено бурить скважины, а затем погружать в них заземлители. При таком способе монтажа сопротивление увеличивается в разы.

Грунт должен плотно облегать металлическую поверхность заземлителя. Красить электроды запрещено!

А как быть, если по расчетам длина каждого из трех электродов превышает 1.5–2 метра? Есть небольшие секреты.

1. Электроды забивают не кувалдой, а вибратором, отбойным молотком с насадкой, или перфоратором. Кувалда подойдет для высоты чуть более 1 метра. Это вариант для идеального грунта с наименьшим сопротивлением.
2. Совершенно не обязательно устанавливать трехметровую стремянку. Длинные электроды соединяются между собой по мере погружения в грунт. Если вы купили фабричный комплект — заземлители составные, можно набрать из сегментов любую длину.
3. Для кустарного изготовления также есть способ забить в землю 4 метровый уголок. Нарезаем электрод на куски по 1.5 метра. Забиваем первый сегмент. Привариваем к нему следующий — забиваем далее. И так до расчетной глубины.

Информация: часто бывает, что заземлитель упирается в монолитное препятствие (например, на глубине 2.5 метра), а расчетная глубина — 3.5 м. В этом случае электрод просто обрезается, а в контуре заземления будет добавлен еще один стержень, для компенсации потерянной длины.

Соединяем электроды проводником. Если арматура стальная — лучше всего подойдет сварка. Медные стержни соединяются болтовой стяжкой, проводник должен иметь сечение не менее 30% от сечения электродов.

После сборки контура, проводим замеры сопротивления растекания тока. Требования к контуру заземления для индивидуального жилья — 10 Ом. Измерение лучше доверить сертифицированным специалистам, у которых имеется соответствующее оборудование. Тем более, что при получении ТУ от энергетиков, вам все равно придется представить систему заземления для измерений. Если сопротивление выше нормы — добавляем электроды и привариваем их к контуру. Пока не получим норму.

Контур заземления внутри объекта

Как правило, это стальная шина, проложенная открытым способом по внутренней поверхности стен, вблизи пола.

В индивидуальных жилых домах монтаж внутреннего контура заземления не проводится. По причине невысокого класса опасности помещения, и небольшого количества электроустановок. Вместо внутреннего контура устанавливается заземляющий щиток, или главная заземляющая шина (ГХШ).

Щиток соединяется либо с внутренним контуром (как на иллюстрации), либо с помощью проводника с внешним контуром заземления. Непосредственно от щитка выполняется разводка проводников защитного заземления по электроустановкам. Часто вместо щитка заземления, может применяться контактная колодка «PE», непосредственно во входном щите квартиры.

Мы подробно рассмотрели, что такое контур заземления, для чего он нужен, и каким он должен быть согласно ПУЭ. Самостоятельная установка не снижает ответственности: от выполнения требований безопасности зависит ваша жизнь, и жизнь домочадцев.

Видео по теме

Заземление в частном доме – принцип действия, требования и рекомендуемые схемы

Среди различных возможностей сделать жилье безопасным, особое место занимает заземление в частном доме: схема электросети любого современного дома не будет утверждена, если в ней не будет предусмотрено подключения к заземляющему контуру.

Существует несколько вариантов и схем заземления частного дома, плюс четкие требования ПУЭ (правила устройства электроустановок) – все это надо знать и понимать, чтобы электричество в доме было безопасным.

Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия

Заземление в частном доме считается важной частью системы электроснабжения. Его монтируют с такими целями:

• Защита обитателей дома от поражения электротоком (при касании прибора с нарушенной изоляцией электропроводки);
• Корректная работа современных электрических устройств;
• Безопасная эксплуатация газового оборудования;
• Эффективная работа молниезащиты.

Принцип действия системы основан на элементарных законах физики, которые говорят, что электрический ток всегда движется в сторону наименьшего сопротивления.

При повреждении изоляции прибора ток выходит (замыкается) на корпус. Такая ситуация чревата сбоями в функционировании и поломкой, не говоря об опасности для человека получить чувствительный разряд, случайно дотронувшись рукой до поверхности.

