Варианты заземления в частном доме. Правильное заземление в частном доме

При проживании в многоквартирном доме проблем с заземлением нет - каждый этажный электрощит - готовый заземляющий контур. Но если вы живете в частном доме или на даче, приглашать платных специалистов совсем необязательно, ведь можно сделать устройство заземления в частном доме своими руками. 220 в - сильная подача тока, поэтому игнорировать заземление опасно для жизни.

Прежде чем взяться за самостоятельное изготовление заземляющего контура, нужно разобраться, зачем вообще нужно заземлять электроприборы . Это поможет ответственно отнестись как к выбору схемы и материалов заземляющего контура, так и к процессу его изготовления.

Защита от помех

Проблема помех касается в основном владельцев высококачественной звуковоспроизводящей/звукозаписывающей аппаратуры и ПК. Встроенные в такие приборы сетевые фильтры «собирают» импульсные помехи из питающей сети и отправляют их на шасси прибора, а в случае с ПК и на металлический кожух.

Фрагмент схемы блока питания ПК (фильтр обведен красным)

Если корпус прибора не соединен с землей (клемма PE на сетевой вилке), то все помехи остаются на кожухе и создают вокруг него электромагнитное поле, которое наводит помехи на сигнальные провода, микрофоны, наушники.

Каждый, кто сталкивался с такой проблемой, знает, что избавиться от подобных помех сложно. Никакое экранирование и суперкабели проблему не решают - наводка с корпуса проникает во внешние устройства даже по экранирующей оплетке соединительного провода. Но стоит соединить корпус того же ПК с батареей централизованного отопления или водопроводом, как фон в наушниках или колонках исчезает самым чудесным образом.

Если помеха при звуковоспроизведении представляет хоть и серьезное, но всего лишь неудобство, то напряжение, попавшее по той или иной причине на кожух устройства, может угрожать жизни. Хуже всего то, что неисправность оборудования при пробое изоляции на корпус нередко никак не проявляется - устройство работает и с виду абсолютно исправно. Но стоит человеку коснуться кожуха той же стиральной машины, как через его тело в землю (сырой пол, плитка, бетон) начинает течь ток, величина которого даже в 50−80 мА является смертельной:

Поражение человека электрическим током при прикосновении к неисправному оборудованию

Для устранения подобной ситуации достаточно соединить корпус прибора с землей, и даже неисправная стиральная или посудомоечная машина не будет представлять никакой угрозы человеку. При неполном пробое напряжение с кожуха будет просто стекать в землю по специальной шине, полный же пробой изоляции вызовет короткое замыкание и срабатывание защитного оборудования - предохранителя в приборе, автомата на лестничной площадке или в домовом щите.

Прикосновение к неисправному, но заземленному оборудованию абсолютно безопасно

Для быстрого и простого соединения с землей все приборы, требующие заземления, снабжаются специальной сетевой вилкой с заземляющими контактами или клеммой для подключения заземления.

Контакты, помеченные стрелками, являются заземляющими

Как сделать контур заземления

Из всего вышесказанного видно, что от надежности заземления зависит не только удобство и спокойствие, но и жизнь людей. Поэтому к изготовлению контура нужно подойти исключительно серьезно. Вы умеете держать в руках лопату и ножовку по металлу и уверены в своих силах? Тогда за дело! Но до выяснений, как правильно сделать заземление в частном доме, необходимо решить вопрос, из чего его смастерить и какую конструкцию выбрать.

Выбор конструкции

Основная задача, которую нужно решить при изготовлении заземления - хороший электрический контакт контура с землей. Казалось бы, самое простое решение - вкопать объемный металлический предмет.

Если в вашем распоряжении есть пара старых, но крепких бочек, задний мост от КАМАЗа или нечто подобное, то вариант вполне осуществим. Привариваете металлическую шину к предмету, сам предмет вкапываете, а шину выводите на поверхность. Но, простой с виду, этот способ имеет массу недостатков:

Гораздо более надежное и долговечное заземление можно получить при помощи длинных штырей, вбитых в землю на определенную глубину и электрически соединенных между собой. Ключевым фактором здесь являются количество штырей и их длина. По конструкции такие типы заземлений разделяются:

• линейные;
• объемные.

Линейное заземление состоит из ряда штырей, вбитых в землю и соединенных последовательно. Объемный тип подразумевает несколько штырей, вбитых по кругу и соединенных в кольцо.

