Что такое заземление

Правила и требования к контуру заземления

Основных, но обязательных правил всего пять. Чтобы понимать, как делается заземление, достаточно их помнить и применить. В перечень входят следующие постулаты:

1. Минимальный радиус удаления внешнего контура от здания – 1 метр, максимум 10. Оптимальное расстояние электродов от фундамента – от 3 до 5м.
2. Штыри заглубляют на 2-2,5 м. Видными оставляют 20-30 см. это необходимо для крепления связывающей полосы. Работы можно выполнить в траншее, а затем конструкцию засыпать грунтом.
3. Шина, связывающая наружный контур с электрощитовой, должна иметь минимальную площадь сечения от 15 квадратных миллиметров.
4. Соединения сварные, если речь идет об электродах и полосе. В щитке можно предусмотреть болтовое крепление.
5. Перед установкой проверяют общее сопротивление системы, которые не должно быть больше 4 Ом для 380 В и 8 Ом для 220 В.

При вкапывании следует отталкиваться от другого правила. Перед тем, как сделать контур, уточните уровень промерзания грунта. Для каждого региона он отличается. Штыри должны быть вкопаны на большую глубину. В противном случае после замерзания их выдавит на поверхность. И работать такая система в условиях суровой зимы будет недостаточно эффективно.

Дополнительные функции заземления

Заземляющие устройства очень часто используются в качестве грозоотводов, защищая строения от ударов молнии. В случае если неподалеку расположена еще одна электрическая установка с мощностью не более 1 кВт, то заземляющую систему можно использовать общую. Такое решение помогает значительно снизить материальные траты на строительство других заземлений.

В такой ситуации нормальным будет сопротивление растекания тока с наименьшим значением. Вычислить его можно, используя значения минимального сопротивления для каждой электроустановки, которые помещены в один заземлитель. Брать при этом нужно минимальное значение.

Схемы заземления частных домов своими руками: 380 В и 220 В

При монтаже контуров заземления значительной разницы между схемой частного дома на 3 фазы (380 вольт) и однофазной (220 вольт) нет. А вот в разводке кабелей она присутствует. Разберемся, в чем она заключается.

Правильно выполненный ввод в дом. Именно так он должен выглядеть в идеале

При однофазной сети для питания электроприборов используется трехжильный кабель (фаза, ноль и земля). Трехфазная сеть требует пятижильного электропровода (та же земля и ноль, но фазы три)

Особое внимание нужно обратить на расключение – заземление не должно соприкасаться с нулем

Рассмотрим ситуацию. С подстанции приходит 4 жилы (ноль и 3 фазы), заведенные в распределительный щит. Обустроив правильное заземление на участке, заводим его в щиток и «сажаем» на отдельную шину. Фазные и нулевая жила проходят через всю автоматику (УЗО), после чего идут к электроприборам. От заземляющей шины жила идет непосредственно на розетки и оборудование. Если нулевой контакт заземлить, устройства защитного отключения будут срабатывать без причины, а такой монтаж электропроводки в доме совершенно ни к чему.

Схема заземления на даче своими руками несложна, но требует внимательного и аккуратного подхода при выполнении. Несложно выполнить ее только для одного котла или иного электроприбора. Ниже мы обязательно на этом остановимся.

Корпус газового котла, как и металлические трубы, требуют качественного заземления во избежание возникновения искры

Что такое контур заземления в частном доме: определение и устройство

Контуром заземления называют конструкцию из штырей и шин, находящуюся в грунте, обеспечивающую отвод тока при необходимости. Однако не любой грунт подойдет для устройства заземлителя. Удачным для этого считают торф, суглинок или глинистую почву, а вот камень или скала не подходят.

Контур готов. Остается проложить шину до стены дома

Контур заземления располагают на расстоянии 1÷10 м от здания. Для этого прокапывается траншея, заканчивающаяся треугольником. Оптимальными размерами являются длины сторон 3 м. По углам равностороннего треугольника вбиваются штыри-электроды, соединяемые стальной шиной или уголком при помощи сварки. От вершины треугольника шина идет к дому. Подробно мы рассмотрим алгоритм действий в пошаговой инструкции ниже.

Разобравшись, что является заземляющим контуром можно переходить к расчетам материала и размеров.

Расчет заземления для частного дома: формулы и примеры

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТ устанавливают точные рамки, сколько Ом должно быть заземление. Для 220 В – это 8 Ом, для 380 – 4 Ом. Но не стоит забывать, что для общего результата учитывается и сопротивление грунта, в котором устраивается заземляющий контур. Эти сведения можно узнать из таблицы.

