Контур заземления своими руками

В последнее время появилось множество полезных электроприборов, которые делают нашу жизнь максимально комфортной. Например, если в ваш загородный особняк не проведён газ, то отапливать помещения можно с помощью керамических обогревателей, еду готовить на электроплите, а для подогрева воды установить бойлер. Но чем больше вы используете приборов, тем выше вероятность поражения током при контакте с ними. Чтобы обезопасить свою жизнедеятельность, надо сделать заземление устройств, работающих от сети. В отличие от многоэтажных зданий выполнение этой меры электробезопасности в частном доме не составляет особых трудностей. Поэтому сегодня мы расскажем об устройстве заземления, приведём его расчёт и пошаговую инструкцию по установке.

Назначение защитного заземления

При пробое изоляции питающего провода на металлическом корпусе незаземлённого прибора появляется потенциал. Если дотронуться к такому устройству, то можно получить удар током. В лучшем случае вас немного «пощипает», а в худшем – получите серьёзные травмы, несовместимые с жизнью.

Почему же человек попадает под напряжение? Ток идёт по пути наименьшего сопротивления. А стремится он в землю, поскольку она имеет большую электроёмкость. Поэтому при контакте с неисправным прибором ваше тело (имеющее сопротивление порядка 1 кОм) становится единственным проводником. Но что, если «предложить» току более лёгкий путь, соединив корпус оборудования с землёй металлическим проводником меньшего сопротивления? В этом случае большая часть заряда пойдёт уже по нему.

Помимо обеспечения безопасности, заземление позволяет:

• стабилизировать работу электроустановок;
• защитить устройства от скачков напряжения;
• уменьшить сетевые помехи, а также интенсивность электромагнитных излучений повышенной частоты.

Важно: Заземлять нужно всех потребителей, работающих от сетей напряжением более 42 В переменного и 110 В постоянного тока.

Устройство

Контур заземления состоит из двух элементов: самого заземлителя и проводников. Последними называют любые части устройства, которые соединяют электрооборудование с контуром. Как правило, это кабеля с жёлто-зелёной изоляцией и шина, расположенная в распределительном щите (РЩ). К заземлителю относятся электроды и другие элементы цепи, непосредственно контактирующие с грунтом и обеспечивающие растекание электрического заряда.

Заземлители бывают естественными и искусственными. В первом случае роль заземляющего устройства выполняют заглублённые части строительных конструкций зданий, а во втором специально сделанный проводник. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), предпочтение нужно отдавать естественным заземлителям. Например, в частном доме это может быть:

• обсадная труба скважины;
• металлические трубопроводы;
• броня силовых кабелей;
• всевозможные металлические конструкции на улице, к примеру, забор;
• заглублённые железобетонные части постройки (колоны и фундаменты).

Если сопротивление естественных заземлителей меньше установленных норм, то разрешено применять искусственные. Именно о них сегодня и пойдёт речь.

Как правильно рассчитать

В первую очередь следует определить проводимость заземлителя. То есть надо выбрать электрод так, чтобы сопротивление контура было в пределах нормы. Согласно положениям ПУЭ, максимальные значения сопротивления растеканию заземлителей следующие:

• 2 Ом – для линейного напряжения 660/380 В источника трёхфазного/однофазного тока;
• 4 Ом – для 380/220 В;
• 8 Ом – для 220/127 В.

Проводимость защитной конструкции зависит от площади её контакта с землёй, а также удельного сопротивления грунта. Чем больше размеры штырей (электродов), тем больше площадь их поверхности и, следовательно, выше проводимость и эффективность контура. При этом для достижения хороших характеристик заземляющего устройства правильнее увеличивать длину электродов, а не поперечное сечение. Это очень актуально при создании контура в твёрдых почвах, таких как песчаник, скалистый грунт и прочих.

Так, для определения проводимости одного электрода круглого сечения используется следующая формула:

R1 = ρ(ln(2L/d) + 0,5ln(4T+L)/(4T-L))/2ПL,

где d и L – диаметр и длина электрода, T – половина глубины заложения штыря, ln – натуральный логарифм, П – постоянная (3,14), ρ – удельное сопротивление грунта (Ом×м).

Удельное сопротивление грунта также является важным параметром. Чем он больше, тем хуже будет проводимость контура заземления. Величину удельного сопротивления для определённого типа грунта можно узнать в общедоступных таблицах.

Это интересно: С наступлением холодов сопротивление земли резко увеличивается. Причиной тому становится замёрзшая вода, ведь лёд является диэлектриком. Поэтому в областях с вечномёрзлыми грунтами глубина заложения заземлителей должна быть больше, чем в широтах с более тёплым климатом.

При монтаже контура заземления, состоящего из нескольких электродов, расчёт немного меняется. Сначала определяется сопротивление каждого отдельного штыря по вышеуказанной формуле. Потом полученные показатели суммируются с учётом так называемого «коэффициента использования». Расчётная формула здесь такая:

R = R1/(KN), где R – общее сопротивление контура, N – количество электродов, К – коэффициент использования, R1 – сопротивление одного штыря.

