Контур заземления для чего

Заземление в частном доме

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

Зачем нужен контур защитного заземления

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

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

Конструкция контура

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

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

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

Контур из черного металлопроката

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

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

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

Модульные системы

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

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

Модульные системы для заземления обладают рядом характерных преимуществ:

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

Расчет

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

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

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

Расчет по формулам

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

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

Сопротивление одного вертикального электрода-заземлителя находится по следующей формуле:

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

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

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

где, Ψ – сезонный климатический коэффициент; ρ₁, ρ₂ – удельное сопротивление грунта (1 – верхний слой, 2 – нижний); H – толщина верхнего слоя; t – глубина забивания электрода.

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

Формула для нахождения количества электродов без учета сопротивления заземления:

где, n₀ – количество электродов; R_н – нормируемое сопротивление заземления.

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

Lr = a * (n₀ – 1); — при расположении в ряд;

Lr = a; — при расположении замкнутым контуром.

а – расстояние между электродами

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

Монтаж

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник

Правильное заземление в частном доме, схемы, устройство, монтаж, подключение

Заземление в частном доме это задача нуждающаяся в решении в первую очередь. Заземление решает проблему по защите потребителей от поражающего действия электрического тока. При неисправной изоляции проводов и приборов ток уходит через заземление.

В этом случае срабатывает устройство защиты (УЗО) и происходит отключение напряжения.

В полной мере заземление работает при правильном монтаже и соблюдении всех норм, правил и требований нормативных документов. При выполнении монтажа своими силами следует помнить об этом и строго следовать этим требованиям.

При прикосновении к бытовым приборам мокрыми руками часто чувствуется лёгкое пощипывание. Оно не опасно, а избавиться от этого можно подключив “землю” прямо на корпус.

Нужно ли устройство заземления при строительстве своего дома

Суть работы заземления заключается в том, что это устройство направляющее электрический ток при неисправности электрических приборов и замыкании их на корпус по пути наименьшего сопротивления в землю.

Соединение шины заземления для ввода в дом

Поэтому весь ток направляется в контур заземления и при касании человеком опасных приборов или проводов не представляет опасности.

Обязательное применение заземления для любого частного жилого строения определяется нормами и правилами (ПУЭ, ГОСТы, СНИП).

Другое предназначение заземляющей системы: повышает долговечность и надёжность бытовой техники. Она защищает от помех в сети, перенапряжений и источников электромагнитных излучений.

Системы заземления. Какую лучше применить

Существует таких систем шесть, но в нашей действительности применяются как правило две: TN-S-C и TT. Рассмотрим TN-S-C, эта схема предусматривает что нулевой провод (N) на подстанции заземлён. При этом земля (PE) и ноль (N) к частному домовладению подводится одним проводом (PEN) и затем у потребителя в электрощитке разделяется снова на два.

Схемы заземления TN-S-C для частного дома

В случае применения такой схемы выполнения заземления для защиты достаточно наличие автоматов, УЗО не обязательно. Но, следует знать, что при обрыве провода PEN к домовладению в доме на земляной шине появляется напряжение фазы. По правилам ПУЭ требуется защита провода PEN и заземление на столбах через 100 или 200 метров.

Из-за длительной эксплуатации и изношенности, большинство линий электропередач не отвечают этим требованиям. Поэтому рекомендуется применять систему ТТ. В этой схеме провод PE идёт на щиток от контура заземления, а не от подстанции (схема TN-S-C). В этой системе защитный провод более защищён, но необходимо применение УЗО или дифавтомата. Без них защита не обеспечивается, их применение обязательно.

Схема заземления ТТ для частного дома

Что такое контур заземления: определение и устройство

Наружная система представляет из себя устройство которое позволяет перейти электрическому току в землю с последующим распределением его по площади. Она состоит, как правило из нескольких электродов забитых (закопанных) в землю и соединённых при помощи сварки пластинами определённого сечения. От них приваренная шина отходит в щит, где соединяется с внутренней частью.

Монтаж заземления в частном доме

Что такое внутренняя подсистема? Это разводка проводки заземления по всем комнатам и помещениям дома к розеткам и к мощным электроустановкам. Формируется общая шина, которая в электрощитке соединяется с внешним контуром.

Защитные свойства заземления очень просты. При нарушении изоляции проводов, ток из электросети по проводам внутренней системы попадает на внешний контур заземления. По электродам этого контура он стекает в землю. Из электротехники известно, что земля имеет большую электрическую ёмкость, что даёт уверенность в поглощении таких утечек электричества.

Виды контуров заземления

Для эффективной работы системы заземления оно должно распределять ток “стекания” в землю на несколько электродов увеличивающих площадь рассеивания. Существует два главных вида систем заземления.

