Металл для контура заземления

Обновлено: 04.10.2024

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление

Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения

Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).

Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).

Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:

Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
в составе электросети объекта

Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд :-) между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
- при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
- при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
В3. Расчёт сопротивления заземления

Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей

При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

Разные типы заземлителей в различных видах грунтов

В недалеком прошлом мало кто задумывался о материалах, из которых сделаны заземлители. Использовалась преимущественно обычная, её ещё называют "чёрная", сталь. Итог один — заземление работало от силы десяток лет, после чего коррозия, съевшая изрядную часть заземляющего устройства, делала его фактически неработоспособным.

Сейчас же, после введения таких нормативных документов, как ГОСТ Р 50571.5.54-2013 и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, которые предписывают использовать материалы, обеспечивающие необходимую коррозионную прочность, мало кто рискнет сэкономить и сделать заземление по-старинке. Да и экономия получается только умозрительной, после недолгих лет эксплуатации объекта потребуется полная реконструкция заземляющего устройства, превосходящая по своим затратам стоимость коррозионностойкого заземления.

Рыночный ассортимент стойких к коррозии материалов для заземлителей не очень велик, но выбор отнюдь не прост. Как понять, какой материал использовать: медь, омедненную сталь, нержавейку или оцинкованную сталь? Ответим на этот вопрос и поможем подобрать правильный заземлитель, подходящий под определенные условия.

Рассмотрим в чем заключаются особенности заземлителей, выполненных из различных металлов, а также какие факторы влияют на их срок службы.

Медные заземлители

Медные заземлители стойки к коррозии почти в любых условиях. Исключением может быть только грунт высокой кислотности. Срок службы таких заземлителей в обычных грунтах — более 100 лет, в агрессивных — более 50 лет.

Из-за того, что медь достаточно мягкий материал проблематично использовать вертикальные электроды большой длины. Два-три метра — предел, более длинные будут гнуться при монтаже. Ещё одним недостатком чистой меди будет её высокая цена.

Заземлители из омеднённой стали

Заземлители с покрытием из меди (в соответствии с ГОСТ Р 50571.5.54-2013 оно должно быть не менее 250 мкм) очень долговечны в большинстве видов сред. Как и в случае с чисто медными заземлителями, в малоагрессивных грунтах они служат более 100 лет, в щелочных и кислотных почвах — более 50. Единственные неподходящие условия для омедненных заземлителей — сильнокислые почвы. Но даже в таких агрессивных средах срок службы будет около 30 лет.

Обусловлено это тем, что в случае электрохимической коррозии даже такой тонкий слой меди остается невредимым, потому что он восстанавливается за счет находящейся внутри стали. Напрямую слой меди корродирует только в неподходящих для нее сильнокислых условиях.

Весомым преимуществом омедненной стали по сравнению с чистой медью является ее механическая прочность. Это делает возможным монтаж вертикальных электродов большой длины, реально забить электрод на 30 м и более.

Ценовая категория омеднённых заземлителей значительно дешевле, чем у чистой меди. По соотношению цена/качество/долговечность омедненная сталь будет самым оптимальным выбором.

Заземлители из оцинкованной стали

Такие заземлители можно назвать базовым бюджетным вариантом из всех коррозионностойких. Оцинкованная сталь хоть и обеспечивает намного больший срок службы, чем обычная черная сталь, но с материалами, описанными выше, ей не сравниться.

Оцинкованная сталь совершенно несовместима с растворами солей и щелочью. В средах с их содержанием цинк активно корродирует, полностью растворяясь примерно за 10 лет. В остальных же условиях оцинкованные заземлители служат около 30 лет, что не всегда подходит для объектов с длительным расчетным сроком эксплуатации.

Не очень приятным для оцинкованной стали будет соседство со стальной арматурой фундамента. В процессе электрохимической коррозии слой цинка окисляется (разрушается), восстанавливая сталь. В результате оцинкованный заземлитель будет служить еще меньше.

Не допускается механическое соединение металлов, между которыми электрохимический потенциал превышает 0,6 мВ.

Соединение цинкового покрытия со сталью, хоть и в пределах допустимых величин, но и нейтральным его не назовешь. С остальными металлами цинк "дружит" ещё хуже, он самый сложный в отношении подбора пары, в чем мы можем убедиться из таблицы.