Величина К зависит от расстояния между электродами. Причём чем дальше друг от друга расположены штыри, тем больше будет этот коэффициент. Электрики же рекомендуют располагать электроды на расстоянии в 2,2 от их длины. В этом случае К может принимать следующие значения:

• при использовании двух электродов – 0,9–0,92;
• трёх – 0,85–0,88;
• пяти – 0,79–0,83.

Для определения глубины заложения стержней нужно воспользоваться формулой:

N = R1/KR, где R – полученное ранее проектное сопротивление контура, R1 – сопротивление одного штыря, К – коэффициент использования.

Что касается горизонтальных частей, соединяющих штыри в один контур заземления, то их проводимость здесь не рассчитана

Выбор схемы контура для частного дома

Существует много схем контуров заземления и самая популярная из них – это расположение электродов треугольником (замкнутая схема). Штыри вбивают в землю в трёх вершинах равносторонней фигуры и поверху соединяют между собой горизонтальной полосой. Главное достоинство такой схемы заключается в том, что при неисправности одного из заземлителей контур будет продолжать функционировать.

Штыри можно вбить и в один ряд (линейная схема). Этот вариант используется в том случае, если для монтажа заземления выделена одна узкая полоса земли. Колы соединяются между собой одной или двумя металлическими шинами. С одной стороны, монтаж этой схемы выполнить гораздо проще, так как не нужно рыть три траншеи. Однако такая вариация контура является менее надёжной. Дело в том, что при выходе из строя хотя бы одной горизонтальной перемычки эффективность работы всей системы резко ухудшается.

Выбор остаётся за вами, но из двух вышеуказанных схем лучше отдать предпочтение замкнутой конфигурации контура заземления. Если же вы решите делать заземления по линейной схеме, то добавьте несколько электродов и горизонтальных полос. Это повысит надёжность контура.

Материалы и инструменты для самостоятельного изготовления

Выполнив расчёт и выбрав схему контура заземления, можно перейти к покупке материалов. Для создания констуркции своими руками понадобятся:

• пруты из чёрной стали диаметром 16 миллиметров или более – вертикальные электроды;
• стальная полоса (шина) сечением 5×40 миллиметров – горизонтальный заземлитель;
• медный провод с сечением минимум 10 квадратных миллиметров – соединение контура с распределительным щитом;
• болты диаметром 10 мм;
• чёрная краска для наружных работ или мастика.

Важно: Строительная арматура не подходит для использования в качестве стержней заземления. Дело в том, что наружный слой таких прутьев калёный, поэтому электрический ток распределяется по сечению неравномерно. А это, в свою очередь, приводит к разрушению металла. Кроме того, арматура подвержена коррозии.

Количество и размеры материалов выбираются в соответствии с расчётными данными.

Помимо этого, нам понадобятся следующие инструменты и оборудование:

• лопата (разработка грунта);
• сварочный аппарат (соединение элементов контура);
• болгарка (обрезка материалов);
• плоскогубцы (загиб горизонтальной полосы);
• кувалда и перфоратор желательно со специальной насадкой под прутья (забивка вертикальных электродов).

Ход работы (с фото)

Выбор места и разработка грунта

В первую очередь надо выбрать место, где будет располагаться контур заземления. Чтобы максимально сократить объём работ и расход материалов, монтаж заземляющего устройства следует выполнять рядом с домом здания.

После выбора места выполняются земляные работы. Берём лопату и копаем траншеи. В нашем случае их будет три, то есть делаем контур по схеме «равносторонний треугольник». Глубина и ширина траншеи должны быть более полуметра, а длина – соответствовать расчёту. Также необходимо прокопать выемку от ближайшей вершины треугольника к силовому щиту.

Сборка контура заземления

1. Сначала подготавливаем вертикальные заземлители. Нарезаем их при помощи болгарки в соответствии с расчётными данными. Затем концы штырей стачиваем под конус. Делается это для того, чтобы электрод легче входил в землю.
2. Затем нарезаем стальную полосу. Длина каждого отрезка должна быть чуть больше стороны треугольника (примерно на 20–30 сантиметров). Концы полос желательно заранее обогнуть плоскогубцами для плотного контакта со штырями при проведении сварочных работ.
3. Берём подготовленные штыри и забиваем их в вершинах треугольника. Если земля песчаная и электроды легко заходят, то можно обойтись кувалдой. Но если плотность грунта большая или часто попадаются камни, то придётся использовать мощный перфоратор или даже бурить скважины. Стержни забиваем так, чтобы они выступали над основанием траншеи примерно на 20-30 сантиметров.


4. Далее берём металлическую полосу 40×5 миллиметров и прихватываем её сваркой к штырям. В итоге у вас получится контур в виде равностороннего треугольника.
5. Теперь делаем подвод контура к зданию. Для этого также используем полосу. Её нужно вывести и зафиксировать у стены (по возможности вблизи распределительного щита).

