Заземление в частном доме схема контура заземления


О том, насколько важна для частного дома или коттеджа правильно смонтированная система заземления, сказано уже немало. Поэтому повторять об опасности поражения электрическим током в доме, не подключенном к заземляющему контуру, особой нужды нет. И если вы желаете по максимуму обеспечить безопасность своего жилого пространства, то информация, изложенная в настоящей статье, без сомнения, будет вам полезна.

Виды заземления для частного дома

В зависимости от конструктивных особенностей подходящей к дому линии электропередачи применяются различные системы заземления. Различают следующие их разновидности: TN-S, TN-C, TN-C-S, TT и т. д. Частные дома и коттеджи обычно подключают к системам заземления двух типов: TN-С-S и TT. И если в вашем доме отсутствует заземление, то именно эти системы проще всего реализовать на практике, именно их многие умельцы создают самостоятельно, именно о них и пойдет речь в настоящей статье.

Коротко поясним, что означают буквы в названии систем:


  1. Первый символ обозначает параметры заземления на источнике питания (T – земля и т.д.).
  2. Второй символ (N или Т) характеризует параметры заземления открытых частей домашних электроустановок. Буква N, к примеру, обозначает зануление или соединение защитного проводника домашней электроустановки с нейтралью источника питания (трансформаторной подстанции).
  3. Буквы S и C обозначают подвид системы, в которой заземление производится через источник питания.

Проще говоря, если первыми в обозначении стоят буквы TN, то речь идет о системе с глухим заземлением источника питания, а электрическая система потребителя присоедениена к его нейтрали посредством нулевых и защитных проводников. Как мы уже говорили, системы заземления бывают нескольких разновидностей:

  1. TN-C – система, имеющая совмещенные нулевой и защитный проводники. Подводящая линия в данном случае состоит из двух- или четырехжильных кабелей (фазный и нулевой проводники – в однофазной системе электроснабжения, три фазных и один нулевой – в трехфазной системе электроснабжения). Систему TN-C трудно назвать полноценной системой заземления, ведь заземляющие проводники электроустановки в ней подключаются к нулевому проводу, идущему от трансформатора. Обычно ее называют занулением, потому как выполнять все функции заземляющего контура она едва ли способна.
  2. TN-S – система, имеющая разделенные нулевой и защитный проводники. Подводящая линия в данном случае состоит из трех- или пятижильных кабелей (фазный, нулевой и защитный проводники – в однофазной системе электроснабжения, три фазных плюс нулевой и защитный проводники – в трехфазной системе электроснабжения).

  3. TN-C-S – система, в которой нулевой и защитный проводник совмещает свои функции лишь на определенном участке, который начинается возле источника питания и заканчивается на вводе в дом. Здесь же происходит их разделение на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) провода (защитный проводник в такой системе подвергается повторному заземлению). По сути, система TN-C-S создается на базе TN-C.
  4. TT – система, в которой домашняя система электроснабжения имеет обособленное глухое заземление, которое никак не соединяется с заземлением питающей подстанции.

Заземление во всех системах категории TN производится через трансформаторную подстанцию, в то время как система TT предполагает создание заземляющего контура непосредственно возле дома. Можно долго спорить о том, какая из двух систем лучше – TN-C-S или TT, поэтому сразу обозначим подводные камни двух этих систем.

Если вы задумываетесь о создании системы TN-C-S, то в первую очередь следует удостовериться в надежности ЛЭП, подводящей электричество к вашему дому. Ведь состояние загородных линий электропередачи (а они, в большинстве случаев, воздушные) оставляет желать лучшего. Никто не даст гарантии, что в один прекрасный день, в результате аварии на линии (если под своей тяжестью накренится хлипкая опора и т.п.), оголенный нулевой провод не соединится с проводом фазным. В итоге ноль отгорит от трансформатора, а мы получим смертельно опасное напряжение, «гуляющее» по корпусу домашних электроприборов.


Поясним: PEN – это совмещенный рабочий нулевой (N) и защитный нулевой (PE) проводник, соединяющий трансформаторную подстанцию с вводным домашним щитком.

Использование кабеля СИП в составе подводящей линии дает некоторые гарантии безопасности, но при неудовлетворительном состоянии наземных опор все эти гарантии можно поставить под сомнение. Проще говоря, создавать систему заземления типа TN-C-S можно, только имея полную уверенность в надежности подводящей ЛЭП.

Система ТТ в частном доме также имеет свои недостатки. Системы представленного типа требуют обязательного наличия в цепи заземления устройств защитного отключения УЗО или диффавтоматов, которые регулярно следует проверять на предмет работоспособности. Для обеспечения безопасной работы ТТ должна быть оснащена системами уравнивания потенциалов и искусственным заземляющим контуром, создание которых требует времени, усилий и определенных затрат.

На практике создание системы TN-C-S всегда выглядит более предпочтительным, но при сомнительном состоянии токоподводящих линий (подводящая линия образована неизолированными проводниками, наблюдаются ее частые обрывы, воздушные опоры находятся в неудовлетворительном состоянии и т. д.) в качестве более надежной альтернативы рекомендуется создавать систему ТТ.


Коротко о системе TN-S

Если к дому подведена система TN-S, то вводной щиток достаточно оборудовать заземляющей шиной, к которой следует подключить вводной заземляющий проводник PE и защитные проводники, идущие к домашним потребителям. Проводник РЕ можно подключить к повторному заземляющему контуру. К вопросу о том, как это сделать, мы еще вернемся.

Речь идет о разделении входящего нулевого провода, который подводится к потребителю в системах TN-C и разделяется при создании системы TN-C-S. Подобное деление изображено на схеме.

Конструкция системы TN-C-S

Если к вашему дому подходит система TN-C, если вы удостоверились в безупречном состоянии подводящей линии и убедились, что в качестве подводящего проводника используется кабель СИП, можно приступать к созданию системы заземления типа TN-C-S.

Разделение проводника на защитный провод PE (имеющий желто-зеленый цвет) и на нулевой (имеет голубой цвет) производится во вводном щите.

В щите же к системе подключается повторное заземление.

Разделение проводника PEN производится по следующей схеме:

Для разделения следует использовать две шины: главную заземляющую (ГЗШ) и нулевую (N). Главная заземляющая шина подключается к дополнительному заземляющему контуру через корпус щитка, к ней же подключается вводной кабель PEN и подсоединяются заземляющие клеммы розеток, установленных в доме. К шине N подключаются: электросчетчик, защитные автоматы и силовые клеммы домашних точек энергопотребления.

Более наглядно разделение показано на фото.

Основные требования к узлу разделения проводника PEN состоят в следующем:


  • Нулевая разделяющая шина N в обязательном порядке должна устанавливаться на изолятор, то есть она должна быть изолирована от корпуса щитка, к которому дополнительно подключается шина PE (ведь после разделения эти две шины не должны нигде соприкасаться);
  • Все проводники, подходящие к разделяющим шинам, должны крепиться с помощью прочных болтовых соединений, что обеспечивает надежность подключения и возможность отсоединения отдельных проводников;
  • Сечение ГЗШ должно быть больше или равно сечению питающего проводника PEN.

В качестве защитных проводников РЕ рекомендуется использовать специализированные провода. Если проводники РЕ и фазные проводники изготовлены из одного и того же материала, то зависимость минимального сечения РЕ от сечения фазного провода будет следующей.

