Вопросы заземления в частном доме, расчет схем и монтаж системы требуют обязательного решения для обеспечения безопасности проживания. Заземление будет полностью выполнять свою функцию только при правильном выборе схем и соблюдении всех норм и требований. Самостоятельный монтаж требует знания принципов проектирования и правил строительства.
Зачем нужно заземление
При возникновении короткого замыкания температура проводника быстро повышается, что приводит к расплавлению изоляции и самих проводников. Если в момент короткого замыкания прикоснуться к проводникам, через тело пойдет ток, и это может закончиться летально. Это происходит потому, что ток всегда стремится идти по пути наименьшего сопротивления — то есть по земле.
Земля — это путь, который направляет электричество прямо в землю, где оно не может никому навредить. Ток всегда выбирает путь наименьшего сопротивления, и контур заземления обладает именно этой характеристикой. При утечке тока избыток немедленно отводится в контур заземления. В результате, даже если человек получит удар током, он не будет сильным, потому что большая часть электричества пройдет через систему заземления.
Оказывается, заземление является важной частью системы электробезопасности. Следует сказать, что заземление является неотъемлемой частью любой конструкции, использующей электричество. Правила требуют, чтобы любое здание с сетью переменного тока мощностью более 100 Вт было оборудовано системой заземления.
Заземление не только обеспечивает безопасность, но и защищает оборудование. Контур заземления принимает на себя чрезмерную нагрузку при колебаниях напряжения в сети, снижает влияние помех и нейтрализует негативное воздействие электромагнитного излучения.
Нормы заземления
Основным требованием к заземляющему устройству является его сопротивление.
Если напряжение питания системы составляет 380/220 В, то это сопротивление для дома на одну семью не должно превышать 30 Ом.
Если к дому подключен газовый котел, газовое ведомство устанавливает более строгий стандарт — не более 10 Ом, чтобы защитить котел и предотвратить его взрыв.
Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем выше его надежность.
Согласно закону Ома, I=U/R. То есть, чем меньше R, тем больше ток короткого замыкания, а это значит, что защитное устройство обязательно сработает. Однако здесь есть свои подводные камни, о которых мы поговорим чуть дальше.
Отличие громоотвода от заземления
Заземление не следует путать с громоотводом. Хотя они работают по схожему принципу, у них разные задачи. Молниезащита служит для приема разрядов молнии и передачи их через контур заземления, который изолирован от внутренней электросети, непосредственно в землю.
Контур заземления, с другой стороны, служит для отвода тока от внутренней домашней сети в случае перегрузок. В принципе, заземление и громоотвод могут иметь общий внешний контур при условии соблюдения правил безопасности. Кстати, можно приобрести готовые комплекты молниезащиты, в которых соблюдены все правила и условия эффективности и безопасности.
Правила и требования ПУЭ
На каждом жилом объекте, расположенном в городских и иногородних районах, в соответствии с требованиями ПУЭ, организовать специальную защиту от опасного напряжения 220/380 В. Для этого на их территории строятся специальные стальные конструкции, известные как заземлители (ЗЗ). Их основное назначение — обеспечить защиту жильцов от поражения электрическим током.
Согласно Правилам устройства электроустановок, глава 1.7, часть 1, пункт 1.7.72, размеры стальных секций должны выбираться с учетом необходимости достижения требуемого сопротивления утечке тока. Эти значения могут варьироваться от образца к образцу для различных структурных элементов. Однако их минимальные размеры должны соответствовать следующим положениям:
- соединительная планка между контактами должна быть не менее 12×4 мм (сечение 48 мм2);
- сами угловые штыри должны иметь стороны 4×4 мм;
- При использовании круглой арматуры ее сечение должно быть не менее 10 мм2;
- Металлическая труба должна иметь толщину стенки около 3,5 мм.
Примечание: осведомленность домовладельца о характеристиках ЗК, в частности, поможет защитить животных и жителей от поражения электрическим током.
При его настройке необходимо соблюдать положения отраслевых стандартов по эксплуатации имеющегося в помещении оборудования.
Схемы заземления: какую лучше сделать
Система заземления в отдельно стоящем доме зависит от типа сети, питающей дом. В большинстве случаев он изготавливается по принципу TN-C. Для этого используется двухжильный кабель или двухжильная воздушная линия с напряжением 220 В и четырехжильный кабель или четырехжильная линия с напряжением 380 В. Другими словами, к дому подключается фаза (L) и подключенный проводник защитного заземления (PEN). В полных современных сетях PEN-провод разделен на отдельные жилы — рабочую или нулевую (N) и защитную (PE) — и питание осуществляется по трехпроводной или пятипроводной линии соответственно. С учетом этих различий система заземления может быть двух типов.