Полезный совет: Защитите сварочные швы от коррозии. Покрасьте места соединений элементов контура и вывод шины у здания чёрной краской для наружных работ. Остальные части заземляющего устройства закрашивать нельзя!

После монтажа контура защитного заземления дома засыпаем траншеи однородным грунтом без строительного мусора и щебня. Рекомендуется для этих целей применять плотные однородные мелкозернистые составы.

Видео-инструкция по монтажу контура заземления

Соединение со щитом

Чтобы подключить контур к электрощиту, нужно использовать медный провод сечением 10 квадратных миллиметров. Один его конец прикрутите к выводу заземлителя, а другой заведите в здание и прикрутите к силовому щиту. Кстати, если РЩ расположен в доме, то для заведения заземления можно использовать ту же полосу, а болтовой переход выполнить уже внутри помещения.

Здесь также стоит обратить внимание на схему подключения контура к щитку. В частных домах электропитание зачастую осуществляется воздушными линиями (ВЛ) по системе заземления TN–C. В этой схеме нейтраль от источника и защитный проводник объединены. То есть к щитку подходит фазный провод (L) и совмещённый «ноль» и «земля» (PEN-проводник). Поэтому, при подключении контура к электроустановке систему TN–C нужно переделать на TN–C–S, в которой PEN проводник разделён на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. В этом случае к потребителю будут приходить уже три провода: «фаза», отдельно «ноль» и «земля».

Но как же подключить дом к заземляющему устройству по системе TN–C–S? Делается это довольно просто. Чтобы получить трёхжильную электропроводку с отдельным защитным проводником нужно в РЩ выполнить следующие действия:

1. Установите в щитке металлическую шину (её можно приобрести в любом магазине электротоваров). Затем соедините её медным проводом с корпусом РЩ. Это будет заземляющая шина РЕ.
2. Подключаем к шине РЕ совмещённый РЕN проводник, идущий от источника питания.
3. Затем делаем перемычку между заземляющей шиной и нулевым рабочим проводником N, шина которого должна быть изолирована от распределительного щита.
4. В конце подключаем фазный провод на отдельную шину, которая также не связана с корпусом РЩ.

Подключить здание к контуру можно и другим способом – по системе ТТ. В этом случае не нужно ничего разделять. Фазный провод подключается к изолированной шине, а совмещённый PEN проводник от источника питания садится на вторую отдельную шину и считается «нулём». Ну а корпус щита соединяется с заземляющим устройством. Таким образом, при подключении контура по схеме ТТ, он электрически не связывается с PEN проводником. Единственным недостатком такого подключения является необходимость установки дополнительных защитных устройств, например, УЗО.

Измерение сопротивления заземления

После монтажа и подключения контура нужно обязательно проверить, защитит ли он вас от поражения электрическим током. Для этого следует провести измерения сопротивления растекания тока и металлосвязи.

Как отмечалось ранее, в соответствии с ПУЭ 1.7.101 сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно превышать 2, 4, 8 Ом при линейных напряжениях 660, 380, и 220 В источника трёхфазного тока либо 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Чтобы измерить сопротивление контура, нужен специальный прибор Ф4103-М1. Стоит он дорого, поэтому покупать его нет смысла. Гораздо проще пригласить сотрудников из энергоуправления или электролаборатории, которые снимут замеры и выдадут паспорт и протокол на заземляющее устройство. Если сопротивление контура будет превышать норму, то придётся забивать дополнительные штыри.

Измерение сопротивления металлосвязи позволяет определить наличие цепи между заземлительными и заземляющими элементами. Этот параметр измеряется микроомметром Ф4104-М1. В соответствии с ПТЭЭП п. 28.5, переходное сопротивление не должно быть более 0,05 Ом. Если сопротивление металлосвязи будет выше нормы, то придётся проверить все болтовые и сварочные соединения элементов контура.

Что касается периодичности проверки состояния заземляющих устройств, то она определяется графиком планово-профилактических работ. Его утверждает техничский руководитель потребителя. В соответствии с п. 2.7.9. ПТЭЭП, визуальный осмотр наружных частей заземлителей нужно проводить не реже чем раз в полгода. А осмотр с выборочным вскрытием земли – раз в 12 лет.

Важно: Сопротивление контура должно быть ниже нормы круглый год, поэтому заземлитель желательно проверять при засухе или заморозках (когда удельное сопротивление грунта увеличивается).

Самые распространённые ошибки при выполнении работ

Ошибки, которые нельзя допускать при обустройстве контура защитного заземления в частном доме:

•  Если вы решили обратиться за помощью к монтажникам, то нужно убедиться в том, что они используют только подходящие материалы. Дело в том, что многие организации стараются сэкономить на электродах и вкапывают в землю штыри с малой проводимостью, например, ржавую арматуру. А это, как вы уже знаете, сильно ухудшает защитные свойства контура либо вовсе делает его бесполезным.
• Устройство заземления на большом расстоянии от постройки. Контур не представляет опасности для человека, поэтому его следует устанавливать поближе к дому. И желательно, чтобы заземлитель располагался в самом влажном месте. Ведь вода улучшает проводимость, что приводит к более быстрому замыканию цепи и мгновенному срабатыванию защитной аппаратуры.
• Соединение контура заземления с молниезащитой. Если в вашем распределительном щите не установлено устройство УЗИП, которое размыкает цепь в случае прихода сверхзаряда, то большой ток от молниеприёмника может вывести из строя электрооборудование или сам РЩ.

