Как правильно сделать заземление в частном доме своими руками

Электричество проходит к земле с нулевым потенциалом по пути наименьшего сопротивления. Заземление в частном доме обеспечивает электробезопасность и защищает людей от токового поражения. Электросопротивление тела человека — 1000 Ом, аналогичный показатель заземляющего провода — 7 – 12 Ом, поэтому ток потечет по защитному проводнику. Работы лучше планировать на стадии строительства жилья, чтобы не менять тип проводки на многожильную.

Необходимость заземления в частном доме

Крупная и мелкая бытовая техника работает от электричества, поэтому представляет опасность для человека в случае нарушения целостности изоляции. Для защиты от перепадов напряжения существует много приборов, но они не защищают людей от удара током.

В частных строениях различают электропроводку разных типов:

• двухпроводная магистраль по схеме TN-C характерна для старых домов;
• в новых устроена трехпроводная сеть по типу TNC-S;
• TT система с нулем, который не заземлен, также есть в новых зданиях.

В частных домах перестроить систему проще, чем в квартирах, при этом не требуется обращение в управляющую организацию. Заземление ставят в индивидуальном порядке.

В многоэтажном секторе заземляют только проводку, но в собственном доме есть другие бытовые установки, агрегаты, которые требуют защиты:

• мастерские с разными по мощности корпусами и кожухами агрегатов, станков, осветительных установок;
• электрощиты со стальными корпусами шкафов;
• электротехническое оборудование, трансформаторные подстанции;
• места с металлическими конструкциями, где проложены кабели, провода, защитные трубопроводы для кабелей из стали;
• вторичные обмотки трансформаторов измерительного типа.

Заземление не выполняют для штырей, изоляторов, креплений на опорах электролинии. Защита не нужна при монтаже оборудования в корпусах агрегатов, которые уже заземлены.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Правила не запрещают совмещать сетевой заземлитель и молниеотвод. Но такое устройство под домом не делают, т. к. промежуток от входа и дорожек должен быть не меньше 5 м. При попадании молнии возникает электрический всплеск с вольтажом до нескольких сотен киловольт, а бесконтрольные токи вызывают пожар и портят электроприборы.

Схемы заземления

Бытовые потребители получают электричество от трехфазного понижающего трансформатора с напряжением на выводах обмотки вторичного типа 380 В. Катушки соединены по схеме звезды, средний контакт которой подключен к заземляющему контуру, расположенному неподалеку в земле. Такую схему именуют глухозаземленной нейтралью.

Различают виды защиты:

• Естественная. К этой группе относят установки с постоянным расположением в грунте, например, железобетонный фундамент, трубы теплотрассы и другие. К таким конструкциям нет требований по величине сопротивления, при этом показатель ничем не координируется. Метод не используют для заземления электроустановок.
• Искусственная. Преднамеренное соединение электросети, установки, агрегата с заземляющим контуром. В составе установки есть проводящая часть, контактирующая непосредственно с грунтом или через промежуточную среду. Также присутствует заземляющий провод между точкой оборудования и заземлителем. Последний представлен стальным стержнем или сложной системой соединенных металлических элементов.

Качество определяют показателем сопротивления растеканию электричества (лучше — меньше). Для снижения увеличивают площадь электродов, уменьшают удельное электросопротивление земли.

Разновидности искусственных схем:

• С глухозаземленной нейтралью. Относят к распространенному виду, чаще всего применяют при электропитании жилых кварталов и зданий.
• С изолированной нейтралью. В этом случае не заземляют вторичные обмотки преобразователя мощности. Их чаще применяют для промышленных установок, нагревательных печей, где важно не стыковать токоведущие элементы и контур заземления.

Проектировщики выбирают способ защиты по техническому заданию и характеристике систем, от этого зависит безопасность людей. Каждая разновидность надежно предохраняет от удара током в условиях дома, но отличается конструкцией и техническими свойствами.

Как выбрать схему

Играет роль разновидность грунта, каждый тип отличается показателем удельного сопротивления. Это ключевые характеристики, на которые обязательно обращают внимание.

Показатели для некоторых видов земли:

• садовый чернозем — 40 Ом·м;
• глина средней твердости, влажные суглинки — 60 Ом·м;
• сухой суглинок, супесь — 100 – 145 Ом·м.

Зимний промерзший грунт показывает более высокое сопротивление, поэтому учитывают климат, район.