Заземлители из нержавеющей стали

В заземлителях используется коррозионно-стойкая сталь марки 03Х18Н10, либо аналогичная с похожим процентным содержанием хрома и никеля. Особое сочетание химических элементов в стали этой марки позволяет ей демонстрировать крайнюю стойкость к коррозии в любых средах. Единственным слабым звеном может быть водная морская среда.

Срок службы заземления из нержавеющей стали составляет 100 лет и более. Стоимость нержавеющих заземлителей выше других материалов, тем не менее коррозионностойкие качества делают её отличным выбором на объектах, требующих высокую надёжность, а также, если размеры заземляющего устройства не очень велики.

Заключение

Как мы видим из этого небольшого анализа, коррозионностойкие заземлители можно подобрать под любые условия и под любой бюджет. Если статья не помогла ответить на вопросы, обращайтесь в Технический Центр ZANDZ. Мы подробно расскажем о преимуществах того или иного материала для заземления и поможем сделать правильный выбор.

⚡ Контур заземления для частного дома.

Всем привет. Прошлым летом решил сделать контур заземления для своего дома.
У нас его не было. Проводка старая. Все розетки без заземления. Стиральная машинка иногда била током. А тут еще жена засмотрелась на посудомойку… В общем, решил и контур сделать, и проводку поменять, и УЗО впихнуть. Все равно ремонт по дому идет…

Пообщавшись с электриками выяснил, что нужна система ТТ. Самая простая, в принципе. К дому два провода — фаза и ноль. И третий я кидаю сам — заземление. Заземление никак не связано с электросетью, ноль НЕ соединен с моим заземлением. Не буду вдаваться в подробности, в инете куча теории по всем системам заземления.

Прикупил:
9м металлического уголка 50х50х4мм. Уголок пойдет на заземлители, колы, которые вбиваются в землю.
Можно вместо уголков использовать гладкие круглые штыри (но не арматуру).Или трубы. Главное — площадь сечения заземлителя не менее 100мм2. Так что уголок у меня с запасом. Можно взять и 40х40.
Метров 12 металлической полосы 40х4мм. Этим буду соединять заземлители и вести от контура к дому.
Медный провод 10мм2 для заземления. Его я буду тянуть от контура к щитку на шину заземления. На материалы потратил около 5 000 руб. Не так уж и дорого. С работой кого-то нанимать выйдет значительно дороже…

Разрезал "болгаркой" уголки ровно по три метра. С одной стороны срезал углы, заострил. Получилось три кола по три метра. Внимание! Для каждой местности и почвы длина колов и расстояния между ними индивидуальна! У нас хватит и два с половиной метра, три — с запасом. И правило есть — какие заземлители — такое и расстояние между ними. Или кратное. Где-нибудь на севере или юге, в болотах или в песках нужны колы длиннее, а может можно короче…

Теперь у меня веселенькая работа по выкапыванию траншеи под контур. Решил делать треугольником. можно и в линию. Но треугольником показалось лучше — при обрыве где-нить линии соединения заземлителей контакт все равно останется и контур будет работать. Прикинул равносторонний треугольник со стороной 3м вершиной к дому и погнал с лопатой… Выкопал траншею более 50см. Надо, чтобы полоса соединения была на глубине не менее 50см. По углам еще немного углубился и самое интересное — работа кувалдой. Так как я не качок — руки у меня после этих работ просто отрывались…)

Вогнал колы на три метра в землю. Ну почти на три метра. Вгонял долго и упорно. Под колы лил водичку, давал постоять — и дальше… Верхние концы колов знатно расплющились и завернулись. Пришлось срезать немного болгаркой — сантимов на 5-10. Болгаркой в яме работать неудобно, скажу я вам…

Затем — сварка. Надо тщательно обварить соединения полосы с уголками. Шов должен быть на каждом соединении 10см, не менее. Варить надо тщательно. В земле место сварки может быстро сгнить и линия оборвется. Потом заземление не поможет…

Все обварил. Приварил полосу в сторону дома и вывел на стену.

Замазал все точки сварки автомобильной мастикой. Все же должна продлить жизнь местам сварки в земле. Весь контур мазать мастикой или красить нельзя! Должен быть контакт с грунтом! В этом и смысл…

Выведенную полосу просверлил, прикрутил к стене. Покрасил. На конце приварил болт М8.

