Сделать заземление 380 в. Устройство заземления своими силами: простое и сложное, для разных случаев

Я не являюсь профессиональным строителем или электриком, поэтому при строительстве своего каркасного дома всегда начинаю с изучения теории и руководящих документов (СНиП, ПУЭ и т.д.). При подключении 380 В, когда встал вопрос заземления, я снова обратился к теории.

Общие положения системы заземления в частном доме (3 фазы, 380 В)

Согласно ПУЭ (изд. 7) электроустановки напряжением до 1 кВ в отношении мер электробезопасности разделяются на:

1. электроустановки в сетях с глухозаземленной нейтралью;
2. электроустановки в сетях с изолированной нейтралью.

Открытая проводящая часть - доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением , но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

• - система TN, в которой функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (её можно получить, внеся кое-какие изменения в TN-C);
• ТТ - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (т.е. ноль N и заземление PE изолированы друг от друга).

Обозначение остальных систем

1. TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
2. TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (наиболее распространена в России);
3. TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;
4. IT - система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Рисунки систем TN-C, TN-S, TN-C-S

Расшифровка буквенных обозначений

Расшифровка буквенных обозначений:

1. Последующие (после N ) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
   • S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
   • С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN -проводник);
2. Вторая буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли:
   • Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
   • N - открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
3. Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли:
   • Т - заземленная нейтраль;
   • I - изолированная нейтраль.
4. N - нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
5. РЕ - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
6. PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Выбор системы заземления для частного дома

Для современного частного сектора подходят только две системы заземления ТТ и TN-C-S. Практически весь частный сектор запитывается от трансформаторных подстанций с глухозаземлённой нейтралью и четырёхпроводной ЛЭП (три фазы и PEN, объединённый рабочий и защитный ноль или, иначе говоря, объединённый ноль и земля).

Особенности системы заземления TN-C-S

Согласно п. 1.7.61 ПУЭ при применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Т.е. проводник PEN на вводе в дом повторно заземляется и делится на PE и N. После этого используется 5 или 3 проводная проводка.

Коммутация PEN и PE строго запрещена (ПУЭ 7.1.21. Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы). Точка разделения должна стоять до коммутационного прибора. Запрещается разрывать PE и PEN проводники.

Недостаток системы TN-C-S

• при обрыве PEN проводника на корпусах заземлённых электроприборов может оказаться опасное напряжение.

Описание системы TN-C-S - Описание системы TN-C-S

Систему заземления TN-C-S рекомендуют делать только на современных ЛЭП выполненных проводом СИП при котором обрыв только одного провода маловероятен. П. 1.7.61 ПУЭ устанавливает, что при применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Кроме того, обязательно должны быть выполнены повторные заземления на ЛЭП. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется. П. 1.7.103 ПУЭ устанавливает, что общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой BЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях. Эти условия сводят к нулю возможность появления опастного потенциала на корпусах электроприборов.

Согласно п. 1.7.135 ПУЭ когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены начиная с какой-либо точки электроустановки, не допускается объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии. В месте разделения PEN -проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN -проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ -проводника.

Для обеспечения высокого уровня безопасности от поражения электрическим током в системе TN-C-S необходимо использовать устройства защитного отключения (УЗО).

Особенности системы заземления ТТ

Описание системы ТТ - Описание системы ТТ

Система ТТ от TN-C-S отличается только отсутствием соединения между PEN проводником и заземлением дома, т.е. защитный проводник PE заземляется независимо от нулевого рабочего проводника N и запрещена какая-либо связь между ними. Поэтому в схемах обычно PEN обозначается как N, так как PE от PEN мы не получаем.

Замечание

Согласно п. 1.7.54 ПУЭ для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители. Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно.

Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющих устройств не должно приводить к их повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы (п. 1.7.109 ПУЭ):

1. металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2. металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3. обсадные трубы буровых скважин;
4. металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5. рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6. другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7. металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается .

Не допускается использовать в качестве заземлителей:

• трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей;
• трубопроводы канализации и центрального отопления.

Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82.

Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными, и не должны иметь окраски .

Способ монтажа вертикальных заземлителей зависит от следующих факторов:

1. габаритов электродов заземления;
2. характера грунта, его увлажнения и состояния во время монтажа;
3. времени года и климатических условий (талый, мерзлый);
4. количества погружаемых электродов;
5. удаленности объектов друг от друга, а также наличия и возможности использования механизмов и приспособлений, необходимых для монтажа.

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм	Толщина стенки, мм
Сталь черная	Круглый:
		16	-	-
		10	-	-
	Прямоугольный	-	100	4
	Угловой	-	100	4
	Трубный	32	-	3,5
Сталь оцинкованная	Круглый:
	для вертикальных заземлителей	12	-	-
	для горизонтальных заземлителей	10	-	-
	Прямоугольный	-	75	3
	Трубный	25	-	2
Медь	Круглый	12	-	-
	Прямоугольный	-	50	2
		20	-	2
	Канат многопроволочный	1,8*	35	-

* Диаметр каждой проволоки.

Прокладка в земле алюминиевых неизолированных проводников не допускается.

Рациональные способы монтажа электродов заземления частного дома:

• для талых, мягких грунтов – вдавливание и ввертывание стержневых электродов, забивка и вдавливание профильных электродов;
• для плотных грунтов – забивка электродов любого сечения;
• для мерзлых грунтов – вибропогружение;
• для скальных и мерзлых грунтов при необходимости глубокого погружения – закладка в пробуренную скважину.

Чем плотнее грунт прилегает к проводнику, тем меньше сопротивление (т.е. минимальное сопротивление растеканию у забитого электрода, а максимальное - у электрода, заложенного в готовую скважину и засыпанного рыхлым грунтом).

Подробнее

Сопротивление электродов увеличивается незначительно при вдавливании в грунт и при погружении вибраторами и превышает сопротивление забитых электродов лишь на 5-10 %.

Через 10-20 дней сопротивление электродов, погруженных вибраторами, вдавленных и забитых, начинает выравниваться. Значительно больше времени требуется для восстановления структуры грунта и уменьшения сопротивления электродов, ввернутых в грунт, особенно при применении расширенного наконечника на электроде, что облегчает погружение, но разрыхляет грунт.

Место для электромонтажа контура заземления желательно располагать вблизи заземляемой электроустановки (силового щита). Потребуется корозионно-стойкий стальной уголок (50 х 50 х 5 мм) или прут и корозионно-стойкая стальная полоса (4 х 40 мм) для соединения собственно электродов заземления и контура заземления и силового щита. Чаще всего выкапывается равносторонний треугольник (3 х 3 х 3 метра), по вершинам которого забиваются 3 электрода заземления (для того, чтобы уголок свободно вбивался в землю, концы его надо заострить с помощью болгарки). К установленным в земле трём заземлителям (уголкам), приваривается по периметру корозионно-стойкая стальная полоса. Далее копается траншея (ширина 0,5 метра и глубина 0,8 метра) к дому. Укладываем в траншею стальную полосу. Один конец полосы привариваем к контуру заземления, а второй подключаем к шине РЕ в ВРУ. Закапываем однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора, траншеи. Все соединения контура заземления выполняются сваркой.

Длина вертикальных электродов определяется проектом, но не должка быть менее 1 м; верхний конец вертикальных заземлителей должен быть заглублен, как правило, на 0,5-0,7 м.

Горизонтальные заземлители используют для связи вертикальных заземлителей или в качестве самостоятельных заземлителей. Глубина прокладки горизонтальных заземлителей - не менее 0,5-0,7 м. Меньшая глубина прокладки допускается в местах их присоединений к оборудованию, при вводе в здания, при пересечении с подземными сооружениями и в зонах многолетнемерзлых и скальных грунтов.

Горизонтальные заземлители из полосовой стали следует укладывать на дно траншеи на ребро.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны быть заполнены сначала однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора, с утрамбовкой на глубину 200 мм, а затем - местным грунтом.

При забивке вертикальных заземлителей можно применять стальные электроды любого профиля – уголковые, квадратные, круглые, однако наименьший расход металла (при одинаковой проводимости) и наибольшая устойчивость к грунтовой коррозии (в случае равного расхода металла) достигаются при использовании стержневых электродов из круглой стали.