Принимают во внимание факторы:

• Величину сопротивления растеканию тока, нужную по условиям работы электрических приборов. Для домашних приборов достаточно 30 Ом·м.
• Глубину подъема подземных вод в период паводков и наводнений. От значения зависит глубина забивки вертикальных металлических уголков. Увлажненные почвы показывают наивысшие результаты.
• Количество заземляющих установок. Число зависит от максимально доступной глубины погружения. Если есть возможность мелкого заглубления, увеличивают количество заземляющих устройств.
• Длину плоского горизонтального проводника. Элемент соединяет вертикальные электроды между собой, также — с основной заземляющей шиной. Если высота заземлителей до 10 м, протяженность проводника делают не меньше их длины, больше 10 м — не меньше половины их протяженности.

Для электрических установок с вольтажом меньше 1 квт рассматривают системы:

• TN — с глухозаземленной нейтралью;
• TN-C — с совмещенными нулевыми рабочими и защитными жилами;
• TN-S — с разделенными рабочими и защитными проводниками;
• TN-C-S — функции рабочего и нулевого провода совмещены не на всей протяженности, а только в одной части;
• IT — нейтраль изолирована от заземлителя или заземлена посредством приборов, а заземлены только открытые токопроводящие детали;
• TT — нейтраль от источника электричества глухо заземлена, а токопроводящие детали защищены заземляющей зависимой установкой от глухо заземленной нейтрали.

Контур заземления

Заземление означает намеренное соединение сетевой точки, электрического прибора, бытового оборудования с заземляющим контуром. В электротехнике так снижают вольтаж при прикосновении к деталям под напряжением до показателей, безопасных для человека. Выполняют с применением заземлителя, который непосредственно контактирует с грунтом, и проводящего провода.

Принцип действия заземляющих установок:

• уменьшение потенциалов между токопроводящими деталями и другими проводниками с естественным заземлением;
• отвод утекающего электричества при соприкосновении проводящего элемента и фазы, в правильно оформленных системах немедленно срабатывает УЗО;
• инициация реагирования предохранителя при контакте фазы и заземлителя (в схемах с глухо заземленными нейтралями).

Результативность контура повышается при комплексном использовании вместе с приборами защитного отключения. Так потенциал на заземленных деталях будет оптимальным и безопасным, а неисправный отрезок быстро обесточится.

Типы контуров

Заземлители электрической сети имеют похожие строения независимо от количества фаз. Есть вариант использовать погруженные в грунт проводники из стальных уголков, прутков на глубину 2 – 3 м. Перемычки располагают на высоте не более чем полметра до уровня земли. К одной горизонтальной перемычке приваривают токоотводящий кабель, который выходит на поверхность.

Разновидности конструкции:

• линейная, когда два или более вертикальных штырей последовательно соединены вдоль перемычками;
• замкнутая, если вбиты 3 или 4 уголка, которые соединены по контуру связями в форме треугольника, квадрата.

Линейный тип проигрывает по результативности. При коррозии перемычки или вертикального элемента качество заземления снижается, а в замкнутом варианте все элементы дополняют друг друга, даже в условиях порчи одного штыря. Можно приобрести заводской комплект с опробованной и тщательно рассчитанной конструкцией.

Самое простое заземление предполагает подсоединение к конструкциям, расположенным в грунте. Это могут быть металлические трубы, решетки, стальные устройства, которые могут отвести утекающий ток от бытовых приборов.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Есть вариант электролитического заземлителя. Его используют в сухих землях, например, песках, где наблюдается высокое сопротивление растеканию. Используют одиночный уголок в виде буквы L, который засыпают при заглублении специальным составом из минеральных солей. Такие лучше применять в особых условиях.

Требования

Характеристики контура зависят от сопротивления току растекания, который показывает, как легко электроток преодолеет расстояние от коробки бытовой техники, и уйдет в землю при необходимости. Показатель зависит от вида металла, глубины погружения стержней, влажности и многого другого.

Нормативные требования к заземляющим контурам:

• сооружение делают из отдельных стержней, проводящих ток;
• используют только медь или сталь, но не алюминий и другие металлы;
• минимальная толщина металла — 4 мм;
• минимальный диаметр железных труб — 32 мм;
• штыри соединяют сваркой в один контур непрерывной сетью;
• если используют естественную систему, то подключение проводника выполняют, как минимум, в двух точках.

Для естественной системы используют железные конструкции зданий, находящихся под землей, фундаменты с армированием и гидроизоляцией. Металлические обсадные трубы скважин также разрешено применять. Подходят рельсы железнодорожного пути, если он не электрифицирован, между рельсами ставят перемычки.