На место соединения надел небольшую монтажную коробку, завел провод, надел клемму на болт и хорошенько зажал гайкой.

Все, готово! Можно засыпать траншею землей. Да, быстренько проверил работоспособность обычной лампой накаливания. Это неправильно и так делать нельзя, но я сделал) Чисто для себя. Один провод от лампочки на землю (к болту заземления), один — на фазу из домашней сети. Лампочка горит ярко — все хорошо. Тускло — надо наращивать контур (добавлять и приваривать заземлители). Не горит — все плохо. Или просто неправильно подсоединили). По уму — надо звать специалиста и пусть замеряет сопротивление контура…

Скажу так — стиральная машинка больше не бьется током. Посудомойка работает. При попадании фазы на землю срабатывает узо. Пихать пальцы в розетку не пробовал. Пока что)

Всем спасибо, кто дочитал. Более подробно и нагляднее в видео. Авось кому пригодиться. Гараж можно так же заземлить. Я не буду — у меня линия от дома идет. Только кабель надо поменять на трехжильный)

Заземление в частном доме

При отсутствии защитного заземления в определенных условиях электроника просто выйдет из строя. Это особенно актуально для загородных районов и сельской местности, где до сих пор используются старое оборудование и линии для электропередачи. Поэтому хозяева, проживающие в таких местах, вынуждены самостоятельно делать защитное заземление в частном доме. Если все сделано правильно, в том числе и ввод, то при возникновении токовых утечек происходит мгновенное срабатывание УЗО и опасный участок оказывается обесточенным. Точно такие же мероприятия проводятся и в деревянном доме.

Необходимость заземления в частных домах

Среди мероприятий по обеспечению электробезопасности загородного домовладения, важнейшей составляющей является защитное заземление в частном доме, наполненном большим количеством современной бытовой техники. Кроме того, схема домашней электрической сети не пройдет согласование и утверждение, если в ней отсутствует система защитного заземления.

Правильное заземление позволяет эффективно решать следующие задачи:
- Защита от поражения током людей, проживающих в доме, в случае их соприкосновения с приборами, у которых нарушена изоляция. В случае необходимости выполняется даже заземление электрощита.
- Обеспечение корректной и безопасной работы современного оборудования и бытовых электроприборов.
- Газовое оборудование (котлы) будут эксплуатироваться в безопасных условиях.
- Существенно повышается эффективность молниезащиты, заземляемой и соединенной в единое целое со всей системой.
Организация заземления и его необходимость основаны на физических законах, определяющих движение электрического тока в сторону с минимальным сопротивлением. Когда у прибора повреждается изоляция, он выходит наружу и замыкается на корпус. Оборудование перестает нормально функционировать, а человек рискует попасть под действие электротока при случайном касании такой поверхности.

Если же заземление в частном доме установлено и смонтировано по всем правилам, распределение электрического тока будет происходить с учетом сопротивлений человеческого тела и заземляющего контура. Поскольку сопротивление заземления существенно ниже по сравнению с телом, ток начнет протекать именно по этой цепочке и уйдет в землю, не причинив человеку никакого вреда. Это самый простой ответ на вопрос, для чего нужно заземление.

Принцип работы заземляющих систем

Главная функция любой заземляющей системы заключается в том, чтобы соединить между собой электропроводящие части приборов и оборудования со специальной металлической конструкцией, вплотную контактирующей с грунтом. В электротехнике данная конструкция известна как заземлитель, заземляющее устройство или заземляющий контур. В его состав входят металлические детали, изготовленные из уголков, труб, и других профильных материалов, соединяемые друг с другом с помощью сварки.

Защитные устройства заземления снижают потенциал в точке соприкосновения человека с корпусом устройства и выводят его на безопасный уровень. В этом и заключается принцип работы данных систем, основанный на движении электрического тока в направлении минимального сопротивления. Весь процесс занимает очень короткое время, в течение которого происходит срабатывание защитного автоматического устройства – УЗО, полностью отключающего подачу напряжения.

Современные стандарты предусматривают использование во внутренней электрической сети трехжильного провода. В числе трех жил имеется проводник, с помощью которого осуществляется заземление розетки в частном доме и последующее соединение приборов и устройств с защемляющим контуром, расположенном в грунте. При использовании вместе с молниеприемниками, защитные системы дополнительно оборудуются разрядниками, способными выдерживать токи и напряжения с большой величиной.