В таком виде контура используется три штыря, которые сварены с помощью полос в треугольник с равными сторонами. Между электродами длина выбирается в зависимости от длины заглубления электрода до двух таких глубин. Т.е. для длины электрода (заглубление) 2м, сторона треугольника будет 2-4м.

Требования к контуру заземления

Для эффективной работы заземления согласно ПУЭ он должен соответствовать правилам:

Внешняя часть системы заземления заглублена в землю, поэтому к ней предъявляются определённые требования. Она должна находиться ниже промерзания грунта, иначе электроды будут выталкиваться из-за вспучивания земли. Электроды должны быть такие, чтобы их можно было вбить в твёрдый грунт.

Рекомендуемые типы и параметры забиваемых электродов:

Минимальная длина электродов выбирается 1,5 метра, штыри располагаются на расстоянии 1-2 длины электрода. Следует учитывать, что электроды (их длина) должны быть на 15-20 сантиметров ниже уровня промерзания почвы.

Разрабатываем схему

Для того, чтобы организовать устройство заземление для частного дома необходимо проработать схему заземляющего контура. Самой популярной и наиболее часто применяемой является схема в виде треугольника.

Как правило 3 электрода стоят в его вершинах, можно добавить дополнительные, которые забивают по прямой линии между вершинами.

В случае невозможности выполнить такой контур, электроды можно установить в линию, прямоугольник, полукругом или волной. Но нужно заметить, что треугольная схема контура заземления значительно эффективнее.

Материалы для контура заземления

Электроды для устройства системы заземления делают из прочного металлического профиля или прута. При достаточной толщине их электрическое сопротивление должно удовлетворять предъявляемым требованиям. Они сравнительно легко могут быть погружены в землю их забиванием. Применяемые для изготовления контура заземления материалы:

Из чего делать металлосвязь

Металлосвязь, т.е. соединение вбитых в землю электродов между собой выполняется при помощи следующих материалов:

Для таких целей предпочтительна полоса из стали 25-30х5 мм. Соединение такой полосы с электродами производится с помощью электросварки, что обеспечивает надёжность соединения. При использовании алюминиевых или медных проводников, присоединение производится при помощи болтового соединения.

Расположение штырей устройства заземления

Самостоятельный монтаж заземления

Для контура заземления необходимо выбрать место. Его нужно расположить там, куда меньше всего будут заходить люди и ваши домашние питомцы. От фундамента должно быть расстояние больше 1 метра. На участке делаются отметки мест где будут находиться штыри. Располагают их в форме равностороннего треугольника.

Земляные работы. После нанесения разметки по прямой между штырями прокапывается траншея глубиной в полметра. Такая же траншея для прокладки шины, копается от контура заземления к вводному электрощитку.

Далее, придерживаясь выбранной схемы вбиваем стержни на необходимую длину. Они соединяются полосой из металла при помощи сварки. Дальше шина приваренная к контуру заземления прокладывается в траншее к электрощитку.

Проверка

После выполнения всех операций по монтажу и подключению контура заземления, необходимо провести его проверку методом измерения его электрического сопротивления. Параметры этой величины не должны выходить за пределы, указанные в нормирующих документах.

В домашних условиях можно воспользоваться простым методом проверки. Лампочка от 100 до 150 Вт подключается между фазой и заземлением.

Проверка исполнения заземления при помощи лампы

По свечению лампы делаются выводы:

При такой проверке, в случае наличия в цепи УЗО, оно может сработать, что говорит о рабочем состоянии контура.

Проверка с помощью мультиметра.

Проверка заземления мультиметром

Проводится она по следующей методике:

Проверку можно доверить профессионалам. Такая проверка приведена в видео:

Готовые комплекты

Изготовление заземления собственными силами позволяет значительно снизить затраты. Но существуют готовые комплекты, позволяющие повысить надёжность контура.

Готовый комплект для монтажа заземления

На рынке представлены следующие модели:

Galmar – средняя стоимость — 41000 рублей (электроды длиной до 30 м).

Выводы

Необходимость устройства заземления не вызывает сомнения. Это требование техники безопасности и нормативных документов (ПУЭ). Оно защищает потребителей от поражения электрическим током и позволяет предотвратить трагедию.

Но следует обратить внимание на следующие ошибки при самостоятельном устройстве заземления:

Если в процессе устройства и эксплуатации контура заземления обнаруживаются недостатки, устранить их необходимо незамедлительно. Обрыв цепи или увеличение электрического сопротивления ведёт к нарушению надёжной работы заземляющего устройства. В таком случае контур не сможет обеспечить безопасность.

Следует внимательно подходить к устройству заземления, его эффективность и гарантированная работа зависит от выбора схемы, правильных расчётов и монтажа. Если вы не уверены в своих силах и умении, лучше воспользоваться предложением профессионалов.

А вам приходилось заниматься заземлением? Как вы это делали?Оставляйте своё мнение в комментариях.

С уважением, Алексей.

Понравилась статья? Поделись!

Источник