Среди различных возможностей сделать жилье безопасным, особое место занимает заземление в частном доме: схема электросети любого современного дома не будет утверждена, если в ней не будет предусмотрено подключения к заземляющему контуру.
Схема устройства заземления частного дома Источник tirez.ru
Существует несколько вариантов и схем заземления частного дома, плюс четкие требования ПУЭ (правила устройства электроустановок) – все это надо знать и понимать, чтобы электричество в доме было безопасным.
Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия
Заземление в частном доме считается важной частью системы электроснабжения. Его монтируют с такими целями:
- Защита обитателей дома от поражения электротоком (при касании прибора с нарушенной изоляцией электропроводки);
- Корректная работа современных электрических устройств;
- Безопасная эксплуатация газового оборудования;
- Эффективная работа молниезащиты.
Принцип действия системы основан на элементарных законах физики, которые говорят, что электрический ток всегда движется в сторону наименьшего сопротивления.
При повреждении изоляции прибора ток выходит (замыкается) на корпус. Такая ситуация чревата сбоями в функционировании и поломкой, не говоря об опасности для человека получить чувствительный разряд, случайно дотронувшись рукой до поверхности.
Поговорим про контур
Контур представляет из себя сложную, но вполне понятную конструкцию.
Он состоит из внешних и внутренних устройств, которые в свою очередь делятся на:
1. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА. Вкопанные на 2 метра колья-электроды, соединённые в верхней части между собой пластинами. От электродов отходит заземляющий проводник, который представляет из себя круглую или плоскую сталь. Заземляющий проводник подходит к щитовой в доме и, как правило, соединяется к ней через медный провод.
2. ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА. Провода заземления, которые идут от розеток, и непосредственно щитовая в которой с помощью специальной шины происходит объединение проводов внешней и внутренней системы.
Теперь давайте рассмотрим, как самому смонтировать такое заземление в своем доме.
Видео описание
Ёмко и наглядно схема заземления частного дома, зачем она нужна и какой должна быть – показаны в следующем видео:
При наличии заземления ток распределяется с учетом величины сопротивления тела и заземляющего контура дома (в обратно пропорциональной зависимости).
Тщательно продуманное защитное заземление образует электрическую цепь с сопротивлением, значительно меньшим, чем сопротивление человеческого тела. Ток, проходящий через человека, не окажет опасного воздействия, а основной заряд уйдёт в грунт.
Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением Источник plotnikov-pub.ru
Главным элементом заземления частного дома служит контур заземления – ПУЭ определяет его как металлические проводники и электроды-заземлители (стержни или трубы), заглубленные в грунт.
Внутренняя электропроводка по современным стандартам выполняется трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Провода защитного заземления соединяют контур с электроустройствами.
Чтобы обеспечить безопасность при грозах, используют предназначенные для этого устройства — разрядники, рассчитанные на большие величины токов и напряжений.
Калькулятор расчета заземления
Для того чтобы упростить расчеты, мы предлагаем вам воспользоваться простым и точным калькулятором расчета заземления.
Наш онлайн-калькулятор расчета заземления учитывает все поправочные коэффициенты и работает на основании приведенных формул. Для того чтобы выполнить надежный расчет, вам необходимо заполнить поля программы правильно.
- Грунт. Выберите тип грунта, чтобы определить удельное электрическое сопротивление грунта.
- Климатический коэффициент. Поправка в расчетах на основании климатической зоны:
- I зона — от -20 до -15°С (Январь); от +16 до +18°С (Июль);
- II зона — от -14 до -10°С (Январь); от +18 до +22°С (Июль);
- III зона — от -10 до 0°С (Январь); от +22 до +24°С (Июль);
- IV зона — от 0 до +5°С (Январь); от +24 до +26°С (Июль);
Нажимая кнопку «Рассчитать» вы получите следующие показатели:
- сопротивление вертикального заземлителя;
- сопротивление горизонтального заземлителя;
- общее сопротивление растеканию электрического тока.
Последний параметр является определяющим. Согласно ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок» п. 1.7.101: сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660В, 380В и 220В источника трехфазного тока или 380В, 220В и 127В источника однофазного тока.
Видео описание
Про разницу между системами TN и TT – на видео:
Расшифровка аббревиатур
Первая буква говорит о способе заземления источника питания, вторая характеризует заземление потребителя.
- T – источник (потребитель) заземлен;
- I – токоведущие части источника изолированы от земли;
- N – потребитель присоединен к точке заземления источника (занулен).