Знак «£» в данном случае обозначает – «≤».

Если защитные и питающие проводники изготовлены из разных материалов, то сечение РЕ должно быть эквивалентно по своей проводимости сечению фазных проводов, рассмотренных в таблице.

Повторное заземление и устройства защитного отключения в системах TN-C-S

Если вы желаете максимально защитить себя и свою семью от поражения токами утечки, то систему заземления TN-C-S следует оснастить устройствами защитного отключения (УЗО) или дифференциальными автоматами. В соответствии с рекомендациями актуализированной редакции ПУЭ (изд.7) системы типа TN, оснащенные устройствами защитного отключения (УЗО), должны подключаться к повторному заземлению, которое монтируется на вводе в дом.


Если УЗО в вашей системе не используются, а в пределах 200 м от вашего щитка уже есть повторное заземление, тогда в создании дополнительного заземления на вводе в дом особой необходимости нет.

Об УЗО: для дополнительной защиты от токов утечки при косвенном прикосновении к открытым поверхностям электроприборов в общую схему электроснабжения рекомендуется внедрять устройства защитного отключения (УЗО) или дифференциальные автоматы. Подобная защита срабатывает на слабые токи утечки, отключая питание сети (токи утечки, несмотря на свою малую величину, могут быть опасны для человека). Их установка целесообразна по той причине, что обычные защитные автоматы срабатывают только на токи короткого замыкания.

В современных системах принято устанавливать УЗО двух различных номиналов: общее противопожарное УЗО, срабатывающее на ток утечки – 100 мА, а также одно (или несколько) УЗО, подключенных к линии штепсельных розеток и срабатывающих на ток – 30 мА или 10 мА.

В результате мы будем иметь вот такую схему.


Повторное заземление подразумевает подключение корпуса вводного щитка к заземляющему контуру.

В соответствии с правилами ПУЭ (пункт 1.7.102) в сетях переменного тока напряжением до 1 кВ в качестве повторного заземляющего контура для систем TN-C-S можно использовать подземные конструкции электрических опор, металлические водопроводные трубы, заземляющие контуры громоотводов и т. д. Эти элементы следует использовать в первую очередь. Если такой возможности нет, то создается контур искусственный.

К вопросу о конструкции искусственного заземляющего контура мы еще вернемся.

Сечение проводников, соединяющих щиток и заземляющий контур в сетях с глухозаземленной нейтралью и с напряжением до 1 кВ, должно соответствовать следующим параметрам.

Если используется проводник алюминиевый, его площадь должна быть не менее 16 мм².

Система уравнивания потенциалов

После создания системы заземления, оснащенной устройствами автоматического отключения, в доме появляется защитный проводник, соединяющий все элементы системы электроснабжения. Данный проводник представляет потенциальную угрозу. Ведь при повреждении какого-либо потребителя на корпус всех неповрежденных электроприборов выносится опасный потенциал. Он будет присутствовать там до момента срабатывания УЗО, создавая опасность при прямом прикосновении. В целях снижения указанного напряжения в здании необходимо создать систему уравнивания потенциалов (СУП), способную уравнять потенциал всех его токопроводящих частей (строительных конструкций, инженерных коммуникаций и т. д.).


СУП представляет собой своеобразную сетку проводников (РЕ), объединяющих между собой все токопроводящие элементы объекта через ГЗШ, то есть через ее РЕ-часть. Соединение шины РЕ и токопроводящих частей здания производится радиально (к каждой заземляемой конструкции подводится отдельный проводник РЕ). Более подробно о конструкции основной (СУП) и дополнительной (СУП) системы уравнивания потенциалов вы можете узнать в соответствующем разделе FORUMHOUSE.

Система заземления ТТ в частном доме

Если вы пришли к выводу о нецелесообразности или опасности подключения системы TN-C-S к своему дому, то единственной альтернативой, позволяющей обеспечить собственную безопасность, будет создание системы ТТ. Ее схема имеет следующий вид.

Как видим, ГЗШ и заземляющие проводники нигде не соединяются с вводным PEN-проводником и нулевым проводом – N.

Также в системах ТТ должна быть создана основная система уравнивания потенциалов (ОСУП). В идеале ОСУП создается в комплекте с системой дополнительной (ДСУП).

Если система ТТ подключается к металлическому щитку, то все проводники в щитке должны иметь двойную изоляцию. В качестве альтернативы металлическим щиткам можно использовать щитки пластиковые.

Для более надежной изоляции проводников в местах их прохождения через корпус металлического щитка можно использовать специальные текстолитовые втулки.


ГЗШ с помощью медного провода подключается к проводнику, ведущему к искусственному заземляющему контуру. В щитке к заземляющей шине подводятся проводники РЕ, идущие от домашних потребителей и от систем уравнивания потенциалов.

Расчет и создание заземляющего контура

Как известно, опасный потенциал, возникающий в защитном проводнике РЕ при пробое фазного напряжения на корпус бытового устройства, направляется в область с наименьшим сопротивлением. И для того, чтобы во время прикосновения человека к открытым частям электроустановки напряжение продолжало уходить в землю, защищая людей от поражения электрическим током, заземляющий контур должен обладать низким сопротивлением. Поэтому расчет заземляющего контура сводится к определению величины сопротивления растеканию токов на заземляющем устройстве. Этот показатель зависит от нескольких факторов:

  • От площади заземляющих элементов.
  • От расстояния между ними.
  • От глубины их погружения в землю.
  • От проводимости грунтов.

Для систем заземления ТТ, установленных в сетях с напряжением до 1 кВ и оснащенных защитными устройствами УЗО, правила ПУЭ (пункт 1.7.59) устанавливают следующую зависимость: RаIа <50 В. Где:

  • Iа – минимальный ток уставки УЗО (в нашем случае он равен 10 или 30 мА);
  • Rа – суммарное сопротивление всех элементов системы заземления.

В соответствии с формулой, для УЗО с уставкой 30А этот показатель не должен превышать – 1660 Ом (минимальное требование к системе ТТ). Подобные значения, регламентируемые правилами ПУЭ, могут вводить в заблуждение. Поэтому на практике многие люди стремятся получить сопротивление заземляющего контура, не превышающее 4 Ом (что соответствует требованиям, распространяющимся на заземляющий контур источника питания).

Для того, чтобы выполнить минимальное условие по сопротивлению заземляющего контура, в землю достаточно бывает вбить один металлический уголок или штырь длиной – 2…2,5 м. На практике же, в целях обеспечения более надежной защиты, используется сразу несколько защитных стержней (чаще всего – 3) указанной длины.

А вот пример удачной защиты, состоящей из одного заземляющего стержня.

Если вы сомневаетесь в количестве и длине электродов, то для расчета заземляющего контура лучше всего обратиться к специалистам. Также эти параметры можно узнать у соседей, имеющих действующий заземляющий контур, допущенный надзорными органами к эксплуатации после проведения соответствующих замеров сопротивления.

Минимальные размеры сечения вертикальных электродов можно взять из уже знакомой нам таблицы.

В качестве электродов на практике чаще всего используются гладкие стальные прутья диаметром не менее 16 мм или заостренные уголки (50х50). Для обвязки электродов используется стальная полоса размером 4х40 или 5х40.