Основным требованием к заземляющей конструкции коттеджа является ввод металлических деталей в грунт. Улучшению такого контакта способствует повышение электропроводности почвы возле заземлителя, осуществляемое различными способами. Одним из них служит непосредственное химическое воздействие на грунт различными реактивами, в том числе и солью. Данный фактор нужно учесть при устройстве заземления частного дома своими руками. Если конструкция выполнена правильно, ток будет свободно стекать в почву.

Типы заземления для частного дома

При возведении нового здания или замене старой проводки, хозяевам приходится решать проблему, какое заземление в частном доме выбрать в конкретном случае. Для современных объектов больше всего подходят системы ТТ и TN-C-S. Каждая из них имеет свои характерные особенности, а также положительные и отрицательные стороны. Рассмотрение их поможет разобраться, какое заземление выбрать.

Следует учитывать тот фактор, что для подачи питания используются трансформаторные подстанции с глухо заземленной нейтралью и ЛЭП с четырьмя проводами. Это особенно важно, когда делается заземление в частном доме своими руками на 380 вольт с использованием трех фазных и одного PEN-проводника, объединяющего в себе землю и ноль.

Если используется схема заземления частного дома TN-C-S, то ввод оборудуется повторным заземлением проводника PEN. Если же применяется система TN, в этом случае этот объединенный проводник разделяется на РЕ и N. При этом используется уже трех- или пятижильная проводка. Соединение между собой проводников РЕ и PEN строго запрещается. В связи с этим, точка их разделения должна находиться перед коммутирующими устройствами.

Серьезным минусом таких систем является возникновение опасного напряжения на корпусах электроприборов в случае обрыва проводника PEN. Поэтому данная схема используется лишь на современных ЛЭП, оборудованных СИП-проводом с низкой вероятностью обрыва.

В системах ТТ отсутствует соединение между заземлением здания и PEN-проводником. Этим и отличается данный контур заземления в частном доме от предыдущей схемы. Основным недостатком такой системы является появление опасного потенциала на корпусе устройства в случае короткого замыкания фазы на землю. Для срабатывания автомата тока короткого замыкания оказывается недостаточно, поэтому дополнительно подключаются УЗО, обеспечивающие гарантированное прекращение питания. Такая схема подходит не только частному дому, но и дачному участку.

Заземление в частных домах со старой проводкой

Многие хозяева дач и частных домов сталкиваются с проблемой подключения индивидуального заземления при наличии старых схем электропроводки, зачастую находящейся в ветхом и даже неисправном состоянии. В подобных случаях наиболее приемлемым вариантом считается полная замена домашней сети, когда меняется весь провод и кабель.

Данный вариант считается дорогим, и не все имеют финансовые возможности для его осуществления. Поэтому приходится использовать уже имеющиеся ресурсы и решать проблему путем их улучшения и совершенствования.

Начинать ремонт рекомендуется с установки новых распределительных коробок, розеток и выключателей. Места их установки и сам ввод можно оставить прежними, обращая лишь внимание на наличие или отсутствие заземляющих проводов. Перед тем как подключить заземление, они через распределительную коробку соединяются с шиной заземления, устанавливаемой в щитке.

В другом случае можно полностью отключить старую сеть и оставить ее внутри стены. Взамен прокладывается наружная проводка в пластиковых кабель-каналах. Для установки новых розеток и выключателей можно использовать старые отверстия или просверлить новые в более удобных местах. Распределительные коробки должны быть также освобождены от старой проводки.

При желании старый провод можно не отключать, а использовать ее для подсоединения маломощных бытовых приборов. Для новой линии, оборудованной заземлением, потребуется установка более современного распределительного щита. Если нет желания менять всю проводку, подключение заземления можно выполнить одной лишь прокладкой заземляющего провода, уложенного в пластиковый кабель-канал.

Основные компоненты заземления для частного дома

Перед тем как приступать к устройству заземления, нужно изучить все детали и элементы, что потребуются для заземления в частном доме и определиться с местами их установки и монтажа.