- С – проводники N (нулевой рабочий) и РЕ (нулевой защитный) объединены в один общий проводник PEN;
- S – функции проводников N и РЕ разделены.
Подвиды системы TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) различаются по способу подключения проводников N и PE.
Системы заземления в сетях переменного тока Источник zen.yandex.uz
Система TN-C
В этом случае один проводник (N и PE объединены на всем протяжении электросети) исполняет как рабочие, так и защитные функции.
Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен. Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения). По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).
Система TN-S
Здесь проводники N и PE разделены, напряжения на корпусах электроприборов не появляется. Система безопасна и хорошо защищает человека, домашнее электрооборудование и здание. Основной недостаток – высокая себестоимость обустройства.
Система TN-C-S
Комбинированная система. На выходе от источника питания проводники N и PE объединены в одном проводнике. На входе в здание добавляется защитный проводник PE.
При решении вопроса, какое заземление лучше для частного дома, следует обратиться к своду ПУЭ. Он рекомендует подсистему TN-C-S как основную для большинства потребителей; она проста в организации и надежнее других защищает от пожара вследствие короткого замыкания.
Смотрите также: Контакты компаний, которые предоставляют услугу по выполнению электротехнических работ.
Отличия системы TN-C-S Источник keaz.ru
Порядок проведения монтажных работ
Для проведения монтажных работ необходимо приготовить электроды из уголка и металлосвязь в виде стальной полосы.
Если все готово, можно приступать к разметке. Наметить нужно не только будущее место расположения основной конструкции, но и путь, по которому внешний контур будет соединен шиной с внутренней частью системы.
Затем необходимо:
- Прорыть по разметке траншею глубиной 50-70 см.
- Вбить на заданную глубину электроды.
- Соединить вершины штырей металлосвязью при помощи сварки.
- Провести шину от внешнего контура к щиту учета.
Далее проводят проверку эффективности собранной схемы. Поскольку самостоятельный монтаж подразумевает отсутствие специализированного измерительного оборудования, можно использовать простые бытовые способы.
При выполнении любых электромонтажных работ, а также при проведении заключительной проверки необходимо соблюдать правила техники безопасности: пользоваться резиновыми перчатками и обувью, не работать в одиночку
Одним из таких способов является присоединение обычной лампы накаливания мощностью не менее 100 Вт одним концом на заземление, другим на фазу.
Если монтаж выполнен грамотно, то лампа будет гореть так же ярко, как от розетки. Тусклый свет или его полное отсутствие – повод проверить качество сборки.
Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы
Системы защитного заземления (заземляющие устройства) принято делить на следующие элементы:
- заземлитель (контур заземления); встречается естественный и искусственный вариант;
- заземляющие проводники.
Согласно ПУЭ предпочтительным будет использование естественного заземлителя (металлический забор или трубопровод), если его сопротивление соответствует установленным нормам. В противном случае разрешено использовать искусственный заземлитель. Для его сооружения необходимы:
- Металл для заземлителя (труба, гладкая арматура, стальной уголок, прут, лента).
- Провод из стали, меди или алюминия достаточного сечения.
- Крепежный материал (металлические уголки, хомуты, муфты).
- Крепления и изоляция из пластика.
Из чего состоит модульно-штыревое заземление Источник ecoask.ru
Модульно-штыревое заземление
Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением. Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой. Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.
Комплект модульного заземления Источник tirez.ru
Контур из черного металла
Такая конструкция имеет ограниченный срок службы (5-10 лет, из-за коррозии); с течением времени сопротивление контура значительно ухудшается. Допускается использование черного металлопроката с антикоррозионным покрытием, но надо обращать внимание, чтобы такое покрытие не было диэлектриком.
Что потребуется для заземления
Для самостоятельного обустройства системы заземления загородного жилого дома понадобятся следующие инструменты и материалы:
- штыковая лопата;
- кувалда;
- комплект гаечных ключей;
- сварочный аппарат;
- перфоратор;
- болгарка;
- уголок 50х50 мм из нержавеющей стали (длиной 2 м);
- медный провод сечением 6 мм²;
- полоска из нержавейки 4х40 мм (ее длина равна расстоянию от крыльца жилого здания до места расположения контура заземления);
- 3 металлические полоски (длина каждой – 120 см, минимальная толщина – 4 мм, ширина – 4 см);
- болт М10 или М8.
На толщине электродов экономить не рекомендуется – от этого зависит надежность и срок эксплуатации заземляющей конструкции.
Требования к сопротивлению заземляющего устройства.
