Основные функциональные узлы системы заземления
Полноценная система заземления состоит из:
- Контура заземления.
- Полосового металла.
- Медных заземляющих проводников.
Рассмотрим более детально каждый из элементов и его функциональное предназначение.
Контур заземления
Контур заземления — это группа соединенных между собой проводников или электродов (в большинстве случаев нержавеющая или обычная сталь) которые располагаются вертикально в земле и располагаются вблизи защищаемого объекта.
В зависимости от характеристик защищаемого объекта, для устройства контура заземления применяют уголки 50х50х5 мм (заземление для газового котла в частном доме), либо круглую сталь (ᴓ16–18) которые вбивают в землю на глубину 3 м. После чего данные электроды сваривают между собой с помощью полосы (4х40 мм) и выводят вышеуказанную полосу к месту подключения общей системы заземления дома.
Схема контура заземления для частного дома или дачи
На сегодняшний день существует 2 основных типа контура заземления:
- Замкнутый в виде равностороннего треугольника.
- Линейный.
Поскольку линейный контур заземления имеет существенный недостаток — при сильной коррозии соединителя между электродами часть контура будет попросту не способна отводить потенциал от электрооборудования и тем самым основное функциональное предназначение контура не будет выполнятся. По этой причине монтаж данного контура не будет рассмотрен в данной статье.
Конструктивно контур заземления своими руками выполняется в виде равностороннего треугольника с длинной стороны 3 м. Оптимальное расстояние от контура заземления до фундамента составляет 1 м.
Как было сказано ранее, вершинами данного треугольника служит либо уголок 50х50х5, либо круглая арматура с сечением 16–18 мм (далее «электроды»). Электроды перед забиванием в землю с помощью кувалды либо какого-либо другого инструмента, предварительно необходимо заострить, поскольку в противном случае Вы не сможете забить его на глубину в 3 м.
После забивания на необходимую глубину электродов, по контуру полученного треугольника необходимо снять слой грунта в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем упростить сваривание электродов между собой. Сваривание заземлителей между собой выполняется с помощью обычной полосы 40х4 мм.
После сваривание электродов, на фундамент здания в одном или нескольких местах выводится полоса 40х4 с приваренным болтом М12 или М14 с гайками и шайбами к которой затем производится подключение заземляющего проводника (в большинстве случаев желто-зеленого цвета) который является одной жилой вводного кабеля ВВГнг (ПВСнг) 3х6, ВВГнг (ПВСнг) 3х10.
Если же в доме предусмотрена 3-х фазная система запитки, то вводной кабель может быть (ПВСнг) 5х6, ВВГнг (ПВСнг) 5х10, в котором 3 жили — это фазы «А», «B», «С», нулевая жила синего цвета «N» и заземляющий проводник «G» желто-зеленого цвета.
Хитрости при монтаже контура заземления
При вводе объекта в эксплуатацию, очень часто возникают случаи, когда при проверке полученного контура заземления специализированной электротехнической лабораторией значение сопротивления выше 4 Ом. Это может быть вызвано высоким сопротивлением грунта или несоблюдением требований запроектированного заземления.
В таком случае можно развести в ведре воды 2–3 пачки соли и залить полученный раствор в места залегания электродов. Благодаря такой простой манипуляции можно уменьшить значение сопротивления контура заземления до 1–3 Ом.
После ознакомления с теорией рассмотрим практический ответ на вопрос: «как сделать заземление в частном доме своими руками»?
Стержень
- Главный заземляющий стержень должен быть предоставлен в точке входа в пункт обслуживания или в главную распределительную комнату, как описано в Спецификации или показано на чертежах. Подключите все заземляющие провода, защитные провода и соединительные провода к главной заземляющей шине.
- Обеспечьте 2 изолированных основных заземляющих провода, I на каждом конце шины, соединенных через испытательные соединения с заземляющим электродом в 2 отдельных заземляющих колодцах.
- Проводник должен быть рассчитан таким образом, чтобы выдерживать максимальный ток замыкания на землю системы в точке применения с конечной температурой проводника, не превышающей 160 град. С (320 град. F) не менее 5 секунд.
- Длина главных заземляющих проводников должна быть не менее 120 мм2, или как того требует конкретный раздел Спецификации. Главная заземляющая шина должна быть расположена в доступном месте в электрическом помещении и иметь четкую маркировку.
- Основная заземляющая шина должна быть в форме кольца или колец из оголенных проводников, окружающих или находящихся внутри области, в которой находятся предметы, подлежащие заземлению. Если установлено 2 или более колец, они должны быть соединены как минимум двумя проводниками, которые должны быть широко разнесены.
- Испытательные соединения (испытательные соединения) должны быть расположены в доступном месте на каждом главном заземляющем проводнике, между клеммой заземления или шиной и заземляющим электродом.