Зная данные можно использовать формулу:

Формула расчета сопротивления стержня

где:

• R_o – сопротивление стержня, Ом;
• L – длина электрода, м;
• d – диаметр электрода, м;
• T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
• Р_экв – сопротивление грунта, Ом;
• Т – расстояние от верха стержня до поверхности, м;
• l_n – расстояние между штырями, м.

Но пользоваться такой формулой сложно. Для простоты предлагаем воспользоваться онлайн-калькулятором, в который нужно только внести данные в соответствующие поля и нажать кнопку рассчитать. Это исключит возможность ошибки в вычислениях.

Для расчета количества штырей воспользуемся формулой

Формула расчета количества стержней в контуре

где R_n – нормируемое сопротивление для заземляющего устройства, а ψ – климатический коэффициент сопротивления грунта. В России за него принимают 1.7.

Рассмотрим пример заземления для частного дома, стоящего на черноземе. Если контур выполняется из стальной трубы, длиной 160 см и диаметром – 32 см. Подставив данные в формулу получим n_o = 25.63 х 1.7/4 = 10.89. Округлив результат в большую сторону, получается нужное количество заземлителей – 11.

Особенности рабочего заземления

Является специальным соединением нескольких точек электроцепи с грунтом. Таковыми могут быть нейтральные точки измерительных подстанций и обмоток генераторов. Решение не направлено на достижение безопасности людей, а обеспечивает стабильное функционирование электроприборов. Причем независимо от условий работы (стандартные или аварийные).

Для реализации такового части установки соединяются с почвой посредством проводника. Иногда выполняется с помощью специализированных приспособлений. Ими могут быть резисторы или пробивные предохранители.

← Предыдущая статья Следующая статья →

Нужно ли заземление в частном доме

Нужно ли заземление в частном доме? Обязательно. Суть системы – обеспечить электрическому заряду кратчайший путь для разрядки в грунт. Согласно законам физики, он будет искать проводник, обладающий минимальным сопротивлением. И контур, о котором пойдет речь далее, является именно таким. И даже если «доза» будет настолько велика, что заземлитель не сможет отвести ее полностью, через человеческое тело пройдет лишь малая часть, которая не причинит вреда. Разве что, возможно, вы почувствуете легкую кратковременную дрожь. Отсюда видно, что правильное заземление – гарантия электробезопасности.

Согласно ГОСТ, СНиП и ПУЭ каждое жилое сооружение в обязательном порядке оснащается такой системой защиты от замыкания и блуждающих токов. В нормативных документах в частности говорится, что заземление для дома монтируется, если проектная напряжение в цепи электроснабжения с переменным током от 100 В превышает отметку в 40 Вт. Еще одной задачей, которая решается при помощи заземлителя, является обеспечение пожарной безопасности. В результате замыканий часто происходит возгорание, затем пожар, и тогда затраты на восстановление (если таковое возможно) несоизмеримо больше со стоимостью монтажа контура заземления.

Как правильно сделать заземление в частном доме спрашивают и те, кто столкнулся с проблемой плохого сигнала. Если недалеко находится мощный излучатель, помехи при использовании телефона, телевизора, компьютера, радиоприемника неизбежны. Но если защитить здание, принимаемый сигнал всегда будет отличным. Но только не путайте эту систему с громоотводом. В последнем случае целевое назначение одно – отвод разряда молнии. При замыкании молниеотвод никак не сможет защитить людей от поражения, а приборы от перегорания. Однако общий принцип действия в обоих случаях идентичен.

При монтаже ни в коем случае не соединяют контуры громоотвода в доме с заземлением. Каждая из систем работает независимо. Тогда в случае попадания молнии скачка напряжения не случится. Если же случится эффект индукции, заземлитель «выведет» ток из цепи, чем обеспечит безопасность. Причем у каждой системы безопасности есть подземная часть. Она может быть общей только при достаточном сечении. Разводка всегда обособленная. Наличие одного средства защиты не исключает необходимость установки другой.

Функции и отличия

Заземление имеет большой ряд назначений, а основной принцип действия защитного заземления — отвод электрического тока в землю от металлических поверхностей электрических приборов. Рассмотрим, для каких же целей применяется защитное заземление и в чем отличия от обычного заземления ?