Контур защитного заземления – обязательная мера безопасности при использовании электрических приборов в частном доме. Если вы решили делать заземление самостоятельно, то выполняйте все работы в соответствии с вышеуказанными правилами и рекомендациями. При этом не забывайте о технике безопасности при работе со сваркой и энергоустановками.

Источник: postroika.biz

Важность вопроса

Если Вы задаетесь вопросом, обязательно ли нужно делать заземление в своем дачном домике либо коттедже, то сразу же говорим, что без защитного контура нельзя обойтись. Даже по нормативам ПУЭ, СНиП и ГОСТу требуется делать специальный отвод, который обезопасит Вас от поражения электрическим током. Организация системы TN-S (ее правильное название) в сети 220 и 380 Вольт должна производиться еще при строительстве, т.к. потом это делать более затратно (необходимо будет менять двухжильный кабель на трех- либо пятижильный по всему дому).

Если Вы купили дачный домик, в котором не подведена система, нужно первым же делом самому сделать ее подключение. К тому же монтаж производиться быстро и не требует особых расчетов. Помимо этого желательно еще изготовить молниезащиту, но это уже не входит в требования. О том, как сделать громоотвод своими руками, мы рассказывали в отдельной статье.

Устройство контура

Контур защитного заземления состоит из наружной и внутренней подсистемы. Объединяются две трассы в распределительном щитке, который нужно установить внутри помещения. Уличная часть состоит из вкопанных в почву электродов, соединенных металлическими пластинами. От данной конструкции выводиться металлическая шина, которая и подходит к главному щиту.

Что касается внутреннего устройства защиты, она состоит из множества отдельных проводников, идущих от корпусов мощных электроприборов. Все контакты соединяются в шину, которая находится внутри щита (на фото можно увидеть устройство заземления в частном доме).

Пластина и шина соединяются между собой медным кабелем подходящего сечения. Причем кабель крепится к металлу с помощью болтового соединения. Как Вы видите, никаких сверхсложных инженерных решений тут не применяется, поэтому сделать все можно своими силами, при этом даже не имея опыта работы. Далее мы предоставим к Вашему вниманию описание, как пошагово устроить заземление в своем доме.

Разрабатываем схему

Первым делом необходимо определиться со схемой заземления в частном доме, по которой Вам нужно будет сделать всю систему.

На сегодняшний день популярностью пользуются две схемы:

• Замкнутая (в виде треугольника). Ее преимущество в более надежном функционировании, т.к. если металлическая перемычка между штырями повредится, система будет все равно работать (с другой стороны). Все размеры треугольника указаны на картинке:
• Линейная. В этом случае все штыри вкопаны в одну линию, причем ряд соединяется последовательно. Минус такой системы заземления дома в том, что при повреждении первой перемычки она вся выйдет из строя (принцип гирлянды).

Мы рекомендуем Вам сделать заземление в частном доме по схеме треугольник, т.к. по сути, монтажные работы не изменятся (все равно придется копать три ямы и вбивать три штыря), но при этом эффективность будет в несколько раз выше, чем при рядной схеме. Более подробно о заземлении треугольником мы рассказали в отдельной статье!

Помимо выше предоставленных схем заземления в частном доме, можно сделать свой вариант. К примеру, забить уголки прямоугольником либо овалом. Для примера рекомендуем Вам распечатать четыре наиболее популярных варианта:

Подготавливаем инструмент и материалы

Что касается инструментов для монтажа заземления в загородном доме (к примеру, на даче), вам понадобятся:

• сварочный аппарат (его наличие обязательно, т.к. соединение пластин и арматуры без сварки не создаст качественный контакт, тем более под почвой);
• болгарка (резать металл на подходящие куски);
• штыковая лопата;
• перфоратор;
• кувалда (чем тяжелее, тем лучше, т.к. придется вгонять штыри на 2 метра вглубь);
• набор гаечных ключей (затягивать болт).

Если Вы обладаете хотя бы небольшими навыками электрика, рекомендуем сделать сварочный аппарат своими руками! Ничего сложного в этом нет!

Из материалов следует использовать:

1. Металлический уголок из нержавеющей стали с размерами 50*50 мм, длиной не менее 2 метров. Альтернативный вариант – водопроводная труба из стали, диаметром 32 мм, толщиной стенок не менее 3,5 мм либо арматура. Также можно использовать прямоугольный профиль, главное чтобы его площадь поперечного сечения не превышала 150 мм².
2. Три полоски металла длиной 120 см, шириной 4 см и толщиной не менее 4 мм.
3. Металлическая полоса из нержавейки 40*4 мм, имеющая длину от места залегания системы к крыльцу дома.
4. Болт М8 либо М10.
5. Медный провод, к примеру, ПВ-3, толщиной не менее 6 мм² (в зависимости от того, какое сечение принято для фазного проводника).