Система TN-C-S
Разделение PEN-проводника на параллельные проводники. Для этого PEN-проводник разделяется во входном шкафу на 3 шины: N (ноль), PE (заземление) и ответвительную шину на 4 соединения. Кроме того, проводники N и PE не должны соприкасаться друг с другом. Шина PE подключается к корпусу шкафа, а N-проводник устанавливается на изоляторы. Контур заземления подводится к распределителю шин. Между проводником N и заземляющей шиной устанавливается перекрестное соединение сечением не менее 10 мм² (медь). Ноль и земля не пересекаются друг с другом в последовательных проводниках.
Информация! Обратите внимание, что эта система эффективна только при наличии устройства защитного отключения (УЗО) и диффавтомата .
Система ТТ
В этой схеме нет необходимости разделять проводники, так как нулевой и заземляющий проводник уже разделены в соответствующей сети. Фактическое подключение осуществляется просто в корпусе. Контур заземления подключается к заземляющему проводнику (жиле).
Вопрос о том, какая система заземления лучше, не имеет однозначного ответа. Схема TT более проста в установке и не требует дополнительных защитных устройств. Однако подавляющее большинство сетей работает по принципу TN-C, что вынуждает использовать схему TN-C-S. Кроме того, нередко в доме можно встретить двухпроводную проводку. При заземлении TN корпус такого оборудования оказывается под напряжением при повреждении изоляции. В этом случае заземление TN-C-S, безусловно, более надежно.
Отличие схем заземления для 220 В и 380 В
Схемы заземления для 220 В и 380 В имеют некоторые различия, на которые следует обратить внимание при покупке комплекта. Различия касаются внутренней схемы, в то время как внешняя проводка одинакова независимо от напряжения.
Так, если это 220 В, в дом вводятся 2 проводника, один из которых раздваивается на ноль и землю, а другой обрывается на изоляторе.
Линия 380 В обычно состоит из 4 проводов, один из которых, как и в предыдущем случае, раздвоен, а три других снабжены изоляторами. Фазный и нулевой проводники питаются от УЗО и диода.
Устройство контура заземления
Система заземления представляет собой специальную проводящую структуру, изготовленную из материалов с низким сопротивлением. Система заземления состоит из двух контуров, которые соединены между собой распределительным щитом. Первый контур находится в здании и выполняет задачу передачи тока к внешнему контуру заземления, который чаще всего находится под землей. Контур заземления выполняется из металлических стержней большого сечения для обеспечения мгновенной передачи тока.
Контур заземления в частном доме является:
- Внутренняя схема, состоящая из сложной сети проводов, которые подключаются к розеткам, мощным устройствам и токопроводящим проводам (трубам). Отдельные провода объединяются в один проводник, который подключается к внешнему контуру заземления.
- Внешнее заземление. Несколько электродов утапливают в землю, соединяя их с металлическими пластинами. Эти пластины, в свою очередь, соединены с распределительным устройством с помощью массивных шин.
Принцип заземления довольно прост — когда в проводниках или оборудовании накапливается чрезмерное напряжение, цепь действует как своеобразный предохранитель, быстро рассеивая ток через общую цепь на землю. Из-за практически неограниченной емкости, которой обладает земля, такая схема позволяет получить огромное напряжение.
Виды контуров заземления
Чтобы быстро произвести «стекание» тока на землю, внешняя подсистема распределяет ток на несколько электродов, расположенных в определенном порядке для увеличения площади стекания. Существует 2 основных типа соединения цепей.
Треугольник – замкнутый контур
В этом случае рассеивание тока осуществляется с помощью трех выводов. Они жестко соединены железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. Прежде чем обосновывать дом таким образом, необходимо понять геометрические пропорции. Применяются следующие правила:
- Количество штырьков, полосок — по три.
- Штыри устанавливаются по углам треугольника.
- Длина каждой полосы равна длине планки.
- Минимальная глубина всей конструкции составляет 0,5 м.
Конструкция устанавливается до заземления поверхности. Наиболее надежным соединением является сварное соединение. Шина изготавливается из полосы с достаточно большим поперечным сечением.