Основная функция обычного, так называемого рабочего заземления — защита электроприборов от неустойчивой работы и сбоев, а также предупреждение внештатных ситуаций, таких как короткое замыкание.

Основная функция ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ — защита человека при возникновении аварийной ситуации, когда велика вероятность поражения электрическим током при соприкосновении с металлическими частями электроприборов.

Кроме того такой вид соединения:

• соответствует регламенту ПУЭ (правила устройства электроустановок);
• снижает помехи при работе электрической техники;
• является отличной молниезащитой здания.

В современном доме/квартире просто необходимо проводить работы по прокладке заземляющего кабеля и его подключению к общему «контуру земли». Обусловлено это тем, что современные бытовые приборы обладают серьезными мощностными показателями, они способны потреблять большое количество энергии, а их корпусные детали, как правило, выполнены из металлов, которые, как известно, хорошо проводят электрический ток. Отсутствие заземляющей цепи грозит серьезными последствиями, в особенности при установке в помещении такой техники как:

• стиральные машины;
• холодильники;
• электрические плитки;
• водонагреватели и котлы;
• микроволновые печи.

Прямое подключение через такую цепь позволяет избежать появления высокого напряжения на поверхностях этих электроприборов и снизить количество помех, возникающих при эксплуатации этой техники.

Конструкции ЗУ и их виды

Основным элементом действующего ЗУ является одиночный заземлитель, выполняемый в виде забиваемого в грунт штыря (его ещё называют электродом). В случаях, когда заземляющая конструкция изготовлена из нескольких соединенных между собой штырей, её называют групповой (смотрите рисунок, размещённый далее по тексту).

Конструкция группового заземлителя

Для чего нужно заземление

Перед погружением в почву вертикально монтируемых электродов сначала вырывается траншея на глубину порядка 0,7-0,8 метров, после чего в уже готовые канавки в определённых точках кувалдой забиваются трубы или уголки.

Дополнительная информация. В случае очень «тяжелого» грунта стальные стержни заглубляют в землю посредством вспомогательных механизмов типа вибраторов.

По завершении рытья траншеи на концы труб или уголков на расстоянии примерно 20 см от верхнего среза на сварку присоединяются подготовленные ранее стальные полосы.

Согласно действующим нормативам (ПУЭ, в частности), защитное заземление может быть обустроено одним из следующих способов:

Расположением одиночных заземлителей в виде компактной наружной конструкции, которая называется выносной (смотрите размещённую ниже картинку);

Выносная заземляющая система

Путём распределения тех же элементов вдоль контура защищаемого объекта (помещения). Такая конструкция может обустраиваться как снаружи, так и внутри зданий и называется контуром заземления.

При контурном расположении штырей легко удается реализовать так называемое «выравнивание потенциалов», необходимое в случае однофазного замыкания на нуль. Помимо этого, в данном случае проявляется эффект взаимного влияния одиночных заземлителей, который позволяет снизить такие важные показатели системы, как напряжение в точке прикосновения и разность потенциалов на расстоянии человеческого шага.

Обратите внимание! Напряжение прикосновения определяется как величина потенциала в аварийной точке защищаемого оборудования по отношению к земле. В отличие от контуров выносные конструкции этими свойствами не обладают, но зато они позволяют произвольно выбирать место для обустройства заземления

В отличие от контуров выносные конструкции этими свойствами не обладают, но зато они позволяют произвольно выбирать место для обустройства заземления.

Внутри помещений при контурной защите заземляющие шины и проводники располагаются с учётом следующих требований ПУЭ:

• Они прокладываются в местах, обеспечивающих свободный доступ (на случай осмотра и ремонта, например) и исключающих возможные механические и ударные повреждения;
• При размещении на полу зданий заземляющие проводники должны помещаться в специально подготовленные для этого канавки;
• На объектах повышенной влажности и в складских хозяйствах с хранящимися в них летучими парами химикатов заземляющие шины следует прокладывать по периметру помещения, зафиксировав их скобами на удалении примерно 10 мм от стены;
• Каждый корпус действующей установки присоединяется к распределённому магистральному или выносному заземлителю посредством отдельного ответвляющего проводника.

Указанный запрет объясняется невозможностью получить при последовательном включении нормированную величину переходного сопротивления, обеспечивающего заданную эффективность действия системы.

Какой вариант предпочесть для частного дома

Как сделать ноль в частном доме

Главное – учитывать и помнить, чем один вид защиты отличается от другого.

