Что такое контурное заземление

Как сделать заземление в доме или бане

Чтобы случайно не ударило током от стиральной машины или электропечи

Любая металлическая поверхность незаземленного электроприбора потенциально опасна.

Когда строят частный дом, заранее разрабатывают схему электропроводки. Одна из ее частей — заземление. Конечно, лампочки будут гореть, а чайник — работать и без заземления. Но если в стиральной машине протечет вода, напряжение появится на корпусе машинки и при соприкосновении человека может ударить током.

Чтобы этого не произошло, делают заземление. Я электромонтер и живу в частном доме, поэтому знаю, как сделать заземление с нуля, если только строите, или как все проверить, если покупаете готовый дом.

Вот о чем расскажу в статье:

Что такое заземление

Заземление — это соединение корпусов всех электроприборов в доме с землей через контур заземляющего устройства. Для этого во всей системе, включая кабель электроприбора, есть отдельная жила. Она идет от розеток через щиток в заземляющий контур, который вкопан в грунт. Прибор, подключенный к такой розетке, защищен: если он будет неисправен и на его металлических деталях появится напряжение, избыточный ток уйдет в землю. В худшем случае на корпусе останется небольшой, безопасный для человека заряд. При касании он будет ощущаться как легкое покалывание.

Чем заземление отличается от зануления. Раньше заземление не делали: считали, что это дорого. Делали зануление: соединяли электроприборы с нулевой шиной в щитке и уже ее замыкали на землю. Вместо трехжильного кабеля — фаза, ноль, земля — использовали двухжильный, где есть только фаза и ноль.

Когда работает прибор, нулевой провод находится под напряжением, поэтому при занулении пробой на корпус прибора равносилен короткому замыканию. Сработает автомат в щитке — «выбьет пробки», а потом электричество выключится.

Зануление запрещено в жилых, общественных, административных и бытовых зданиях.

Зачем нужно заземление

Заземление в частных домах нужно, чтобы обезопасить жильцов от поражения электричеством. Через розетки заземляют все электроприборы: чайники, электроплиты, стиральные машины.

Бойлеры также заземляют через розетки, а еще отдельным проводом делают заземление на корпус — на случай, если бак потечет. В большинство бойлеров встроено устройство защитного отключения — УЗО, которое отключит нагреватель при утечке тока. Заземление в этом случае отведет остатки напряжения.

В бане заземление особенно необходимо, так как вода — хороший проводник тока. Иногда при монтаже проводки в бане хозяева применяют не специальный, а обычный электрический кабель, его изоляция плавится от высоких температур. Оголившийся кабель может передать напряжение на разлившуюся воду или, например, через воду на металлическую печь.

Еще кабель могут проложить под фольгированной теплоизоляцией, которая станет проводником для тока. А бывает, в бане делают теплый пол, и из-за неисправности изоляции людей начинает бить током везде, где разлита вода.

Схемы заземления

Системы заземления различаются по типам и способам подключения нулевого проводника.

Нулевые проводники бывают трех типов:

Если проводов от опоры к дому три в однофазной или пять в трехфазной сети, то защитных проводников два: N — функциональный, или рабочий, ноль (провод синего цвета) и PE — защитный ноль, провод желто-зеленого цвета.

Система TN-C. Рабочий ноль N и PE-проводник в этой системе совмещены в один провод. Рабочий ноль N подключен к контуру заземления рядом с трансформаторной подстанцией.

При TN-C в банях и влажных помещениях дома электроприборы нужно заземлять отдельно. То есть, например, ставить розетку с заземляющим контактом для стиральной машины и от этой розетки прокладывать отдельный провод на вкопанный в грунт контур заземления.

❗️ Схему TN-C считают небезопасной и почти не используют.

Система TN-C-S. На пути от трансформаторной подстанции до ввода в здание нулевой рабочий N и защитный проводник PE совмещены. На вводе в здание PEN разделяется на отдельный нулевой N и защитный проводник PE. В щитке шина заземления и нулевая шина объединяются перемычкой.

Если, например, дерево упадет на нулевой провод и оборвет его, на заземляющей шине PE в доме появится напряжение. Все заземленные металлические корпуса приборов окажутся под напряжением. Например, корпус бойлера в котельной или металлической печи в бане. То же самое случится, если на улице перехлестнутся нулевой и фазный провода. Ноль на подстанции отгорит, а на контуре заземления появится ток.

Система TN-C-S — основная для любых зданий. Она считается самой надежной.