Линейный (слева) и объемный типы заземляющих контуров

В принципе, и тот, и другой тип обеспечивает качественное заземление оборудования, небольшая разница состоит лишь в надежности. При обрыве одной из перемычек в линейном заземлении некоторое количество заземляющих штырей исключаются из работы, что ведет к увеличению сопротивления заземляющего контура.

Электрические характеристики объемной конструкции при этом практически не пострадают. Тем не менее при качественно выполненных перемычках вероятность подобной аварии невелика, поэтому при выборе типа заземления имеет смысл руководствоваться лишь целесообразностью и удобством изготовления той или иной конструкции в зависимости от конкретных условий.

Варианты материалов

Не стоить экономить на материалах - ведь от их правильного выбора зависит ваша безопасность. В качестве штырей идеально подойдет уголок от 40х40 и выше . Он достаточно прочен, что важно при забивании, и имеет большую площадь поверхности, обеспечивающую минимальное переходное сопротивление. Если уголка в вашем распоряжении нет, то подойдет толстостенная водопроводная труба или штырь диаметром не менее 15-20 мм.

Бытует мнение, что в качестве заземляющих штырей нельзя применять арматуру - она якобы быстро ржавеет. Заявление это абсолютно беспочвенно - коррозийная стойкость арматуры ничуть не хуже стойкости того же уголка или трубы, а вбить арматуру намного проще, чем, скажем, мягкий прут. Так что если в вашем распоряжении есть арматура диаметром 16 мм и выше, то можете смело ее использовать. Длина штырей при этом должна быть не менее 2 м, а их количество зависит от выбранного вами типа заземления, но не менее трех штук.

В качестве перемычек идеально подходит железная полоса (шина) шириной от 15 и толщиной от 5 мм. Такое сечение выбрано исключительно из соображений долговечности, поскольку ток аварийного короткого замыкания выдержит даже восьмимиллиметровая катанка. Просто она быстрее сгниет и варить ее сложнее. Пойдет для перемычек и обычный уголок или арматура соответствующего сечения, но обойдется это, естественно, дороже. В любом случае все материалы не должны иметь диэлектрического покрытия - краски, мастики и пр.

Процесс изготовления

Если вы подобрали нужные материалы, в вашем распоряжении есть лопата, сварочный аппарат, кувалда и ножовка по металлу, то можно начинать работу. Весь процесс изготовления контура можно свести к следующим основным операциям:

1. Разметка.
2. Копка траншеи.
3. Вбивание заземляющих штырей.
4. Соединение штырей между собой перемычками и вывод заземляющей шины на поверхность.
5. Засыпка траншеи.
6. Проверка качества заземления.

Независимо от выбранной вами конструкции контура, необходимо использовать минимум 3 штыря, расположенных друг от друга на расстоянии не менее 1.5−2 м. Если ваш приусадебный участок - сплошной газон, то удобнее всего использовать линейную схему, вкопав контур вдоль стены здания или садовой дорожки.

Разметив место под штыри, можно переходить к рытью неглубокой (20−30 см) траншеи, соединяющей места разметки. Рыть глубже смысла нет - уложенная в траншею шина будет исполнять роль перемычек, а не заземления. Ржавеет же она вопреки мнению «специалистов» абсолютно одинаково на любой глубине. Основная задача траншеи - спрятать шину, чтобы люди об нее не спотыкались.

Поскольку возле дома много свободного места, была выбрана схема «треугольник»

Теперь самая ответственная и сложная операция - вбивание заземляющих штырей. Для этого их концы нужно срезать под углом примерно 30 градусов. Вбивать можно обычной кувалдой, но некоторые используют для этих целей обычный перфоратор.

Заземляющие штыри можно вбить кувалдой или перфоратором

Штыри забиваются на всю длину, на поверхности остаются лишь концы длиной 10−20 см. К ним будут привариваться перемычки. После того как все штыри забиты, их нужно соединить между собой шиной. Для этого лучше воспользоваться сваркой - она намного долговечнее и надежнее болтового соединения.

Сварное соединение (слева) менее эстетично, но намного надежнее болтового

Сразу же к почти готовой конструкции приварите отводную шину - к ней будет подключаться домовой контур.

Отводящая шина и вариант подключения к ней домового контура

Осталось закрасить места сварки любой краской или мастикой, дождаться ее высыхания и засыпать траншею. Если есть возможность, то желательно это сделать песком для лучшего дренажа - и шина прослужит дольше, и земля вокруг штырей будет более влажная. Если песок неприемлем по техническим или эстетическим соображениям, то можно воспользоваться землей - ничего страшного. Засыпайте, сажайте травку. Вопрос. как в частном доме сделать заземление вы решили, но контур необходимо проверить.