Подготовив все необходимое, можно переходить к изготовлению заземления в частном доме. 

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 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 1,2 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.

Источник: samelectrik.ru

Что такое заземление

Это комплекс, состоящий из металлических конструкций и проводников, который обеспечивает электрический контакт корпуса электроустановки с физической землей, то есть с грунтом. Система начинается с заземлителя: металлического электрода, заземленного в грунт. Эти элементы не могут быть одиночными, для надежности они объединяются в заземляющий контур.

Как это работает

Внешний контур заземления (который находится непосредственно в грунте), соединяется с помощью надежного проводника с внутренним контуром в помещении, или с щитком заземления. Далее, с помощью внутренней сети защитных проводников, производится подключение к корпусам электроустановок, и контактам заземления на коммутационных устройствах (распределительные щитки, коробки, розетки и прочее).

Устройства, генерирующие электроэнергию, также имеют систему заземления, с которой соединяется нулевая шина. При возникновении аварийной ситуации (фаза соединилась с корпусом электроустановки), возникает электрическая цепь между фазным проводником и нулевой шиной по линии заземления. Сила тока в аварийной цепи спонтанно возрастает, срабатывает устройство защитного отключения (автоматический выключатель) или перегорает предохранительная вставка.

Результат работы исправной системы:

• не происходит возгорание силового кабеля (опасность пожара);
• предотвращается возможность поражения электротоком при касании аварийного корпуса электроустановки.

Сопротивление тела человека в десятки раз выше, чем сопротивление заземления. Поэтому сила тока (при наличии фазы на корпусе электроустановки) не достигнет опасной для жизни величины.

Из чего состоит заземление

1. Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
2. 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.
3. 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.

Важно! Неверный расчет контура заземления, игнорирование параметров, часто приводят к печальным результатам: поражение электротоком, выход из строя оборудования, возгорание кабеля.

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.

Важно! Монтаж горизонтального контура более трудоемок и связан с повышенным расходом материала. К тому же, такое заземление сильно зависит от сезонной погоды.

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.

Далее расскажем о том, как добиться правильных характеристик внешнего контура заземления.

Технология проведения работ

Выбираем место размещения заземлителей. Разумеется, недалеко от дома (объекта), чтобы не пришлось прокладывать длинный проводник, который придется механически защищать. Желательно, чтобы вся площадь контура находилась на территории, которую вы контролируете (являетесь собственником). Чтобы в один прекрасный момент, ваша защитная «земля» не была выкопана пьяным экскаваторщиком. Так что забивать штыри за забором не будем.

Подойдет огород (за исключением картофельной грядки), палисадник, клумба возле дома. Возделываемые участки предпочтительнее, они регулярно поливаются. А дополнительная влага в земле пойдет на пользу заземлению. Если ваш грунт обладает низким удельным сопротивлением — можно установить заземление на площадке, которая затем будет покрыта асфальтом или плиткой. Под искусственным покрытием земля не пересушивается. Да и риск повредить контур заземления минимален.

Разумеется, необходимо учитывать дальнейшие планы. Если в месте установки контура через год появится гараж со смотровой ямой — лучше сразу выбрать место поспокойнее.

В зависимости от формы площадки, выбираем порядок расположения электродов: в линию, или треугольником.

Важно! Вне зависимости от расположения, вертикальных заземлителей должно быть не менее трех.

Если выбран треугольник — размечаем площадку соответствующей формы со сторонами 2.5–3 метра.  Копаем траншею в форме равностороннего треугольника на глубину 70–100 см, шириной 50–70 см. Мы знаем, что все заземлители соединяются между собой. Проводник должен быть углублен на расстояние не менее 50 см, с учетом минимального уровня грунта (например, вскопка грядки). Если сверху будет уложено покрытие — его толщина в расчет не берется. Только чистый грунт.

Можно выбрать весь грунт, не только по периметру траншеи. Получится треугольная яма глубиной 0.7–1.0 м. Готовый контур можно будет засыпать грунтом с низким удельным сопротивлением. Например, золой или пеплом. Соли проникнут в землю, и будут способствовать снижению общего сопротивления растекания тока.

После чего, по углам ямы (траншеи) начинаем забивать электроды.

Параметры заземлителей (рассматриваем вертикальное расположение)

• Сталь без гальванического покрытия:

Круг — диаметр 16 мм.

Труба — диаметр 32 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 100 мм².

• Сталь оцинкованная

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 25 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².

• Медь

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 20 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 50 мм².

Важно! Категорически запрещено бурить скважины, а затем погружать в них заземлители. При таком способе монтажа сопротивление увеличивается в разы.