При организации схемы ТТ обязательно используют устройства защитного отключения — УЗО. Ставят вводное УЗО с уставкой — пороговым значением силы тока, при котором УЗО срабатывает, — 100—300 мА. Это так называемое противопожарное УЗО, которое защищает от утечки тока. На линии электроприборов ставят УЗО на 10—30 мА. УЗО обязательно совмещают с автоматическими выключателями, которые защищают линию от короткого замыкания и перегрева.

Устройство контура заземления

При коротком замыкании или утечке тока напряжение уходит с электроприбора в контур заземления. Контур — это, как правило, металлический треугольник, который закапывают в грунт рядом с домом. Контур заземления нужно делать только при системе TT.

Элементы контура заземления

Вот из чего состоит система заземления частного дома:

Контур заземления нельзя делать из подручных конструкций, например проходящих в земле металлических водопроводных труб. Это небезопасно, а еще такие трубы быстрее ржавеют и разрушаются.

Заземляющий электрод. В качестве электродов обычно берут металлический прут диаметром не менее 18 мм или металлические уголки 50 × 50 мм. Уголки заостряют на концах, чтобы их удобнее было забивать в грунт. Типовая длина прута или уголков — три метра. Этого достаточно для большинства грунтов.

Наилучшие показатели сопротивления у электродов из меди. Электроды из обычной арматуры, наоборот, неэффективны в контуре заземления. Для обвязки электродов используют стальные полосы.

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Защита заземления. Штыри контура заземления должны плотно входить в грунт и соприкасаться с ним на максимальной площади. Поэтому элементы заземления запрещено красить.

Чтобы предотвратить образование ржавчины на стальных полосах, используют антикоррозионные составы. Сварные соединения контура обрабатывают битумной мастикой или смолой.

Виды контуров заземления

Геометрия контура заземления зависит в основном от удобства монтажа. Это может быть треугольник, квадрат, любая другая геометрическая фигура или забитые в линию стержни.

Треугольник. Это самый распространенный вариант контура заземления. В землю забиваются три стержня. В идеале расстояние между ними должно быть не меньше трех метров, но в зависимости от места на участке делают и меньше. Должен получиться равносторонний треугольник.

Линейный контур. Контур заземления в виде линии применяют там, где нет места для треугольника. Линейный контур удобно закопать вдоль забора или стены дома. Количество электродов может быть любым: чем больше, тем лучше показатели сопротивления контура.

Расчет заземления

Чтобы контур заземления правильно работал, перед его монтажом нужно сделать расчет. Неверно рассчитанный контур будет плохо отводить ток или вообще не будет выполнять свою функцию — получится, что все элементы заземления сделаны, но ничего не работает.

Общее сопротивление контура заземления в жилых зданиях не должно превышать 4 Ом. Чем ниже сопротивление, тем меньше напряжение, которое возникнет на корпусе электроприборов при каких-либо проблемах.

Еще нужно учитывать ключевой параметр для находящегося в земле контура заземления — сопротивление растеканию тока. Это то, насколько эффективно контур рассеивает ток в землю. На сопротивление растеканию влияет множество параметров: сопротивление грунта, количество стержней и расстояние между ними, материал стержней и даже время года.

Сопротивление грунта. Чем ниже сопротивление грунта, тем лучше заземлитель будет отводить ток. Например, в торфянике сопротивление минимально: напряжение уйдет в землю, даже если контур не сильно заглублен или не выдержаны рекомендуемые расстояния между электродами.

Гравий или шлак обладают большим сопротивлением: забитый в них контур может вовсе не работать.

Сопротивления грунтов

Если грунт «жесткий», применяют ряд мер, чтобы заземлитель работал:

Размеры и расстояния для заземляющих электродов. Чтобы рассчитать расстояние между стержнями электродов, берут длину стержня и умножают на коэффициент 2,2. Например, при длине стержня в три метра расстояние между ними должно быть: 2,2 × 3 = 6,6 м. На практике такие расстояние не всегда удается выдержать из-за нехватки места на участке. Электроды, забитые на меньшее расстояние, также будут работать. Но ухудшится эффективность контура заземления, уменьшится сопротивление растеканию.

Снизить сопротивление контура можно установкой дополнительных электродов. Однако монтировать их вблизи от существующих бесполезно. Ток будет стекать с двух электродов на один и тот же участок. Поэтому заземлители нужно разносить: например, изменить геометрию контура и сделать вместо треугольника квадрат или линию с пятью электродами.

Правила и требования к контуру заземления

Глубина забивания штырей. Штыри-заземлители должны уходить в грунт ниже глубины промерзания как минимум на 60—100 см.