При забивке в обычные грунты на глубину до 6 м экономично применять стержневые электроды диаметром 12-14 мм. При глубине до 10 м, а также при забивке коротких электродов в особо плотные грунты, необходимы более прочные электроды диаметром от 16 до 20 мм.

Горизонтальные заземлители могут быть выполнены из круглой, полосовой или любой другой стали. Предпочтение следует отдавать круглой стали, которая при тех же массе и проводимости имеет меньшую поверхность и большую толщину, вследствие чего обладает меньшей коррозийной уязвимостью (рекомендуется применять малоуглеродистую круглую сталь).

Если вблизи объектов имеются водоемы, на дне водоемов укладывают протяженные заземлители, а от них прокладывают соединительные кабельные или воздушные линии к объектам.

Сечения заземляющих проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ:

Сечение фазных проводников, мм 2	Наименьшее сечение защитных проводников, мм
S < 16	S
16 < S < 35	16
S > 35	S /2

Заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель рабочего (функционального) заземления к главной заземляющей шине в электроустановках напряжением до 1 кВ, должен иметь сечение не менее:

• медный - 10 мм 2 ,
• алюминиевый - 16 мм 2 ,
• стальной - 75 мм 2 .

Главная заземляющая шина

Согласно п. 1.7.121 ПУЭ в качестве РЕ-проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ могут использоваться:

1. специально предусмотренные проводники:
   • жилы многожильных кабелей;
   • изолированные или неизолированные провода в общей оболочке с фазными проводами;
   • стационарно проложенные изолированные или неизолированные проводники;
2. открытые проводящие части электроустановок:
   • алюминиевые оболочки кабелей;
   • стальные трубы электропроводок;
   • металлические оболочки и опорные конструкции шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления (при условии, что конструкцией коробов и лотков предусмотрено такое использование, о чем имеется указание в документации изготовителя, а их расположение исключает возможность механического повреждения);
3. некоторые сторонние проводящие части:
   • металлические строительные конструкции зданий и сооружений (фермы, колонны и т.п.);
   • арматура железобетонных строительных конструкций зданий при условии выполнения требований 1.7.122;
   • металлические конструкции производственного назначения (подкрановые рельсы, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамления каналов и т.п.).

П. 1.7.122. Использование открытых и сторонних проводящих частей в качестве РЕ-проводников допускается, если они отвечают требованиям настоящей главы к проводимости и непрерывности электрической цепи .

трубопроводы газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей, трубы канализации и центрального отопления;

водопроводные трубы при наличии в них изолирующих вставок.

Нулевые защитные проводники цепей не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников электрооборудования, питающегося по другим цепям, а также использовать открытые проводящие части электрооборудования в качестве нулевых защитных проводников для другого электрооборудования, за исключением оболочек и опорных конструкций шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления, обеспечивающих возможность подключения к ним защитных проводников в нужном месте.

Использование специально предусмотренных защитных проводников для иных целей не допускается.

Главная заземляющая шина может быть выполнена внутри вводного устройства электроустановки напряжением до 1 кВ или отдельно от него (п. 1.7.119. ПУЭ).

Внутри вводного устройства в качестве главной заземляющей шины следует использовать шину РЕ.

При отдельной установке главная заземляющая шина должна быть расположена в доступном, удобном для обслуживания месте вблизи вводного устройства.

Сечение отдельно установленной главной заземляющей шины должно быть не менее сечения РЕ (PEN)-проводника питающей линии.

Главная заземляющая шина должна быть, как правило, медной. Допускается применение главной заземляющей шины из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.

В конструкции шины должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения присоединенных к ней проводников. Отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента.

Для соединения нескольких главных заземляющих шин могут использоваться сторонние проводящие части, если они соответствуют требованиям 1.7.122 к непрерывности и проводимости электрической цепи.

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрерывность электрической цепи (т.е. не разрешается разрывать указанные цепи предохранителями, автоматами защиты и т.п., п. 1.7.139).

Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений.

Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений. Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта.

Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников.

При использовании естественных заземлителей для заземления электроустановок и сторонних проводящих частей в качестве защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов контактные соединения следует выполнять методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Присоединение каждой открытой проводящей части электроустановки к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику должно быть выполнено при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей не допускается . (п. 1.7.144. ПУЭ).

Согласно п. 1.7.145 не допускается включать коммутационные аппараты в цепи РЕ- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей.

Если корпус штепсельной розетки выполнен из металла, он должен быть присоединен к защитному контакту этой розетки.

В последнее время появилось множество полезных электроприборов, которые делают нашу жизнь максимально комфортной. Например, если в ваш загородный особняк не проведён газ, то отапливать помещения можно с помощью керамических обогревателей, еду готовить на электроплите, а для подогрева воды установить бойлер. Но чем больше вы используете приборов, тем выше вероятность поражения током при контакте с ними. Чтобы обезопасить свою жизнедеятельность, надо сделать заземление устройств, работающих от сети. В отличие от многоэтажных зданий выполнение этой меры электробезопасности в частном доме не составляет особых трудностей. Поэтому сегодня мы расскажем об устройстве заземления, приведём его расчёт и пошаговую инструкцию по установке.

Назначение защитного заземления

Правильно сделанный контур заземления в частном доме убережёт вас от поражения электрическим током при пробое изоляции на корпус прибора

При пробое изоляции питающего провода на металлическом корпусе незаземлённого прибора появляется потенциал. Если дотронуться к такому устройству, то можно получить удар током. В лучшем случае вас немного «пощипает», а в худшем – получите серьёзные травмы, несовместимые с жизнью.

Почему же человек попадает под напряжение? Ток идёт по пути наименьшего сопротивления. А стремится он в землю, поскольку она имеет большую электроёмкость. Поэтому при контакте с неисправным прибором ваше тело (имеющее сопротивление порядка 1 кОм) становится единственным проводником. Но что, если «предложить» току более лёгкий путь, соединив корпус оборудования с землёй металлическим проводником меньшего сопротивления? В этом случае большая часть заряда пойдёт уже по нему.

Помимо обеспечения безопасности, заземление позволяет:

• стабилизировать работу электроустановок;
• защитить устройства от скачков напряжения;
• уменьшить сетевые помехи, а также интенсивность электромагнитных излучений повышенной частоты.

Важно: Заземлять нужно всех потребителей, работающих от сетей напряжением более 42 В переменного и 110 В постоянного тока.

Устройство

Контур заземления состоит из двух элементов: самого заземлителя и проводников. Последними называют любые части устройства, которые соединяют электрооборудование с контуром. Как правило, это кабеля с жёлто-зелёной изоляцией и шина, расположенная в распределительном щите (РЩ). К заземлителю относятся электроды и другие элементы цепи, непосредственно контактирующие с грунтом и обеспечивающие растекание электрического заряда.

Заземлители бывают естественными и искусственными. В первом случае роль заземляющего устройства выполняют заглублённые части строительных конструкций зданий, а во втором специально сделанный проводник. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), предпочтение нужно отдавать естественным заземлителям. Например, в частном доме это может быть:

• обсадная труба скважины;
• металлические трубопроводы;
• броня силовых кабелей;
• всевозможные металлические конструкции на улице, к примеру, забор;
• заглублённые железобетонные части постройки (колоны и фундаменты).

Если сопротивление естественных заземлителей меньше установленных норм, то разрешено применять искусственные. Именно о них сегодня и пойдёт речь.

Как правильно рассчитать

В первую очередь следует определить проводимость заземлителя. То есть надо выбрать электрод так, чтобы сопротивление контура было в пределах нормы. Согласно положениям ПУЭ, максимальные значения сопротивления растеканию заземлителей следующие:

• 2 Ом – для линейного напряжения 660/380 В источника трёхфазного/однофазного тока;
• 4 Ом – для 380/220 В;
• 8 Ом – для 220/127 В.

Проводимость защитной конструкции зависит от площади её контакта с землёй, а также удельного сопротивления грунта. Чем больше размеры штырей (электродов), тем больше площадь их поверхности и, следовательно, выше проводимость и эффективность контура. При этом для достижения хороших характеристик заземляющего устройства правильнее увеличивать длину электродов, а не поперечное сечение. Это очень актуально при создании контура в твёрдых почвах, таких как песчаник, скалистый грунт и прочих.