Видео описание

Ёмко и наглядно схема заземления частного дома, зачем она нужна и какой должна быть – показаны в следующем видео:

При наличии заземления ток распределяется с учетом величины сопротивления тела и заземляющего контура дома (в обратно пропорциональной зависимости).

Тщательно продуманное защитное заземление образует электрическую цепь с сопротивлением, значительно меньшим, чем сопротивление человеческого тела. Ток, проходящий через человека, не окажет опасного воздействия, а основной заряд уйдёт в грунт.

Главным элементом заземления частного дома служит контур заземления – ПУЭ определяет его как металлические проводники и электроды-заземлители (стержни или трубы), заглубленные в грунт.

Внутренняя электропроводка по современным стандартам выполняется трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Провода защитного заземления соединяют контур с электроустройствами.

Чтобы обеспечить безопасность при грозах, используют предназначенные для этого устройства — разрядники, рассчитанные на большие величины токов и напряжений.

Современные системы заземления и рекомендации ПУЭ

В настоящее время существуют три системы заземления электросети, TN, TT и IT. Преимущественно в быту используется одна из разновидностей первой из них – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Видео описание

Про разницу между системами TN и TT – на видео:

Расшифровка аббревиатур

Первая буква говорит о способе заземления источника питания, вторая характеризует заземление потребителя.

• T – источник (потребитель) заземлен;
• I – токоведущие части источника изолированы от земли;
• N – потребитель присоединен к точке заземления источника (занулен).
• С – проводники N (нулевой рабочий) и РЕ (нулевой защитный) объединены в один общий проводник PEN;
• S – функции проводников N и РЕ разделены.

Подвиды системы TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) различаются по способу подключения проводников N и PE.

Система TN-C

В этом случае один проводник (N и PE объединены на всем протяжении электросети) исполняет как рабочие, так и защитные функции.

Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен. Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения). По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).

Система TN-S

Здесь проводники N и PE разделены, напряжения на корпусах электроприборов не появляется. Система безопасна и хорошо защищает человека, домашнее электрооборудование и здание. Основной недостаток – высокая себестоимость обустройства.

Система TN-C-S

Комбинированная система. На выходе от источника питания проводники N и PE объединены в одном проводнике. На входе в здание добавляется защитный проводник PE.

При решении вопроса, какое заземление лучше для частного дома, следует обратиться к своду ПУЭ. Он рекомендует подсистему TN-C-S как основную для большинства потребителей; она проста в организации и надежнее других защищает от пожара вследствие короткого замыкания.

Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы

Системы защитного заземления (заземляющие устройства) принято делить на следующие элементы:

• заземлитель (контур заземления); встречается естественный и искусственный вариант;
• заземляющие проводники.

Согласно ПУЭ предпочтительным будет использование естественного заземлителя (металлический забор или трубопровод), если его сопротивление соответствует установленным нормам. В противном случае разрешено использовать искусственный заземлитель. Для его сооружения необходимы:

• Металл для заземлителя (труба, гладкая арматура, стальной уголок, прут, лента).
• Провод из стали, меди или алюминия достаточного сечения.
• Крепежный материал (металлические уголки, хомуты, муфты).
• Крепления и изоляция из пластика.

Модульно-штыревое заземление

Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением. Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой. Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.

Контур из черного металла

Такая конструкция имеет ограниченный срок службы (5-10 лет, из-за коррозии); с течением времени сопротивление контура значительно ухудшается. Допускается использование черного металлопроката с антикоррозионным покрытием, но надо обращать внимание, чтобы такое покрытие не было диэлектриком.

Требования к сопротивлению заземляющего устройства.

Заземление для частного дома имеет смысл, если сопротивление контура минимально. В таком случае (когда сопротивление человека намного превышает сопротивление контура) через тело пройдет неощутимый заряд, а оставшийся потенциал уйдет в землю.