Например, в Архангельске грунт промерзает зимой на 1,8 м. Штыри нужно забивать минимум на 2,8 м. Глубина также зависит от типа грунта: чем его сопротивление хуже, тем глубже должны быть штыри.

Заземление и молниезащита. Если в доме сделана молниезащита, ее желательно объединить с внутренней системой заземления. По нормам эти системы должны быть общими.

п. 3.2.3.1 инструкции по устройству молниезащитыPDF, 936 КБ

Если молниезащиту и внутреннее заземление дома объединяют, в грунте делают один контур, а не два. По сути, это две отдельные системы. Молниеотвод работает как заземлитель для внешнего сверхмощного напряжения — удара молнии. Молниеотвод собирают из толстых прутков, которые не сгорят, если по ним пропускать ток в несколько тысяч ампер. Заземление в доме работает только с бытовым напряжением, для него используют провод того же сечения, что идет в розетки.

На вводе в щиток ставят устройство защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП. Оно гарантирует, что импульс молнии от молниеотвода через объединенный контур не пройдет в дом.

УЗИП часто ставят и при раздельных контурах заземлений. В том числе если нет молниеотвода. Так делают, чтобы спасти проводку, в случае если молния попадет в уличные провода или в землю рядом с домом.

При объединении обе системы заземления включают в систему уравнивания потенциалов — СУП. В такой системе все металлические части конструкций дома и все металлические коммуникации подводят проводами к главной шине заземления. То есть тянут отдельный провод заземления, например, от ванной. Еще один провод — от газовой трубы, еще один — от металлического короба вентиляции и так далее.

Если СУП нет, при ударе молнии возникнет разница потенциалов и пробой между элементами молниезащиты и металлическими конструкциями. Например, молния ударит в трос-молниеприемник на крыше, а на чердаке — кабель освещения под напряжением. Если нет СУП, из-за разницы потенциалов между тросом и кабелем начнет искрить, несмотря на то, что их разделяет крыша. Может начаться пожар.

При устройстве СУП к главной заземляющей шине рекомендуют подводить:

Сечение провода для уравнивания потенциалов не должно быть меньше сечения жилы вводного провода.

Как сделать монтаж контура заземления

Выбор места. Контур заземления делают недалеко от дома: как правило, не дальше двух метров. Это позволит сэкономить на длине проводника, соединяющего контур со щитком. Лучше выбирать влажное место: рядом с прудом, в низине или у огорода. Влага даст лучший контакт штырей с грунтом. Если дом стоит на сваях или ленточном фундаменте, допускается делать контур прямо под домом.

Еще смотрят на тип грунта. Бывает, при строительстве делали выборку, привезли много песка и около дома песчаная почва. А чуть дальше — глина или чернозем. В таком случае контур делают на большем расстоянии от дома в более подходящей почве.

Земляные работы. Последовательность земляных работ:

Нельзя готовить «колодцы» для заземлителей при помощи мотобура или других инструментов. Штыри должны заходить в грунт плотно и без зазоров, только так контур будет нормально работать.

Монтаж конструкции. Последовательность действий при монтаже:

Ввод в дом. Полосу от контура нужно вывести на цоколь здания и закрепить на ней болт 10 мм. С его помощью соединить полосу с заземляющим проводником — кабелем желто-зеленого цвета. Кабель должен быть проложен в щиток к главной шине заземления.

Норматив сечения заземляющего проводника зависит от сечения фазного провода. Рекомендую медный провод сечением 6 мм.

Проверка и контроль. Согласно нормам, каждые 12 лет нужно проверять сопротивление контура заземления. Это нужно делать, так как части контура находятся в земле и могут сгнить или прийти в негодность. Кроме того, не исключены механические повреждения: например, из-за подвижности грунта могут переломиться сварные соединения.

Проверять сопротивление контура заземления лучше летом или зимой, когда грунт имеет наибольшее сопротивление.

Работа приборов основана на пропускании тока через пробные электроды. Это металлические колышки, которые временно втыкаются в грунт на расстоянии 20—30 м от контура. Колышки-электроды вместе с контуром образуют треугольник. При подаче напряжения прибор определит сопротивление контура.

Что лучше — купить готовый комплект заземления или сделать самостоятельно

Можно купить готовый комплект заземления. Его преимущество — быстрота установки. В большинстве случаев ничего не нужно будет варить, все соединения делаются при помощи заводского крепежа.

Еще считается, что заводские электроды более надежны, меньше гниют в земле, так как покрыты спецсоставами в промышленных условиях, — заводы применяют гальваническое омеднение.