Так, для определения проводимости одного электрода круглого сечения используется следующая формула:

R1 = ρ(ln(2L/d) + 0,5ln(4T+L)/(4T-L))/2ПL,

где d и L – диаметр и длина электрода, T – половина глубины заложения штыря, ln – натуральный логарифм, П – постоянная (3,14), ρ – удельное сопротивление грунта (Ом×м).

Удельное сопротивление грунта также является важным параметром. Чем он больше, тем хуже будет проводимость контура заземления. Величину удельного сопротивления для определённого типа грунта можно узнать в общедоступных таблицах.

Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем лучше будет контур

Это интересно: С наступлением холодов сопротивление земли резко увеличивается. Причиной тому становится замёрзшая вода, ведь лёд является диэлектриком. Поэтому в областях с вечномёрзлыми грунтами глубина заложения заземлителей должна быть больше, чем в широтах с более тёплым климатом.

При монтаже контура заземления, состоящего из нескольких электродов, расчёт немного меняется. Сначала определяется сопротивление каждого отдельного штыря по вышеуказанной формуле. Потом полученные показатели суммируются с учётом так называемого «коэффициента использования». Расчётная формула здесь такая:

R = R1/(KN), где R – общее сопротивление контура, N – количество электродов, К – коэффициент использования, R1 – сопротивление одного штыря.

Величина К зависит от расстояния между электродами. Причём чем дальше друг от друга расположены штыри, тем больше будет этот коэффициент. Электрики же рекомендуют располагать электроды на расстоянии в 2,2 от их длины. В этом случае К может принимать следующие значения:

• при использовании двух электродов – 0,9–0,92;
• трёх – 0,85–0,88;
• пяти – 0,79–0,83.

Для определения глубины заложения стержней нужно воспользоваться формулой:

N = R1/KR, где R – полученное ранее проектное сопротивление контура, R1 – сопротивление одного штыря, К – коэффициент использования.

Что касается горизонтальных частей, соединяющих штыри в один контур заземления, то их проводимость здесь не рассчитана

Выбор схемы контура для частного дома

Контур заземления, выполненный по схеме «треугольник», является самым надёжным

Существует много схем контуров заземления и самая популярная из них – это расположение электродов треугольником (замкнутая схема). Штыри вбивают в землю в трёх вершинах равносторонней фигуры и поверху соединяют между собой горизонтальной полосой. Главное достоинство такой схемы заключается в том, что при неисправности одного из заземлителей контур будет продолжать функционировать.

Штыри можно вбить и в один ряд (линейная схема). Этот вариант используется в том случае, если для монтажа заземления выделена одна узкая полоса земли. Колы соединяются между собой одной или двумя металлическими шинами. С одной стороны, монтаж этой схемы выполнить гораздо проще, так как не нужно рыть три траншеи. Однако такая вариация контура является менее надёжной. Дело в том, что при выходе из строя хотя бы одной горизонтальной перемычки эффективность работы всей системы резко ухудшается.

Выбор остаётся за вами, но из двух вышеуказанных схем лучше отдать предпочтение замкнутой конфигурации контура заземления. Если же вы решите делать заземления по линейной схеме, то добавьте несколько электродов и горизонтальных полос. Это повысит надёжность контура.

Материалы и инструменты для самостоятельного изготовления

В качестве электродов используйте стуржни из материалов с высокой электрической проводимостью

Выполнив расчёт и выбрав схему контура заземления, можно перейти к покупке материалов. Для создания констуркции своими руками понадобятся:

• пруты из чёрной стали диаметром 16 миллиметров или более – вертикальные электроды;
• стальная полоса (шина) сечением 5×40 миллиметров – горизонтальный заземлитель;
• медный провод с сечением минимум 10 квадратных миллиметров – соединение контура с распределительным щитом;
• болты диаметром 10 мм;
• чёрная краска для наружных работ или мастика.

Важно: Строительная арматура не подходит для использования в качестве стержней заземления. Дело в том, что наружный слой таких прутьев калёный, поэтому электрический ток распределяется по сечению неравномерно. А это, в свою очередь, приводит к разрушению металла. Кроме того, арматура подвержена коррозии.

Количество и размеры материалов выбираются в соответствии с расчётными данными.

Помимо этого, нам понадобятся следующие инструменты и оборудование:

• лопата (разработка грунта);
• сварочный аппарат (соединение элементов контура);
• болгарка (обрезка материалов);
• плоскогубцы (загиб горизонтальной полосы);
• кувалда и перфоратор желательно со специальной насадкой под прутья (забивка вертикальных электродов).

Ход работы (с фото)

Выбор места и разработка грунта

Ройте траншеи под контур недалеко от дома. Так, вам не придётся рыть длинную траншею к постройке

В первую очередь надо выбрать место, где будет располагаться контур заземления. Чтобы максимально сократить объём работ и расход материалов, монтаж заземляющего устройства следует выполнять рядом с домом здания.

После выбора места выполняются земляные работы. Берём лопату и копаем траншеи. В нашем случае их будет три, то есть делаем контур по схеме «равносторонний треугольник». Глубина и ширина траншеи должны быть более полуметра, а длина – соответствовать расчёту. Также необходимо прокопать выемку от ближайшей вершины треугольника к силовому щиту.

Сборка контура заземления

Если грунт неоднородный, то для забивания штырей используйте перфоратор

1. Сначала подготавливаем вертикальные заземлители. Нарезаем их при помощи болгарки в соответствии с расчётными данными. Затем концы штырей стачиваем под конус. Делается это для того, чтобы электрод легче входил в землю.
2. Затем нарезаем стальную полосу. Длина каждого отрезка должна быть чуть больше стороны треугольника (примерно на 20–30 сантиметров). Концы полос желательно заранее обогнуть плоскогубцами для плотного контакта со штырями при проведении сварочных работ.
3. Берём подготовленные штыри и забиваем их в вершинах треугольника. Если земля песчаная и электроды легко заходят, то можно обойтись кувалдой. Но если плотность грунта большая или часто попадаются камни, то придётся использовать мощный перфоратор или даже бурить скважины. Стержни забиваем так, чтобы они выступали над основанием траншеи примерно на 20-30 сантиметров.
4. Далее берём металлическую полосу 40×5 миллиметров и прихватываем её сваркой к штырям. В итоге у вас получится контур в виде равностороннего треугольника.
5. Теперь делаем подвод контура к зданию. Для этого также используем полосу. Её нужно вывести и зафиксировать у стены (по возможности вблизи распределительного щита).

Хорошо приварите болт к шине, так как от качества контакта зависит сопротивление контура заземления

Полезный совет: Защитите сварочные швы от коррозии. Покрасьте места соединений элементов контура и вывод шины у здания чёрной краской для наружных работ. Остальные части заземляющего устройства закрашивать нельзя!

Все сварные соединения должны быть окрашены, так как эти места больше всего подвержены разрушению

После монтажа контура защитного заземления дома засыпаем траншеи однородным грунтом без строительного мусора и щебня. Рекомендуется для этих целей применять плотные однородные мелкозернистые составы.

Видео-инструкция по монтажу контура заземления

Соединение со щитом

Чтобы подключить контур к электрощиту, нужно использовать медный провод сечением 10 квадратных миллиметров. Один его конец прикрутите к выводу заземлителя, а другой заведите в здание и прикрутите к силовому щиту. Кстати, если РЩ расположен в доме, то для заведения заземления можно использовать ту же полосу, а болтовой переход выполнить уже внутри помещения.

В частном доме контур заземлния подключается по схеме TN-C-S или TT

Здесь также стоит обратить внимание на схему подключения контура к щитку. В частных домах электропитание зачастую осуществляется воздушными линиями (ВЛ) по системе заземления TN–C. В этой схеме нейтраль от источника и защитный проводник объединены. То есть к щитку подходит фазный провод (L) и совмещённый «ноль» и «земля» (PEN-проводник). Поэтому, при подключении контура к электроустановке систему TN–C нужно переделать на TN–C–S, в которой PEN проводник разделён на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. В этом случае к потребителю будут приходить уже три провода: «фаза», отдельно «ноль» и «земля».