Заземление предполагает использование отдельного контура.

Он надёжно соединяется с проводником, при помощи дополнительного проводника.

А вот основа зануления – наличие ноля и фазы, двух разновидностей проводников.

Это одно из важных отличий от такого явления, как защитное и рабочее заземление в электроустановках:

• Нулевой провод будет присутствовать только оди при использовании стандартного однофазного 220-вольтного подключения, источником которого выступают столбы или трансформаторы.
• Наличие связи с землёй тоже становится важным признаком.
• Ноль играет роль нейтрали, когда речь идёт о трёхфазном питании.
• Трансформаторные будки со столбами становятся местами, где и создаётся выход к земле.

Есть отличия и в вопросе по обеспечению безопасности:

• При заземлении ток просто уходит в землю.
• При занулении складываются разные обстоятельства, зависящие от обстановки, которая складывается в том или ином случае.
• Короткое замыкание – главный результат, когда появляется пробой фазы. Так происходит в случае зануления. Срабатывает средство защитного отключения. Предохранители с большой вероятностью выходят из строя.
• Для владельцев при таких обстоятельствах опасности нет никакой. Но до тех пор, пока соединение между землёй и нолём остаётся надёжной и стабильной.
• Зануление – вариант с большей надёжностью, когда речь идёт о защите для приборов. Но заземлению нет альтернативы, когда речь идёт о снижении угрозы появления пожара и безопасности для людей. Нельзя заменять одно понятие на другое. Более того, запрещается объединять данные два способа на одном объекте.
• Зануление подходит для жителей многоквартирных домов из-за того, что им сложно монтировать классический вариант заземления. На производстве актуальность этого метода так же не уменьшается со временем. Главное – обеспечить грамотную систему контроля.

Качество заземления

Выше уже говорилось о том, что тип грунта и материал для системы влияют на качество заземляющего контура. Но кроме этого есть еще несколько позиций.

Площадь заземления

Сразу скажем так, чем больше площадь заземления, тем его качество выше. Поэтому, когда стоит вопрос, что использовать: стержень заземления или пластину, то выбирается второй вариант. Почему? Все дело в ее большей площади. Площадь соприкосновения у пластины для заземления в разы больше, чем у штыря. При этом данную площадь можно, в принципе, увеличивать до бесконечности. А это большой плюс. Для этого обычно используют пластины «PTCE» из сплава никеля и меди.

Поэтому чаще всего, когда планируется заземление высоковольтных линий, к примеру, опор ВЛ 10 кВ, используется именно пластинчатый вариант (PTCE). Хотя показатель площади можно увеличить и по-другому. Можно просто использовать стержень заземления, только не один, а несколько, обвязав их вокруг опор ВЛ 10 кВ контуром из хорошего проводника. Вот почему в частном домостроение используется контур из трех или четырех штырей. Для ВЛ 10 кВ количество может быть увеличено до бесконечности. Для производственных мощностей не обязательно применять квадрат или треугольник, здесь может быть использована линейная структура. Главное – побольше стержней установить на линии.

Чем больше больше площадь заземления, тем выше его качество

Есть еще один вариант увеличения площади контакта с грунтом. Это увеличить размеры штырей. То есть, сделать их длиннее и толще. Кстати, такой вариант используется, если верхние слои грунта имеют высокое сопротивление, а нижние, наоборот, низкое. Такое глубинное заземление прекрасно работает даже в том случае, если устанавливается один металлический штырь. Правда, для 10 кВ линий придется количество заземляющих проводников увеличить, один ничего здесь не решит. Но лучше установить PTCE.

Расчет заземления

Не будем останавливаться на этом разделе долго. Все дело в том, что рассчитать заземление непросто. Существует достаточно большая и сложная формула, по которой и производится расчет. Но, как показала практика, ее конечный результат – всего лишь неточная цифра. Почему? Потому что все зависит от типа грунта. Наша земля во многих участках – слоеный пирог из разных наполнителей. Поэтому точно определить, где и какой слой находится, можно только по специальной карте геологической разведки.

Вот почему выбирая глубинное заземление, необходимо ориентироваться на максимальный показатель, подставляя в формулу разные величины сопротивления грунта.