Располагать электроды можно как в ряд, так и по углам геометрических фигур (по углам треугольника и т.п.). В каждом конкретном случае их расположение определяется удобством осуществления монтажных работ и наличием свободного пространства.

Расстояние между электродами определяется коэффициентом использования стержня, который равен – 2,2. То есть, для того чтобы система работала с максимальной эффективностью, расстояние между двумя одинаковыми электродами должно быть не меньше, чем 2,2 длины каждого из них (по всем направлениям). При уменьшении этого расстояния (а на практике чаще всего так и происходит) эффективность системы будет снижаться.

Перед началом монтажных работ снимается верхний слой почвы, а потом, в размеченных точках, забиваются электроды.

Верхние концы электродов обвязываются полосой или стальным прутом и соединяются при помощи сварки.

На завершающем этапе заземляющий контур подключается к электрическому щитку.

Все соединения в конструкции заземляющего контура должны быть выполнены с помощью сварки.

Для тех, кто хочет подробнее узнать о практических наработках в области построения домашних систем заземления, на нашем портале есть тема, посвященная данному вопросу. О том, как произвести монтаж системы заземления и о том, какие материалы следует использовать, вы можете узнать, опираясь на практический опыт пользователей FORUMHOUSE. В видеосюжете – как правильно создать систему электроснабжения и другие инженерные коммуникации в загородном каркасном доме.
 

Источник: www.forumhouse.ru

Нужно ли заземление в частном доме

Опасность замыкания не только в том, что бытовая техника и осветительные приборы выходят из строя. Заземление в частном доме необходимо, чтобы жильцы не пострадали от поражения током. Такое возможно, если провода замкнут на корпус прибора. Электричество всегда ищет выход и устремляется в землю. В природе молния, тот же ток, всегда разряжается при контакте с грунтом. Но если человек коснется оголенного проводника, его тело само становится проводником – той же землей. Часто итог крайне печальный. Летальный исход случается очень часто.

Нужно ли заземление в частном доме? Обязательно. Суть системы – обеспечить электрическому заряду кратчайший путь для разрядки в грунт. Согласно законам физики, он будет искать проводник, обладающий минимальным сопротивлением. И контур, о котором пойдет речь далее, является именно таким. И даже если «доза» будет настолько велика, что заземлитель не сможет отвести ее полностью, через человеческое тело пройдет лишь малая часть, которая не причинит вреда. Разве что, возможно, вы почувствуете легкую кратковременную дрожь. Отсюда видно, что правильное заземление – гарантия электробезопасности.

Согласно ГОСТ, СНиП и ПУЭ каждое жилое сооружение в обязательном порядке оснащается такой системой защиты от замыкания и блуждающих токов. В нормативных документах в частности говорится, что заземление для дома монтируется, если проектная напряжение в цепи электроснабжения с переменным током от 100 В превышает отметку в 40 Вт. Еще одной задачей, которая решается при помощи заземлителя, является обеспечение пожарной безопасности. В результате замыканий часто происходит возгорание, затем пожар, и тогда затраты на восстановление (если таковое возможно) несоизмеримо больше со стоимостью монтажа контура заземления.

Как правильно сделать заземление в частном доме спрашивают и те, кто столкнулся с проблемой плохого сигнала. Если недалеко находится мощный излучатель, помехи при использовании телефона, телевизора, компьютера, радиоприемника неизбежны. Но если защитить здание, принимаемый сигнал всегда будет отличным. Но только не путайте эту систему с громоотводом. В последнем случае целевое назначение одно – отвод разряда молнии. При замыкании молниеотвод никак не сможет защитить людей от поражения, а приборы от перегорания. Однако общий принцип действия в обоих случаях идентичен.

При монтаже ни в коем случае не соединяют контуры громоотвода в доме с заземлением. Каждая из систем работает независимо. Тогда в случае попадания молнии скачка напряжения не случится. Если же случится эффект индукции, заземлитель «выведет» ток из цепи, чем обеспечит безопасность. Причем у каждой системы безопасности есть подземная часть. Она может быть общей только при достаточном сечении. Разводка всегда обособленная. Наличие одного средства защиты не исключает необходимость установки другой.

Схемы заземления: какую лучше сделать

Принципиально выбор схемы заземления в частном домостроении зависит от способа подключения. В подавляющем большинстве это TN-C, и это значит, что в цепь подключают двужильный шнур. При этом «воздушка» тоже состоит из двух проводов под напряжением 220 Вольт. Если же подключение предполагает 380 Вольт, тогда применяют провод из четырех металлических жил. Стандартная схема состоит из одной фазы L и одного «нуля» PEN. Современные цепи – это один L и два PEN: нулевая рабочая жила N и защитная PE.

Яндекс картинки

В последнем случае, если заземляющий контур устанавливается в частном доме, подключенном к 380В, то прокладывается провод из пяти жил, тогда как при 220В достаточно трех. По этому признаку и различают две стандартные схемы подключения заземлителя к цепи электроснабжения.

Кстати, придется использовать специальные розетки евростандарта. А штекеры также должны иметь контакты для заземления. Современная бытовая техника по умолчанию комплектуется именно такими разъемами, так как международный стандарт требует, чтобы каждый жилой дом был максимально безопасным.

Система TN-C-S

Яндекс картинки

Главная характерная черта – разделение ПЭН-ввода на две жилы, подключенные параллельно. Во вводной распределительной коробке будет 3 контакта: «нейтраль», «земля», а также «расщепитель». Последний в свою очередь имеет 4 точки подключения. При таком заземлении частного дома схема предусматривает соединение шины PE с металлическим корпусом разделительного ящика. А провод N устанавливают на изоляторы. Контур заземлителя подводят к расщепителю. Тогда как проводник N с помощью перемычки также соединяют с ним. Если она медная, сечение не может быть меньше 10 кв.мм. такая система работает эффективно при наличии УЗО и автоматических дифференциальных выключателей.

Система TT

Яндекс картинки

В данном случае расщепления не предусматривается. Для нейтрального и заземляющего проводника есть другие требования. Они подводятся уже разделенными. Главное в щитовом ящике правильно соединить их в единую систему. Это значит, что при заземлении для частного дома своими руками придется соединять заземляющий контур с проводом РЕ. При сравнении этой схемы с той, что описана ранее, нельзя односложно ответить, что лучше. ТТ – система, которую отличает простота монтажа. Никаких дополнительных устройств покупать не потребуется.

Однако для нее требуется, чтобы проводка в доме и устройство электроприборов было изначально предназначено для этого. Когда по зданию разведены обычные двужильные провода, а потребители не имеют заземляющего разъема, придется пользоваться съемой TN-C-S, которая является более надежной. Как подключить заземление ТТ? Полностью поменять проводку, уложив трехжильный кабель. Тогда одна жила будет подведена к заземляющему контуру – обязательному элементу. Но и тогда приборы, не имеющие специальных штекеров, становятся опасными при замыкании на корпус.

Что такое контур заземления: определение и устройство

Под этим термином необходимо понимать детали конструкции, соединенные и подключенные к цепи определенным образом. Материалами служит металл, так как такой проводник обладает минимальным сопротивлением. Перед тем, как сделать контур заземления, изучите схему, чертежи и просмотрите видео. Составляющих частей две: внутренняя и наружная. Будучи вкопанным в землю, устройство мгновенно отводит электричество, отводя его в грунт. Изолированный провод от контура входит в щиток, где надежно закрепляется и подключается.