Теперь нужно удостовериться, что контур надежно соединен с землей электрически и может выполнять функции аварийного заземления. Для проверки можно вызвать энергетиков со специальным оборудованием за отдельную плату, но вполне реально провести качественные испытания и собственными силами .

Для этого вам понадобится любой мощный электроприбор мощностью около 1 кВт. Подойдет электроплитка, утюг, обогреватель и т. п. Еще нужны указатель напряжения (отвертка-индикатор), кусок провода и вольтметр переменного тока.

При помощи указателя находите в розетке фазу и измеряете напряжение между ней и вашим заземлением. Показания прибора записываете. Теперь подключаете прибор между фазой и контуром. Он должен заработать вполне нормально. Повторяете измерение и сравниваете с показаниями, полученным без нагрузки. Если напряжение под нагрузкой упало не более чем на 10−15 В, то заземляющий контур можно считать рабочим.

Схема проверки заземления (в качестве нагрузки условно изображена лампочка)

Если падение напряжения больше, повторите операцию измерения, но теперь вместо контура используйте штатный ноль в розетке. Тоже сильно падает - ваша электропроводка не справляется даже с относительно небольшой нагрузкой и дело не в заземлении. Если большого падения нет, то придется добавить к вашему контуру еще несколько заземляющих штырей и повторить испытания.

Одним из условий подключения коттеджа к поселковой электросети является наличие у строения контура заземления. Его параметры электрики энергоснабжающей организации проверяют перед подсоединением вводного кабеля к домовому ВРУ. Энергетики заботятся о безопасности даже тех, кто считает подобную защиту излишней. При этом сделать заземление в частном доме можно самостоятельно. Надо лишь к монтажу всех его элементов внутри и снаружи здания подойти максимально внимательно.

Заземление в частном доме

Делать заземления требуется не только в частном доме, но и во всех постройках на участке. Оно во многом бессмысленно лишь в бане или веранде, где есть только освещение. В остальном – любой электрический инструмент или бытовой прибор (стиральная машинка, плита и т.п.) может стать источником поражения током. И провод «на землю» как раз предназначен для предотвращения этого.

Принцип работы заземления

Следует разделять защитное (PE) и функциональное рабочее (FE) заземление. По зданию проводами они идут раздельными контурами и нигде не соприкасаются между собой. Первое делается с целью повышения электробезопасности и является обязательным в частных домах. Второе предназначено для правильной работы электроустановок с трансформаторами или электродвигателями и в коттеджах обустраивается редко.

Варианты схем заземления

Домовая система заземления делится на две части

1. Внутренняя.
2. Наружная.

Первая представляет собой сеть дополнительных жил в электропроводке, которые посредством розеток подходят к каждому электрическому прибору в коттедже. Вторая делается в виде нескольких железных штырей забитых в землю на участке неподалеку от заземляемого здания.

Предназначенная для отвода опасного тока в грунт наружная составляющая заземления малоэтажного дома по форме может быть замкнутой либо линейной. В обеих конструкциях используется три-четыре штыря (электрода), которые заглубляются в почву. Но в первом случае они сверху соединяются по кругу, треугольником или прямоугольником, а во втором – одной линией.

Замкнутая

Замкнутый вариант контура заземления более надежен, но требует больше материала. Для его устройства на участке возле дома придется выделять много места под яму порядка 3х3 метра. Она будет хоть и неглубокой, но большой.

Замкнутая схема заземления

Линейная

Линейный аналог дешевле и проще. Однако к внутренней части системы заземления частного дома он подключается проводником только с одного края. Если в находящейся в земле линии произойдет разрыв, то часть внешнего контура просто выпадет из работы, а сопротивление оставшейся станет слишком высоким. В такой ситуации УЗО может и не сработать когда нужно.

Линейное заземление

Системы заземления применяемые для домов

Для коттеджей существует несколько вариантов организации системы заземления. И выбор подходящего зависит не столько от схемы электропроводки в построенном частном доме, сколько от того, чем располагают энергетики в поселке.

TN-C

Самой простой и дешевой является схема TN-C. Защитный проводник в ней объединен с рабочим нулевым. Вся электропроводка в частном доме в этом случае делается двухжильной (фаза и N). Жил меньше, а соответственно стоимость монтажа внутридомовой электросети минимальна.