Заземление для частного дома имеет смысл, если сопротивление контура минимально. В таком случае (когда сопротивление человека намного превышает сопротивление контура) через тело пройдет неощутимый заряд, а оставшийся потенциал уйдет в землю.
Сопротивление определяется типом, количеством и глубиной заложения заземляющих элементов, а также свойствами грунта. Оптимальными считается суглинистые и глинистые почвы с влажностью 20-40%.
Чтобы убедиться, что заземляющее устройство выполняет свои функции, проводится измерение сопротивления.
Распространенные ошибки, советы
При самостоятельном обустройстве заземления исполнители часто совершают ряд типичных ошибок. Среди них:
- Нанесение краски на электроды с целью предотвращения коррозии. Делать это запрещено, так как покрытие будет препятствовать отходу тока в почву.
- Соединение электродов с элементами металлосвязи посредством болтов. Допустима только сварка, так как она обеспечивает долговечность и надежность контакта.
- Бурение отверстий для штырей, исключающее плотное прилегание их к почве, и тем самым снижающее эффективность всей системы.
Для увеличения долговечности системы, сохранения ее рабочих характеристик рекомендуется обрабатывать металлические элементы контура заземления антикоррозийным составом.
Особо тщательно при этом следует пропитывать сварные швы.
Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C
В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).
По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.
Схема разделения проводника PEN Источник tirez.ru
При возведении новых домов эта система не допускается; там, где она сохранилась, рекомендуется по возможности переходить систему TN-C-S (на входе в здание провод PEN повторно заземляется с последующим разделением на PE и N). При аварийной ситуации проводник N отсоединяется от сети, уберегая бытовые электроприборы и их хозяев от проблем.
Переход на систему TN-C-S в домах с изношенной электропроводкой оправдан соображениями безопасности.
Ход работ
Копаем траншеи.
Глубина траншей должна быть 0,5 – 0,7 метра. Их вид сверху должен представлять равнобедренный треугольник со сторонами длиною 1,2 метра.
До места завода заземления в дом, если это необходимо, тоже роется траншея с такой же глубиной.
Забиваем колья.
Колья забиваем по углам траншеи на глубину 2 метра. 20 – 30 см оставляем для приваривания других элементов конструкции.
Не забудьте наточить колья, к примеру, если у вас уголок, то это можно сделать с помощью болгарки.
Во время забивания кольев сверху их можно поливать водой, которая будет играть роль своеобразной смазки. Таким образом работа пойдет быстрее, да и кувалду можно будет использовать полегче.
Сварочные работы.
Привариваем горизонтальные стальные полосы к кольям. Отдельно привариваем металлическую пластину, идущую к месту входа заземления в дом.
Подключение к шине заземления.
Используя медный провод диаметром 6 мм и болты, подсоединяем один конец провода к металлической пластине, а другой к шине.
Зачем при наличии заземления нужно УЗО
УЗО (устройство защитного отключения) представляет собой быстродействующий выключатель, работающий в паре с контуром заземления и реагирующий на утечку тока разрывом цепи.
Принцип действия УЗО Источник tirez.ru
Схема без заземления и УЗО
Когда изоляция проводника нарушается, фаза появляется на металлическом корпусе электрического прибора. Если току некуда уйти дальше, то при контакте человека с корпусом электроприбора, разряд пойдет через тело. Последствия будут зависеть от множества факторов и результаты могут быть разные – от испуга до перебоев в работе сердца.
Без наличия заземления фаза на поверхности прибора с поврежденной проводкой будет оставаться, пока не выключится вводной автомат.
УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)
В такой системе при нарушении изоляции проводника УЗО сразу не сработает, так как не возникнет ток утечки. Но как только человек прикоснется к поврежденному прибору, то часть тока уйдет в тело и УЗО сработает.
Даже без наличия заземления ток будет течь через тело человека только в течение времени, необходимого для срабатывания УЗО – обычно это десятые доли секунды. Как итог – возможны болезненные ощущения, но фатального исхода скорее всего удастся избежать.
Схема с защитным проводником (TN-S и TN-C-S) и УЗО
Если электроприбор контактирует с контуром заземления и подключен через УЗО, то в случае замыкания фазного проводника на металлический корпус электроприбора, сразу же появляется утечка тока (который уходит в землю). УЗО срабатывает и разрывает цепь.
Газовый котел и УЗО
В первую очередь надо понимать, что заземление газового котла в частном доме должно выполняться в обязательном порядке — исключений не существует.
Заземление газового котла и установка УЗО выполняются одновременно. Это необходимое условие при подключении газа к жилому дому, так как на корпусе газового котла во время работы образуется поверхностное напряжение.