Яндекс картинки

Наружную часть контура заземления в частном доме своими руками изготавливают из электродов, связанных между собой. Их вкапывают в грунт. Задача конструкции – передать земле заряд, распределив его по площади. Поэтому используется не прут или арматура, а пластина. Важно, чтобы сечение шины позволяло выдерживать скачок напряжения, возникающий при коротком замыкании. Электродами могут быть штыри, вбитые в грунт на достаточную глубину. Их соединяют между собой и с проводом, идущим к щитовой.

Внутренний контур заземления в частном доме – это проводка, уложенная в стенах. Она соединяет в одну сеть трубопровод (отопления, горячей и холодной воды), розетки, металлические кожухи мощных электроприборов. Все элементы проводки сходятся на общей шине, идущей к щитку. При всей кажущейся сложности конструкции, принцип действия предельно прост. Ток может появиться на корпусах электроприборов, трубах, предметах интерьера. Это бывает ввиду индукции или в результате пробоя изоляции силовых кабелей. Заряд по проводам передается в щитовую, оттуда по жиле уходит на внешний контур, а затем в грунт.

Виды контуров заземления

Яндекс картинки

Земля в состоянии «принять» практически любое количество электроэнергии. Но для этого необходимо не только знать, как заземлить, но и понимать величину параметров элементов системы. Внутренний контур дома принимает нагрузку первым. Затем ток устремляется к электродам, закопанным в грунт. Они в свою очередь должны быть правильно размещены и соединены. Тогда «уход» тока будет мгновенным, а значит, быттехника не успеет перегореть, и взрослые, дети и питомцы не станут жертвой поражения электричеством.

Треугольник – замкнутый контур

В данном случае отвод тока реализуется при помощи трех штырей. Их жестко соединяют железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. До того, как заземлить дом таким способом, необходимо разобраться в геометрических пропорциях. Действуют следующие правила:

  • Количество штырей, полос – по три.
  • Штыри монтируются в углах треугольника.
  • Длина каждой полосы равна длине прута.
  • Минимальное заглубление всей конструкции – о,5 м.

Конструкцию собирают до монтажа заземления на поверхности. Самое надежное соединение – сварное. Шина изготавливается из полосы достаточного сечения.

Линейный контур заземления

В данном случае также используют три электрода, которые вбивают в землю. Точки размещения формируют прямую линию или полукруг. Общие габариты достаточно большие, и такой способ применяют на участках достаточной площади. Расстояние между штырями должна быть равна заглублению или превышать его в полтора раза. Часто спрашивают, как заземлить здание, если в нем несколько квартир? Нужно просто увеличить число электродов. Главное выдержать расстояние между ними.

Яндекс картинки

Размещать их можно в форме треугольника, квадрата, прямоугольника, круга. Основное преимущество данной типа заземлителя – надежность. Все штыри соединяются между собой полосой. Со временем под действием грунтовых и паводковых вод, металл поддается коррозии. С годами возможен разрыв связей между электродами. Но система все равно будет функционировать, пока шина остается подсоединенной к конструкции. Однако отсоединенный участок больше не работает, и для ремонта придется раскапывать участок и менять элементы, устранят разрыв, счаливать связи.

Правила и требования к контуру заземления

Основных, но обязательных правил всего пять. Чтобы понимать, как делается заземление, достаточно их помнить и применить. В перечень входят следующие постулаты:

  • Минимальный радиус удаления внешнего контура от здания – 1 метр, максимум 10. Оптимальное расстояние электродов от фундамента – от 3 до 5м.
  • Штыри заглубляют на 2-2,5 м. Видными оставляют 20-30 см. это необходимо для крепления связывающей полосы. Работы можно выполнить в траншее, а затем конструкцию засыпать грунтом.
  • Шина, связывающая наружный контур с электрощитовой, должна иметь минимальную площадь сечения от 15 квадратных миллиметров.
  • Соединения сварные, если речь идет об электродах и полосе. В щитке можно предусмотреть болтовое крепление.
  • Перед установкой проверяют общее сопротивление системы, которые не должно быть больше 4 Ом для 380 В и 8 Ом для 220 В.

При вкапывании следует отталкиваться от другого правила. Перед тем, как сделать контур, уточните уровень промерзания грунта. Для каждого региона он отличается. Штыри должны быть вкопаны на большую глубину. В противном случае после замерзания их выдавит на поверхность. И работать такая система в условиях суровой зимы будет недостаточно эффективно.

Расчет заземления, формулы и примеры

Даже если процесс сборки покажется несложным, трудности могут возникнуть при расчетах. Главное требование – чтобы проводники выдерживали скачок напряжения, а электроды обладали достаточными параметрами, чтобы беспрепятственно «передать» тог грунту. Хорошо, когда есть сосед, который уже делал подобные работы и имел возможность проверить эффективность системы в деле. В противном случае придется все делать самому.

Сопротивление грунта

Для каждого стержня используется следующая формула:

Здесь:

  • ρ экв — эквивалент удельному сопротивлению однородных грунтов (определяется по таблице для конкретных типов почв);
  • L — длина электрода (м);
  • d — диаметр прута (м);
  • T — расстояние от середины штыря до поверхности (м).
Яндекс картинки

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Для этого необходимо знать допустимое общие сопротивления контуров (для сети 127-220 В – 60 Ом, для 380 В – 15 Ом). Величина климатического коэффициента берется из таблицы ниже.

Яндекс картинки

Теперь необходимо взять сопротивление грунта, которое рассчитывается по формуле из предыдущего раздела статьи. Его умножают на климатический коэффициент. Полученную величину делят на общее сопротивление контура (смотрите выше). Результат и будет количеством электродов. При необходимости округляют в большую сторону.

Разрабатываем схему

Для определения параметров элементов наружного заземления применяют следующие рекомендации:

  • Если используется труба, минимальная толщина стенки должна быть минимум 3-4 мм.
  • Поперечное сечение круглого прута не может быть меньше 14 мм.
  • Когда вбивается уголок, толщина металла – от 4-5 мм.

Для связки берут железную полосу, толщиной от трех миллиметров. Минимальная ширина – 1 см. Нижний конец электрода должен выходить за пределы зоны промерзания на 10-15 см. Штыри вбиваются с шагом не менее половины их длины. При этом расстояние между ними не может быть меньше двух метров.

Самым популярным типом заземлителя является треугольник, сваренный из полосы, к вершинам которого приварены стержни. Сначала вкапывают электроды, затем при помощи электросварки крепят треугольник. Замкнутая система пригодна для участков малой площади. Если есть возможность, лучше воспользоваться линейной системой. Нарисуйте эскиз или сделайте чертеж, чтобы на основании него правильно нанести разметку и разместить отдающие проводники.

Материалы для контура заземления

Естественно, материал должен выдерживать механическую нагрузку. Бурить скважины нецелесообразно с материальной точке зрения. Какой тогда способ выбрать? Вбить трубу, уголок, прут или полосу. Но для этого они должны быть достаточно прочными. Но и после этого на элементы действуют силы, возникающие в результате естественной эрозии почвы. Важно, чтобы материал длительное время мог противостоять коррозии. Но главное, его сопротивление должно быть минимальным.