Как обезопасить дачу?
Рассмотрим, как сделать заземление на даче и, тем самым, обезопасить себя от удара током. Как уже упоминалось, для таких домов чаще применяют схему №2 из электродов, соединенных в виде треугольника.
Установка самодельного заземления
По данной схеме можно собрать заземление не только из заводского комплекта, но и из подручных материалов.
Траншея под заземление
Для этого понадобится:
- металлические полосы шириной 4 см и толщиной 4 мм для шины;
- стальной уголок толщиной 4-5 мм для электродов;
- шлифовальная машинка;
- садовый бур;
- лопата;
- сварочный аппарат;
- кувалда.
Сначала определяемся с местом расположения. Оно должно обеспечить удобное подключение от шины заземления к силовому щитку. Кроме того, контур нельзя размещать на расстоянии менее трех метров от фундамента дома. Перед началом работ рекомендуется проконсультироваться в местной службе электроснабжения относительно оптимальных схем заземления для вашего региона.
Последовательность работ по установке:
- В выбранном месте наносят разметку и выкапывают котлован глубиной около 1 м и траншею, ведущую к цоколю дома. Вместо котлована можно ограничиться траншеей по форме заземляющего контура.
- Края стальных уголков, которые станут электродами, заостряют в виде треугольника шлифовальной машинкой.
- Электроды заглубляют в грунт при помощи кувалды так, чтобы они возвышались над дном котлована или траншеи на 20 см.
- К уголкам горизонтально приваривают стальные полосы, образовывая треугольную шину.
- К одному из электродов присоединяют еще одну стальную полосу (шину), укладывают ее в заранее подготовленную траншею и выводят на цоколь здания.
- Шину крепят к цоколю и к ней приваривают болт с резьбой.
- Конец шины при помощи болта соединяют с клеммой провода заземления, ведущего к распределительному щитку.
- В стене высверливают отверстие под провод и вставляют в него пластиковую гильзу.
- Провод выводят на щиток и соединяют с распределительной пластиной.
Вывод шины на цоколь дома Конструкция готова, но прежде чем засыпать котлован, убедитесь, что все работает исправно. Но как проверить заземление на даче? Измерять сопротивление получившегося контура, не имея специального оборудования и навыков, небезопасно. В этой ситуации рациональнее пригласить работников из службы энергоснабжения, тем более что им необходимо выдать разрешающую документацию на работы по заземлению.
Если измерения покажут неудовлетворительный результат, уменьшить сопротивляемость заземления можно добавив вертикальных электродов. Еще один способ улучшить показатели – посыпать контур поваренной солью. Но нужно учитывать, что так коррозия металла усилится. Добившись нужных параметров, траншею засыпают грунтом и утрамбовывают.
Соль уменьшает сопротивляемость материала
Монтаж заводского комплекта
Помимо самодельной, можно установить готовую конструкцию на даче. Заводской комплект заземления для дачи, намного удобнее в сборке и установке, чем самодельный. Он состоит из набора медных или оцинкованных штырей с соединительными муфтами, которые позволяют корректировать длину электродов по мере заглубления. Такой комплект применяется для создания заземления по схеме №3 с одним штыревым электродом.
Обычно в комплектацию входят стальные штыри с диаметром 1,4-1,8 мм и длиной по 1,5 метра каждый.
Соединения выполняется при помощи резьбовых или запрессовочных муфт, также прилагается заостренный наконечник для удобства прохождения грунта. Следует отдавать предпочтение проверенным фирмам, а устройства приобретать в магазинах с ответственными поставщиками.
Ударное воздействие передается специальной насадкой – нагелем. Его применение не дает металлу спрессоваться от ударов кувалды. Есть наборы, в которых предусмотрено заглубление штырей не ударной силой, а через переходник, соединенный с перфоратором высокой мощности.
Порядок проведения работ по монтажу:
- В подходящем месте выкапывают котлован глубиной и шириной в 1 м.
- В дно ямы вбивают штыри, наращивая их до нужной длины (6-15 м в зависимости от почвы).
- Над поверхностью земли оставляют участок электрода длиной 20 см и надевают на него контактный зажим (идет в комплекте).
- Внутрь зажима вставляют металлическую полосу или кабель заземления.
- Кабель или шину заводят внутрь дома и подключают к щитку, так же, как описывалось выше.
Заводской комплект Остается только проверить работу устройства, и заземление на даче готово.
Итак, если вы приложите немного усилий, то при организации заземления сэкономите время и средства. Но, если вы сомневаетесь, что сможете выполнить все мероприятия правильно, обратитесь за помощью к специалистам.