Схемы заземления: какую лучше сделать

Система заземления частного дома зависит от типа подводки сети к нему. Чаще всего, она выполняется по принципу TN-C. Такая сеть обеспечивается двухжильным кабелем или двухпроводной воздушной линией при напряжении 220 В и четырехжильным кабелем или четырехпроводной линией при 380 В. Другими словами, к дому подходит фаза (L) и совмещенный защитно-нулевой провод (PEN). В полноценных, современных сетях проводник PEN разделяется на отдельные провода – рабочий или нулевой (N) и защитный (РЕ), а подвод осуществляется трехпроводной или пяти проводной линией, соответственно. С учетом указанных вариантов схема заземления может быть 2-х разновидностей.

Система TN-C-S

Предусматривает разделение PEN-ввода на параллельные проводники. Для этого во вводном шкафу PEN-проводник разделяется на 3 шины: N («нейтраль»), РЕ («земля») и шина-расщепитель на 4 подключения. Далее проводники N и РЕ не могут контактировать друг с другом. Шина РЕ соединяется с корпусом шкафа, а N-проводник устанавливается на изоляторах. Заземляющий контур подводится к шине-расщепителю. Между N-проводником и заземлителем устанавливается перемычка сечением не менее 10 кв.мм (по меди). В дальнейшей разводке «нейтраль» и «земля» не пересекаются.

Система ТТ

В такой схеме расщеплять проводники не требуется, т.к. нейтральный и заземляющий проводник уже разделены в подходящей сети. В шкафу просто делается правильное присоединение. Заземляющий контур соединяется с проводом (жилой) РЕ.

Вопрос о том, какая система заземления лучше, не имеет однозначного ответа. Схема ТТ проще по монтажу и не требует дополнительных защитных устройств. Однако, абсолютное большинство сетей работает по принципу TN-C, что вынуждает использовать схему TN-C-S. Кроме того, нередко в быту используются электроустановки с двухпроводным питанием. При заземлении ТТ корпус таких приборов при повреждении изоляции оказывается под напряжением. В этом случае заземление TN-C-S оказывается значительно надежнее.

Готовые комплекты заземления для частного дома

Самостоятельный монтаж позволяет существенно снизить затраты на систему заземления. Однако готовые комплекты позволяют ускорить работы и повысить надежность контура. Можно выделить такие модели:

1. ZandZ – контур с одним или несколькими электродами из нержавеющей стали. Допускаемое заглубление — до 10 м. Цена зависит от длины штырей. Средняя цена комплекта с пятиметровыми электродами — 23500 рублей.
2. Galmar – имеет электроды длиной до 30 м. Средняя цена — 41000 рублей.
3. Elmast. Эта система изготавливается в России и адаптирована к российским условиям эксплуатации. Цена – от 8000 рублей.

Как работает заземление в частном доме (система TT)

Теперь перейдем непосредственно к рассмотрению темы заземления на примере частного дома имеющего заземление электрооборудования по системе TT. От распределительного трансформатора по столбам к каждому дому заходит однофазное питание 220 Вольт — фаза и нейтраль (рабочий нулевой провод). Помимо того, что нейтраль имеет нулевой потенциал, на распределительной подстанции она соединена через контур заземления с контуром заземления нашего дома. Объясним это простыми словами. Мы знаем, что земля это проводник, но не идеальный. В зависимости от грунта удельные сопротивления могут отличатся:

Представим, что где-то в глубине, в каком-то слое находится условный проводник с сопротивлением близким к нулю. Делая контур заземления на подстанции мы снижаем сопротивление от нуля трансформатора к этому проводнику.

Аналогично с помощью контура заземления в доме (система заземления TT) мы снижаем сопротивление через землю к данному условному проводящему слою. И при пробое фазы на наше заземление образуется замкнутая цепь. Зачем это нужно? Для защиты от поражения током, например, в случае пробоя фазы на корпус заземленного бытового прибора. И для наглядности и понимания смоделируем несколько ситуаций при помощи программы Electronics Workbench.

Сопоставьте приведенную схему с предыдущей иллюстрацией:

Рассмотрим вторую ситуацию, когда сопротивление контура равняется 4 Ом:

Вернемся к защитным функциям заземления. Как видно, при сопротивлении контура 4 Ом ток короткого замыкания 36,7 А. А этого достаточно для срабатывания правильно подобранного автоматического выключателя. Одновременно снизился ток проходящий через человека до 36,8 мА. Но это все равно опасное значение при несрабатывании автомата. И если мы говорим о системе заземления TT, то автоматические выключатели здесь должны обязательно дополнятся УЗО (устройством защитного отключения).