Параметры и материалы штырей

Яндекс картинки

Практически повсеместно используется металлический профиль. Если есть выбор, желательно купить марку повыше, что обеспечит длительный срок службы. Оцинкованная поверхность также приветствуется, но такие затрата нецелесообразны.

Заземление в частном доме чаще всего делают из такого металлопрофиля:

  • Прут. Арматура нежелательна. Каление в данной ситуации – плохой фактор, так как приводит к увеличению удельного сопротивления. Рифление также служит причиной нерационального использования поверхности. А вот гладкий стальной прут сечением 15-18 мм подходит идеально.
  • Уголок. Один конец придется обрезать, чтобы он получился острым. Тогда вбить его в грунт будет намного легче. Популярным типоразмером является 50х50 мм при толщине 3-4 мм.
  • Труба. На конце имеет смысл проделать отверстия. Это необходимо для заполнения водой с солевыми включениями, что увеличит эффективность отдачи. Популярный диаметр – 50 мм при толщине стенки – от 4 до 5 мм.

Также можно использоваться профили, сечение которых представляет собой квадрат или прямоугольник. Подойдет тавр и двутавр.

Из чего делать металлосвязь?

Вбитые штыри необходимо соединить проводником. Для этого используют:

  • Медную шину или толстый кабель, площадь сечения которого превышает 10 кв. мм.
  • Полосу из алюминия или провода, у которых данный параметр больше 15 кв.мм.
  • Стальную полосу, когда срез имеет площадь больше 48 кв. мм.

Помимо стоимости, у стали есть еще одно конкурентное преимущество. Если взять профиль с типоразмером (25-30)х5 мм, он отлично справится с задачей. Но при этом всегда можно организовать самое надежное крепление, обеспечивающее беспрепятственную передачу тока в течение длительного периода. Полосу просто приваривают электро или газосваркой.

Яндекс картинки

Как сделать монтаж контура заземления самостоятельно?

При устройстве заземления своими руками, монтаже контура, необходимо разработать схему, эскиз, чертеж. Далее выбирают место и размечают участок. Потребуется рулетка достаточной длины. Далее выполняют земляные работы и собирают конструкцию. После этого ее заглубляют, монтируют, а после подключат к щитку. Затем подсоединяют внутренний контур (проводку по дому) и тестируют с помощью специальных электроизмерительных приборов. В дополнительном обслуживании система не нуждается. Она прослужит десятилетиями, если все сделать правильно.

Выбираем место

Щиток лучше поставить в специальном помещении. Обычно это кладовая, котельная или чулан. Важно исключить свободный доступ детям. Отдающий контур размещают на удалении от периметра здания минимум на метр. Максимальное удаление – 10 м. Хорошо, когда это место, где люди не находятся без особой необходимости. В момент, когда устройство гасит утечку тока, лучше, если там никого не будет. Обычно это за домом, на территории огороженных грядок, под декоративными искусственными насаждениями, альпийской горкой и т.д.

Земляные работы

Сначала необходимо разметить участок, если применяется линейная схема заземления. В места, где будут вбиты электроды, ставят колышки. Теперь соедините их прямыми линиями, натяните шнурок, который будет служить ориентиром для рытья траншеи. Ее глубина от 30 до 50 сантиметров. Ширина приблизительно такая же. Грунт вывозить не нужно. Он потребуется на окончательном этапе монтажных работ перед подключением внутреннего контура. Гидроизоляция, отсыпка не потребуется.

Собираем конструкцию

Когда земельные работы завершены, осталось только правильно смонтировать контур. Вытащите колышки и вбейте штыри так, чтобы их торцы выступали на 15-20 см. Металлосвязи обрезают по размерам. Расстояние между штырями имеет смысл заново замерять. Контрольный замер исключит фактор ошибки. Связи приваривают газо или электросваркой. Теперь можно зарыть траншею, но только кроме точки ввода в дом, так как его тоже нужно изготовить, прикрепить, подключить к щитовой.

Ввод в дом

В качестве шины используются материалы, свойства которых описаны ранее. Главное надежно закрепить ее к контуру. Теперь заведите другой конец через стену к щитовой. Заблаговременно проделайте отверстие на манер клеммы, чтобы можно было применить болтовое соединение. Когда эти работы завершены, заройте  последний участок траншеи и подсоедините к вводу шину-расщепитель или соответствующую жилу. На данном этапе все зависит от выбранного типа заземляющей системы частного дома.

Проверка и контроль

После подключения заземления к щитку, необходимо убедиться, что все сделано правильно. Контроль заключается в проверке целостности контуров и проводящей способности. Кстати, если желаете, чтобы контур наверняка работал, на предыдущих этапах не спешите закапывать траншею. Если выявится разрыв, придется заново оголять металлоконструкцию и устранять неисправность. Либо проверьте целостность заблаговременно. Но даже после этого, когда вся цепь будет подключена, необходимо перепроверить ее работоспособность.

Берут лампу мощностью 100-150 Вт. Вкручивают в патрон, от которого отходят небольшие провода. Это будет так называемая «контролька». Один провод накидывают на фазу, другой на заземление. Если монтаж выполнен правильно, свет будет ярким. Мерцание, слабое сияние, прерывание или отсутствие тока свидетельствует о неполадке. Если лампочка светит тускло, проверьте надежность соединений, зачистите контакты, затяните болты. Соблюдайте технику безопасности. Не выполняйте ремонтные работы, не отбесточив здание.

Готовые комплекты заземления для дома

Яндекс картинки

Если все делать самому, можно прилично сэкономить. Но если времени свободного не хватает, а деньги есть, можно приобрести готовые элементы заземления для частного дома. Тогда не придется пользоваться сваркой.

Самыми популярными являются:

  • ZandZ – контуры с единственным или несколькими электродами из нержавейки. Заглубляются до отметки 10 м. Цена зависит от длины штырей. Так, система из пяти электродов обойдется в 23 тыс. руб.
  • Galmar – длина электродов доходит до 30 м. В среднем придется заплатить более 40000 рублей.
  • Представлен российским производителем, который адаптировал систему к нашим условиям эксплуатации. стоимость – от 7500 рублей.

В принципе, зацикливаться за этих представителей российского рынка не стоит. Есть масса не менее эффективных средств защиты электропроводки, бытовых приборов и пользователей. В любом случае, покупая готовый комплект, придется потратить деньги.

Особенности схем заземления 220 и 380 В

Подключение в каждом из случаев особенное. Единственное, что остается неизменным – внешний контур. Конструкция может быть любой (замкнутой, линейной). А вот с момента ввода в дом нужно учитывать некоторые нюансы. То же касается устройства проводки. Напряжение в 220 Вольт требует двухпроводной линии. При этом один придется расщепить на «землю» и «нейтраль». Другой монтируется по изоляторам.

380 В – это электросеть, для которой используется четырехпроводная система. Одна из жил подлежит расщеплению, как и в предыдущем случае. Остальные монтируются через изоляторы, не контактируя между собой. Еще одна особенность такого способа монтажа – необходимость использования дополнительных средств защиты. Это УЗО и дифференциальные автоматы. К ним подводят «нейтральный» проводник.