В первую очередь обустраивается заземляющий контур, представляющий собой сборную конструкцию. Для ее изготовления используются гладкие прутки, стальные трубы, уголки и прочие типовые профильные материалы, а также заземляющий провод. После размещения в грунте, отдельные детали свариваются между собой, обеспечивая качественный контакт с землей и быстрое стекание в нее электрического тока. В связке с контуром заземления обычно устанавливается УЗО, мгновенно отключающее сеть в случае соприкосновения с токоведущими частями.

Кроме того, при устройстве заземления потребуется выполнить следующие действия:
- На главной заземляющей шине – ГЗШ, установленной внутри щитка, создается отдельная клемма РЕ, которая будет использована для подключения повторного заземления.
- От этой же клеммы отводится медный провод, предназначенный для соединения с заземлителем.
- Далее выполняется изготовление самой заземляющей конструкции, устанавливаемой с непосредственной близости от дома.
Заземлители бывают искусственными, создаваемые специально, при отсутствии имеющихся условий, и естественными, когда используются уже имеющиеся строительные конструкции, детали и элементы, подходящие для этих целей.

Если планируется заземление на даче своими руками, схема в этом случае рекомендуется с использованием естественных элементов. Лучше всего подходят металлические или железобетонные элементы самого здания. Можно воспользоваться стальными трубопроводами, свинцовой защитой силового кабеля и другими металлическими сооружениями в виде опор и столбов.

Конструкция контура заземления

Поскольку заземляющий контур является основным элементом системы, его конструкцию следует рассмотреть более подробно.

В качестве конфигурации применяется треугольник, прямоугольник, прямая линия, дуга или овал. Чаще всего устройство заземления в частном доме выполняется с контуром в виде треугольника, поскольку это наиболее оптимальный вариант, подходящий лучше всего. Его равнобедренная конфигурация способствует созданию наибольшей площади рассеивания токов. Параметры конструкции отвечают всем нормативам, а затраты на обустройство – минимальные.

Расстояние между отдельными штырями может составлять от единичной до двойной длины такого штыря. То есть, при забивании элемента на 3 метра в грунт, расстояние между ними получится от 3 до 6 метров. Такие показатели обеспечивают нормальное сопротивление контура заземления. Стороны треугольника не всегда получаются ровными. Допускается сдвиг штырей при наличии камней и других препятствий внутри грунта.

Нередко естественные условия позволяют использовать для подключения только схему полукругом или в линию, когда штыри выстраиваются в линию. Такая схема предполагает использование большего количества электродов, обеспечивающих достаточную площадь рассеивания токов. Это является серьезным недостатком в связи с увеличением материалоемкости конструкции и проблем при забивании в землю. Поэтому, по возможности, хозяева любого загородного дома стараются сделать контур в виде треугольника.

Для достижения максимальной эффективности заземления, сопротивление контура не должно превышать 4 Ом. Это условие обеспечивает качественное и надежное соединение и контакт заземлителей с грунтом. Многое зависит и от материалов, используемых в качестве соединяющего средства для штырей. Обычно для этих целей применяется стальная полоса или уголок, соединяемые с электродами при помощи сварки.

Следует обращать особое внимание на качество сварных швов. Для связки в качестве проводника также можно воспользоваться медным проводом, сечение которого не ниже 10 мм², или алюминиевым – сечением не ниже 16 мм2. В качестве креплений используются крупные болты, привариваемые к штырям. Провод накручивается на болт, прижимается шайбой и фиксируется гайкой.

Контур заземления

Система подачи электроэнергии соединяется через распределительный щит с внутренней проводкой помещений. В процессе эксплуатации вполне возможно возникновение неисправностей и аварийных ситуаций, приводящих к токовым утечкам. В связи с этим в каждом доме выполняются защитные мероприятия, среди которых важную роль играет контур заземления, устанавливаемый отдельно или совместно с устройствами защитного отключения. Данные системы монтируются в соответствии с ПУЭ, защищая людей и оборудование от поражающего действия электротока.

Общие сведения о заземляющем контуре

Стандартный контур заземления представляет собой комплекс металлических конструкций, размещенных в земле, на определенных расстояниях между собой и незначительном удалении от защищаемого объекта.