Однако при обгорании нуля защита в TN-C просто исчезает – если в данный момент с металлическим корпусом электроприбора соприкасается человек, то он обязательно получит удар током. Этот способ заземления дома считается устаревшим и сейчас не рекомендуется к применению.

Подключение по cхеме TN-C

TN-S

Гораздо более надежный вариант тот, что сделан по схеме TN-S. Здесь сразу от подстанции идут два раздельных проводника N и PE. Такое заземление частного дома наиболее совершенно с технической точки зрения, но встречается редко, так как является слишком дорогостоящим (в первую очередь для энергетиков).

Схема подключения TN-S

TN-C-S

Чаще всего сейчас применяется вариант TN-C-S. При нем от подстанции прокидывается совмещенный PEN проводник, который при вводе в дом уже разделяется на N и PE. Это более надежно и безопасно. Но в частном секторе зачастую используется его аналог со схемой ТТ. В этом случае от подстанции также идет одна защитно-нулевая жила, но сам коттедж дополнительно защищается отдельным контуром со штыревой конструкцией возле строения.

Схема подключения TN-C-S

Особенности схем заземления 220 В и 380 В

Независимо от того, двухфазные 220 В или трехфазные 380 В подведены к участку, заземление в частном доме можно выполнить по любой схеме. Вольтаж влияет только на количество фазных жил. PEN или N все равно идут в том или ином виде от подстанции, от них при выборе и надо отталкиваться.

Как правильно рассчитать

Находящееся в земле устройство заземления должно иметь сопротивление не более 4 Ом. Чтобы сделать его расчет правильно, необходимо обладать специфическими познаниями и разбираться в соответствующих довольно сложных формулах.
При вычислении должных размеров заземляющих штырей надо учесть:

• общее количество погружаемых электродов и их форму;
• удельное сопротивление грунтов на участке (причем на разной глубине);
• влажность почвы;
• применяемый в конструкции металл;
• расстояние между электродами и многое другое.

Таблица сопротивляемости грунтов

На фото подобное устройство не выглядит сложным. Но расчеты его сложны, самостоятельно выполнять их не рекомендуется. Однако простое заземляющее устройство из стальных уголков 40х40 для организации заземления в частном доме можно рассчитать и по упрощенной формуле.

Для одиночного вертикального электрода формула следующая:
R1=0,84*P/L
Если электродов в землю погружается несколько, то они считаются дополнительно по:
R=R1/0,9*N
Здесь R – общее сопротивление устройства, R1 – сопротивление одного электрода, L – длина штыря (глубина погружения в грунт), а P – удельное сопротивление почвы.

Как сделать контур заземления

Если есть проект с полностью рассчитанной схемой заземления, то смонтировать подобную защитную систему самостоятельно не сложно. Фактически это обычная электропроводка в деревянном доме или коттедже из иных материалов. Здесь важно лишь соблюдать стандартные меры безопасности и правила электромонтажа.

Выбираем место

Контур заземления следует устанавливать:

• вдали от газопроводов, а также электрических и слаботочных сетей в земле;
• в месте, где люди и животные будут находиться только изредка (в идеале этот участок следует огородить);
• с северной стороны от коттеджа (там почва всегда более влажная, что повышает токопроводимость);
• на удалении в 1,5–2 метра от отмостки дома.

Материалы и компоненты

Чаще всего для создания заземляющий контур в грунте делают из стальных уголков 40х40. Из них делают заостренные штыри, ими же потом эти электроды соединяют сваркой.

Материалы для заземления

Порядок действий

Монтаж классической треугольной заземляющей конструкции производится в шесть этапов:

1. Вырывается траншея глубиной 50–70 см со сторонами в 2,5 метра (ближе друг к другу штыри погружать в почву не стоит, толку от них будет ноль).
2. Кувалдой по углам забиваются электроды.
3. Три погруженных в землю штыря соединяются уголками сверху сваркой.
4. К созданному треугольнику приваривается стальная полоса шириной 40 мм и с болтом на конце для крепления проводника.
5. Полоса отводится до коттеджа и фиксируется на его стене.
6. Траншея закапывается грунтом без камней.

В статье будет затронут вопрос устройства заземления в частном доме, даче или на небольшом производстве своими руками. Многие ошибочно полагают, что заземление — это ненужная, дополнительная вещь, которую из вредности, требует энергоснабжающая организация или проверяющие инспектора.

Самое главное, что должен понять любой потребитель электроэнергии — заземление это неотъемлемая часть любого электроснабжения. Это такая же необходимость, как установка автоматических выключателей в распредщитке, прибора учета и другой аппаратуры.