Линейный
Этот вариант состоит из нескольких электродов, расположенных в линию или полукругом. Открытое расположение используется там, где размер участка не позволяет создать замкнутую геометрическую форму. Расстояние между штифтами в 1-1,5 раза больше глубины. Недостатком этого метода является увеличенное количество электродов.
Вышеупомянутые типы чаще всего используются при устройстве заземления в частном доме. В принципе, замкнутый контур может быть сформирован в виде прямоугольника, многоугольника или круга, но для этого потребуется большее количество контактов. Основное преимущество закрытых систем заключается в том, что в случае обрыва луча между электродами они остаются полностью работоспособными.
Важно: Линейные цепи работают по принципу «гирляндной цепи», и выход из строя перемычки выведет участок цепи из строя.
Расчет заземления для частного дома: формулы и примеры
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТ устанавливают точные рамки того, сколько Ом должно быть заземлено. Для 220 В — 8 Ом, для 380 — 4 Ом. Помните, однако, что сопротивление земли, в которой сделан контур заземления, также учитывается для общего результата. Эту информацию можно получить из таблицы.
| Тип грунта | Максимальное сопротивление, Ом | Минимальное сопротивление, Ом |
| Корунд | 65 | 55 |
| Гумус | 55 | 45 |
| Лесные отходы | 25 | 15 |
| Песчаник, залегание грунтовых вод на глубине более 5 м | 1000 | — |
| Песчаник, грунтовые воды не глубже 5 м | 500 | — |
| Песчано-суглинистая почва | 160 | 140 |
| Суглинок | 65 | 55 |
| Болото | 25 | 15 |
| Черная земля | 55 | 45 |
Зная данные, можно использовать формулу:
Формула для расчета сопротивления балок
Где:
- Ro — сопротивление стержня, Ом;
- L — длина электрода, м;
- d — диаметр электрода, м
- T — расстояние от центра электрода до поверхности, м;
- Rэкв — сопротивление заземления, Ом;
- T — расстояние от вершины бруса до поверхности, м;
- ln — расстояние между шпильками, м.
Но применить такую формулу сложно. Для простоты мы предлагаем использовать онлайн-калькулятор, в котором вы просто вводите данные в соответствующие поля и нажимаете кнопку рассчитать. Это предотвращает возможность ошибок в расчетах.
Чтобы рассчитать количество членов, используйте формулу
формула для расчета количества тактов в цикле
где Rn — номинальное сопротивление заземления, а ψ — коэффициент сопротивления заземления. В России он составляет 1,7.
Рассмотрим пример заземления для частного дома, стоящего на черной земле. Если петля изготовлена из стальной трубы, ее длина составляет 160 см, а диаметр — 32 см. Подставляя данные в формулу, получаем no = 25,63 x 1,7/4 = 10,89. Округлив результат, получаем правильное количество заземляющих электродов — 11.
Как сделать заземление 220 В в частном доме своими руками
| Иллюстрация: | Действия, которые необходимо предпринять |
 |
Установка системы заземления в отдельно стоящем доме своими руками начинается с выемки грунта для будущей системы заземления. Оптимальная длина треугольника составляет 3 метра, но многие люди не учитывают этого. После того как контур полностью уложен, можно добавить штифты, если сопротивление неудовлетворительное. |
 |
Просверлите отверстия в углах треугольника глубиной около полуметра. Они не будут глубокими, но помогут загнать электроды в землю. |
 |
Для сверления отверстий можно использовать ручной или электрический ямобур. |
 |
В нашем случае в качестве штыря используется стальной уголок, который необходимо предварительно заточить. Это можно легко сделать с помощью угловой шлифовальной машины с отрезным диском по металлу. |
 |
Теперь необходимо опустить электрод в отверстие и выбить то, что не ушло в землю. |
 |
От трехметрового угла осталось 15÷20 см. Отверстие заполняется глиной, и можно переходить к установке шин. |
 |
Шины крепятся к электродам только с помощью сварки. Резьбовые соединения не подходят, так как не обеспечивают необходимой герметичности. |
 |
После того как вы закончите приваривать шины к штырям, покрасьте соединительные швы. Сам контур не подлежит окраске, но сварочные швы подвержены коррозии, которая в течение нескольких лет может привести в негодность всю заземляющую шину. |
 |
Затем приваривается полоса заземления, идущая к дому. Длина определяется расстоянием до строения плюс высота фундамента. |
 |
Прикрепите его к фундаменту с помощью простых дюбель-гвоздей с алюминиевыми дюбелями. |
 |
Просверлите два отверстия в верхней части и затяните винты, к которым крепится кабель заземления к дому. |
 |
Последний шаг — покраска той части рельса, которая находится над землей. Винты также покрыты. Когда они будут протащены, не нужно будет скреплять их болтами, а краска защитит их от внешних воздействий. Установка контура заземления завершена. |
Понятно, что заземлить дом своими руками можно, но не просто.