Распространенные ошибки при выполнении монтажных работ

Есть ряд характерных недочетов, которым подвержены люди, не являющиеся специалистами. Если их знать, можно избежать возможных ошибок. В перечень входит:

  • Обработка электродов защитой от влаги. Некоторые их просто красят, не отдавая себе отчет в том, что лакокрасочный слой исключает проводимость. Отдача электроэнергии не происходит, система не выполняет положенной функции.
  • Отказ от сварки. Сварочный аппарат стоит дорого, аренду платить не хочется, и появляется ошибочное мнение, что штыри со связью можно соединить болтами. Такой крепеж сохранить электропроводность не больше одной-двух недель. Коррозия станет причиной выхода из строя.
  • Попытки «вынести» наружный контур как можно дальше от жилого здания. В результате снижается пропускная способность, так как увеличивается суммарное сопротивление системы. Это происходит, так как ввод слишком большой, и становится препятствием для движения электронов.
  • Экономия на профиле и проводах. Недостаточное сечение будет работать до первого случая. Затем провода или другие элементы попросту перегорают, и хорошо, если до этого момента заземление выполнит работу. В следующий раз пагубные последствия замыкания неизбежны.
  • Применения меди и алюминия. Опять же к подобному решению прибегают во имя экономии. Часто жилы есть в гараже, мастерской, кладовке. Но при подключении таких проводников сварка невозможна, а значит, коррозия со временем выведет цепь из строя.

Как только появился повод думать, что есть проблема, и заземление не работает, выясните, в чем проблема. Немедленно ее устраните. Только в этом случае можно гарантировать безопасность имущества и здоровья членов семьи. Надежда, что угроза не возникнет – пожалуй, самая большая ошибка. Именно поэтому в частных домах случают пожары, страдают люди, ломается бытовая техника.

Источник: https://vodatyt.ru/moimi-rukami/zazemlenie.html

Вам была полезна эта статья? Ставьте палец вверх! Подпишитесь на мой канал и давайте общаться в комментариях!

С уважением, Пётр Андреевич.

Источник: zen.yandex.ru

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.

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.

Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением
Источник plotnikov-pub.ru

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.

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.

Системы заземления в сетях переменного тока
Источник zen.yandex.uz

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.

Отличия системы TN-C-S
Источник keaz.ru

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.
Из чего состоит модульно-штыревое заземление
Источник ecoask.ru

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.

Комплект модульного заземления
Источник tirez.ru

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.

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.

Схема разделения проводника PEN
Источник tirez.ru

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.

Принцип действия УЗО
Источник tirez.ru

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.

Все детали газового котла заземлены в обязательном порядке
Источник pinterest.com

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.
Заземление в частном доме, схема контура
Источник asutpp.ru

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.

Источник: m-strana.ru

Какие электрические характеристики обеспечивают безопасную работу контура заземления

Защитная функция контура основана на том явлении, что аварийный ток стекает по пути наименьшего сопротивления.

На корпусе любого бытового прибора из-за повреждения изоляции может появиться потенциал фазы. В старой системе заземления TN-C он станет стекать через тело прикоснувшегося человека.

Тяжесть электротравмы зависит от многих факторов, но может привести и к фатальным последствиям.

В схеме электропитания TN-S искусственно созданный РЕ проводник через контур заземления отводит опасный потенциал, защищает человека от поражения током.

Для оптимальной работы схемы необходимо учесть:

  • сопротивление растеканию;
  • напряжения прикосновения и шага;
  • состояние грунта по его удельному сопротивлению;
  • электрические характеристики выбранных материалов и их стойкость к воздействию агрессивной среды почвы;
  • конструкцию контура, которая должна быть просчитана по нормативам и проверена электрическими замерами высокоточными приборами.

Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В: из каких составляющих оно складывается

Любой контур заземления состоит из вертикальных или горизонтальных заземлителей (электродов), расположенных в земле. Через создаваемый ими контакт протекает аварийный ток.

Вертикальные электроды заглублены в почву, разнесены на определенное расстояние, объединены горизонтальным заземлителем, подключенным к главной шине здания.

Для частного дома редко используется один вертикальный заземлитель по причине противодействия сопротивления растеканию тока.

Допустим, что имеется сооружение с подключенным к нему одним вертикальным электродом, расположенным в почве. На главную шину организовано металлическое короткое замыкание. Сопротивлением заземляющего проводника пренебрегаем для упрощения.

Ток короткого замыкания начинает стекать на потенциал земли по электроду и распределяется с него равномерно по всем направлениям. При этом максимальная плотность тока будет создана у самого заземлителя, а с удалением от него она станет уменьшаться.

Прохождение тока через постоянно увеличивающуюся поверхность земли ослабляет его величину. Напряжение тоже имеет самую большое значение у электрода, а с постоянным снижением величины тока оно падает. Здесь проявляет свое действие простой закон Ома.

На границе определенной площади, называемой зоной растекания, напряжение уменьшается практически до нуля от своего максимального значения. Таким способом мы получили точки нулевого потенциала, находящиеся с противоположных сторон электрода, на которых U=0.

На его величину очень слабо влияет сопротивление металлических частей заземлителей с шиной и контакты электродов с землей — они очень маленькие. Вопрос его снижения решается за счет изменения конструкции контура и характеристик грунта.

Улучшить этот показатель можно установкой дополнительного электрода. Однако монтировать его следует определенным образом.

Если два электрода разместить рядом, то площадь зоны растекания практически не меняется. Ток короткого замыкания стекает на том же участке грунта. Поэтому заземлители необходимо разнести на большее расстояние.

При этом ток КЗ станет стекать с каждого электрода, разделяясь на два потока, а между ними образуется пространство, где они оказывают влияние друг на друга. Оно называется зоной экранирования. Для оценки его характеристик введены поправочные коэффициенты.

Второй способ улучшения сопротивления заземляющего устройства основан на увеличении длины вертикального электрода и его заглублении в грунт до 30 метров. Технология этого метода приведена в конце статьи.

Несколько вертикальных электродов привариваются в почве к металлической полосе (горизонтальному заземлителю). Он тоже оказывает влияние на стекание аварийного тока, оценивается по индивидуальному коэффициенту.

Его величина зависит от количества электродов в контуре и отношения расстояния между ними к их длине. Данные сведены в таблицу.

Таким образом, электрические характеристики создаваемого контура сильно зависят от конфигурации и расположения вертикальных и горизонтальных заземлителей, их заглубления в грунт.

Владельцу частного дома необходимо оценивать сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В и делать предварительный расчет на бумаге до начала сборки конструкции. Для этого требуется представлять, из каких процессов берутся параметры, задаваемые в проекте.

Напряжение прикосновения и шага: что это такое и как оно влияет на расчет контура заземления

Напряжение прикосновения описывает пункт ПУЭ 1.7.24. Его величина заложена в формулы для расчета сопротивления контура заземления.

Представим, что на корпусе какого-то оборудования появился фазный потенциал U и к нему прикоснулся человек с сопротивлением тела R.

Через него начнет стекать ток Iт, который определяется по закону Ома. Величина приложенного напряжения зависит от места создания контакта, удаления от максимальной величины U, обозначается термином прикосновения (Uпр).