Грунт должен плотно облегать металлическую поверхность заземлителя. Красить электроды запрещено!

А как быть, если по расчетам длина каждого из трех электродов превышает 1.5–2 метра? Есть небольшие секреты.

1. Электроды забивают не кувалдой, а вибратором, отбойным молотком с насадкой, или перфоратором. Кувалда подойдет для высоты чуть более 1 метра. Это вариант для идеального грунта с наименьшим сопротивлением.
2. Совершенно не обязательно устанавливать трехметровую стремянку. Длинные электроды соединяются между собой по мере погружения в грунт. Если вы купили фабричный комплект — заземлители составные, можно набрать из сегментов любую длину.
3. Для кустарного изготовления также есть способ забить в землю 4 метровый уголок. Нарезаем электрод на куски по 1.5 метра. Забиваем первый сегмент. Привариваем к нему следующий — забиваем далее. И так до расчетной глубины.
   
   

   Информация: часто бывает, что заземлитель упирается в монолитное препятствие (например, на глубине 2.5 метра), а расчетная глубина — 3.5 м. В этом случае электрод просто обрезается, а в контуре заземления будет добавлен еще один стержень, для компенсации потерянной длины.

4. Если забить стержни на расчетную глубину не получается в принципе — опять же берем количеством. Линейный перерасчет (типа: вместо трех по 4 метра, забиваем шесть по 2 метра длиной) не работает. Количество заземлителей определяется только последующим замером сопротивления растекания тока.

Соединяем электроды проводником. Если арматура стальная — лучше всего подойдет сварка. Медные стержни соединяются болтовой стяжкой, проводник должен иметь сечение не менее 30% от сечения электродов.

После сборки контура, проводим замеры сопротивления растекания тока. Требования к контуру заземления для индивидуального жилья — 10 Ом. Измерение лучше доверить сертифицированным специалистам, у которых имеется соответствующее оборудование. Тем более, что при получении ТУ от энергетиков, вам все равно придется представить систему заземления для измерений. Если сопротивление выше нормы — добавляем электроды и привариваем их к контуру. Пока не получим норму.

Контур заземления внутри объекта

Как правило, это стальная шина, проложенная открытым способом по внутренней поверхности стен, вблизи пола.

В индивидуальных жилых домах монтаж внутреннего контура заземления не проводится. По причине невысокого класса опасности помещения, и небольшого количества электроустановок. Вместо внутреннего контура устанавливается заземляющий щиток, или главная заземляющая шина (ГХШ).

Щиток соединяется либо с внутренним контуром (как на иллюстрации), либо с помощью проводника с внешним контуром заземления. Непосредственно от щитка выполняется разводка проводников защитного заземления по электроустановкам. Часто вместо щитка заземления, может применяться контактная колодка «PE», непосредственно во входном щите квартиры.

Итог

Мы подробно рассмотрели, что такое контур заземления, для чего он нужен, и каким он должен быть согласно ПУЭ. Самостоятельная установка не снижает ответственности: от выполнения требований безопасности зависит ваша жизнь, и жизнь домочадцев.

Источник: ProFazu.ru

Что такое заземлительный контур

Заземление — преднамеренное создание электротехнического соединения с грунтом нетоковедущих элементов электроустановок. Данные элементы оборудования большую часть времени не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним.

Контур заземления выполняет следующие функции:

• защищает электрическое оборудование от скачков напряжения в сети;
• предохраняет жильцов от удара током;
• сопротивляется «растеканию» электроэнергии;
• используется в целях молниезащиты.

Как известно из школьного курса физики, ток всегда распространяется по принципу наименьшего сопротивления. В случае нарушения изоляционного слоя на токоведущих элементах быстро отыскивает участок с наиболее низким сопротивлением. В результате происходит пробой на корпус электробытового прибора, который оказывается под напряжением.

 

Опасность создавшейся ситуации не только в нарушении нормальной работы техники и вероятном выходе из строя приборов, но и в высокой вероятности удара током человека. Исправить положение призван контур заземления, который распределяет ток между человеком и заземляющим устройством обратно пропорционально их сопротивлениям.

Поскольку сопротивление тела намного выше аналогичного параметра у заземляющего контура, через человека проходит лишь незначительная — неопасная — часть тока, а остаток уходит в грунт. Таким образом, создавая контур заземления, необходимо сделать все так, чтобы добиться минимально возможного уровня сопротивления.

Устройство контура

Устройство заземления — группа проводников, расположенных в грунте по вертикали или горизонтали. Данные проводники (электроды) находятся недалеко от защищаемого объекта. Электроды расположены на определенной дистанции между собой и соединены металлическими элементами — полосками, трубами или прутками. Заземлительную конструкцию соединяют с домовым электрощитом при помощи кабеля или металлического проводника.

Глубина нахождения электродов в земле определяется уровнем грунтовых вод и общей влажностью почвы. Чем ближе подземные воды, тем меньшая глубина заложения необходима.