Чтобы качественно выполнить заземление, необходимо произвести большой объем земляных работ. Грубо рассчитывайте, что минимум, Вам придется вручную вырыть один кубометр земли. Также необходим будет сварочный аппарат и умения сварочных работ.

Самый оптимальный вариант выполнить заземление собственными руками, так как не все электрики любят это делать, да и те кто берется, в большинстве своем делают это не качественно.

И так, как же правильно делается контур заземления?

Существует два самых распространеных варианта контура заземления — треугольником и линейный, в виде сплошной полосы вдоль дома.

Оба правильные. Какой выбрать, решать Вам самим, исходя из свободного пространства возле дома.

Материал для контура заземления

Контур заземления состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей.
Материал из которого не рекомендуется делать вертикальные заземлители:

Из чего можно делать:

Конец уголка или круглой стали срезают на угол в 30 градусов. Это наиболее оптимальный угол для вхождения стали в землю.

Горизонтальный заземлитель делают из стальной полосы 40*4.

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Обязательные условия которые необходимо соблюдать при устройстве заземления в частном доме:

• • ⚡ длина электрода, который забивается в землю. Он должен быть минимум 2,5-3 метра

Изначально лучше брать электрод длиной 3м. Так как в процессе забивания его кувалдой, будет расплющиваться та часть, по которой наносится удар. В конце Вам придется болгаркой несколько сантиметров такого расплющенного электрода срезать.

• • ⚡ расстояние между электродами. Оно также должно быть 2,5-3 метра

Вне зависимости от того, какого вида у Вас контур — в виде треугольника или прямой линии. Это связано с явлением растекания тока от заземлителей. Если электроды будут забиты ближе чем 2,5м то получается нет никакой разницы, сколько электродов Вы забили.

Работать они будут почти как один электрод.

• • ⚡ заглубление траншеи от планировочной отметки земли — 0,7-0,8м

Траншея — это место для укладки полосы, связывающей электроды. При меньшем углублении траншеи, полоса будет подвержена воздействию осадков и быстрому процессу коррозии. При большем углублении — опять возникает риск воздействия сырости от грунтовых вод.

• ⚡ расстояние контура заземления от фундамента дома — не менее 1м
• ⚡ после раскопки траншеи ее подсыпают песком для лучшего отвода воды от горизонтального заземлителя.

Заглубление электродов

Когда весь материал и траншеи готовы приступают к процессу забивания электрода. Для облегчения процесса в яму подливают немного воды. Вертикальный электрод можно забивать двумя способами:

Первоначально верхний конец электрода будет на большой высоте. Поэтому потребуется стремянка.

Забивать до конца весь электрод в землю не надо. Минимум 20см оставляйте на поверхности, так как в этом месте нужно будет приварить полосу. Длина сварочного шва — не менее 6-10см. Сам шов прокрашивается.

Ни в коем случае не красьте горизонтальные и вертикальные заземлители.

Тем самым Вы увеличите сопротивление заземления и ухудшите связь с землей.

Чтобы улучшить контур заземления, можно его соединить с уже существующими металлическими конструкциями заглубленными в земле — например с забором.

Соединение заземления с электрощитом

Когда контур сделан, его необходимо соединить с электрощитом. Здесь уже можно использовать не полосу, а проволоку диаметром 10мм. С горизонтальным заземлителем ее связывают сваркой, а с корпусом щита при помощи болтового соединения.

Также Вы можете вывести полосу горизонтального заземлителя на поверхность возле щита, и приварив к полосе болт, медным проводником сечением 10мм2 соединить контур с щитовой. Болтовое соединение должно быть на поверхности и доступно для ревизии.

Проверив надежность соединения сварочных швов, траншею засыпают землей. На этом монтаж контура заземления окончен.

Заземление в частном доме совсем недавно стало обязательным требованием, предъявляемым к электросетям – раньше его оборудовали только на производственных и других объектах высокой мощности. Однако, благодаря техническому прогрессу, количество домашних электроприборов постоянно увеличивается. Это привело не только к использованию трехфазных сетей в бытовых целях, но и к необходимости организации правильного заземления. Рассмотрим, как сделать заземление в частном доме или на даче, как произвести необходимые расчеты своими руками.