Что такое естественный заземлитель и как его использовать
Рассмотрим, как сделать заземлитель в загородном доме своими руками без рытья траншеи и прокладки контура. Вы можете использовать естественные заземлители, то есть трубы или металлические конструкции, находящиеся под землей.
Схема установки громоотвода в отдельно стоящем доме
Очень важно: Нефтепроводы, топливопроводы и канализационные трубы не могут быть использованы в качестве естественных заземлителей. Металлические изделия не должны быть окрашены или покрыты антикоррозийными средствами.
Рассматривая вопрос заземления частного дома 380 В своими руками, отметим, что различий в монтаже контуров здесь, как уже говорилось, нет.
Заземление отдельных бытовых приборов и оборудования
Часто бывает, что владельцы частных домов (особенно расположенных на крыше) не видят смысла в установке полноценной системы заземления. Мы не можем никого оправдать или осудить, поэтому стоит рассмотреть и этот вариант. Давайте разберемся, как заземлить водонагреватель в частном доме без установки полноценной системы защиты.
ГОСТ-21130 знак заземления
Это довольно просто сделать, используя естественный заземляющий электрод. От него проложите кабель непосредственно к прибору или к розетке, от которой прибор питается. Обычно таким образом заземляется газовый котел в частном доме, но и любой другой прибор может быть защищен таким образом.
Есть «электрики», которые на вопрос, как заземлить розетку в частном доме, советуют перекинуть перемычку с нейтрального контакта на контакт заземления. К таким советам не стоит прислушиваться — это чревато проблемами. О таких ошибках мы сегодня и поговорим. А пока стоит подробнее рассмотреть, как проверить сделанный контур заземления и соответствует ли он необходимым требованиям.
Соединители на сборных шинах должны быть правильно приварены.
Проверка работоспособности заземляющего устройства подручными средствами
Многие люди не понимают, как проверить контур заземления в частном доме без покупки дорогостоящего оборудования. Для проверки готовой схемы вам понадобится простой мультиметр. После того как «заземление» полностью установлено, включите источник питания и поверните ручку мультиметра на максимальное напряжение в режиме переменного тока. После измерения напряжения между клеммами «фаза-ноль» и «фаза-земля» обратите внимание на разницу в показаниях. Если он составляет менее 10 вольт, это означает, что работа была выполнена правильно и цепь работает исправно. Если разница большая, есть способ улучшить показания.
От каждого угла треугольника выкапывается траншея длиной 3 метра. Другой электрод подводится к краю и подключается к основной цепи через шину, как в пошаговой инструкции. Траншея засыпается, и испытание проводится снова. Обычно одного дополнительного бара достаточно, чтобы исправить ситуацию.
Для проверки заземления специалисты используют дорогостоящее оборудование
Важно: Проверку заземления необходимо проводить регулярно, например, раз в год. Это защитит вас от поражения электрическим током в случае неисправности.
Частые ошибки при монтаже заземляющего устройства
Наиболее распространенная ошибка — замыкание нейтрали с заземляющими стержнями. Это приводит к несанкционированному отключению автоматических выключателей остаточного тока. Также опасно соединять заземляющий контакт с нейтралью в розетке. Кроме иллюзорного душевного спокойствия, это не принесет никакой пользы. Рассмотрим ситуацию, когда нейтраль в распределительном щите или распределительной коробке начинает перегорать. Изоляция в блоке выходит из строя, и нейтраль перегорает. Если он слишком слабый, автоматика не успевает сработать. В результате вы будете иметь нулевые потери при наличии напряжения на рамке. Результат не очень хороший.
Проводка в распределительном устройстве должна быть выполнена аккуратно и точно.
Следующий шаг — подключение провода заземления к радиатору или водяному стояку. Этого делать нельзя. Допускается использование естественного заземляющего проводника при условии, что он подключен до главного распределительного щита и что это подключение выполнено правильно.
Использование алюминиевой проволоки не допускается, так как она имеет более высокое сопротивление, чем медная.