Но как же подключить дом к заземляющему устройству по системе TN–C–S? Делается это довольно просто. Чтобы получить трёхжильную электропроводку с отдельным защитным проводником нужно в РЩ выполнить следующие действия:

1. Установите в щитке металлическую шину (её можно приобрести в любом магазине электротоваров). Затем соедините её медным проводом с корпусом РЩ. Это будет заземляющая шина РЕ.
2. Подключаем к шине РЕ совмещённый РЕN проводник, идущий от источника питания.
3. Затем делаем перемычку между заземляющей шиной и нулевым рабочим проводником N, шина которого должна быть изолирована от распределительного щита.
4. В конце подключаем фазный провод на отдельную шину, которая также не связана с корпусом РЩ.

Подключить здание к контуру можно и другим способом – по системе ТТ. В этом случае не нужно ничего разделять. Фазный провод подключается к изолированной шине, а совмещённый PEN проводник от источника питания садится на вторую отдельную шину и считается «нулём». Ну а корпус щита соединяется с заземляющим устройством. Таким образом, при подключении контура по схеме ТТ, он электрически не связывается с PEN проводником. Единственным недостатком такого подключения является необходимость установки дополнительных защитных устройств, например, УЗО.

Измерение сопротивления заземления

Измерение сопротивления растеканию заземлителя осуществляется посредством поверенного прибора Ф4103-М1

После монтажа и подключения контура нужно обязательно проверить, защитит ли он вас от поражения электрическим током. Для этого следует провести измерения сопротивления растекания тока и металлосвязи.

Как отмечалось ранее, в соответствии с ПУЭ 1.7.101 сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно превышать 2, 4, 8 Ом при линейных напряжениях 660, 380, и 220 В источника трёхфазного тока либо 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Чтобы измерить сопротивление контура, нужен специальный прибор Ф4103-М1. Стоит он дорого, поэтому покупать его нет смысла. Гораздо проще пригласить сотрудников из энергоуправления или электролаборатории, которые снимут замеры и выдадут паспорт и протокол на заземляющее устройство. Если сопротивление контура будет превышать норму, то придётся забивать дополнительные штыри.

Измерение сопротивления металлосвязи позволяет определить наличие цепи между заземлительными и заземляющими элементами. Этот параметр измеряется микроомметром Ф4104-М1. В соответствии с ПТЭЭП п. 28.5, переходное сопротивление не должно быть более 0,05 Ом. Если сопротивление металлосвязи будет выше нормы, то придётся проверить все болтовые и сварочные соединения элементов контура.

Что касается периодичности проверки состояния заземляющих устройств, то она определяется графиком планово-профилактических работ. Его утверждает техничский руководитель потребителя. В соответствии с п. 2.7.9. ПТЭЭП, визуальный осмотр наружных частей заземлителей нужно проводить не реже чем раз в полгода. А осмотр с выборочным вскрытием земли – раз в 12 лет.

Важно: Сопротивление контура должно быть ниже нормы круглый год, поэтому заземлитель желательно проверять при засухе или заморозках (когда удельное сопротивление грунта увеличивается).

Самые распространённые ошибки при выполнении работ

Ошибки, которые нельзя допускать при обустройстве контура защитного заземления в частном доме:

• Если вы решили обратиться за помощью к монтажникам, то нужно убедиться в том, что они используют только подходящие материалы. Дело в том, что многие организации стараются сэкономить на электродах и вкапывают в землю штыри с малой проводимостью, например, ржавую арматуру. А это, как вы уже знаете, сильно ухудшает защитные свойства контура либо вовсе делает его бесполезным.
• Устройство заземления на большом расстоянии от постройки. Контур не представляет опасности для человека, поэтому его следует устанавливать поближе к дому. И желательно, чтобы заземлитель располагался в самом влажном месте. Ведь вода улучшает проводимость, что приводит к более быстрому замыканию цепи и мгновенному срабатыванию защитной аппаратуры.
• Соединение контура заземления с молниезащитой. Если в вашем распределительном щите не установлено устройство УЗИП, которое размыкает цепь в случае прихода сверхзаряда, то большой ток от молниеприёмника может вывести из строя электрооборудование или сам РЩ.

Контур защитного заземления – обязательная мера безопасности при использовании электрических приборов в частном доме. Если вы решили делать заземление самостоятельно, то выполняйте все работы в соответствии с вышеуказанными правилами и рекомендациями. При этом не забывайте о технике безопасности при работе со сваркой и энергоустановками.

Современная бытовая и компьютерная техника не может нормально функционировать без защитного заземления. При его отсутствии в определенных условиях электроника просто выйдет из строя. Это особенно актуально для загородных районов и сельской местности, где до сих пор используются старое оборудование и линии для электропередачи. Многие из них находятся в неудовлетворительном состоянии и не обеспечивают необходимый уровень электробезопасности. Поэтому хозяева, проживающие в таких местах, вынуждены самостоятельно делать защитное заземление в частном доме или на даче, поскольку не всегда имеется возможность привлечь для этих работ квалифицированных специалистов.

Если все сделано правильно, в том числе и , то при возникновении токовых утечек происходит мгновенное срабатывание устройства защитного отключения - УЗО и опасный участок оказывается обесточенным. Точно такие же мероприятия проводятся и в деревянном доме.

Необходимость заземления в частных домах

Среди мероприятий по обеспечению электробезопасности загородного домовладения, важнейшей составляющей является защитное заземление в частном доме, наполненном большим количеством современной бытовой техники. Кроме того, схема домашней электрической сети не пройдет согласование и утверждение, если в ней отсутствует система защитного заземления.

Правильное заземление позволяет эффективно решать следующие задачи:

• Защита от поражения током людей, проживающих в доме, в случае их соприкосновения с приборами, у которых нарушена изоляция. В случае необходимости выполняется даже заземление электрощита.
• Обеспечение корректной и безопасной работы современного оборудования и бытовых электроприборов.
• Газовое оборудование () будут эксплуатироваться в безопасных условиях.
• Существенно повышается эффективность , заземляемой и соединенной в единое целое со всей системой.

Организация заземления и его необходимость основаны на физических законах, определяющих движение электрического тока в сторону с минимальным сопротивлением. Когда у прибора повреждается изоляция, он выходит наружу и замыкается на корпус. Оборудование перестает нормально функционировать, а человек рискует попасть под действие электротока при случайном касании такой поверхности.

Если же заземление в частном доме установлено и смонтировано по всем правилам, распределение электрического тока будет происходить с учетом сопротивлений человеческого тела и заземляющего контура. Поскольку сопротивление заземления существенно ниже по сравнению с телом, ток начнет протекать именно по этой цепочке и уйдет в землю, не причинив человеку никакого вреда. Это самый простой ответ на вопрос, .

Принцип работы заземляющих систем

Главная функция любой заземляющей системы заключается в том, чтобы соединить между собой электропроводящие части приборов и оборудования со специальной металлической конструкцией, вплотную контактирующей с грунтом. В электротехнике данная конструкция известна как заземлитель, заземляющее устройство или . В его состав входят металлические детали, изготовленные из уголков, труб, и других профильных материалов, соединяемые друг с другом с помощью сварки.

Защитные устройства заземления снижают потенциал в точке соприкосновения человека с корпусом устройства и выводят его на безопасный уровень. В этом и заключается принцип работы данных систем, основанный на движении электрического тока в направлении минимального сопротивления. Весь процесс занимает очень короткое время, в течение которого происходит срабатывание защитного автоматического устройства - УЗО, полностью отключающего подачу напряжения.

Современные стандарты предусматривают использование во внутренней электрической сети трехжильного провода. В числе трех жил имеется проводник, с помощью которого осуществляется заземление розетки в частном доме и последующее соединение приборов и устройств с защемляющим контуром, расположенном в грунте. При использовании вместе с молниеприемниками, защитные системы дополнительно оборудуются разрядниками, способными выдерживать токи и напряжения с большой величиной.

Основным требованием к заземляющей конструкции коттеджа является ввод металлических деталей в грунт. Улучшению такого контакта способствует повышение электропроводности почвы возле заземлителя, осуществляемое различными способами. Одним из них служит непосредственное химическое воздействие на грунт различными реактивами, в том числе и солью. Данный фактор нужно учесть при устройстве заземления частного дома своими руками. Если конструкция выполнена правильно, ток будет свободно стекать в почву.