 

Обратите внимание! Нормативное расстояние от дома для контура — не меньше 1 метра. Максимальное расстояние от здания — 10 метров.

Внутренний и внешний контуры

Для создания системы заземления корпуса электробытовых устройств присоединяют к главной заземляющей шине, чтобы создать внутренний контур. Далее к этому контуру подключают металлические конструкции здания, в том числе водопроводные трубы.

Технология создания выравнивания потенциалов описывается в п.1.7.82 Правил устройства электроустановок. С наружной части здания обустраивается еще один контур — внешний. Его тоже присоединяют к главной шине.

Материалы для заземлителей

Контур заземления включает горизонтальные или вертикальные электроды.

Материалы, из которых не рекомендуется изготавливать заземлители:

• рифленая арматура;
• круглая сталь менее чем 10-миллиметрового диаметра.

Рекомендуемые материалы для создания вертикальных заземлителей:

• уголки 50×50×5 миллиметров;
• трубы диаметром свыше 32 миллиметров со стенками толщиной от 3,5 миллиметра.

Горизонтальные заземлители изготавливают из таких материалов:

• стальная проволока с 10-миллиметровым сечением (или больше);
• стальные полоски (40×4 миллиметра).

Концы уголков или круглых металлических изделий подрезают под углом 30 градусов. Это позволит электроду легче войти в грунт.

Обратите внимание! Контур заземления должен находиться ниже уровня промерзания почвы.

Составление расчета

Неопытные мастера часто создают заземление путем проб и ошибок. Вначале определяются с глубиной грунтовых вод, затем отступают от здания на некоторое расстояние и создают контур в виде треугольника, после чего сваривают электроды друг с другом и делают замер сопротивления в имеющейся конструкции. Если сопротивление превышает нормативы, добавляются новые проводники — до тех пор, пока не удается добиться приемлемых показателей.

Более продвинутый подход предполагает перед тем, как сделать контур заземления, выполнить ряд расчетов. С помощью вычислений определяют число заземлителей, длину соединительных элементов, исходя из уровня сопротивления земли.

В качестве примера рассмотрим установку системы заземления вертикального типа. Вначале устанавливают сопротивление электрода, для чего используют формулу:

Удельное сопротивление грунта по различным составам указано в таблице ниже.

В следующей таблице представлен сезонный климатический коэффициент сопротивления почвы.

Однако если грунт неоднородный, тогда применяют такую формулу:

Формула позволяет определить эквивалентное удельное сопротивление неоднородного грунта.

Если не учитывать сопротивление горизонтального заземлителя, количество электродов можно найти по формуле:

Сопротивление тока горизонтального заземлителя определяют по формуле:

Длина электрода устанавливается так:

Сопротивление вертикальных электродов с учетом горизонтального заземлителя:

Общее число вертикальных электродов определяется по такой формуле:

В таблице ниже представлен коэффициент использования заземлителей.

Параметр «коэффициент использования» указывает на взаимодействие токов в зависимости от местонахождения вертикальных проводников. При параллельном соединении электродов токи оказывают влияние друг на друга. При уменьшении расстояния между проводниками общее сопротивление контура возрастает.

Обратите внимание! Если по итогам вычислений получится не целое количество проводников, округляем результат в большую сторону.

Схема контура

Когда расчеты завершены, подбираем правильное место для установки контура. Выбираем геометрическую фигуру, в соответствии с формой которой будут расположены электроды. Чертим схему контура, учитывая типы применяемых материалов. В схеме указываем количество используемых электродов, соединительной полосы, их длину, сечение, диаметр, глубину установки.

Наиболее оптимальной схемой организации контура считается треугольник. Однако подойдет и любая другая геометрическая форма. На рисунке внизу представлены четыре варианта фигур.

Все схемы заземлительных контуров делят на 2 типа.

Замкнутые

Их преимущество в надежности, поскольку даже при повреждении перемычки между электродами сохраняется еще одна перемычка (с другой стороны). На рисунке ниже показана замкнутая схема в виде треугольника.

Линейные

В этой схеме все электроды находятся на одной линии. Соединения выполняют последовательно. Недостаток способа в том, что при выходе из строя одной из перемычек вся дальнейшая цепочка становится неработоспособной (в соответствии с принципом гирлянды). Схема линейной организации показана на рисунке внизу.

Монтаж контура

Установочные работы состоят из нескольких последовательных этапов.

Подготовка материалов и инструментов

Для выполнения работ понадобятся такие инструменты:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• штыковая лопата;
• перфоратор;
• тяжелая кувалда;
• гаечные ключи.

Необходимые материалы:

1. Металлический уголок (лучше из нержавейки) размером 50×50 миллиметров и длиной 2 метра. При отсутствии уголка подойдет труба диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок 3,5 миллиметра или арматура.
2. Металлические полосы 40×4 миллиметра. Предназначены для прокладки от системы к дому.
3. Болты М8 или М10.
4. Медный проводник толщиной от 6 квадратных миллиметров.

