Заземление в частном доме: устройство контура, схема монтажа, материалы и порядок работ

Содержание

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.

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.

Подключение по схеме TT

Схема похожа на заземление дома по системе TN-C-S, но есть у нее и разительные отличия. В системе подключения TT входящий проводник PEN, несущий двойную нагрузку (нуля и земля), подключается к шине, которая изолирована от контакта с распределительным щитком. Как, в принципе, и фазный проводник. К ней будет подключаться нулевой провод, выходящий из дома.

К не заизолированной шине, которая с другими шинами ничем не связана, подключается заземляющий провод, выходящий из дома. Сюда же подсоединяется и заземлитель, идущий от уличного контура заземления. Соединение производится медным кабелем с минимальным сечением 10 мм². То есть, получается, что все провода проходят по разным контурам и друг с другом соединяются лишь в бытовых приборах.

Отличительной особенностью системы заземления TT, ее положительная сторона – это разделение двух контуров: нуля и заземления. В системе TN-C-S есть один негативный момент – при отгорании провода PEN, электричество пойдет по наименьшему сопротивлению, то есть, по самому защитному заземлению. А это чревато большими неприятностями. Минимально, что может случиться, произойдет короткое замыкание в проводке, могут сгореть бытовые приборы. Максимально – здесь и до пожара не так далеко.

Заземления в частном доме по системе TT гарантирует полную безопасность при любых нестандартных ситуациях. И даже если проводник PEN отгорит, то просто в доме не будет электричества, потому что заземляющая сеть проходит отдельным контуром. И ничем с нулем она не связана. Поэтому, выбирая систему заземления для дома ТТ (своими руками смонтированную), можно быть уверенным в полной ее безопасности.

Защитный контур – общепринятая норма

Необходимость создания защитного контура указана в ПУЭ, СНиП и ГОСТ. Они являются теми самыми юридически значимыми документами, которые регламентируют деятельность электриков и действия обычных граждан при работе с электросетью 220 и 380 Вт. Именно эти документы подскажут, как сделать заземление в частном доме, как сделать это правильно. Пригодятся и советы специалистов, которые раскроют все секреты мастерства.

Раньше действовали другие стандарты. Два провода в электропроводке были общепринятой нормой, но сегодня такую сеть создавать нельзя

Все изменилось в соответствии с развитием цивилизации и необходимо позаботиться о безопасности жилья самостоятельно, проявить к электросети внимание

Основные функциональные узлы системы заземления

Полноценная система заземления состоит из:

Контура заземления.
Полосового металла.
Медных заземляющих проводников.

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.

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.

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.

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»?

Если Вы не знаете, как правильно сделать заземление в частном доме и какие технические характеристики его должны быть, рекомендуем ознакомится с ПУЭ в котором Глава 1.7. под названием «Заземление и защитные меры электробезопасности» регламентирует основные технические характеристики контура заземления для оборудования до 1000 В.

Согласно данному нормативному документы сопротивление контура заземления должно быть:

Не более 4 Ом для электроустановок до 1000 В (к данному классу электроустановок как раз и относится электрооборудование дачи, дома или коттеджа).
Не более 10 Ом в случае если суммарная мощность генераторов или трансформаторов менее 100 кВА.
Не более 0.5 Ом для электроустановок выше 1000 В с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А).
Не более 10 Ом для электроустановок свыше 1000 В с маленьким током замыкания на землю.

Практически доказано, что сопротивление заземляющего устройства в значительной степени определяется состоянием грунта в месте расположения заземлителя. В свою очередь, характеристики почвы в зоне проведения защитных работ зависят от следующих факторов:

Влажность почвы на участке проведения работ;

Наличие в почве каменистых составляющих, в которых обустроить заземление попросту невозможно (в этом случае приходится выбирать другое место);
Возможность искусственного увлажнения грунта в особо засушливые летние периоды;
Химический состав почвы (наличие в ней солевых составляющих).

Различные виды почвы

Исходя из особенностей формирования сопротивления заземлителя, предполагающих его снижение при увлажнении и повышении солевой концентрации, в случае крайней необходимости в грунт искусственно вводятся порции влажного химиката NaCl.

Хорошие грунты с точки зрения обустройства заземления – это суглинистые почвы с высоким содержанием торфяных составляющих и солей.

Так какой все же контур выбрать?

Давайте сначала разберемся при каких условиях используют те или иные типы контуров.