Типы заземления для частного дома

При возведении нового здания или замене старой проводки, хозяевам приходится решать проблему, какое заземление в частном доме выбрать в конкретном случае. Для современных объектов больше всего подходят системы ТТ и TN-C-S. Каждая из них имеет свои характерные особенности, а также положительные и отрицательные стороны. Рассмотрение их поможет разобраться, какое заземление выбрать.

Следует учитывать тот фактор, что для подачи питания используются трансформаторные подстанции и ЛЭП с четырьмя проводами. Это особенно важно, когда делается заземление в частном доме своими руками на 380 вольт с использованием трех фазных и одного PEN-проводника, объединяющего в себе землю и ноль.

Если используется схема заземления частного дома TN-C-S, то ввод оборудуется повторным заземлением проводника PEN. Если же применяется система TN, в этом случае этот объединенный проводник разделяется на РЕ и N. При этом используется уже трех- или пятижильная проводка. Соединение между собой проводников РЕ и PEN строго запрещается. В связи с этим, точка их разделения должна находиться перед коммутирующими устройствами.

Серьезным минусом таких систем является возникновение опасного напряжения на корпусах электроприборов в случае обрыва проводника PEN. Поэтому данная схема используется лишь на современных ЛЭП, оборудованных с низкой вероятностью обрыва.

В системах ТТ отсутствует соединение между заземлением здания и PEN-проводником. Этим и отличается данный контур заземления в частном доме от предыдущей схемы. Основным недостатком такой системы является появление опасного потенциала на корпусе устройства в случае короткого замыкания фазы на землю. Для срабатывания автомата тока короткого замыкания оказывается недостаточно, поэтому дополнительно подключаются УЗО, обеспечивающие гарантированное прекращение питания. Такая схема подходит не только частному дому, но и дачному участку.

Заземление в частных домах со старой проводкой

Многие хозяева дач и частных домов сталкиваются с проблемой подключения индивидуального заземления при наличии старых схем электропроводки, зачастую находящейся в ветхом и даже неисправном состоянии. В подобных случаях наиболее приемлемым вариантом считается полная замена домашней сети, когда меняется весь провод и кабель.

Данный вариант считается дорогим, и не все имеют финансовые возможности для его осуществления. Поэтому приходится использовать уже имеющиеся ресурсы и решать проблему путем их улучшения и совершенствования.

Начинать ремонт рекомендуется с установки новых распределительных коробок, розеток и выключателей. Места их установки и сам ввод можно оставить прежними, обращая лишь внимание на наличие или отсутствие заземляющих проводов. Перед тем как подключить заземление, они через распределительную коробку соединяются с шиной заземления, устанавливаемой в щитке.

В другом случае можно полностью отключить старую сеть и оставить ее внутри стены. Взамен прокладывается наружная проводка в пластиковых кабель-каналах. Для установки новых розеток и выключателей можно использовать старые отверстия или просверлить новые в более удобных местах. Распределительные коробки должны быть также освобождены от старой проводки.

При желании старый провод можно не отключать, а использовать ее для подсоединения маломощных бытовых приборов. Для новой линии, оборудованной заземлением, потребуется установка более современного распределительного щита. Если нет желания менять всю проводку, подключение заземления можно выполнить одной лишь прокладкой заземляющего провода, уложенного в пластиковый кабель-канал.

Основные компоненты заземления для частного дома

Перед тем как приступать к устройству заземления, нужно изучить все детали и элементы, что потребуются для заземления в частном доме и определиться с местами их установки и монтажа.

В первую очередь обустраивается заземляющий контур, представляющий собой сборную конструкцию. Для ее изготовления используются гладкие прутки, стальные трубы, уголки и прочие типовые профильные материалы, а также заземляющий провод. После размещения в грунте, отдельные детали свариваются между собой, обеспечивая качественный контакт с землей и быстрое стекание в нее электрического тока. В связке с контуром заземления обычно устанавливается УЗО, мгновенно отключающее сеть в случае соприкосновения с токоведущими частями.

Кроме того, при устройстве заземления потребуется выполнить следующие действия:

• На главной заземляющей шине - ГЗШ, установленной внутри щитка, создается отдельная клемма РЕ, которая будет использована для подключения повторного заземления.
• От этой же клеммы отводится медный провод, предназначенный для соединения с заземлителем.
• Далее выполняется изготовление самой заземляющей конструкции, устанавливаемой с непосредственной близости от дома.

Заземлители бывают искусственными, создаваемые специально, при отсутствии имеющихся условий, и естественными, когда используются уже имеющиеся строительные конструкции, детали и элементы, подходящие для этих целей.

Если планируется заземление на даче своими руками, схема в этом случае рекомендуется с использованием естественных элементов. Лучше всего подходят металлические или железобетонные элементы самого здания. Можно воспользоваться стальными трубопроводами, свинцовой защитой силового кабеля и другими металлическими сооружениями в виде опор и столбов.

Конструкция контура заземления

Поскольку заземляющий контур является основным элементом системы, его конструкцию следует рассмотреть более подробно.

В качестве конфигурации применяется треугольник, прямоугольник, прямая линия, дуга или овал. Чаще всего устройство заземления в частном доме выполняется с контуром в виде треугольника, поскольку это наиболее оптимальный вариант, подходящий лучше всего. Его равнобедренная конфигурация способствует созданию наибольшей площади рассеивания токов. Параметры конструкции отвечают всем нормативам, а затраты на обустройство - минимальные.

Расстояние между отдельными штырями может составлять от единичной до двойной длины такого штыря. То есть, при забивании элемента на 3 метра в грунт, расстояние между ними получится от 3 до 6 метров. Такие показатели обеспечивают нормальное сопротивление контура заземления. Стороны треугольника не всегда получаются ровными. Допускается сдвиг штырей при наличии камней и других препятствий внутри грунта.

Нередко естественные условия позволяют использовать для подключения только схему полукругом или в линию, когда штыри выстраиваются в линию. Такая схема предполагает использование большего количества электродов, обеспечивающих достаточную площадь рассеивания токов. Это является серьезным недостатком в связи с увеличением материалоемкости конструкции и проблем при забивании в землю. Поэтому, по возможности, хозяева любого загородного дома стараются сделать контур в виде треугольника.

Для достижения максимальной эффективности заземления, сопротивление контура не должно превышать 4 Ом. Это условие обеспечивает качественное и надежное соединение и контакт заземлителей с грунтом. Многое зависит и от материалов, используемых в качестве соединяющего средства для штырей. Обычно для этих целей применяется стальная полоса или уголок, соединяемые с электродами при помощи сварки.

Следует обращать особое внимание на качество сварных швов. Для связки в качестве проводника также можно воспользоваться медным проводом, сечение которого не ниже 10 мм 2 , или алюминиевым - сечением не ниже 16 мм 2 . В качестве креплений используются крупные болты, привариваемые к штырям. Провод накручивается на болт, прижимается шайбой и фиксируется гайкой.

Монтаж контура заземления в частном доме

После изучения теоретических вопросов, в том числе и для чего нужно заземление в доме, можно приступать к непосредственному монтажу контура.

Процедура заземления жилого дома начинается с выбора места установки. Данный участок должен быть свободен от любых коммуникаций, поэтому предварительно следует выполнить все необходимые согласования с соответствующими службами. Далее выбирается одна из конфигураций заземлительного контура, рассмотренных ранее. После этого можно приступать к установке электродов самому без помощников.

Для облегчения этой процедуры рекомендуется использовать ручной бур. С помощью бура в грунте делается первое отверстие на глубину около 2-х метров, после чего туда вбивается первый штырь. Если он легко входит в землю, то все последующие электроды можно вбивать глубже, но не более чем на 3 метра. В этом случае штырь просто застрянет и дальше не пойдет.

По завершении забивки, все заземлители обрезаются в верхней части на 15-20 см вниз от уровня земли. Между ними на эту же глубину прокапывается канавка для укладки соединительных элементов. Затем выполняется соединение всех деталей болтами или сваркой. К самой ближней части от дома подключается специальный провод заземления. Недостатком болтовых соединений является необходимость их периодической проверки, подтягивания контактов и очистки от ржавчины.