Выбор места

Первый этап работы состоит в том, чтобы определиться, где сделать заземляющий контур. От правильности выбора зависит безопасность системы. Для создания контура нужно подобрать место, где нахождение человека или домашнего животного исключено.

Лучше всего разместить систему в укромном месте, например, вдоль забора за домом. Рекомендуется огородить опасную зону заборчиком, бордюром, декоративными валунами и т. п.

Земляные работы

Необходимо выкопать траншею в виде выбранной геометрической фигуры. Если речь идет о треугольнике, создают фигуру со сторонами 120 сантиметров (проверенная опытом оптимальная дистанция). Рекомендуемая глубина траншеи — 50 – 70 сантиметров. Такая же траншея выкапывается по направлению к электрощиту.

Сборка конструкции

Электроды вбивают в землю на двухметровую глубину. Должны быть видны только верхушки, которые в дальнейшем используют для создания сварочных соединений.

К верхушкам установленных электродов приваривают пластины (полосы). В итоге должен получиться металлический каркас в виде треугольника. Еще одна пластина кладется в траншею, идущую к электрощиту. Эту пластину прихватывают к близлежащей вершине треугольника сваркой или держателем.

Далее присоединяют кабель к пластине. Для этого используют болтовое соединение. Для последующего подключения шины заземления лучше использовать медный проводник. К заземляющей шине присоединяют винт (сваркой) и осуществляют соединение с жилой. К винту подключают медный кабель с помощью пары шайб и гаек.

Обратите внимание! Болтовое соединение должно быть видимым на поверхности и доступным для проверочных мероприятий.

На этапе изготовления контура следует особое внимание уделять прочности соединений. Сварные швы простукивают молотком, а болтовые соединения подтягивают ключом.

Последний этап монтажных работ — засыпка траншеи грунтом.

Совет! Для улучшения проводимости почвы желательно под основание всех электродов залить соляной раствор. Однако у такого действия есть обратная сторона — металл будет быстрее ржаветь.

Проверка сопротивления в контуре

Еще одна работа, которую предстоит сделать, — проверка контурного сопротивления. Идеальный вариант — наличие специального прибора для тестирования. Название устройства — Ф41023-М1.

Однако стоимость такой техники велика — бывают приборы только у профессионалов. Для проверки разумнее пригласить работников энергетической компании. Специалисты сделают замеры и на основании полученных результатов выдадут технический паспорт, составят протокол на заземляющее устройство.

В домашних условиях (в случае отсутствия прибора и сторонней помощи) сопротивление проверяют более простым способом: подключают к сети 100-ваттную лампочку (или даже мощнее). Один контакт осветительного устройства подключают к заземляющему контуру, другой — к фазе. Яркий свет указывает на то, что монтаж системы осуществлен правильно. Тусклое свечение свидетельствует о слабом контакте между участками конструкции. Иными словами, необходимо перепроверить всю систему и найти недостаточно прочные соединения.

Считается, что контур сделан правильно, если подключенный между фазой и заземлением электроприбор мощностью 2 кВт будет работать, а снижение напряжения на указанном участке не превысит 10 Вольт.

По правилам ПУЭ (1.7.101) сопротивление проводника в любой сезон года не должно быть выше 2,4 и 8 Ом при линейных напряжениях для соответственно 660, 380 и 220-вольтовых источников трехфазного тока. То же самое относится к 380, 220 и 127-вольтовым источникам однофазного тока.

Обратите внимание! В системе заземления типа TT невысокий уровень сопротивления — хороший признак. Однако если речь идет о системе TN-C-S, уровень сопротивления не должен быть меньше 4 Ом, т. е. показателя трансформаторной подстанции. В противном случае нагрузка на заземление воздушной линии перейдет на контур частного дома.

Наиболее распространенные ошибки

При создании контура следует избежать ряда ошибок:

1. Если решено обратиться к электромонтажникам, необходимо особое внимание уделить качеству материалов, которые рабочие собираются использовать. Некоторые подрядчики стремятся удешевить свои услуги путем экономии на электродах, устанавливая проводники с небольшой проводимостью (к примеру, заржавевшую арматуру). Некачественные материалы значительно снижают эффективность защиты или даже делают затею вовсе бессмысленной.
2. Устройство заземления находится на слишком большом расстоянии от дома.
3. Установка контура в сухом месте. Вода улучшает проводимость — чтобы система работала эффективно, она должна находиться во влажном месте. Если такое место отсутствует, придется задуматься об искусственном увлажнении.
4. Объединение заземлительного контура с молниезащитой. Если в распредщите не вмонтировано устройство УЗИП, размыкающее цепь в виде ответной реакции на сверхзаряд, значительный ток из молниеприемника выведет из строя электрическое оборудование.

Контур заземления — важнейшая мера, обеспечивающая безопасность пользования электрическими приборами в частном доме. Если решено выполнить все работы своими руками, необходимо аккуратно придерживаться всех технических правил и рекомендаций, в том числе по технике безопасности. Если уверенности в своих силах недостаточно, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Источник: 220.guru