Очень важно! Для проведения работ по электромонтажу требуется отключение от электросети. Для проверки проводки или других параметров допускается кратковременное отключение питания, но только при соблюдении всех мер предосторожности и правил электробезопасности.
Не работайте при включенном напряжении — это опасно
Устройство громоотвода для частного дома своими руками
Устройство молниезащиты для частного дома важно, если строение возвышается над другими строениями сектора, построено на склоне или возвышенности. Но предусмотрительный владелец даже малоэтажного дома не будет пренебрегать этим. В конце концов, природные явления трудно предсказать, а значит, нужно быть готовым ко всему. При осуществлении такой защиты есть свои нюансы, которые мы сейчас и рассмотрим.
Правильно установленная система молниезащиты может спасти имущество и даже жизни людей
Согласно правилам, молниеотвод должен быть установлен выше самой высокой точки во дворе на 0,5÷1,5 м (стоит обратить внимание и на деревья). Молниеотводы могут быть изготовлены из меди, алюминия или стали. Неизолированный провод укладывается вдоль крыши и подключается к защитному контуру по кратчайшему пути.
Защитный контур выполнен в виде треугольника или прямой линии. Под землей он подключается к контуру заземления жилого помещения — это обязательное условие.
Если стены выполнены из горючего материала, расстояние между проводником и поверхностью должно быть более 100 мм.
Как рассчитать длину молниеприемника
Используйте формулу:
h = (dx + 1,63hx) / 1,5, где
- h — желаемая высота молниеотвода;
- rx — радиус области на крыше дома, которую необходимо защитить от молнии;
- hx — высота самого дома, без учета молниеотвода.
Все части системы молниезащиты должны быть изготовлены из одного и того же металла — такие системы более надежны в эксплуатации. Более подробно о том, как сделать молниеотвод в частном доме, будет рассказано в одной из ближайших статей.
Отсутствие молниеотвода может привести к катастрофическим последствиям
Несколько слов о готовых комплектах заземления для частного дома
Сделать контур заземления своими руками несложно и недорого. Но для тех, кто не готов к такому подвигу, можно приобрести систему заземления для частного дома. Цена полного комплекта — от 4 тысяч рублей. В комплект входят электроды и клеммы, разъемы, зажимы и головки. В комплектах заземления для крыш обычно используются стальные детали с медным покрытием, а монтаж производится с помощью винтов. Это не самое лучшее решение, но собрать и сконструировать такой набор может даже школьник.
Готовый комплект заземления
Так что если вы не знаете, как управлять сварочным аппаратом — это решение. В любом случае, установка такого комплекта обойдется вам гораздо дешевле, чем работа профессиональных электриков. Кстати, стоимость работ по установке заземления в частном доме начинается от 25 тысяч рублей и зависит от площади дома, количества потребителей и удаленности места. И это без учета материалов, только цена за выполнение работы. Заземление в частном доме — довольно сложная задача для хозяина дома.
Комплекты заземления
Проверка системы
Не спешите закапывать траншею — сначала нужно измерить сопротивление. Если у вас нет прибора, достаточно лампочки. Он должен светить с той же яркостью, что и при подключении к сети 220 В. Если этого не происходит, вам необходимо проверить контакты или увеличить количество электродов. Можно также залить траншею солевым раствором. Это улучшит производительность, но снизит коррозионную стойкость, поэтому использование струйки нежелательно.
Сетевое питание дома надежно защищено, если сопротивление составляет менее 10 Ом.
После окончательной проверки участок засыпается грунтом и тщательно уплотняется. Теперь вы можете пригласить энергетическую компанию для оформления разрешительной документации.
Как установить контур заземления, можно увидеть на видео.
Итог
Подводя итог, давайте обратим внимание на рекомендации, которыми делятся опытные мастера:
- Перед началом монтажных работ неплохо подготовить чертеж будущей конструкции, который может понадобиться в ходе дальнейшей эксплуатации. Если он имеется, легче вспомнить расположение выводов.
- Сегменты электродов могут приводиться в движение не только в угловых точках треугольника. Они могут быть расположены как в линию, так и по дуге. Самое главное, чтобы общее сопротивление для протекания тока, создаваемое всей цепочкой, не превышало 3-4 Ом.
- Если этот показатель выше, чем рейтинг, необходимо изменить систему, добавив еще несколько баров.
- Если у вас нет опыта самостоятельной проверки сопротивления заземления, лучше вызвать специалиста.
Изучив все тонкости процесса сборки и тестирования СК, каждый может попробовать сделать его своими руками.