При решении задачи как правильно сделать заземление, следует учитывать, что в основе его работы лежат элементарные физические законы. Их точное соблюдение на всех этапах устройства системы гарантирует ее дальнейшую устойчивую и эффективную работу. Ее эффект будет тем выше, чем больше площадь соприкосновения контура и грунта.

В связи с этим владельцам таких объектов рекомендуется соблюдать следующие правила:

• Система заземления в частном доме не может обходиться единственным металлическим штырем. Даже если его вбить слишком глубоко, он не создаст полноценного контура. В некоторых случаях решение задачи, как сделать заземление в частном доме становится возможным лишь несколькими заземлителями с помощью не менее чем двух треугольных контуров, расположенных на глубине до 3 метров.
• Нельзя делать заземление дома с использованием для контура деталей с повышенной плотностью поверхности. К ним относится профильная арматура, рельсы, швеллеры и т.д. Контур, сделанный из этих материалов, очень плохо контактирует с грунтом, а иногда контакт и вовсе отсутствует.
• При выборе количества контуров и расчете их общей площади, следует исходить из общей мощности приборов, установленных в доме. Чем больше таких устройств, тем крупнее должно быть и все заземление частного дома.
• Для защиты металлических деталей контура от действия коррозии, перед помещением в грунт на них должно наноситься специальное защитное покрытие, проводящее электрический ток. Запрещается использовать для этой цели обычные лакокрасочные материалы.

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 , 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.

AlexeyL Пользователь FORUMHOUSE

Для схемы TN-C-S вы должны быть либо полностью уверены в безопасности и надёжности приходящего к вам по улице проводника PEN, либо должны гарантировать эту безопасность собственным заземлением. При типичном состоянии местных воздушных сетей уверенность может быть только в обратном: в ненадёжности PEN. А строительство заземления, способного выдержать ток нуля множества соседей при обрыве нейтрали и большом перекосе нагрузок по фазам – очень непростое и недешёвое занятие.

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.

AlexPetrow Пользователь FORUMHOUSE

При TN-S к потребителю приходит пятипроводка с отдельными PE и N. В такой системе ничего делить не надо.

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.

В соответствии с актуализированной редакцией правил ПУЭ разделение проводника PEN должно быть выполнено до вводного коммутационного защитного аппарата и до электросчетчика. Категорически запрещается включать защитные и коммутационные аппараты в цепь проводников PEN и PE. Разрывать можно только цепь проводника N (ПУЭ 1.7.145).

AlexPetrow

Проводники PEN и PE – неразрывны! Все устройства с коммутацией (авт. выключатели, рубильники, пакетники, приборы учёта и т. п.) должны находиться на линии проводника N (его "рвать" можно, а иногда и нужно).

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.

Главная заземляющая шина становится шиной PE после перемычки, соединяющей ГЗШ и N. Именно к РЕ производится подключение дополнительного заземляющего контура и защитных проводников, ведущих на заземляющие клеммы розеток.

AlexPetrow

В действительности, физически и органолептически должно быть две шины – PE (ГЗШ) и N. Разделяется PEN по "правилу русской буквы Н" – так выглядит правильное разделение. Питающий PEN может приходить на любой из концов вертикальной чёрточки (шины), и эта чёрточка после перемычки всегда будет PE. Другая вертикальная чёрточка всегда будет N (на всём своём протяжении). Перемычка – просто перемычка. PE заземляется, и на этой шине будут коммутироваться защитные проводники, а N служит проводником тока нагрузки. После разделения они не должны соединяться.

Более наглядно разделение показано на фото.

В соответствии с правилами ПУЭ главную заземляющую шину рекомендуется изготавливать из меди. Допускается использование стальных шин и категорически запрещается установка шин алюминиевых. Шины ГЗШ и N изготавливаются из одного и того же материала.

stanislav-e88a Пользователь FORUMHOUSE

Ноль (N) c разделяющей шины идет на 2-х полюсный вводной автомат, далее – на счетчик. Со счетчика ноль – к потребителям. Двойные автоматы не нужны (кроме вводного). PEN должен быть разделен до него. С фазой все просто: идет на вводной автомат, далее на счетчик, далее на группы потребителей .

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.

Минимальное сечение совмещенного проводника в системе TN-C должно соответствовать следующим значениям: 10 мм² – для медных проводников и 16 мм² – для алюминиевых. Если сечение проводника меньше, то разделять его запрещено! В таком случае следует прибегнуть к созданию системы ТТ.

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.

SB3 Пользователь FORUMHOUSE

Требуется выполнение повторных заземлений на концах ВЛ и ответвлений от них длиной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры от поражения электрическим током при косвенном прикосновении выполняется защитное автоматическое отключение питания.

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.

Crazy Cat Пользователь FORUMHOUSE

Если на расстоянии 200 м от ввода уже есть повторное заземление, или ввод сделан кабелем, проложенным в земле – в повторном заземлении нет необходимости.

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.

УЗО, подключаемые к бытовой технике, напрямую взаимодействующей с водой (стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели и т. д.), должны срабатывать на ток утечки – 10 мА. На линию осветительных систем УЗО не устанавливаются.

В результате мы будем иметь вот такую схему.

Работоспособность устройств защиты или дифференциальных автоматов необходимо регулярно проверять (1 раз в месяц и т.д.). Для этого на корпусе устройств имеются специальные кнопки – «тест».

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.

В сетях постоянного тока заземляющие проводники необходимо подключать к искусственному заземляющему контуру, который не должен соединяться с подземными трубопроводами.

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.).

АСЗюзин1950 Пользователь FORUMHOUSE

Система уравнивания потенциалов не является самостоятельной мерой защиты, но её наличие при использовании автоматического отключения питания является обязательной.

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 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.

Применение устройств защиты УЗО или дифференциальных автоматов в составе системы ТТ является обязательным условием для ее безопасной работы. Рабочие характеристики защитных устройств в данной системе соответствуют параметрам УЗО для систем TN-C-S.

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.

AlexPetrow

Металлический щиток заземляется. В щитке делаем двойную изоляцию и соблюдаем меры предосторожности от прямого и косвенного прикосновения (нулевая шина будет в изоляционном боксе и т.п.). Если щиток пластмассовый – ещё лучше (есть такие для улицы).

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.

Подземные элементы, соединяющие заземляющий контур с щитком, целесообразно делать из стали (из полосы). Использование неизолированных алюминиевых проводников в данном случае запрещено.

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).

человек Пользователь FORUMHOUSE

Я смог загнать 6 электродов по 1,5 м в одну точку, но мне помогала Макита, взятая для этого дела с работы. Загнал на 0,2 м ниже нулевого уровня. Сопротивление заземления не мерил, но практика применения таких электродов в качестве заземлителей показывает, что электрод длиной 9–10 м дает на наших грунтах менее 4 Ом.

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.

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 , на нашем портале есть тема, посвященная данному вопросу. О том, как произвести и о том, вы можете узнать, опираясь на практический опыт пользователей FORUMHOUSE. В видеосюжете – как правильно

В статье рассказывается о том, как самостоятельно сделать заземление в частном коттедже. Мы разберёмся в принципах работы заземления, научимся рассчитывать конфигурацию этого устройства, определимся, какие понадобятся материалы.

Ещё каких-то 20-25 лет назад мы строили частные и общественные здания, даже не думая об эффективной защите человека от поражения электрическим током. С недавних пор стало всё по-другому — наши вводно-распределительные щитки становятся крупнее, в них теперь располагаются десятки автоматов защиты, несколько УЗО, и там практически всегда есть отдельная шина для заземления. Что изменилось? Электричество теперь буквально вокруг нас, в домах появилось огромное количество электроустановочных изделий , масса бытовых приборов и силовых агрегатов, которые являются потенциальными источниками опасности, кроме того, наверное, мы стали больше ценить человеческую жизнь.

Современные строительные нормы (в частности ПУЭ) требуют, чтобы для защиты человека в жилых помещениях применялась хотя бы одна из следующих мер:

• понижение напряжения;
• выравнивание потенциалов;
• использование двойной изоляции проводов;
• применение разделительных трансформаторов;
• установка устройств защитного отключения;
• обустройство зануления, заземления.

Конечно, к вопросу безопасности следует подходить комплексно и воспользоваться всеми возможными способами, но заземление в доме должно быть обязательно.