Заземление газового котла в частном доме позволит избежать поломки дорогостоящего электронного оборудования и предотвратить возгорание, причиненное статическим электричеством. Эта мера, учитывая высокую взрывоопасность газа, служит дополнительной защитой от пожара.
Все детали газового котла заземлены в обязательном порядке Источник pinterest.com
Так какой все же контур выбрать?
Давайте сначала разберемся при каких условиях используют те или иные типы контуров.
Замкнутый треугольный контур:
- Сеть 220/380В в дом заведена через силовой вводный щит.
- Продолжительная суммарная потребляемая мощность более 3кВт.
- Наличие электроприборов промышленного типа с предусмотренным выводом под заземление (токарный станок, циркулярка, сверлильный станок и т.д.).
Две группы линейных заземлителей:
- Потребляемая суммарная мощность свыше 1кВт в течении 20 минут.
- Электропровод заведен под землей через внешний щит.
- В доме присутствует хотя бы одна из коммуникаций (связь, газ, вода, канализация).
Существуют много и других факторов поэтому в данном случае лучше всего посоветоваться со специалистом, а работы выполнить самостоятельно.
Какие проводятся работы при монтаже заземления
Весь процесс создания заземляющего контура делится на следующие этапы:
- После определения безопасной глубины конструкции (там, где грунт всегда влажный) выкапывается траншея.
- Металлические стержни (заземляющие электроды) заглубляются в грунт.
- Собирается контур заземления: стержни, расположенные в ряд или в форме фигуры (обычно треугольник), соединяют лентой или трубами, свариваются последовательно.
- Контур дополнительно приваривается к токоотводу стальной лентой.
- Готовый заземлитель подключается к электрощиту, траншея засыпается.
При монтаже, грамотные специалисты учитывают некоторые важные нюансы:
- Контур должен располагаться ниже линии промерзания грунта. В противном случае, когда вода в земле превратится в лед, то грунт перестанет проводить ток и заземление не будет работать.
- Заземляющие электроды нельзя окрашивать, так как слой краски это диэлектрик и контакта контура с землей не будет.
Заземление в частном доме, схема контура Источник asutpp.ru
Как сделать заземление своими руками
Прежде чем самостоятельно обустроить заземление своего загородного дома, рекомендуется изучить пошаговую инструкцию, как правильно сделать и установить конструкцию.
Выбор места установки контуров
В первую очередь на участке подбирают безопасное для жителей коттеджа место размещения контура заземления. При пробое электрической проводки срабатывает защита, и весь ток уходит на закопанные в землю электроды. В этот момент здесь находиться очень опасно.
Поэтому участок закладки системы подбирают там, где никто не ходит. Лучше сделать отвод за зданием возле забора, но расстояние от заземлителя до фундамента дома не должно превышать 1 м. Опасную зону дополнительно рекомендуется загородить небольшим деревянным заборчиком.
Начальные земляные работы
На выбранном участке размечают треугольник с равными сторонами по 3 м и снимают грунт на глубину 0,5 м. Ширина равна размеру штыковой лопаты. Это делается для облегчения сваривания металлической полоски со штырями.
От треугольника выкапывают траншею аналогичного заглубления до фундаментного основания жилого здания. В нее закладывают вывод для тока, который соединяет электрощит с заземляющим контуром.
Установка заземлителей
В готовую траншею закладывают заземляющую конструкцию. Для этого концы штырей предварительно затачивают болгаркой, затем забивают их в грунт на глубину 3 м по концам треугольника. Их верхние окончания должны располагаться на плоскости ямы.
Сварка
К выступающим концам забитых в землю электродов приваривают полоски из металла толщиной 4 мм и шириной 40 мм. В результате получается стальной треугольник, к которому приваривают длинную стальную полосу, пролегающую до фундамента жилого дома. Здесь осуществляют подключение заземляющей конструкции к проводникам, выходящим на щиток. Для этого к концу полоски на расстоянии 0,3-1 м от поверхности земли приваривают болт М8 (М10).
Обратная засыпка
После завершения сварочных работ траншею засыпают грунтом и тщательно утрамбовывают. Но предварительно на дно ямы заливают соляной раствор. Для его приготовления используют ведро воды и 2-3 пачки соли.
Тестовые работы на работоспособность
После выполнения монтажных работ выполняется обязательная проверка. Для этого к одному концу контура подсоединяется лампочка. Контур сделан правильно, если лампа ярко светит. Также работоспособность проверяется с помощью заводского прибора – мультиметра.
Проверка работоспособности заземления
Статья по теме:
Как правильно пользоваться мультиметром. В отдельном обзоре мы расскажем как правильно измерять основные электрические характеристики в самых распространенных ситуациях. Читайте!
Составные части системы
Монтаж заземления
Ключевым параметром данной системы является сопротивление заземления. Сопротивление заземления должно быть настолько малым, чтобы именно по такому пути шел ток при возникновении аварийной ситуации. Это обеспечит защиту при случайном прикосновении человека к поверхности, на которую подано напряжение.
Специалисты рекомендуют подключать бытовую технику к системе заземления
Для получения необходимого результата шасси и корпуса бытовых устройств дома соединяют с главной шиной заземляющего устройства, создается внутренний контур. К нему же подключают металлические элементы конструкции здания, трубы водопровода. Подробно состав такой системы выравнивания потенциалов описан в ПУЭ (п.1.7.82). Снаружи строения устанавливается другая часть защиты, внешний контур. Его также подключают к главной шине. Для оснащения частного дома можно использовать разные схемы. Но проще всего заглубить в землю металлические стержни.
В следующем списке приведены отдельные компоненты системы и требования к ним:
- Провода, которыми подсоединяются утюги, стиральные машины и другие конечные потребители. Они находятся внутри сетевого кабеля, поэтому необходимо только наличие соответствующей линии заземления, подключенной к розетке. В некоторых ситуациях, при установке варочных панелей, духовых шкафов, иного встроенного в мебель оборудования, требуется подсоединение корпусов отдельным проводом.
- В качестве общей шины можно использовать не только специальный провод, но и «естественные» проводники такие, как металлические каркасы зданий. Исключения и точные правила будут рассмотрены ниже. Здесь же надо отметить, что этот участок прохождения тока надо создавать так, чтобы предотвратить механические повреждения в процессе эксплуатации.
- Наружный контур частного дома создают из металлических элементов без изоляции. Это увеличивает вероятность разрушения процессом коррозии. Для снижения этого негативного воздействия используют цветные металлы. Места сварных соединений стальных деталей покрывают битумными смесями и другими составами аналогичного назначения.
- Реальное сопротивление заземляющего устройства такого типа будет зависеть от характеристик грунта. Глина и сланцы хорошо удерживают влагу, а песок – плохо. В каменистых грунтах сопротивление слишком велико, поэтому понадобится искать другое место для установки, или погружать заземлитель еще глубже. В особо засушливые периоды, чтобы сохранить функциональность устройства рекомендуется регулярный полив почвы.
Почвы обладают разной проводимостью
Для чего выполнять требования
Может показаться, что неукоснительное соблюдение Правил избыточно, необходимо только для прохождения официальных проверок, ввода в действие объекта недвижимости. Конечно, это не так.
Нормативы созданы на основе научных знаний и практического опыта. В ПУЭ есть следующие сведения:
- Формулы для расчетов отдельных параметров защитной системы.
- Таблицы с коэффициентами, которые помогают учесть электротехнические характеристики разных проводников.
- Порядок проведения испытаний и проверок.
- Специализированные организационные мероприятия.
Применение на практике этих нормативов позволит предотвратить поражение электрическим током людей и животных. Создание контура должно быть безупречным, в точном соответствии с Правилами. Это снизит вероятность возгораний при авариях, поможет исключить развитие негативных процессов, способных нанести ущерб имуществу.
В данной статье рассматриваются вопросы защиты частного дома. Таким образом, будут изучаться те разделы ПУЭ, которые относятся к работе с напряжением до 1 000 V.
Проверка правильности монтажа
По завершении работ обязательно провести замер сопротивления устроенного заземления.
Сопротивление контур должно составлять:
- для сети напряжением 380В – 2 Ом;
- для сети напряжением 220В – 4 Ом.
Для проведения измерений рекомендуется использовать мультиметр, стоимость которого достаточно высока, но можно пойти и другим путем.
Проверка заземления мультиметром
Работоспособность можно легко проверить при помощи лампы мощностью более 100Вт. Для этого необходимо подключить лампу одним контактом к фазе, а другим – к заземляющему контуру. Яркий свет лампы свидетельствует о правильности монтажа, тусклое горение – о слишком слабом контакте между элементами контура и необходимости более ответственно подойти к соединению стыков.
Проверка при помощи лампы
Полное отсутствие свечения лампы означает наличие ошибки, для устранения которой, возможно, придется полностью проверить всю систему.