Данная схема выполняет следующие функции:
- Защищают людей от поражения электротоком, а приборы и оборудование – от перепадов напряжения.
- За счет сопротивления не дают энергии бесконтрольно растекаться в окружающей среде.
- Обеспечивают защиту от последствий ударов молнии.
Если требуется сделать наружный контур заземления в этом случае большинство конструкций изготавливается из стальных труб, уголков, гладких прутков и других профильных материалов. Длина каждого элемента не превышает 3 метров. Они забиваются кувалдой в твердый грунт, засыпаются землей и утрамбовываются. Нежелательно использовать бетон, поскольку в дальнейшем ремонт таких конструкций будет невозможен.

Забитые электроды соединяются между собой тонкой стальной полосой, толщиной не менее 4 мм. Крепления осуществляются сваркой или болтовыми соединениями. Далее конструкция соединяется специальным заземляющим кабелем со всеми приборами, находящимися в доме, в первую очередь с высоким потреблением нагрузки. Для повышения качества работы системы нередко на объекте дополнительно устраивается внутренний контур заземления.

Данные для расчетов конструкции можно получить путем проведения необходимых исследований. В соответствии с типом и характером грунта определяется глубина залегания электродов, их количество и другие параметры. Выбирается наиболее подходящий материал для изготовления конструктивных элементов. Идеальными вариантами под контур заземляемого объекта считаются глинистые грунты, суглинки и черноземы.

Запрещается устанавливать заземление в каменистых или скальных грунтах, поскольку они являются проводниками тока и обладают низким сопротивлением.

Требования ПУЭ к контуру заземления

Прежде чем проектировать и на практике осуществлять устройство контура заземления, следует внимательно изучить требования ПУЭ по данному вопросу. Это позволит избежать ошибок, качественно выполнить соединения и подключения, соблюдая все нормативы и стандарты. Изучив нормативную документацию, вполне возможно самостоятельно изготовить внешний контур заземления, при наличии теоретических знаний и практических навыков.

В соответствии с ПУЭ, каждый выход из здания должен иметь повторный контур заземления. Для этих целей рекомендуется воспользоваться естественными заземлителями из числа расположенных рядом металлических и железобетонных конструкций. Большая часть их поверхности должна контактировать с грунтом. Если контур заземления дома соединяется с конструкциями, расположенными в условиях агрессивной среды, они должны быть защищены специальным покрытием.

Правилами определяются и те элементы, которые не могут служить контуром заземления. В первую очередь, это изделия из железобетона, находящиеся под напряжением, трубопроводы для транспортировки горючих веществ, трубы канализации и отопления. Если без естественных заземлителей никак не обойтись, необходимо выполнить предварительные расчеты и решить, как правильно сделать выбор той или иной конструкции, после чего выбирается наиболее оптимальная схема подключения.

При возведении новых зданий применяются искусственные заземляющие контуры, монтируемые в процессе строительства. Данный способ заземления используется чаще всего, поскольку на местах не всегда имеется возможность воспользоваться естественными факторами. Следует учитывать и сопротивление грунтов, непосредственно влияющее на работоспособность систем, в том числе и на контур заземления ТП.

Если почва постоянно влажная, то ее сопротивление всегда будет ниже допустимого уровня. Эти и другие параметры нужно брать во внимание при расчетах и разработке конструкции заземляющего контура.

Типы и конструкции заземления

В частных домах требования ПУЭ допускают использование различных типов заземлений. В конструкцию обычного контура входят вертикальные электроды и одна горизонтальная перемычка. Все элементы должны быть одного размера и с круглым сечением в разрезе. Обычно они изготавливаются из толстой арматуры, труб или стальных прутьев.

Классической фигурой является контур заземления с конфигурацией треугольник, состоящий из арматурных прутьев в количестве 3 штук, размером 2 метра и более. Чем больше расстояние между прутками, тем эффективнее будет работать система. Минимальная дистанция составляет 1,5 м.

После того как электроды забиты в грунт, они соединяются между собой. На каждую сторону устанавливается отдельная полоса, закрепляемая на одной и той же высоте. Это и есть медные или стальные горизонтальные заземлители устанавливаемые на верхнюю часть штырей.

Место для установки контура в частном доме выбирается там, куда люди заходят очень редко. Предпочтение отдается северной стороне, которая плохо освещается и способствует сохранению в почве большого количества влаги. Расстояние от контура до стены дома должно быть не менее 1 метра.