Заземление электроустановок — это самый надёжный и действенный метод защиты, который вкупе с другими мероприятиями делает бытовое электричество абсолютно безопасным. По сути, заземление представляет собой умышленное соединение корпусов электроустановок (элементов, которые не под напряжением) с грунтом. Для многих домовладельцев организация заземления кажется делом либо слишком дорогим и технологичным, либо слишком простым, что тоже не совсем так.

В частном доме сделать надёжное заземление технически совсем не сложно, так как расстояние до земли совсем небольшое, а свободные площади во дворе можно найти всегда. Куда меньше повезло жителям старых многоквартирных домов, где заземляющие контуры уже не работают, и то некоторые соотечественники умудряются индивидуально заземлиться с верхних этажей, прокладывая проводник от своей квартиры по стенам здания до самой земли. Между тем было бы ошибкой полагать, что любой забитый в почву железный штырь, или любая водопроводная труба станет нормальным работающим контуром заземления. Заземление — это система, состоящая из нескольких важных элементов с конкретными нормируемыми параметрами, которая функционирует по определённым принципам, плотно взаимодействует с другими системами.

Основы работы защитного заземления

В неисправном электрическом приборе (например, при повреждении изоляции питающего провода) на его корпусе может появляться напряжение. Когда человек прикасается к устройству, ток устремляется в землю, проходя через его тело и часто нанося непоправимый вред, далеко не все защитные приспособления могут среагировать или успеть достаточно быстро разорвать цепь. Почему ток идёт в землю? Потому что она легко принимает разряд, так как обладает очень большой электроёмкостью. Если току утечки (сквозной ток проводимости, протекающий между двумя или несколькими электродами) предложить другой, более простой путь, например проводник с меньшим сопротивлением — для заземления оно не должно превышать 4 Ом, то он пойдёт к земле по нему, а не через человека с сопротивлением тела 1 кОм. В цепи возникает утечка тока, и устройство защитного отключения (УЗО) за доли секунды отключает повреждённый участок.

Именно поэтому все современные электрические исполнительные устройства и агрегаты разрабатываются таким образом, чтобы к ним можно было подключить заземляющий проводник, а для разводки применяют трёхжильные провода. Это касается также всей современной бытовой техники, где корпус и один из контактов сетевой вилки соединены — для их питания применяют розетки с РЕ-контактом (усиками). Все светильники, люстры, бра имеют клеммы для присоединения «жёлтого» проводка, заземляются и металлические ящики распределительных щитков и металлоконструкции, на которых расположено силовое оборудование. В обязательном порядке заземляются все потребители сетей с напряжением переменного тока свыше 42 В, для постоянного тока — свыше 110 В. Заметим, что заземление обеспечивает не только электробезопасность людей, но также:

• стабилизирует работу электроустановок;
• защищает приборы от перенапряжений;
• снижает количество сетевых помех и интенсивность электромагнитных излучений высокой частоты.

Заземляющее устройство состоит из следующих элементов:

• заземлителя
• заземляющих проводников

Заземляющим проводником будет любая часть заземляющего устройства, соединяющая электроустановки с заземлителем, это отдельные жилы проводов (общепринято — в жёлтой изоляции), элементы наружных и внутренних контуров, специальная шина, находящаяся в щитке.

Заземлитель — это электрод, часть цепи заземления, непосредственно контактирующая с землёй. Данный элемент обеспечивает стекание токов в грунт и их рассеивание. В зависимости от того, используются для этого заглублённые элементы строительных конструкций или созданный специально проводник, выделяются естественные и искусственные заземлители. Согласно ПУЭ предпочтение всегда необходимо отдавать использованию естественных заземлителей (пункт 1.7.35), в частном доме это может быть:

• металлическая обсадная труба скважины;
• любые стальные трубопроводы, в том числе трубы для прокладки электрических проводов;
• свинцовая броня силового кабеля;
• различные металлические стойки и опоры на улице, например, элементы забора;
• заглублённые железобетонные и металлические элементы здания (колоны, фермы, шахты, фундаменты).

Искусственные электроды можно использовать, если сопротивление естественных заземлителей не соответствует норме, далее мы рассмотрим их подробнее.

Расчёт заземляющего устройства

Основной параметр, который необходимо рассчитать — это проводимость заземлителя. Иными словами, нам нужно подобрать электрод такой конфигурации, чтобы сопротивление заземляющего устройства не превышало нормативное. Положения ПУЭ указывают следующие цифры, которые являются допустимым максимумом:

• 2 Ом — для линейного напряжения однофазного тока 380 вольт;
• 4 Ом — для 220 вольт;
• 8 Ом — для 127 вольт.

При трёхфазном токе максимальными сопротивлениями будут те же 2, 4 и 8 Ом, но только для напряжений 660, 380 и 127 вольт соответственно.

От чего же зависит проводимость заземлителя (читай, сопротивление заземляющего устройства)? Упрощённо — от площади контакта электрода с землёй и удельного сопротивления грунта. Чем крупнее заземлитель, тем меньше сопротивление, тем больше тока принимает грунт. Все формулы расчёта предлагают учитывать площадь поверхности электрода и глубину его погружения. Например, для расчёта единичного заземлителя круглого сечения имеем такую формулу:

где: d — диаметр штыря, L — длина электрода, T — расстояние от поверхности до средины заземлителя, ln — логарифм, π — константа (3,14), ρ — удельное сопротивление грунтов (Ом·м).

Обратите внимание, удельное сопротивление грунта — это основной параметр расчёта. Чем меньше это сопротивление, тем более проводимым будет наше заземление и более эффективной защита. Основные базовые цифры для определённого типа грунта можно найти в общедоступных таблицах и графиках, но многое зависит от его фактического состояния — плотности, водного баланса, температуры, сезонной глубины промерзания, наличия и концентрации в нём «электроактивных» химических веществ — щелочей, кислот, солей. Более того, на разных глубинах ситуация может существенно меняться, другими становятся физические свойства материкового основания, появляются водоносные слои, которые уменьшают сопротивление, увеличивается температура... Как правило, с увеличением глубины грунт становится более приемистым по току.

При температурах ниже нуля сопротивление грунтов резко повышается из-за замерзания воды. Поэтому возникают определённые сложности с заземлением в районах с вечномёрзлыми грунтами. По этой же причине, длина заземлителей должна быть на порядок больше, чем сезонная глубина промерзания в нормальных широтах.

В идеале, сопротивление грунта и заземляющего устройства в целом необходимо исследовать практически, тогда как формулы помогут нам сделать базовые расчёты. Часто анализ происходит непосредственно на стадии монтажа контуров — погружают электроды и в реальном времени делают замеры проводимости заземления: если сопротивление слишком велико, то увеличивают количество заземлителей или степень их заглубления.

Отметим, что заземление должно работать в любое время года, поэтому его рекомендуют проверять в самых неблагоприятных условиях (засуха, морозы). Если такой возможности нет, к результатам применяются специальные коэффициенты, учитывающие сезонные изменения сопротивления грунтов в конкретной местности.

Если для обустройства заземлителя используется несколько электродов, то порядок расчётов будет несколько другим:

1. Производится расчёт сопротивления для каждого из них (может применяться формула, указанная выше).
2. Показатели суммируются.
3. Необходимо учесть «коэффициент использования».
4. Формула выглядит следующим образом:

где: N — количество заземлителей, К и — коэффициент использования, R 1 сопротивление каждого электрода в отдельности.

Как видим, проводимость горизонтальных элементов, соединяющих электроды в единый контур, не учитывается.

Некоторую сложность может вызывать коэффициент использования — он отображает явление, при котором рядом расположенные электроды в контуре оказывают влияние друг на друга, так как зоны рассеивания токов в грунте при излишнем приближении начинают пересекаться. Чем ближе расположены отдельные заземлители друг к другу — тем больше общее сопротивление заземляющего устройства. Вокруг каждого электрода в грунте образуется рабочая сфера с радиусом равным его длине, значит, идеальное расстояние между заземлителями будет их длина в земле (L), умноженная на 2.

где: R — проектное сопротивление заземляющего устройства, R 1 — сопротивление одного электрода, К и — коэффициент использования.

Что касается схемы расположения заземлителей, то они не обязательно должны образовывать треугольник, хотя это самая распространённая конфигурация контура. Электроды могут располагаться в один ряд с последовательным соединением. Такой вариант удобен, если для обустройства заземления выделена узкая полоска земли.