Замкнутый треугольный контур:

Сеть 220/380В в дом заведена через силовой водный щит.
Продолжительная суммарная потребляемая мощность более 3кВт.
Наличие электроприборов промышленного типа с предусмотренным выводом под заземление (токарный станок, циркулярка, сверлильный станок и т.д.).

Две группы линейных заземлителей:

Потребляемая суммарная мощность свыше 1кВт в течении 20 минут.
Электропровод заведен под землей через внешний щит.
В доме присутствует хотя бы одна из коммуникаций (связь, газ, вода, канализация).

Существуют много и других факторов поэтому в данном случае лучше всего посоветоваться со специалистом, а работы выполнить самостоятельно.

Монтажные работы

Шаг 1 – Выбираем место

Сначала нужно определиться, в каком месте сделать заземляющий контур

Важность данного этапа очень высока, т.к. от выбора места заземления на дачном участке зависит безопасность использования системы. Если и случится пробой электропроводки, в результате чего сработает защита, то в месте, где находятся штыри, быть никого не должно

Присутствие человека либо животного на месте отвода электричества в почву может стать причиной летального исхода. Именно поэтому местоположение электродов выбирается с учетом того, что здесь никто не будет находиться. Лучше всего размещать отвод вдоль забора за домом, на расстоянии не больше, чем 1 метр от фундамента постройки. Дополнительно рекомендуется сделать невысокий заборчик либо бордюр для ограждения небезопасной зоны

Если и случится пробой электропроводки, в результате чего сработает защита, то в месте, где находятся штыри, быть никого не должно. Присутствие человека либо животного на месте отвода электричества в почву может стать причиной летального исхода. Именно поэтому местоположение электродов выбирается с учетом того, что здесь никто не будет находиться. Лучше всего размещать отвод вдоль забора за домом, на расстоянии не больше, чем 1 метр от фундамента постройки. Дополнительно рекомендуется сделать невысокий заборчик либо бордюр для ограждения небезопасной зоны .

Если Вы не хотите портить ландшафтный дизайн участка, рекомендуем организовать систему заземления жилого дома под валунами либо какой-нибудь объемной садовой скульптурой. В данном случае и находиться никто не сможет в опасной зоне и красоте приусадебной территории ничто не навредит!

Шаг 2 – Земляные работы

Для примера рассмотрим, как правильно сделать заземление в частном доме треугольником по схеме, которую мы рассматривали выше. На данном этапе необходимо лопатой прокопать треугольник со сторонами 2-3 метра (наиболее оптимальное расстояние между уголками). Глубина траншеи должна составлять от 50 до 70 см. Такую же траншею нужно прокопать к крыльцу дома.

Шаг 3 – Собираем конструкцию

Теперь начинается основная часть процесса. Согласно схеме необходимо забить электроды на 2 метра в землю (чтобы остались только верхушки, к которым нужно будет прихватиться сваркой).

Рекомендуется болгаркой подточить вбиваемый конец, чтобы он легче пронизывал почву.

Когда все штыри буду вбиты, необходимо приварить пластины к верхушкам, чтобы получился металлический треугольный каркас (как показано на фото).

Еще одна пластина укладывается в длинную траншею, идущую к дому, и прихватывается одним концом к ближайшей вершине треугольника.

После этого можно переходить к подсоединению кабеля к пластине, используя болт и, в конце концов, засыпать все ямы грунтом обратно.

Один важный нюанс – если участок представлен песочной подушкой, токопроводимость грунта нужно будет повысить раствором соли. Жидкость необходимо разлить под основание всех электродов. Недостаток такого мероприятия – металл быстрее начнет поддаваться коррозии, что сделает заземление в частном доме не таким мощным, как нужно.

Шаг 4 – Контрольная проверка

Последнее, что Вам останется сделать – провести замер сопротивления готового заземления в частном доме. По-хорошему для измерения необходимо использовать специальный электроприбор, стоимость которого довольно высокая.

В домашних условиях можно пойти другим путем решения проблемы, более простым – проверить работоспособность с помощью лампы, мощностью не менее 100 Вт. Все что нужно – подключить источник света одним контактом к заземляющему контуру, а другим к фазе. Если лампочка будет ярко гореть – монтаж заземления в собственном доме был выполнен правильно, тускло – контакт между элементами конструкции слабый и необходимо переделывать стыки. Если же свет вообще не появился, Вы где-то допустили ошибку и нужно будет полностью пересматривать всю систему, возможно, начиная с самой схемы! Более подробно об измерении сопротивления контура заземления мы рассказывали в отдельной статье.