Поскольку от Uпр зависит безопасность человека, то на него введены строгие нормативы. При создании электрического проекта на объект в него закладывают жесткие ограничения, влияющие на безопасность. Они учтены в допустимых параметрах сопротивления заземляющего устройства.

Напряжение шага

Еще один ряд факторов, влияющий на расчет контура — учет тех процессов, которые протекают непосредственно на грунте при стекании аварийного тока, распределяющегося внутри той зоны, где может случайно оказаться человек. Их учитывает напряжение шага.

В эпицентре разряда приложено максимальное напряжение, а его величина постепенно снижается с увеличением расстояния до нуля. Когда в этой зоне будет двигаться человек, то между его ногами возникнет разность потенциалов.

Она возрастает при приближении к месту разряда, а при определенных условиях может привести к электротравме: чем ближе к центру, тем опаснее.

Термин напряжения шага Uш заложен в пункт ПУЭ 1.7.25. Он строго нормируется формулами расчета проекта заземляющих устройств.

На промышленных объектах обычно применяются дорогие специальные защиты, быстро отключающие аварийные режимы, когда напряжению шага остается возможность проявить себя очень короткое время.

В частном доме таких устройств нет. Поэтому к качеству контура предъявляются повышенные требования. Владельцу необходимо продумать место его расположения и трассу прохождения горизонтального заземлителя.

Напряжение прикосновения и шага стремятся сделать настолько минимальными, насколько они могут обеспечить повышенную безопасность человека. Они учитываются нормативами ПУЭ.

Какие нормы по сопротивлению растекания заложены в ПУЭ и почему

Для создания надежного контура частного дома следует понимать, что он работает не сам по себе, а в составе всей системы заземления электроустановки, начиная от промышленной трансформаторной подстанции.

Безопасность зависит от типа нейтрали ТП и быстроты ликвидации аварийных ситуаций.

На промышленных объектах, требующих оперативного отключения аварий, создается эффективно заземленная нейтраль, позволяющая при однофазных замыканиях на землю быстро отключать токи КЗ. Для этого ее сопротивление, с учетом влияния всех естественных и искусственных заземлителей, не должно превышать 0,5 Ома. (Пункт 1.7.90.)

Бытовая электрическая сеть 380/220 вольт обычно создается с глухозаземленной нейтралью. Ее безопасность в какой-то части может улучшить разделительный трансформатор.

За ним создается сеть с изолированной нейтралью. Но мы сейчас рассматриваем другой вопрос.

Трансформаторная подстанция, подключенная по обычной схеме с заземленной нейтралью, должна работать в режиме, предусмотренном пунктом ПУЭ 1.7.101.

Это значит, что при питании частного дома напряжением 380/220 вольт общее сопротивление всей цепочки заземляющих устройств должно укладываться в норматив менее 4 Ома. На эту величину оказывают влияние все повторные заземлители ВЛ и естественные заземления.

К последним относят железобетонные фундаменты зданий и другие, закопанные в грунт металлические конструкции. Их задача — длительно обеспечивать электрический контакт с землей.

Повторные заземлители линии распределяются по опорам ВЛ для обеспечения достаточной величины тока однофазного замыкания, которую должна почувствовать токовая защита. Они же ставятся на вводе в здание.

Все эти заземления должны в комплексе обеспечить величину сопротивления 0,4 Ома на трансформаторной подстанции.

Теперь продолжим рассмотрение пункта ПУЭ 1.7.107. для заземляющего устройства частного дома. Здесь уже приводятся другие нормативы.

Для создаваемого нами заземлителя введена величина 30 Ом. Контур заземления можно отключить от ГЗШ и замерить его сопротивление. Понимаем, что в работе оно участвует со всеми повторными и естественными заземлителями схемы и обеспечивает 4 Ома для трансформатора на КТП.

Но не все так просто. Нам потребуется выполнить еще одно условие безопасности: сопротивление ближайшего повторного заземлителя должно составить 10 Ом. Об этом говорит пункт ПУЭ 1.7.103.

Однако обеспечить эти 10 и 30 Ом простыми способами не всегда возможно из-за физического состояния грунта.

Виды грунтов и их удельное сопротивление: что требует обязательного учета

Наш контур будет забит в землю, которая служит проводником электрического тока. Ее проводимость зависит от многих факторов и нормируется величиной удельного сопротивления.

Например, скальный грунт имеет очень плохие характеристики. Работать на нем — плохая затея. Нормируемые параметры и возможные пределы их отклонения помещены в таблицу.

Сведения эти представлены как ориентировочные для проведения приблизительного расчета. При создании проекта контура их желательно уточнить на конкретной местности.

Чем влажнее почва и больше в ее состав входит различных солей, тем лучше ее удельное сопротивление. Однако солевые растворы — это агрессивная среда, вызывающая коррозию металлов.

Именно постоянные колебания влаги, зависящие от времени года и погодных условий, вызывают большие отклонения удельного сопротивления от средней величины.

В мороз вода превращается в лед, а он довольно плохо проводит электрический ток. Во время жары почва высыхает. Зима и лето — самые неблагоприятные периоды для работы контура заземления.

Поэтому эти времена года используются для проведения контрольных замеров сопротивлений растекания.

Грунт не обладает однородной структурой. При заглублении в почву могут встретиться всякие сюрпризы. Предвидеть их нереально. Особенно при большой глубине.

Например, сверху почвы может быть слой чернозема, а под ним суглинок или супесок, камни.

Приблизительно оценить состав грунта можно самостоятельно. Для этого берут с глубины порядка метра его кусочек и пытаются скатать «колбаску» между ладонями. Если ее толщина соответствует спичке, то это глина.

Из песка скатать ничего не получится, он рассыпается. Из суглинка можно сделать колбаски толщиной порядка сантиметра. Супесок скатывается чуть большими кусочками и сразу разваливается.

Метод приблизительный, но он позволяет получить данные для расчета проекта. Более точно эти результаты обеспечивают приборы, предназначенные для измерения электрического сопротивления грунтов. Ими занимаются специалисты электролабораторий.

Поскольку удельное сопротивление грунта сильно зависит от сезона, то для более точного расчета контура введены сезонные коэффициенты, учитывающие еще и четыре района проживания.

Требования к материалам для контура заземления, которые надо знать обязательно

Качественный электрический контакт между металлом электродов и почвой создается не за счет закапывания конструкции, а при забивании стержней в землю, когда грунт уплотняется при вдавливании.

Электроды должны хорошо выдерживать ударные механические нагрузки при монтаже схемы, входить в грунт без деформации и сохранять свои электрические характеристики десятилетиями в условиях действия на них агрессивной почвенной среды.

К выбору заземлителей предъявляются строгие нормативы по виду металлов и их габаритов. Предельно допустимые минимальные размеры электродов опубликованы таблицей ПУЭ.

Уменьшать сечение материалов нельзя, а выбирать толще не рационально.

Для вертикальных заземлителей обычно используется труба, пруток и уголок, а горизонтальных — та же полоса или пруток. Их поперечное сечение должно соответствовать требованиям таблицы 1.7.104.

Конструкция контура предназначена для создания электрического контакта с грунтом даже при коррозии металла. Защищать его красками нельзя.

Окончательная сборка электродов осуществляется сваркой, а ее
шов довольно быстро ржавеет и разрушается. Поэтому его надо покрывать защитным
слоем битумного лака.