Зачем нужен контур защитного заземления

Сегодня мы используем в своих домах и квартирах все больше электрического оборудования и, несмотря на общее стремление технологий к экономичности и экологичности, некоторые из них обладают довольно большой потребляемой мощностью. К таким устройствам можно отнести стиральные машины, водонагревательные бойлеры, микроволновки, электрические плиты, полы с подогревом и др. По проводам, проложенным к этим устройствам, идет ток высокого напряжения и силы, поэтому нарушение изоляции может стать причиной самых серьезных последствий, вплоть до фатального исхода. Именно для предотвращения таких случаев необходимо правильно организовать защитное заземление.

Итак, защитное заземление представляет собой преднамеренное соединение всех непроводящих ток частей и конструкций электрооборудования с землей. При этом важно, что на них при нормальном функционировании сети не подается напряжение. Это (подача нагрузки) может произойти в случае нарушения герметичности изоляции и контакта с токоведущими частями.


Для более подробного описания обратимся к курсу физики, который все изучали в школе. Итак, одной из главных свойств электрического тока – способность течь в сторону меньшего сопротивления. Как раз это и происходит когда на проводах или токоведущих конструкциях оборудования нарушается изоляция. Таким образом, может появиться «пробой на корпус» — контакт кабеля с металлическим корпусом (поскольку его сопротивление (ну, практически) равно нулю). Человек или домашнее животное, прикоснувшееся к такому устройству, испытает на себе удар электрическим током.

Защитное заземление обеспечивает безопасность человека в данной ситуации. Его работа основывается на том же самом свойстве тока — течь к потребителю с более низким сопротивлением. Тело человека (и других существ) всегда обладает небольшим сопротивлением (эта величина непостоянна), а сопротивление Земли всегда равно нулю. Соответственно, «выбирая» между двумя этими объектами, ток будет течь в Землю. Однако на практике сопротивление монтируемого заземления не бывает нулевым – это связано с тем, что материалы, с помощью которых создается контур, имеют своё сопротивление. Отсюда вытекает одно из главных требований к создаваемому заземлению – его сопротивление должно быть настолько низким, чтобы при замыкании сети человеком, через него прошел ток с допустимыми параметрами, а остальная его часть ушла на контур.

Конструкция контура

Процесс сборки и присоединения заземляющего контура проводится абсолютно одинаков, вне зависимости от того, используется трехфазная сеть с напряжением 380 В, или однофазная – на 220 В. Чаще всего контур заземления конструируют путем закапывания в землю нескольких электродов, соединенных между собой (схема их соединения и называется контуром). Обычно монтируется «квадрат» или «треугольник», но есть и другие варианты. Иногда незамкнутый контур, получаемый в результате последовательного соединения электродов. Выбор того или иного способа зависит от размера здания, территории, и удобства расположения – иногда даже прибегают к созданию прямоугольного контура по периметру защищаемого здания. После соединения (чаще всего – сварки) заземляющих электродов между собой их подключают с помощью специального кабеля к распределительному электрическому щитку.

Контур нельзя располагать произвольно – чтобы правильно его установить, необходимо соблюдать определенные правила и требования. Так, например, запрещено закапывать контур слишком далеко или близко к дому – он должен залегать на расстоянии не меньше 1-2 метров от здания и не дальше 10 метров.

Большое значение имеет и глубина залегания электродов, которая варьируется в зависимости от характера и структуры грунта, отдаленности грунтовых вод. Точно известно, что контур можно закладывать на глубине ниже уровня промерзания земли – то есть, не меньше 80 см (на большей части России). В зависимости от насыщенности грунта водой, регулируется дальнейшее углубление – если она залегает высоко, то и электроды необходимо прокладывать выше к поверхности, а если же воды нет и земля малонасыщенная, контур будет необходимо забивать как можно глубже (или выполнить заземление другим способом).

Контур из черного металлопроката

Электроды для заземляющего контура как правило изготавливают своими руками из стержней черного металла. Для этой задачи неплохо подходит металлопрокат в виде стальной трубы, уголка, гладкой арматуры и двутавра. Фигурное исполнение проката не оказывает влияния на функциональные показатели схемы, поэтому выбирать его следует исходя из того, насколько удобно будет забивать. Как показывает практика, чаще всего обращаются именно к стальному уголку из-за его доступности – такой материал можно найти практически в каждом гараже или на даче.

Впрочем, один из критериев выбора все-таки есть – нужно брать прокат с площадью сечения не меньше 1,5 см2. Количество забиваемых стержней, устройство контура и его схема могут определяться и опытным путем, однако лучше, конечно, провести необходимые расчеты. Самым распространенным способом соединения является треугольник. Такая схема требует забивать стержни-электроды в вершинах треугольника. Для соединения их между собой можно использовать такой же уголок или металлическую полосу.