На этом инструкция и завершается

Надеемся, что теперь Вы знаете, как сделать заземление в частном доме своими руками! Обращаем Ваше внимание на то, что данная технология и все размеры подходит и для дачи тоже

Более подробно увидеть весь процесс Вы можете на наглядных видео примерах:

Видео инструкция по созданию защитной линии (часть 1)

https://youtube.com/watch?v=Ji_MAJQm2PI

Видео инструкция по созданию защитной линии (часть 2)

https://youtube.com/watch?v=U_Ah5IcKwFw

Ошибки при монтаже заземляющего контура

https://youtube.com/watch?v=OWmyC8hspOs

Устройство заземления своими руками: поэтапная инструкция

Если Вы задаетесь вопросом: «как сделать заземление на даче?», то для выполнения данного процесса потребуется следующий инструмент:

сварочный аппарат или инвертер для сварки металлопроката и вывода контура на фундамент здания;
угловая шлифмашинка (болгарка) для разрезания металла на заданные куски;
гаечные глючи для болтов с гайками М12 или М14;
штыковая и подборная лопаты для рытья и закапывания траншей;
кувалда для вбивания электродов в землю;
перфоратор для разбивания камней, которые могут встречаться при рытье траншей.

Чтоб правильно и согласно нормативным требованиям выполнить контур заземления в частном доме нам потребуются следующие материалы:

Уголок 50х50х5 — 9 м (3 отрезка по 3 метра).
Сталь полосовая 40х4 (толщина металла 4 мм и ширина изделия 40 мм) — 12 м в случае вывода одной точки заземлителя на фундамент здания. Если же Вы хотите выполнить контур заземления по всему фундаменту к указанному количеству добавьте общий периметр здания и еще возьмите запас для подрезки.
Болт М12 (М14) с 2 шайбами и 2-я гайками.
Медный заземлитель. Может быть использована заземляющая жила 3-х жильного кабеля либо провод ПВ-3 с сечением 6–10 мм².

После того как все необходимые материалы и инструменты есть в наличии можно переходить непосредственно к монтажным работам, которые детально расписаны в следующих главах.

Выбор места для монтажа контура заземления

В большинстве случаев рекомендуется монтировать контур заземления на расстоянии в 1 м от фундамента здания в месте где оно будет скрыто от человеческого глаза и к которому будет сложно добраться как людям, так и животным.

Такие меры необходимы для того, что при повреждении изоляции в электропроводке потенциал будет идти на контур заземления и может возникнуть шаговое напряжение, которое может привести к электротравме.

Выполнение земляных работ

После того как было выбрано место, выполнена разметка (под треугольник со сторонами 3 м), определено место вывода полосы с болтами на фундамент здания можно приступать к земляным работам.

Для этого необходимо с помощью штыковой лопаты по периметру размеченного треугольника со сторонами по 3 м снять слой земли в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем без особых трудностей к заземлителям приварить полосовой металл.

Также стоит дополнительно прокопать траншею такой же глубины для подвода полосы к зданию и выводу ее на фасад.

Забивание заземлителей

После подготовки траншеи можно приступать к монтажу электродов контура заземления. Для этого предварительно с помощью болгарки необходимо заточить края уголка 50х50х5 или круглой стали диаметром 16 (18) мм².

Далее выставить их в вершины полученного треугольника и с помощью кувалды забить в землю на глубину 3 м

Также важно чтоб верхние части заземлителей (электродов) находились на уровне выкопанной траншеи чтоб к ним можно было приварить полосу

Сварные работы

После того как электроды будут забиты на необходимую глубину с помощью стальной полосы 40х4 мм необходимо сварить между собой заземлители и вывести данную полосу на фундамент здания где будет подключен заземляющий проводник дома, дачи или коттеджа.

Там, где полоса будет выходить на фундамент на высоте 0.3–1 мот земли, необходимо приварить болт М12 (М14) к которому в дальнейшем будет подключено заземления дома.

Обратная засыпка

После выполнения всех сварных работ полученную траншею можно засыпать. Однако перед этим рекомендуется залить траншею соляным раствором в пропорции 2–3 пачки соли на ведро воды.

После полученную почву необходимо хорошо утрамбовать.