Если делать все самостоятельно, получится сэкономить.

Источник

Как правильно сделать контур заземления

Основным элементом обеспечения безопасности электроустановок является защитное заземление. Сопутствующие системы: автоматические защитные выключатели, предохранители, молниезащита — не могут функционировать при его отсутствии, и становятся бесполезными.

Что такое заземление

Это комплекс, состоящий из металлических конструкций и проводников, который обеспечивает электрический контакт корпуса электроустановки с физической землей, то есть с грунтом. Система начинается с заземлителя: металлического электрода, заземленного в грунт. Эти элементы не могут быть одиночными, для надежности они объединяются в заземляющий контур.

Как это работает

Внешний контур заземления (который находится непосредственно в грунте), соединяется с помощью надежного проводника с внутренним контуром в помещении, или с щитком заземления. Далее, с помощью внутренней сети защитных проводников, производится подключение к корпусам электроустановок, и контактам заземления на коммутационных устройствах (распределительные щитки, коробки, розетки и прочее).

Устройства, генерирующие электроэнергию, также имеют систему заземления, с которой соединяется нулевая шина. При возникновении аварийной ситуации (фаза соединилась с корпусом электроустановки), возникает электрическая цепь между фазным проводником и нулевой шиной по линии заземления. Сила тока в аварийной цепи спонтанно возрастает, срабатывает устройство защитного отключения (автоматический выключатель) или перегорает предохранительная вставка.

Результат работы исправной системы:

Сопротивление тела человека в десятки раз выше, чем сопротивление заземления. Поэтому сила тока (при наличии фазы на корпусе электроустановки) не достигнет опасной для жизни величины.

Из чего состоит заземление

Рассмотри эти компоненты подробнее.

Внешний, или наружный контур

Монтаж контура заземления зависит от внешних условий. Прежде чем начать расчет, и выполнить проектный чертеж, необходимо знать параметры грунта, в котором будут установлены заземлители. Если вы сами строили дом, эти характеристики известны. В противном случае лучше вызвать геодезистов, для получения заключения по грунту.

Какие бывают грунты, и как они влияют на качество заземления? Примерное удельное сопротивление каждого типа грунта. Чем оно ниже, тем лучше проводимость.

Это лучшая среда для того, чтобы установить наружный контур заземления. Сопротивление растекания тока будет достаточно низким даже при малом содержании влаги. А в этих грунтах естественная влажность обычно выше среднего.

Сопротивление немного выше, но при нормальной влажности параметры заземления не выйдут за нормативы. Если в регионе установки установится продолжительная сухая погода, необходимо принимать меры к принудительному увлажнению мест установки заземлителей.

Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.

Важно! Неверный расчет контура заземления, игнорирование параметров, часто приводят к печальным результатам: поражение электротоком, выход из строя оборудования, возгорание кабеля.

Многие владельцы объектов, экономя «на спичках», просто не понимают, для чего нужен контур заземления. Его задача при соединении фазы с землей обеспечить максимальную величину тока короткого замыкания. Только в этом случае быстро сработают устройства защитного отключения. Этого невозможно достичь, если сопротивление растекания тока будет высоким.

Определившись с грунтом, вы сможете выбрать тип, и самое главное — размер заземлителей. Предварительный расчет параметров можно выполнить по формуле:

Расчет приведен для вертикально установленных заземлителей.

Расшифровка величин формулы:

Задавая известные данные, а также меняя соотношение величин, вы должны добиться значения для одного электрода порядка 30 Ом.

Если установка вертикальных заземлителей невозможна (по причине качества грунта), можно рассчитать величину сопротивления горизонтальных заземлителей.

Важно! Монтаж горизонтального контура более трудоемок и связан с повышенным расходом материала. К тому же, такое заземление сильно зависит от сезонной погоды.

Поэтому лучше потратить больше времени на забивание вертикальных стержней, чем следить за барометром и влажностью воздуха.

И все же приводим формулу расчета горизонтальных заземлителей.

Соответственно, расшифровка дополнительных величин:

Предварительный расчет сопротивления необходим не только для правильного планирования закупок материала: хотя будет обидно, если вам не хватит для завершения работ, пары метров электрода, а до магазина несколько десятков километров. Более-менее аккуратно оформленный план, расчеты и чертежи, пригодятся для решения бюрократических вопросов: при подписании документов о приемке объекта, или составлении ТУ с компанией энергосбыта.

Разумеется, никакой инженер не подпишет бумаги только на основании пусть и красиво исполненных чертежей. Будут произведены замеры сопротивления растекания.