Устройство в частном доме
Контур заземления устроен очень просто. Это несколько штырей вкопанных или вбитых на достаточную глубину и соединенных между собой полосами из железа шириной 5-10 см. От них отходит полоса из нержавеющей стали к дому, а уже к ней происходит вывод заземления.
Расположение электродов большой роли не играет, но наиболее распространенные следующие схемы:
- Рядная. Штыри углубляются на одной линии, к крайнему приварена токоприводящая полоса. Недостатком является отсутствие второго контура, если соединение полос и электродов будет нарушено, то работать будет только тот штырь, к которому крепится токоприводящая полоса.
- Треугольная. Самая популярная схема, ввиду своей простоты. Штыри располагают в виде равностороннего треугольника, соединяют полосами из железа и к одному из углов приваривают токоприводящую полосу. Наличие замкнутого контура гарантирует работу заземления, даже если одна полоса будет повреждена или плохо приварена.
- Прямоугольная. Аналогична треугольной, но контур варится в виде квадрата или прямоугольника.
- Круговая. Вариант, когда штыри углубляются по кругу или овалу. Преимущества такие же, как и у предыдущих двух, но сложнее в выполнении.
Расчёт
Процесс точного размера заземляющего контура и количества необходимых электродов очень сложен и принимает во внимание множество факторов. Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока. Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока
Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока.
Количество электродов в первую очередь зависит от почвы и уровня пролегающих грунтовых вод:
- Если почва песчаная или супесчаная, содержит камни и гравий, то она обладает высоким сопротивлением.
- Глинистая почва и различные суглинки лучше подходят.
- Самым низким сопротивлением обладают зольные и засоленные почвы.
Поэтому, в первом случае требуется 7-10 электродов, во втором 5-7, а в третьем достаточно 3-5 штук. Высокий уровень залегания грунтовых вод позволяет обойтись минимальным количеством электродов, если же почва сухая и до воды далеко, то стоит увеличить их количество.
Длина электрода также имеет значение. Стандарт безопасности NEC требует, чтобы нижний конец штыря был на глубине минимум 2,4 метра от уровня земли. Для достижения полноценного заземления, лучше будет, если он дойдет до отметки в 3 м.
Верхний край должен отстоять от поверхности минимум на 0,5 метра. Длина штыря рассчитывается в зависимости от ваших пожеланий и возможностей. Сечение не должно быть меньше чем 1,5 см, если это прут или арматура, в случае если это уголок или профиль, то минимальный размер 30 на 30 мм.
Правила и требования к заземлению
Важно правильно расположить электроды в земле. Между ними расстояние не должно быть меньше метра, идеальным считается 1,8 – 2 м. Тогда даже высокое напряжение будет рассеиваться в почве без проблем, работа электродов будет независимой
Тогда даже высокое напряжение будет рассеиваться в почве без проблем, работа электродов будет независимой.
Также, стоит грамотно выбрать место для закапывания контура. В случае его срабатывания, вокруг него будет рассеян заряд электрического тока
Поэтому важно выбрать место так, чтобы в радиусе 1-2 м от него не находились люди. Это может быть место в середине клумбы или под альпийской горкой, к которой редко кто близко подходит, предпочитая любоваться с некоторой дистанции
Сила тока будет небольшой и серьезной электротравмы получить невозможно, но здоровье – это не та область, с которой можно шутить.
https://youtube.com/watch?v=1ZfH6TYvZjk
Из чего состоит заземление
- Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
- Внутренний контур заземления. Токопроводящая шина, размещенная внутри здания. Охватывает периметр каждого помещения. К этому устройству подсоединяются все электроустановки. Вместо внутреннего контура может быть установлен щиток заземления.
- Заземляющие проводники. Соединительные линии, предназначенные для подключения электроустановок непосредственно к заземлителю, или внутреннему контуру заземления.
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.
- Глина пластичная, торф = 20–30 Ωм·м
- Суглинок пластичный, зольные грунты, пепел, классическая садовая земля = 30–40 Ом·м
- Чернозем, глинистые сланцы, полутвердая глина = 50–60 Ом·м
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.
Полутвердый суглинок, смесь глины и песка, влажная супесь — 100–150 Ом·м
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.
Глинистый гравий, супесок, влажный (постоянно) песок = 300–500 Ом·м
Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.
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:
- R0 — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
- Рэкв — удельное сопротивление грунта, см. информацию выше.
- L — общая длина каждого электрода в контуре.
- d — диаметр электрода (если сечение круглое).
- Т — вычисленное расстояние от центра электрода до поверхности земли.
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.
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:
- Rв — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
- b — ширина электрода — заземлителя.
- ψ — коэффициент, зависящий от погодного сезона. Данные можно взять в таблице:
ɳГ — так называемый коэффициент спроса горизонтально расположенных электродов. Не вдаваясь в подробности, получаем цифры из таблицы на иллюстрации:
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.