Проверка контура заземления

После выполнения всех монтажных работ возникает вопрос «как проверить заземление в частном доме?». Для этих целей конечно обычный мультиметр не подойдет, поскольку у него очень большая погрешность.

Для выполнения данного мероприятия подойдут приборы Ф4103-М1, Клещи Fluke 1630, 1620 ER и так далее.

Однако эти приборы очень дорогие, и если Вы выполняете заземление на даче своими руками, то для проверки контура Вам будет достаточно обычной лампочки на 150–200 Вт. Для данной проверки Вам необходимо один вывод патрона с лампочкой подключить к фазному проводу (обычно коричневого цвета) а второй — к контуру заземления.

Если лампочка будет ярко светить — все отлично и контур заземления полноценно функционирует, если же лампочка будет тускло светить или вообще не испускать световой поток — значит контур смонтирован неверно и нужно либо проверять сварные стыки или монтировать дополнительные электроды (что бывает при низкой электропроводимости почвы).

Заглянем в теорию

Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.

Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся «сечение» проводника – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.

Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.

Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.

Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.

Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.

Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.

Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства

Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды

Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:

Расстояние между вертикальными заземлителями. Их количество

Важно, на какую глубину они забиты. Форма – прут, труба, уголок

Это разная площадь прилегания к земле. Форма и длина горизонтальной связи.. То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно

Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.

Какие типы есть

Прежде всего, необходимо понимать, заземление какого назначения нужно смонтировать. Решающим фактором в принятии решения станет класс напряжения в частном доме (220 В или 380 В).

По своему назначению заземление существует двух типов: защитное и рабочее.

Рабочее — выполняется с целью предупреждения внезапного повышения величины напряжения в электроприборах бытового назначения. Такое может случится в следствии нарушения изоляции обмоток трансформатора. А также такой тип заземления защищает электроприборы от попадания молнии в конструкцию здания. В таком случае весь заряд уходит в землю .

Защитное заземление — осуществляется за счёт принудительного соединения корпуса электроприбором с землёй через проводник.

Для следующих бытовых приборов должно быть предусмотрено защитное заземление:

стиральная машина — её корпус имеет относительно большую электрическую ёмкость из-за эксплуатации в условиях повышенной влажности.
микроволновая печь — основной рабочий элемент печи — магнетрон. Он имеет большую мощность. Если контакт с заземлением в розетке плохой, то может возникнуть возрастание уровня магнитных излучений. Многие производители микроволновых печей оборудую клемму — заземлитель на тыльной стороне печи.

Для контакта заземляющего проводника в сети и электроприбора современные розетки оборудованы заземляющими контактами.

Заземление в бытовой электросети

Для обеспечения заземления существует шесть систем заземления. В отдельных строительных сооружениях, в частности, жилых домах используют две основных системы заземления.

Система TN-S-C — рекомендована для внедрения в последние годы. Выполнена такая схема с глухозаземлённой нейтралью на подстанции. Оборудование в этом случае имеет непосредственный контакт с землёй. К самому же потребителю земля (РЕ) и нейтраль/ноль (N) ведётся одним проводником (PEN). На входе в электросеть частного дома такой проводник разделяется на два независимых проводника.

Такая система не предусматривает обязательной установки устройства защитного отключения (УЗО). Защита осуществляется автоматическими выключателями.

Недостаток такой системы — при повреждении или отгорании проводника PEN на протяжении участка подстанция/дом, появляется фазное напряжение на заземляющей шине дома. Такое напряжение ничем не отключается. Исходя из этого ПУЭ регламентирует жёсткие требования к такой линии: проводник PEN должен быть обеспечен механической защитой, а теже должно быть оборудовано периодическое местное заземление на опорах линии электропередач.

Многие линии электропередач, особенно в сельской месности, не удовлетворяют вышеуказанным условиям. Для такого случая рекомендована другая система заземления — система ТТ.

Принципиальная схема

Такая система заземления реализована за счёт отдельно идущего провода от заземляющего контура к вводному щитку постройки, а не от трансформаторной подстанции. Эта система более устойчива к повреждениям защитного проводника, но требует установки УЗО. Без оборудования системы такими устройствами, защита от поражения электрическим током отсутствует. В связи с этим ПУЭ рекомендует такую систему только как дополнительную к системе TN-S-C. (Если линия не соответствует требованиям системы TN-S-C).

Общий вид

Как сделать заземление в частном доме своими руками