Далее расскажем о том, как добиться правильных характеристик внешнего контура заземления.

Технология проведения работ

Выбираем место размещения заземлителей. Разумеется, недалеко от дома (объекта), чтобы не пришлось прокладывать длинный проводник, который придется механически защищать. Желательно, чтобы вся площадь контура находилась на территории, которую вы контролируете (являетесь собственником). Чтобы в один прекрасный момент, ваша защитная «земля» не была выкопана пьяным экскаваторщиком. Так что забивать штыри за забором не будем.

Подойдет огород (за исключением картофельной грядки), палисадник, клумба возле дома. Возделываемые участки предпочтительнее, они регулярно поливаются. А дополнительная влага в земле пойдет на пользу заземлению. Если ваш грунт обладает низким удельным сопротивлением — можно установить заземление на площадке, которая затем будет покрыта асфальтом или плиткой. Под искусственным покрытием земля не пересушивается. Да и риск повредить контур заземления минимален.

Разумеется, необходимо учитывать дальнейшие планы. Если в месте установки контура через год появится гараж со смотровой ямой — лучше сразу выбрать место поспокойнее.

В зависимости от формы площадки, выбираем порядок расположения электродов: в линию, или треугольником.

Важно! Вне зависимости от расположения, вертикальных заземлителей должно быть не менее трех.

Если выбран треугольник — размечаем площадку соответствующей формы со сторонами 2.5–3 метра. Копаем траншею в форме равностороннего треугольника на глубину 70–100 см, шириной 50–70 см. Мы знаем, что все заземлители соединяются между собой. Проводник должен быть углублен на расстояние не менее 50 см, с учетом минимального уровня грунта (например, вскопка грядки). Если сверху будет уложено покрытие — его толщина в расчет не берется. Только чистый грунт.

Можно выбрать весь грунт, не только по периметру траншеи. Получится треугольная яма глубиной 0.7–1.0 м. Готовый контур можно будет засыпать грунтом с низким удельным сопротивлением. Например, золой или пеплом. Соли проникнут в землю, и будут способствовать снижению общего сопротивления растекания тока.

После чего, по углам ямы (траншеи) начинаем забивать электроды.

Параметры заземлителей (рассматриваем вертикальное расположение)

Круг — диаметр 16 мм.

Труба — диаметр 32 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 100 мм².

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 25 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 20 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 50 мм².

Важно! Категорически запрещено бурить скважины, а затем погружать в них заземлители. При таком способе монтажа сопротивление увеличивается в разы.

Грунт должен плотно облегать металлическую поверхность заземлителя. Красить электроды запрещено!

А как быть, если по расчетам длина каждого из трех электродов превышает 1.5–2 метра? Есть небольшие секреты.

Информация: часто бывает, что заземлитель упирается в монолитное препятствие (например, на глубине 2.5 метра), а расчетная глубина — 3.5 м. В этом случае электрод просто обрезается, а в контуре заземления будет добавлен еще один стержень, для компенсации потерянной длины.

Соединяем электроды проводником. Если арматура стальная — лучше всего подойдет сварка. Медные стержни соединяются болтовой стяжкой, проводник должен иметь сечение не менее 30% от сечения электродов.

После сборки контура, проводим замеры сопротивления растекания тока. Требования к контуру заземления для индивидуального жилья — 10 Ом. Измерение лучше доверить сертифицированным специалистам, у которых имеется соответствующее оборудование. Тем более, что при получении ТУ от энергетиков, вам все равно придется представить систему заземления для измерений. Если сопротивление выше нормы — добавляем электроды и привариваем их к контуру. Пока не получим норму.

Контур заземления внутри объекта

Как правило, это стальная шина, проложенная открытым способом по внутренней поверхности стен, вблизи пола.

В индивидуальных жилых домах монтаж внутреннего контура заземления не проводится. По причине невысокого класса опасности помещения, и небольшого количества электроустановок. Вместо внутреннего контура устанавливается заземляющий щиток, или главная заземляющая шина (ГХШ).

Щиток соединяется либо с внутренним контуром (как на иллюстрации), либо с помощью проводника с внешним контуром заземления. Непосредственно от щитка выполняется разводка проводников защитного заземления по электроустановкам. Часто вместо щитка заземления, может применяться контактная колодка «PE», непосредственно во входном щите квартиры.

Мы подробно рассмотрели, что такое контур заземления, для чего он нужен, и каким он должен быть согласно ПУЭ. Самостоятельная установка не снижает ответственности: от выполнения требований безопасности зависит ваша жизнь, и жизнь домочадцев.

Видео по теме

Источник