Стержни необходимо располагать между собой на расстоянии от 1,2 м, эта величина также должна выбираться исходя из сопротивления грунта. Приложенная ниже схема позволит вам приблизительно определить, какое сопротивление имеют различные слои грунта, перед тем, как выполнять своими руками монтаж заземления на даче, в загородном или частном доме.

Модульные системы

Безусловно, если делать контур заземления своими руками, нужно будет проводить сварочные работы, самому вычислять показатели сети и размеры контура, обеспечивать надежность соединения частей схемы. Для того чтобы избавить от лишних хлопот тех, кому они не по душе, или просто облегчить процесс монтажа, в продаже можно найти модульные заземляющие системы со всеми необходимыми составляющими.

Система комплектуется набором стальных стержней с медным покрытием. Их диаметр составляет 14мм, а длина – до 150 см, а на концах нарезана специальная резьба, тоже покрытая медью. На нее накручивается специальная латунная муфта, позволяющая соединить два стержня между собой. На нижний конец крайнего стержня накручивается конусовидная муфта-наконечник, для облегчения забивания. Примечательно, что эти выпускается несколько типов этих наконечников для различных грунтов. Помимо перечисленных компонентов, набор включает в себя специальные зажимы для металлических полос и стержней. Антикоррозийная защита частей конструкции обеспечивается с помощью специальной пасты, которой необходимо покрывать все узлы и элементы.

Модульные системы для заземления обладают рядом характерных преимуществ:

• последовательное соединение множества стержней позволяет поместить электроды на глубину до 50 метров;
• благодаря использованию нержавеющей стали с медным напылением в качестве материала стержни устойчивы к коррозии и обладают повышенным сроком службы;
• схема заземления с помощью модульной системы, при необходимости, может быть размещена в пределах одного квадратного метра, что очень удобно, например, на даче;
• монтаж не требует использования профессионального оборудования.

Для того чтобы организовать электрическую безопасность на даче и провести заземление в частный или загородный дом, можно воспользоваться готовой системой или сделать контур своими руками. При правильном монтаже обе этих схемы будут работать эффективно и безопасно. Поэтому выбор должен осуществляться исходя из финансовых или личных предпочтений и особенностей ландшафта и планировки. Главное – провести правильные расчеты заземления.

Расчет

Для расчета заземления существует два способа. Мы сначала рассмотрим тот, в котором не требуется работать с формулами и цифрами. Однако учтите, что он подходит только для тех, кто планирует своими руками изготавливать контур заземления.

Итак, для примера, мы варим треугольный контур из стальных стержней (гладкая арматура) длиной в 3 метра. Забиваем их в землю на расстоянии 1,5-2 метра друг от друга и соединяем металлическими полосками. После этого берем омметр или мультиметр и замеряем сопротивление. Согласно правилам электротехнических установок (ПУЭ) заземляющий контур должен иметь сопротивление в пределах 4-10 Ом, при этом – чем меньше, тем лучше. Если сопротивление собранной схемы не соответствует этим требованиям, необходимо забить дополнительные электроды и соединить их с уже готовыми.

Такой способ послемонтажного расчета позволяет довольно часто обойтись без предварительных замеров и вычислений. Металлический треугольник с размерами, описанными в примере, достаточно часто будет «попадать» сопротивлением в допустимые рамки. Даже если это значение будет выше 4 Ом (но, конечно, ниже 10 Ом), схема будет удовлетворять требованиям к заземлению на даче, в бане или небольшом загородном доме.

Расчет по формулам

Однако сконструированный контур может и не подойти из-за особенностей материала, земли или других причин. И процесс «достраивания» может занять немало времени, да и значительно усложнить схему. В такой ситуации, конечно, предпочтительнее было бы знать требования заранее. Кроме того, знание расчетного сопротивления необходимо при покупке модульной системы заземления.

Для вычислений нам понадобится узнать сопротивление стержней, длину горизонтального заземления (периметр треугольника) и сопротивление грунта.

Сопротивление одного вертикального электрода-заземлителя находится по следующей формуле:

где, R – сопротивление электрода, Ом; ρ экв – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом*м; L – длина электрода, м; d – диаметр электрода, м; T – расстояние от середины стержня до поверхности, м.