В другом варианте заземление имеет конструкцию глубинного типа. В нем практически отсутствуют минусы, характерные для обычного способа, поскольку используется модульно-штыревая система. Весь комплект для сборки, сделанный на заводе, в техническом плане подтверждается сертификатом. Основным преимуществом данных систем является их соответствие нормативам, они отличаются повышенным сроком службы – от 30 лет и выше.

Электрический заряд стабильно растекается, независимо от погодных условий. Глубина залегания электродов достигает 30 метров, обеспечивая качество и надежность заземления, а вся собранная схема не требует постоянных проверок.

Инструменты и материалы

Для расчета материалов проводятся необходимые измерения, после чего составляется подробная схема контура с привязкой к конкретному зданию.

Затем нужно подготовить инструменты. Обязательно понадобится лопата, кувалда, набор гаечных ключей, перфоратор, болгарка с отрезными кругами, сварочный аппарат с электродами, измерительные приборы для замеров тока, напряжения и сопротивления.

Перечень материалов состоит из следующих наименований:
- Стальные уголки для электродов с полками 50х50 или 60х60 мм, длиной от 2 метров и выше. Технические требования ПУЭ допускают использование вместо них стальных труб в качестве заземлителя, диаметром не ниже 32 мм. Средняя толщина стенок составляет 3-4 мм и более.
- Материалы для горизонтальных заземлителей в количестве 3 металлических полос. Длина соответствует размеру стороны треугольника, толщина – 4-6 мм, ширина – от 4 до 6 см.
- Соединительная полоса из нержавеющей стали, соединяющая заземляющий контур с крыльцом здания. Размеры сечения составляют 40х4 или 50х5 мм.
- Медный токопровод, сечением не менее 6-7 мм 2 .
- Набор болтов М8, М10.
Технические характеристики проводников выбираются по специальным таблицам. Их размеры должны быть не меньше указанных, все отклонения допускаются только в большую сторону.

Монтажные работы

После того как было определено место установки заземляющего контура, составлен чертеж, выполнены все расчеты и подготовительные работы, можно приступать к непосредственному монтажу конструкций и решать, как сделать контур заземления в данных условиях.

Вначале нужно выкопать траншею глубиной от 70 до 100 см. В вершинах треугольника с помощью кувалды забиваются уголки, обеспечивающие первоначальное сопротивление системы. Средняя глубина забивки составляет 2-3 м. Если грунт слишком твердый и электроды в него входят плохо, необходимо использовать специальный бур, высверлить отверстия и уже в них вставить заземлители.

Перед монтажом концы металлических электродов рекомендуется заострить, чтобы они легче входили в грунт. Штыри не нужно забивать полностью в землю, над ее поверхностью должно оставаться примерно 30 см для крепления. Далее горизонтальные и вертикальные части свариваются между собой, и вся конструкция подключается к металлической полосе, которая, в свою очередь, соединяется с заземляющим проводником.

Затем этот заземлительный провод соединяется с шиной, установленной в распределительном щитке. В местах соединений производится обработка антикоррозийными составами.

Проверка заземляющего контура

После решения, как сделать контур заземления, следует проверить работоспособность полученной конструкции. Проверка начинается с мест соединений. С этой целью выполняется простукивание молотком сварных швов, а болтовые соединения проверяются гаечными ключами.

Для замеров сопротивления привлекаются квалифицированные специалисты, которые составляют акт по итогам проверки. В системе ТТ этот показатель должен быть низким, а в системе TN-C-S, наоборот, с более высоким значением.

Если нет возможностей для официальной проверки, она легко делается своими силами. В этом случае следует выяснить, смогут ли бытовые приборы нормально работать при токе, максимальном для установленного автоматического выключателя. С этой целью используется специальная схема, когда берется переносная розетка, от которой один провод подключается к фазе, а второй – к заземляющему контуру.

После этого в розетку включается заданная нагрузка мощностью в пределах 2 кВт. Если она работает устойчиво, а падение напряжения между фазным и заземляющим проводником не превышает 10В, значит заземление хорошее, выполняет требования ПУЭ и свои функции в полном объеме. Данная операция требует осторожности и соблюдения мер электробезопасности, особенно в местах непосредственного расположения защитного контура.

Читайте также: