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

Заземление — ценное сооружение, защищающее владельцев домашней техники от непосредственного контакта с весьма полезным, но крайне ретивым потоком электроэнергии. Заземляющее устройство обеспечит безопасность при «отгорании» нуля, что нередко случается на загородных ЛЭП при шквальном ветре. Оно исключит риски поражений при утечках на нетоковедущие металлические детали и корпус из-за прохудившейся изоляции. Сооружение защитной системы – мероприятие, не требующее сверх усилий и супер вложений, если грамотно сделан расчет заземления. Благодаря предварительным вычислениям будущий исполнитель сможет определиться с предстоящими расходами и с целесообразностью предстоящего дела.

Зачем делать заземление в частном доме

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

Поэтому для безопасности жильцов во всех загородных коттеджах обязательно оборудуют заземляющие устройства, которые также предупреждают преждевременный выход из строя бытовых электроприборов.

Конструкция и области применения главной заземляющей шины

Безопасность работы с электрооборудованием обеспечивается за счет заземления. В случае утечки оно уводит ток в землю, благодаря чему человек при прикосновении к металлическим частям не получит повреждений. Одним из способов создания защиты является главная заземляющая шина. Она предназначена для подключения нескольких проводников для заземления и уравнивания потенциалов. Шина может иметь разную конструкцию, размеры и способы установки. При работе с ней нужно учитывать ряд нюансов, чтобы монтаж и последующее функционирование проходили качественно и надежно.

Устройство контура заземления

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

Глубина установки штырей

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

Почему нельзя ставить отдельные

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

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

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

Оцинкованная

Для продления срока службы и защиты от воздействия окружающей среды на сталь наносится цинковое покрытие по ГОСТ 9.307-89 «Покрытия цинковые горячие». Стальную полосу предварительно обрабатывают и погружают в емкость с расплавом цинка. Толщина покрытия составляет 40-200 мкм. Чем толще слой, тем больше он способствует увеличению прочности изделия. Усиление покрытия осуществляется повторным погружением полосы в цинковый расплав.

Оцинковка является на данный момент наиболее эффективным и дешевым способом защиты. Нанесение покрытия увеличивает стоимость проката, но срок его службы при этом вырастает. Свойства цинка сохраняются и при небольших повреждениях поверхности. Оцинкованная полоса устойчива к коррозии, упруга, не трескается и имеет аккуратный внешний вид. Она производится из углеродистых и низколегированных марок стали методом продольной резки стального листа и поставляется в виде бухт весом 50-60 кг или хлыстов длиной 5-6 м.

Согласно ПУЭ минимальное сечение заземляющего проводника для установок с напряжением менее 1 кВ равняется 75 мм2. Полоса 4х20 мм является наиболее экономичным решением, которое удовлетворяет этим требованиям. Чаще для изготовления заземляющего контура используется оцинкованная полоса сечением 4х40 мм, 5х40 мм, 5х50 мм. Эти изделия обеспечивают выполнение норм и удобны для монтажа заземления. Один метр полосы 4х40 мм согласно стандарту весит около 1,3 кг. Масса погонного метра также регламентируется ГОСТ 103-2006 и применяется для расчета необходимого количества ленты.

Нормы заземления для частного дома

Требования к обустройству заземления загородных коттеджей:

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

Прокладка силовых и информационных кабелей СКС

Совместная параллельная прокладка силовых кабелей и информационных линий СКС

При совместной прокладке силовых кабелей и информационных линий СКС следует учитывать требования ПУЭ (правил устройства электроустановок), в частности пункт 2.1.16:

«В одной трубе, рукаве, коробе, пучке, замкнутом канале строительной конструкции или на одном лотке запрещается совместная прокладка взаиморезервируемых цепей, цепей рабочего и аварийного эвакуационного освещения, а также цепей до 42 В с цепями выше 42 В. Прокладка этих цепей допускается лишь в разных отсеках коробов и лотков, имеющих сплошные продольные перегородки с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч из несгораемого материала.»

Вывод : силовые и информационные кабели СКС должны прокладываться в разных отсеках коробов (кабельных лотков), отделенных металлической (или другой трудногорючей) перегородкой либо в отдельных лотках, коробах, каналах и т.п.

Кроме того следует учитывать влияние источников электромагнитных излучений (ЭМИ), к которым относятся: электродвигатели, электрические кабели, некоторые типы светильников, нагреватели и другое оборудование.

По электромагнитной совместимости согласно рекомендациям стандарта TIA/EIA-569 минимальное расстояние от линий СКС до люминисцентного светильника должно составлять 120 мм; минимальные расстояния между силовой электропроводкой до 480 В и линиями СКС приведены в таблице:

Виды контуров заземления

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

Линейный

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

Треугольник

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

Встроенные шины

Конструкция создается полностью с нуля мастером. Однако в продаже есть уже встроенное готовое устройство с заземляющими шинами. Примером является DIN рейка, к которой прилагается коммутатор на 220 В для питания устройства. Также в комплекте идут нулевые шины с изолятором. Максимально допустимое одновременное количество подключений – 22.

В продаже можно найти три разновидности таких реек. Для автоматических выключателей применяется DIN U3, также эта модель выпускается с нулевой шиной заземления. Третий вид – DIN U4 с дополнительным функционалом. Все изделия имеют антикоррозийное покрытие и легко поддаются электромонтажу.

Одна из самых популярных реек — TLK-ERH-CU 19-дюймовая. Выполнена из меди, стоит недорого и отличается высоким уровнем качества.

Источник

Схемы заземления: какую выбрать

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

TN-C-S

В этом случае PEN-ввод делят на параллельные проводники.

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

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

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

ТТ

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

Защитная система уравнивания потенциалов

Первым делом, независимо от того, какой тип заземления присутствует в входящей электропроводке, в гараже необходимо выполнить систему уравнивания потенциалов, сокращённо: СУП.

Для этого все металлические конструкции гаража, даже те, которые не имеют отношения к электроприборам, а также арматура бетонного пола электрически соединяются при помощи проводников. Это делается по двум причинам:

• При появлении опасного напряжения на одном корпусе электрооборудования, данный потенциал будет одинаковым на всех металлических конструкциях гаража, включая бетонный пол. Как известно, электрический ток возможен только при разности напряжения, а поскольку оно всюду будет одинаковым, то риск поражения значительно снижается. Из жизни можно привести аналогию с сидящими птицами на оголённых проводах воздушных линий электропередач.
• Внутренняя молниезащита от вторичных проявлений грозового разряда, когда при электромагнитном импульсе на металлических поверхностях индуцируются электрические заряды высокого напряжения, которые могут вызывать искровой пробой между конструкциями. Возникновение искр в условиях гаража является потенциально взрывоопасным, при насыщении воздуха парами бензина.

Практическая реализация СУП как части системы заземления

Система уравнивания потенциалов должна быть подключена к заземлению гаража. Её можно выполнить, сведя все проводники в одну коробку, или проведя по периметру пола замкнутый контур в виде металлической полосы с приваренными к ней стальными проводами, которые приварены к различным конструкциям.

К данной полосе также привариваются болтовые соединения для заземления различного стационарного оборудования или электроприборов, которые не имеют стандартизированной трёхконтактной вилки с заземляющим контактом. В этом случае данная полоса системы уравнивания потенциалов также будет выполнять функцию главной заземляющей шины.

Если электропроводка в гараже находится в удовлетворительном состоянии, но является двухпроводной, то её можно не переделывать, а лишь поменять розетки на трёхконтактные, подведя к ним защитный провод заземления PE от главной шины заземления, приварив на полосе под розетками болтовое соединение для подключения медного проводника PE, идущего от заземляющего контакта розетки.

Принципы заземления

В системах TN, в которых нулевой провод является глухо заземлённым, заземление оборудованиея осуществляется при помощи защитного зануления, выполняемого различным способом в зависимости от используемой системы электропитания.

При энергоснабжении по схеме TN-C, нулевой и защитный провод совмещены в одном проводе PEN. Данная система является устаревшей, и в быту её использовать запрещено. Лучшая по своей электробезопасности схема TN-S является очень редкой из-за дороговизны.

В данной системе защитный провод заземления PE тянется от самой трансформаторной подстанции. По этому, для применения в гараже осуществимыми являются две системы заземления: TN-С-S и TT.

Необходимо разобрать более подробно, как работает та и другая система, чтобы заземление в гараже в гараже могло выполнять свои защитные функции, при этом являясь абсолютно безопасным.

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.

Конструкция медных шин

Шина заземления представляет собой набор металлических деталей, которые обеспечивают надежный контакт корпуса электроустановки и грунта. Основные составляющие системы:

• главная шина ГЗШ;
• отводы;
• заземляющие провода;
• общий контур.

Клеммы, полосы, зажимы заземления по ПУЭ и ГОСТ могут выполняться только из меди и стали, независимо от характеристик контура, типа электрической установки. Во многом эффективность функционирования защитного заземляющего устройства зависит от сопротивления.

Шина заземления ИЭК стандартно представляет собой пластинку из меди с набором отверстий. Провода должны опрессовываться соединительной гильзой либо наконечником для кабелей. Для крепления используются шайбы для заземления или болт с гайкой. Провода маскируются.

Стандартная схема подключения шинки заземления:

• контур заземления;
• полоса или провод от контура до вводного щита
• шина заземления в щите.

В частных домах система устанавливается в отдельный шкаф либо распределительное водное устройство с защитными комплектующими, выключателями автоматического типа. Если вводное устройство крепится на столбе, шина будет монтироваться внутрь него. Не забывайте о повторном заземлении проводника PEN вне столба.

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.

Порядок проведения монтажа модульным методом

Одним из самых популярных методов становится модульно-штыревой. Из главных плюсов этой разновидности хочется назвать практичность, по причине того, что он не требует большой площади. Так же следует отметить легкость установки: весь процесс может выполнить один человек.

Модульный заземлитель является системой, представляющую скрепленные между собой стальные трубы длиной 150 см, покрытые снаружи слоем меди.

Эффективность обеспечивается большой глубиной, на которую вбивается заземлитель.

Монтаж проводится в два этапа:

• штыри вбиваются в землю друг за другом при помощи отбойного молотка;
• заземляющий проводник подключается к электрощитку.

Если процесс производится внутри здания, то все действия необходимо выполнять на уровне пола. А если вне здания, то предварительно необходимо выкопать небольшую канаву, глубиной полметра, в которую уложить проводник и протянуть до щитка.

Что лучше – самодельные контуры или покупной комплект

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

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

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

Экономное расходование материала

Так как сечение металла — не самый важный параметр, рекомендуется приобретать материал с наименьшей площадью сечения. Однако при этом нужно оставаться в пределах минимально рекомендуемых значений. Наиболее экономичные (но способные выдержать удары кувалды) варианты металлоизделий:

• трубы диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок от 3 миллиметров;
• уголок равнополочный (сторона — 50 или 60 миллиметров, толщина — 4 или 5 миллиметров);
• круглая сталь (диаметр от 12 до 16 миллиметров).

В качестве металлосвязи оптимальным выбором станет полоса из стали толщиной 4 миллиметра. В качестве альтернативы подойдет 6-миллиметровый стальной прут.

Обратите внимание! Горизонтальные стержни приваривают к вершинам электродов. Поэтому к расчетной дистанции между электродами следует добавить еще 18 – 23 сантиметра.

Наружный участок заземления можно изготовить из 4-миллиметровой полосы (ширина — 12 миллиметров).

Частые ошибки при установке

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

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

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

А вот теперь непосредственно формулы

С формой контура и с размерами элементов мы определились. Теперь можно загнать требующиеся параметры в специальную программу для электриков или воспользоваться приведенными ниже формулами. В соответствии с типом заземлителей выбираем формулу для производства расчетов:

Или воспользуемся универсальной формулой для расчета сопротивление одного вертикального стержня:

Для вычислений потребуются вспомогательные таблицы с приблизительными значениями, зависящими от состава грунта, его усредненной плотности, способности удерживать влагу и от климатической зоны:

Рассчитаем количество электродов, не учитывая значение сопротивления заземляющего горизонтального проводника:

Вычислим параметры горизонтального элемента системы заземления – горизонтального проводника:

Подсчитаем сопротивление вертикального электрода с учетом значения сопротивления горизонтального заземлителя:

Согласно результатам, полученным в результате усердных вычислений, запасаемся материалом и планируем время для устройства заземления.

Ввиду того что наибольшим сопротивлением наше защитное заземление будет обладать в засушливый и морозный период, его сооружением желательно заняться именно в это время. На строительство контура при правильной организации потратить нужно будет пару дней. Перед засыпкой траншеи надо будет проверить работоспособность системы. Это лучше сделать, когда в почве меньше всего содержится влаги. Правда, зима не слишком располагает к труду на открытых площадках, и земляные работы осложняет замерзший грунт. Значит, займемся строительством системы заземления в июле или в начале августа.