Монтаж заземления

Принципиально можно выделить два типа заземляющих устройств, которые отличаются друг от друга по технике монтажа и характеристикам материалов. Первый представляет собой штыревую модульную конструкцию (заводского производства) с одним или несколькими электродами, второй — самодельный вариант с несколькими заземлителями из металлопроката. Основные их отличия заключаются лишь в организации заглублённой части — проводниковая, «верхняя», часть у них идентична.

Заводские наборы заземления технологичны и имеют ряд достоинств:

• поставляются комплектно, элементы специально разработаны для обустройства защиты и произведены на промышленном оборудовании;
• почти не требуют выполнения земляных, не нужны сварочные работы;
• позволяют заглубиться на несколько десятков метров и получить очень низкое, стабильное сопротивление всего устройства.

Единственный недостаток подобных систем — это их высокая стоимость.

Материалы и инструмент для устройства заземления

Искусственные заземлители должны быть изготовлены из стального металлопроката. Для этих целей подходит:

• уголок;
• труба круглая или прямоугольная;
• прут.

Чтобы защитить металл от коррозии, применяют оцинкованные электроды. Также допускается применение электропроводного бетона в качестве заземлителя.

В заводских наборах это полутораметровые цельнотянутые омеднённые штыри с резьбами на концах. На первом элементе устанавливается острый конический наконечник, отдельные штыри соединяются посредством латунных резьбовых муфт. Электроды погружаются в землю с помощью ручных ударных инструментов (патрон SDS-Max, мощность удара — около 20 Дж). Для передачи энергии от перфоратора применяется переходник и направляющая головка. Соединения заземляющего проводника с электродом осуществляется через зажим из нержавеющей стали. Для защиты соединений от коррозии и снижения сопротивления на стыках применяется специальная паста.

Внимание! Заземлители нельзя окрашивать, смазывать или консервировать какими-то иными способами, снижающими их проводимость.

Воздействие коррозии (стальная деталь постепенно утончается) должно учитываться при выборе сечения электрода, его подбирают с некоторым запасом, что обеспечивает достаточную долговечность контуру. Минимально допустимые сечения заземлителей, находящихся в грунтах, ограничиваются нормативными документами:

• прут оцинкованный — 6 мм;
• прут из чёрного металла — 10 мм;
• прокат прямоугольного сечения — 48 мм 2 .

Внимание! Толщина полок прямоугольной стали или толщина стенок труб должна быть не менее 4 мм.

В качестве проводника, соединяющего в земле несколько электродов, чаще всего используется полоса, но можно применить проволоку, уголок, трубу. Этими материалами можно подвести заземление до самого электрического щита (сечение материалов имеет меньше ограничений: прут — 5 мм, прямоугольная сталь — 24 мм 2 , толщина стенок и полок — 2,5 мм).

Заземляющий проводник внутри здания должен иметь сечение, равное сечению фазной жилы, используемой в разводке по дому.

Тут также есть минимальные требования:

• алюминиевый неизолированный — 6 мм;
• медный неизолированный — 4 мм;
• алюминиевый в изоляции — 2,5 мм;
• медный в изоляции — 1,5 мм.

Для коммутации всех заземляющих проводников необходимо использовать шины заземления из электротехнической бронзы. В системе заземления ТТ эти элементы распределительного щита крепятся непосредственно на стенку металлического ящика.

Заглубление самодельного заземлителя производится с помощью кувалды, заводские комплекты забиваются отбойными молотками. В обоих случаях рекомендуем подготовить подмости или стремянку. Для работы с чёрным прокатом необходимо будет использовать ручную дуговую сварку.

Собираем заземляющее устройство

Рассмотрим порядок действий. В начальных пунктах будем указывать операции, характерные для монтажа обоих типов заземлителей.

Разметка и земляные работы. Заземлители рекомендуется монтировать в землю на дистанции около метра от фундамента. В соответствие с проектом делается разметка контура — как мы уже говорили, это может быть равносторонний треугольник, линия, окружность, несколько рядов… Расстояние между электродами принимается от 1,2 метра, делать его больше удвоенной длины заземлителя — бессмысленно. В качестве базового варианта, подходящего для большинства наших условий, можно принять треугольник со стороной 1,5-3 метра и длиной электродов в 2-3 метра.

Далее необходимо выкопать траншею глубиной около 70-80 см, минимальная глубина, которая допускается — 50 см. Ширина траншеи в точках заглубления должна обеспечивать удобство для сваривания проводников, обычно роют с откосами шириной около 0,5-0,7 метра.

Для забивания модульного одноэлектродного заземления потребуется только один приямок размером 50x50x50 см.

Подготовка электрода. Чтобы облегчить погружение заземлителя в грунт, металлопрокат с помощью болгарки заостряется, например, на уголке под углом срезаются полки, труба отрезается наискось, прут затачивается. Если применяется бывший в употреблении металл, то его, при необходимости, следует полностью очистить от защитных покрытий.

На заводской штырь модульного заземления накручивается остроконечная головка, соединение промазывается пастой.

Ударами кувалды уголки (чаще всего это уголки 50x50x5 мм) забиваются в грунт. Начало работ удобнее всего производить с подмостей. Если металл мягкий, лучше бить по заготовкам через деревянные прокладки. Оголовок заземлителя должен на 150-200 мм возвышаться над дном траншеи, чтобы мы могли соединить электроды в контур.

Заводские штыри заглубляются с помощью отбойного молотка с патроном под хвостовик SDS-Max и мощностью удара 20-25 джоулей. После погружения каждого штыря (1,5 метра), на него накручивается муфта и следующий элемент заземлителя, этот цикл повторяется, пока электрод не достигнет проектной глубины, или не произойдёт отказ (невозможность дальнейшего заглубления). В случае отказа, забиваются дополнительные заземляющие штыри, система становится многоэлектродной.

Заземлители соединяются горизонтальным проводником, как правило, наиболее удобно работать полосой 40x4 мм. Для чёрного металла здесь необходимо применять сварку, так как болтовые соединения быстро окислятся и сопротивление устройства повысится. Прихватка не подойдёт — нужен качественный длинный сварной шов.

От получившегося контура отводим полосу в сторону дома, изгибаем её и фиксируем на цоколе. На конце полосы привариваем болт М8, через который будет присоединён защитный заземляющий проводник, идущий из щита.

На последний модульный штырь устанавливается зажим-хомут и фиксируется проводник. Зажим обматывается специальной гидроизоляционной лентой.

Заводские наборы с одним электродом могут комплектоваться пластиковым ревизионным колодцем.

Проводник заземления ведётся в распределительный щит . Он может крепиться непосредственно к конструкциям здания, исключение составляют участки с повышенной влажностью — там лучше применить изоляторы. Через стены проводник проводится посредством металлических или пластиковых труб-гильз, собственно, правила прокладки применяются те же, что и для «основной» разводки (об этом будет одна из следующих статей).

В распределительном щите проводник после обжатия болтовым соединением подключается к шине заземления, которая установлена на корпусе бокса (система ТТ).

Сопротивление заземляющего устройства проверяется мультиметром, если с учётом сезонных коэффициентов (определяются Госэнергонадзором для разных широт, есть готовые таблицы) оно превышает 4 Ом, то необходимо увеличивать количество электродов.

Во время коммутации вводно-распределительного устройства жилы проводов в жёлтой изоляции (они идут от потребителей тока) также зажимаются в разъёмах шины.

При подключении розеток, приборов, светильников жёлтые заземляющие проводники коммутируем на соответствующих местах (обычно они обозначены специальным знаком — три горизонтальной полосы разного размера), например, в розетках это центральный винт.

Система, в которой контур заземления никак не связан с нулевым рабочим проводником N называется ТТ. Её рекомендуют к применению, когда варианты ТN (есть связь нейтрали и заземляющего проводника) применяться не могут, например, при неудовлетворительном состоянии воздушных линий электроснабжения. Разумеется, по этой расхожей причине она стала очень популярной. Но, необходимо отметить, что система ТТ с независимой глухозаземлённой нейтралью потребителей обязательно должна подстраховываться с помощью УЗО. Про устройства защитного отключения мы поговорим в следующей статье .

← Вернуться