Сопротивление определяется типом, количеством и глубиной заложения заземляющих элементов, а также свойствами грунта. Оптимальными считается суглинистые и глинистые почвы с влажностью 20-40%.

Чтобы убедиться, что заземляющее устройство выполняет свои функции, проводится измерение сопротивления.

Видео описание

Как проводятся измерения — на видео:

Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C

В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).

По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.

При возведении новых домов эта система не допускается; там, где она сохранилась, рекомендуется по возможности переходить систему TN-C-S (на входе в здание провод PEN повторно заземляется с последующим разделением на PE и N). При аварийной ситуации проводник N отсоединяется от сети, уберегая бытовые электроприборы и их хозяев от проблем.

Переход на систему TN-C-S в домах с изношенной электропроводкой оправдан соображениями безопасности.

Зачем при наличии заземления нужно УЗО

УЗО (устройство защитного отключения) представляет собой быстродействующий выключатель, работающий в паре с контуром заземления и реагирующий на утечку тока разрывом цепи.

Схема без заземления и УЗО

Когда изоляция проводника нарушается, фаза появляется на металлическом корпусе электрического прибора. Если току некуда уйти дальше, то при контакте человека с корпусом электроприбора, разряд пойдет через тело. Последствия будут зависеть от множества факторов и результаты могут быть разные – от испуга до перебоев в работе сердца.

Без наличия заземления фаза на поверхности прибора с поврежденной проводкой будет оставаться, пока не выключится вводной автомат.

УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)

В такой системе при нарушении изоляции проводника УЗО сразу не сработает, так как не возникнет ток утечки. Но как только человек прикоснется к поврежденному прибору, то часть тока уйдет в тело и УЗО сработает.

Даже без наличия заземления ток будет течь через тело человека только в течение времени, необходимого для срабатывания УЗО – обычно это десятые доли секунды. Как итог – возможны болезненные ощущения, но фатального исхода скорее всего удастся избежать.

Схема с защитным проводником (TN-S и TN-C-S) и УЗО

Если электроприбор контактирует с контуром заземления и подключен через УЗО, то в случае замыкания фазного проводника на металлический корпус электроприбора, сразу же появляется утечка тока (который уходит в землю). УЗО срабатывает и разрывает цепь.

Газовый котел и УЗО

В первую очередь надо понимать, что заземление газового котла в частном доме должно выполняться в обязательном порядке — исключений не существует.

Заземление газового котла и установка УЗО выполняются одновременно. Это необходимое условие при подключении газа к жилому дому, так как на корпусе газового котла во время работы образуется поверхностное напряжение.

Заземление газового котла в частном доме позволит избежать поломки дорогостоящего электронного оборудования и предотвратить возгорание, причиненное статическим электричеством. Эта мера, учитывая высокую взрывоопасность газа, служит дополнительной защитой от пожара.

Какие проводятся работы при монтаже заземления

Весь процесс создания заземляющего контура делится на следующие этапы:

• После определения безопасной глубины конструкции (там, где грунт всегда влажный) выкапывается траншея.
• Металлические стержни (заземляющие электроды) заглубляются в грунт.
• Собирается контур заземления: стержни, расположенные в ряд или в форме фигуры (обычно треугольник), соединяют лентой или трубами, свариваются последовательно.
• Контур дополнительно приваривается к токоотводу стальной лентой.
• Готовый заземлитель подключается к электрощиту, траншея засыпается.

При монтаже, грамотные специалисты учитывают некоторые важные нюансы:

• Контур должен располагаться ниже линии промерзания грунта. В противном случае, когда вода в земле превратится в лед, то грунт перестанет проводить ток и заземление не будет работать.
• Заземляющие электроды нельзя окрашивать, так как слой краски это диэлектрик и контакта контура с землей не будет.

Заключение

Все, что стало привычным в повседневной жизни – холодильник, СВЧ-печь, гидромассажная кабина – не должно нести опасность. Грамотно спроектированное заземление в загородном доме, когда контур системы и корпуса приборов являются одним целым, должно обеспечивать безопасное электроснабжение, без риска для людей и их окружения.