Как рассчитать заземление для частного дома

Методика расчетов предполагает наличие у человека технического инженерного образования. Используется много физических и математических формул, коэффициентов и выражений, чтобы полноценно учесть всевозможные факторы и условия использования.

При расчете в формулах используют значения:

• количество заземляющих стержней;
• показатели грунтового электросопротивления;
• тип заземляющих электродов, их размерные параметры и толщину.

Одна из формул, используемая для расчета вертикального штыря Rb = 0.366 · (P / L) · Lg (4L / D), где:

• P — удельное сопротивление;
• L — длина электрода;
• D — диаметр электрода.

Если применяют уголок, то D принимают на уровне 0,95b, где b — ширина полки. Для полосы диаметр равен 0,5b, где b — ширина полосы. Расчеты проводят с большой точностью, чтобы обеспечить безопасность.

На основании расчетов составляют рабочую схему, в которой указывают точки погружения стержней, расстояние между ними, соединение горизонтальными элементами. Для электриков схема представлена так, чтобы можно было различить все места подсоединения выводов, завода их в щиток.

Подготовка материалов для контура

Для штырей не рекомендуют брать арматуру, особенно ребристую. Такие элементы быстро окисляются, при этом распределение тока утечки происходит неравномерно.

Для устройства готовят материалы:

• три заземляющих стержня для вертикального расположения, лучше подойдет уголок;
• три металлические полосы для горизонтальных перемычек;
• металлическая полоса по длине расстояния между точкой соединения с контуром и распределительным шкафом (площадь поперечного сечения — не меньше 16 мм²).

Для фиксации заземляющей жилы к щитку применяют болты. Для деления проводки на фазу и нуль нужен электрический кабель, сечение которого определяют расчетом. Провод требуется и для устройства внутреннего заземляющего контура.

Все элементы в земле соединяют только сваркой, поэтому понадобится аппарат, электроды или сварная проволока (зависит от типа агрегата). Болтовые стыки быстро окисляются при влажности, поэтому контур заземления перестает выполнять свою функцию.

Монтаж заземления своими руками

Место выбирают так, чтобы на участке не было коммуникаций. Прежде чем сделать заземление на даче своими руками, согласовывают схему с водопроводной, газовой службой и другими конторами. Заземление делают чаще с северной стороны дома, т. к. там всегда более влажное место на участке.

Монтируют контур по правилам:

1. копают траншею под горизонтальные связи;
2. в углах треугольника с равными сторонами забивают штыри;
3. для стержней нельзя копать скважины, прутки должны плотно входить в грунт;
4. приваривают полосу к углам, присоединяют проводящий кабель, идущий к зданию;
5. сварочные места после соединения обрабатывают растопленным битумом (смолой);
6. закапывают место установки.

Подключение контура к щитку выполняют по выбранной схеме, для ввода используют нуль и фазу. Двухпроводная линия служит одновременно рабочей жилой и защитной. Внутри щита ставят добавочную шину, контактирующую с корпусом, чтобы совместить все провода.

Проверяют заземление с помощью мультиметра. В доме раскрывают розетку, прибор переводят в регламент напряжения. После стыкования щупами нуля и фазы мультиметр должен показывать напряжение. Затем стыкуют фазу и заземление, при этом вольтаж должен немного понизиться.

Распространенные ошибки

Возможность присоединять заземляющий провод к металлическим конструкциям в земле может иметь плохие последствия, если не учитывать ограничений.

Опасно заземление в таких случаях:

• кабель пристыковывают к водопроводной системе или трубам отопления — это опасно для хозяев дома и соседей;
• нельзя соединять заземляющую жилу с нулевым контактом в розетке — если нуль отгорит, высокое напряжение будет определяться на коробках всех электрических приборов;
• не рекомендуют подключать больше одной жилы к клемме РЕ — при потерях электричества оно пойдет не в грунт по защитному заземлителю, а перейдет на бытовую технику, подключенную другим проводом.

К водопроводу или отоплению в земле нельзя подключать еще и потому, что в системе могут быть вставки, которые не проводят электричество (пластик, полипропилен).

Готовые комплекты

В продаже есть современные модули для организации заземления. Для защиты применяют сборные варианты, при этом тип контура, количество штырей, длина элементов варьируется по запросу пользователей.

При выборе стандартно учитывают тип грунта, высоту подъема почвенной влаги, требуемое значение электросопротивления земли.