Металл соединительной полосы, расположенный на открытом воздухе, к которому подключают отвод на главную защитную шину, тоже нужно покрасить.

Как рассчитать контур заземления: пошаговая инструкция

Проект создается в несколько этапов.

Шаг №1. Выбор материала

Металл и его профиль выбирают по вышеприведенной таблице 1.7.104. При изготовлении используют те материалы, которые имеются в наличии или проще всего приобрести в конкретной местности. Главное условие — соблюсти требуемое сечение.

Шаг №2. Определение конструкции

Здесь задаемся:

  • глубиной забивки вертикальных заземлителей H;
  • расстоянием между ними D;
  • их количеством N.

Расчет предполагает их расположение в линию, а не треугольником, когда увеличивается зона экранирования. Но при необходимости этот вариант можно легко пересчитать.

Направление линии выбирается с учетом местных условий так, чтобы она не пересекалась с другим магистралями, например, канализацией, водопроводом, подводом газа.

Глубину забивки определяют опытным путем на одном контрольном экземпляре. Для него выкапывают ямку глубиной 0,7 метра и в нее загоняют пробный стержень.

При этом оценивают затрачиваемое усилие и особенности технологии. Если залить в ямку ведро воды и дать ее впитаться в грунт хотя бы полчаса, то забивка потребует меньших физических усилий.

Рекомендуемая длина для опытного образца обычно составляет 2-2,5 метра. Короче стержни делают только для очень плотных почв.

Расстояние между вертикальными электродами выбирают кратно их длине: это позволяет лучше учитывать коэффициенты взаимного влияния.

Количество вертикальных заземлителей определяет длину соединительной полосы с учетом участка подвода к дому, а ее характеристики тоже закладывают при расчете конструкции.

Когда конфигурация и размеры выбраны, то приступают к следующему этапу.

Шаг №3. Расчет электрического сопротивления выбранного контура

Вычисления по математическим формулам позволяют предварительно оценить собираемую конструкцию. Если она укладывается в норматив, то можно приступать к ее изготовлению. В противном случае вносятся коррективы схемы увеличением числа электродов, их заглублением или повышением расстояний.

Вначале считают сопротивление одиночных заземлителей с учетом их формы и способа заглубления.

Когда расчет выполнен и проверен, то приступают к определению специальных коэффициентов использования. Они учитывают степень экранирования и взаимного влияния электродов.

Привожу их наиболее распространенную часть таблицей.

После определения коэффициентов влияния можно приступать к общему расчету сопротивления заземляющего устройства. Привожу формулу.

Полученный результат может уложиться в нормируемые 30 Ом или быть выше. Если он не удовлетворяет требованиям ПУЭ, то потребуется что-то добавить в конструкцию или изменить размеры. После этого необходимо сделать новый расчет и добиться положительного результата.

Вычисления можно вести вручную по формулам на бумаге или воспользоваться онлайн калькулятором, приложенным ниже.

Верхний слой грунта
Климатический коэффициент
Нижний слой грунта
Количество верт. заземлителей
Глубина верхнего слоя грунта, H (м)
Длина вертикального заземлителя, L1 (м)
Глубина горизонтального заземлителя, h2 (м)
Длина соединительной полосы, L3 (м)
Диаметр вертикального заземлителя, D (м)
Ширина полки горизонтального заземлителя, b (м)
Удельное электрическое сопротивление грунта
Сопротивление одиночного верт. заземлителя
Длина горизонтального заземлителя
Сопротивление горизонтального заземлителя:
Общее сопротивление растеканию электрического тока

2 схемы изготовления контура заземления в частном доме

Приступать к практическим работам на грунте можно только после того, как теоретический расчет собираемой схемы полностью уложился в требования безопасности, заложенные в ПУЭ.

Типовой контур для обычных грунтов из подручных средств

Для сборки заземлительного устройства потребуется:

  1. Прокопать канаву под горизонтальный электрод на глубину порядка 0,8 метра. Ее ширина в местах забивки вертикальных штырей должна обеспечить удобство работы сварочными электродами.
  2. Забить в грунт вертикальные штыри на всю глубину, оставив на поверхности только десяток сантиметров для монтажа горизонтальной полосы.

Чтобы не разбивать верхушку электрода кувалдой его сразу защищают предохранительным колпаком. Можно заранее приварить пластину или кусок уголка, предотвращающий деформации.

  • Сварить по длине горизонтальный заземлитель и приварить его к вертикальным электродам. Сварные швы должны проходить по всему периметру стыкуемых поверхностей.
  • Вывести полосу на цоколь здания, закрепить, приварить к ней болт 10 мм для крепления заземляющего проводника, через который будет создаваться электрическая связь с главной шиной заземления.
  • Подключить заземляющий проводник болтовому соединению.

ПУЭ определяет нормативы на использование защитного проводника из:

  • стали с поперечным сечением 75 мм кв (очень проблемно подключать к ГЗШ вводного щита);
  • алюминиевого провода 16 кв мм (требует периодического поджатия при эксплуатации из-за высокой текучести металла);
  • меди сечением 10 квадрат. Это самый приемлемый вариант монтажа к контуру и ГЗШ.

Промышленные модульные заземлители быстрого монтажа

Специальные заводские комплекты значительно облегчают сборку и монтаж контура, но их стоимость может разочаровать.

Здесь обычно используется один вертикальный стальной электрод с омедненным покрытием сборной конструкции за счет промежуточных резьбовых переходников.

Длина одного элемента составляет 1,5 метра. Последовательное соединение четырех звеньев позволяет углубиться на 6 м. Можно забивать в землю и дальше, вплоть до 30 метров.

Но здесь махать кувалдой очень затруднительно. Такую работу выполняют мощным перфоратором.

На верхний штырь забитого электрода монтируется через специальный обжимной переходник под заземляющий проводник.

Место контакта защищается битумной лентой. В таком виде оно может быть скрыто в почве.

Однако для проведения профилактических осмотров его лучше делать чуть выше грунта и помещать в защитный короб.

Пример того, как сделать заземление в частном доме своими руками по этому методу объясняет своим видеороликом владелец Energosystems.

Заключительный совет

Окончанием работы следует считать не завершение монтажа и подключение заземлительного проводника к ГЗШ вводного щитка, а электрические проверки собранной схемы.

Они заключаются в замере электрического сопротивления специальными приборами. Это работа электротехнической лаборатории.

Она оценит сопротивление собранного заземлительного устройства и ближайшего повторного заземлителя. Если они укладываются в норму, то вопрос закрыт. Вы получите заверенный протокол проверки.

Выход из этой ситуации прост: траншею в районе концевого электрода оставляют открытой и прокапывают ее дальше для вбивания дополнительного вертикального заземлителя.

Его подключают сваркой через соединительную полосу к основному контуру. Затем выполняют повторный замер сопротивления.

Свои работы лаборатория выполняет за деньги. Они позволяют оценить реальное состояние контура, а не полагаться на волю случая.

Выражаю благодарность владельцу видео Алекс Жук за его канал «Лекции по электротехнике». Предлагаю оценить его работу «Зачем нужен контур заземления».

Жду ваших вопросов в комментариях.

Источник: ElectrikBlog.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.