Хорошо. Только, чтобы совершить расчеты, нам необходимо знать удельное сопротивление грунта. Для этого можно воспользоваться следующей таблицей:

Если же мы имеем дело с неоднородным грунтом, следует рассчитывать сопротивление заземления по другой формуле:

где, Ψ – сезонный климатический коэффициент; ρ 1 , ρ 2 – удельное сопротивление грунта (1 – верхний слой, 2 – нижний); H – толщина верхнего слоя; t – глубина забивания электрода.

Сезонный коэффициент заземления можно найти в следующей таблице, исходя из климатической зоны нахождения здания.

Формула для нахождения количества электродов без учета сопротивления заземления:

где, n 0 – количество электродов; R н – нормируемое сопротивление заземления.

Полученное значение необходимо округлять до целого в большую сторону. Для нахождения длины электродов-заземлителей существуют две специальные формулы:

Lr = a * (n 0 – 1 ); — при расположении в ряд;

Lr = a ; — при расположении замкнутым контуром.

а – расстояние между электродами

На сопротивление контура влияют также токи вертикальных электродов, поэтому, чем дальше они будут расположены друг от друга, тем меньше будет сопротивление контура. По этой причине рекомендуется размещать друг от друга на расстоянии, равном их длине.

Монтаж

Итак, перейдем непосредственно к описанию того, как выполнить заземление в частном, загородном доме или на даче своими руками. Для самостоятельной сборки заземляющего контура в загородном доме, садовом участке или на даче нам понадобится стальной уголок, прут или труба, а для стержней – оцинкованные электроды. Иногда вместо них применяют электропроводной бетон.

Как уже было сказано, для забивания стержней модульные системы комплектуются специальными коническими наконечниками, облегчающими прохождение штыря в земле.

Диаметр наконечника несколько больше диаметра прута, что значительно облегчает вбивание в грунт по сравнению с просто заострённым болгаркой нижним концом.

Забивать их можно и вручную – с помощью кувалды или молота, а также инструментом – необходим ударный перфоратор или отбойный молоток с силой удара примерно 20 Дж и специальной головкой. В модульных системах соединения электродов и заземляющим проводником выполняются с помощью специальных зажимов. При самостоятельном монтаже можно просто сварить их между собой.

Обратите внимание, что покраска, смазка или какая-либо другая консервация заземлителей запрещена – это снижает их проводимость. Учитывая негативное воздействие коррозии, приводящее к постепенному утончению стержней, необходимо брать прутья с небольшим запасом. Эти размеры указаны в ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и составляют 6 мм в диаметре — для оцинкованного прута, 10 мм – для прута из черного металла, 48 мм2 (площадь в поперечнике) — для проката с прямоугольным сечением. Стенки труб и полок прямоугольной стали должны иметь толщину не меньше 4 мм.

Для соединения электродов между собой можно также использовать пруты, трубы и уголок. С помощью них заземление прокладывается от контура до распределительного электрощита. Размеры данных материалов также имеют определенные нормативы. Прутья должны быть в толщину не менее 5 мм, площадь сечения прямоугольной стали – от 24 мм2, с толщиной стенок не меньше 2,5 мм.

Безусловно, монтаж заземления потребует прокладывать заземляющие провода непосредственно по частному дому, даче или другому зданию, электробезопасность которого требуется осуществить. К внутренним заземляющим проводам также выдвигают специальные требования – их сечение должно быть равным площади сечения фазной жилы, но больше нормативного минимума (диаметр поперечника):

• 1,5 мм – для изолированного медного;
• 2,5 – для изолированного алюминиевого;
• 4 мм – для медного без изоляции;
• 6 мм – для алюминиевого без изоляции.

Коммутация всех проводников заземления с контуром должна проводиться с помощью специальной PE (Protection Earth ) шины из электротехнической бронзы, которая должна быть установлена в электрощитке.

Одной из самых распространенных ошибок, совершаемых при подключении электроприборов к заземляющему контуру своими руками, является нарушения порядки их подсоединения. Обратите внимание, что оно должно всегда проводиться параллельно – от каждого устройства на щиток должен идти отдельный заземляющий провод.

При последовательном подключении или подключении на одну площадку шины, аварийные устройства будут «тянуть», создавая таким образом помехи. Такое нарушение правил подключения электроприборов называется электромагнитной несовместимостью. Из-за нее возникает высокая опасность для жизни во время устранения аварии.

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.

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.

Круг - диаметр 12 мм.

Труба - диаметр 20 мм.

Прямоугольник или уголок - площадь поперечного сечения 50 мм².

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.

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.

Итог

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