Виды анодных заземлителей
Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.
Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.
Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды. Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ
Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте
Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте
Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.
Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.
Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.
Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.
Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта. Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики
Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.
Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.
Готовые комплекты заземления для дома
Если все делать самому, можно прилично сэкономить. Но если времени свободного не хватает, а деньги есть, можно приобрести готовые элементы заземления для частного дома. Тогда не придется пользоваться сваркой. Самыми популярными являются:
- ZandZ – контуры с единственным или несколькими электродами из нержавейки. Заглубляются до отметки 10 м. Цена зависит от длины штырей. Так, система из пяти электродов обойдется в 23 тыс. руб.
- Galmar – длина электродов доходит до 30 м. В среднем придется заплатить более 40000 рублей.
- Представлен российским производителем, который адаптировал систему к нашим условиям эксплуатации. стоимость – от 7500 рублей.
В принципе, зацикливаться за этих представителей российского рынка не стоит. Есть масса не менее эффективных средств защиты электропроводки, бытовых приборов и пользователей. В любом случае, покупая готовый комплект, придется потратить деньги.
Как сделать монтаж контура заземления самостоятельно
Монтаж заземления можно сделать своими руками. Все шаги будут описаны ниже.
Выбираем место
Оно должно находиться в той части участка возле дома, куда не заходит человек без острой необходимости и домашние животные. Контур располагается не ближе 1 м от фундамента постройки. Лучше, если этот участок будет огорожен невысокой изгородью. На земле отмечаются все точки нахождения электродов. Обычно строится правильный, равнобедренный треугольник.
Земляные работы
Вдоль всей разметки копается траншея глубиной 0,5-0,6 м. Аналогичная траншея роется по ходу укладки шины, соединяющей контур с вводным электрошкафом.
Собираем конструкцию
Вначале, согласно схемы вбиваются штыри на заданную глубину (обычно 2-2,5 м). К вершинам стержней приваривается металлосвязь. Одна полоса приваривается к крайнему электроду (вершине треугольника) и укладывается в траншею, идущую к дому.
Ввод в дом
Шина от контура вводится во входной электрощит. На конце сверлится отверстие для болтового соединения. Сюда присоединяется соответствующая жила кабеля. При TN-C-S-системе шина соединяется с шиной-расщепителем.
Проверка и контроль
Контроль проводится путем измерения электрического сопротивления всего контура. Оно не должно превышать нормируемые показатели.
Часто используется простой способ проверки. Присоединяется лампа накаливания мощностью 100-150 Вт – один конец на фазу, второй – на заземление. Четкое сияние ее указывает на качественный монтаж. При тусклом горении необходимо проверить качество стыков. Если лампа не горит, то сборка проведена неправильно.
Watch this video on YouTube
Контурное заземление своими руками 380 и 220В
Под контурным подразумевает размещение одиночных заземлителей по периметру площадки. Последняя используется в свою очередь для размещения необходимого заземляющего оборудования. Таким образом, элементы подобной конструкции могут быть расположены вокруг частного дома равномерно.
Это достигается за счет того, что выравнивается потенциал основания. Некоторые его значения при этом могут быть повышены. Такая особенность связано с тем, что подобным образом можно уравнять эти характеристики с параметрами непосредственно самого оборудования.
Треугольник – замкнутый контур
Чаще всего контурное заземление в жилых домах собственноручно создают при помощи контура в виде треугольника, имеющего равные стороны. Это обусловлено тем, что таким образом на относительно небольшой площади можно обеспечить максимальный участок рассеивания тока. При этом с обеспечением всех необходимых параметров затраты на такую систему минимальны.
Для монтажа контурного заземления нужно учитывать то, что глубина забивания стержней треугольника должна быть примерно в два раза меньше расстояния между ними. Таким образом можно получить необходимые характеристики сопротивления.
Если штыри забиваются на глубину 2,5 метра, их следует расставлять на расстоянии от 2,5 до 5 метров между собой. Если вследствие особенностей почвы не удается создать треугольник с равными сторонами, можно немного отойти от этой формы.
Линейный контур
Вместо треугольного контура в некоторых ситуациях используется контур в виде половины круга или же цепочки штырей. Они должны быть находиться на одной линии. В такой ситуации следует обеспечить равное расстояние между стержнями. Оно должно равняться или же быть больше, чем их высота.
Для оптимального уровня рассеивания тока важно обеспечить использование большого количества вертикальных стержней. В ином случае система будет неэффективной
Это возможно только в случае применения достаточно существенного количества электродов. Именно поэтому при наличии места на площадке вокруг частного дома специалисты рекомендуют все же использовать контур в виде треугольника.
