Контур заземления в частном доме: устройство, монтаж

Технологии развиваются, разнообразные электроприборы заполняют наши дома, квартиры и дачи, и заземление становится страховкой, которая гарантирует безопасность и строению, и всем проживающим. Если все сделать правильно, то холодильники, стиральные печи, хлебопечки и утюг могут работать параллельно, не составляя угрозы возгорания. Не создав заземление дома, электроприборы станут опасными (не исключен пробой на корпус). Поэтому проводить данный процесс надо с чувством, тактом и знаниями во всех отношениях.

Для чего нужно заземление?

Чтобы обеспечить заземление, стоит разобраться, как оно устроено. Такое устройство необходимо с целью обеспечения электросоединения с «землей». Туда входят разные заземляемые части оборудования.

Системы заземления бывают разными. Поэтому и требования к нему будут отличаться. Сопротивление заземляющего устройства (ЗУ) в каждом из видов (TN-C, TN-C-S, TT, TN-S, IT) — свое.

Следует помнить, что на ЗУ влияют:

• грунтовый тип;
• его структурность;
• его состояние;
• глубина прокладки электропровода;
• количество используемых проводов электросистемы;
• свойства электродов.

То есть, каждая электроустановка имеет нетоковедущую часть. Именно ее следует соединять с землей. Выполняется это действия преднамеренно и имеет за цель «взять» на нетоковедущие части проведение тока в экстренных ситуациях. Причиной могут оказаться разные факапы, в том числе, нарушения изоляции.

Исходя из того, что ток течет в сторону минимального сопротивления, он всегда будет «искать слабое место». Значит, если есть пробой и нарушения в изоляции, то низкое сопротивление станет точкой или направлением, куда «уйдет ток». В этом случае спасают контуры заземления. Они позволяют перераспределить ток. Например, между человеком и ЗУ в обратно пропорциональном порядке. То есть сопротивление тела больше, чем у контура. А значит, через него может пройти предельно допустимое количество тока. Остальное же направится в грунт. По этой причине сопротивление контура должно быть всегда минимальным. По сути, устройство заземления базируется на использовании вертикальных и горизонтальных электродов, заложенных на глубине грунтовой смеси на участке.

А это значит, что немаловажен и состав земли вокруг дома.

Для монтажа контура заземления лучше всего подходит:

• торф;
• суглинок;
• глинистые грунты с повышенной влажностью.

Монтаж контура заземления не ведут на таких почвах как:

• скалы;
• камни.

В зависимости от того, какое обозначение заземления нанесено, все понимают, соединен ли прибор с грунтом. Это может быть стандартный символ или указывающий на заземление на корпус/массу.

Способы заземления

Учитывая, что заземление дома проводят в виде соединения определенной части оборудования или электроцепи с грунтом, для этого используются штыри. Они должны быть металлическими, с необходимой длиной и диаметром. Их забивают в грунт и соединяют вместе.

Есть несколько способов проведения заземления своими руками:

1. Традиционный. Состоит из чернометаллических полос, труб и уголка. В этом случае следует вбить в грунт 3 металлических электрода в виде треугольника. Глубина «ввода» — 3 м. Здесь есть несколько минусов — трудозатратность и разъедание металла коорозией.

2. Модульно-штыревой. Создается с помощью специальных стержней. Они покрываются медью, а внутри — металлические. Чтобы соединить части конструкции из металла, задействуются полосы с латунными зажимами. Если их нет — подходит и медный провод. Иногда соединяют контур заземления и щиток-распределитель.  

3. Естественные заземляющие элементы. Пригодны для заземления электрооборудования. Сюда относятся фундаменты подстанций и строений, а также линии электропередач.

Порой, для обеспечения естественности заземлений, подключают частично подземные коммуникации. Все, что состоит из металла — подходит. Это может быть броня кабелей, трубопроводы, а также наземные конструкции.

Обычно конструкционное решение соединяется с кабелем. Последний, в свою очередь, подключается к заземляемому устройству.

При этом, электроустановки бывают разные:

• напряжение более 1кВ, нейтраль — эффективная или наглухо заземленная;
• напряжение более 1кВ, нейтраль заземлена эффективно или глухо;
• напряжение менее 1кВ, нейтраль глухо заземлена;
• напряжение менее 1кВ, нейтраль изолирована.

Классификация систем заземления

На сегодня виды заземлений классифицируются по единой систематизации для всех стран и делятся по 3 системам:

1. IT. I — это «изолированность». T — «заземленность». В этой разновидности нейтраль изолируют от грунта. Либо же зануляют. Для этого используют устройство, которое имеет значительное сопротивление. Надо отметить, что в домашних условиях данная разновидность «не нашла своего места». Зато отлично подходит для обеспечения стабильной работы в лабораториях и учебных учреждениях.

2. TT. Выше написано понятие символики, использованной в аббревиатуре. Данный вид TT используется при обустройстве частных строений, а также хозяйственных зданий. Здесь задействованы 2 заземлителя. Каждый из них работает со «своим направлением». Один — с источником электротока. Второй — с незащищенными металлическими элементами. У такой системы — лучший результат в работоспособности нулевого провода. Особенно это касается промежутка между оборудованием и местом подачи напряжения. Но подбирать диаметр собственного заземлителя будет сложновато.

3. TN. N — «подключенность к нейтрали». Уникальны тем, что здесь нейтраль наглухо заземлена. К ней подсоединяются все способные проводить электроэнергию части и детали сети. Нулевые проводники обеспечивают подключение к нейтрали. Электрошкафы, щиты и корпуса становятся рабочими. Когда подключены к проводнику PEN. Такая система создает короткое замыкание. В этом случае. Если происходит пробивка на корпус, защитные автоматы обеспечивают обесточивание сети. При этом, здесь есть разновидность, о которой невозможно не упомянуть — система TN-S. Она оборудуется стразу двумя проводами, каждый из которых играет немаловажную роль. Один — нулевой провод, нейтральный проводник. Именно он подключается к наглухо заземленной нейтрали. Другой — защитный. Вот эта конструкция TN-S является из всех самой современной и безопасной. Это — лучшее заземление в частном доме. Также есть разновидность TN-C-S. Ее используют для бесперебойности работы. После места раздвоения она оснащается дополнительным заземлителем. У данной системы сразу несколько плюсов: помогает во время ремонта старых домов, переключение на нее происходит быстро и эффективно; защищена от удара молнией; создает защиту проводки за счет простых автоматов от замыкания.

Виды заземления

Среди всех видов заземлений остановимся на нескольких (хотя и не все они подходят для использования в частных домах):

Анодные. Предназначаются как часть установок катодной защиты. Выявленные анодные заземлители позволяют защищать от почвенной коррозии наружные поверхности. Обычно используются на стальных трубопроводах и сооружениях, размещенных в земле с определением электролитической среды. То есть поблизости может быть речная или морская воды.

Чаще всего используются для:

• подводных переходов однониточных и многониточных трубопроводов;
• технических резервуаров;
• сооружений в портах и на причалах;
• разветвленных коммуникаций разных станций и площадок (промышленные, теплоэлектростанции, компрессорные, нефтеперекачивающие, газораспределительные);
• трубопроводов в неординарных почвах (пустыни, мерзлые, засушливые, скальные).

Могут укладываться как открытым, так и глубинным способом, а также ГНБ (с помощью горизонтально-направленного бурения).

Глубинные. Данный вид — достаточно давний. Впервые был разработан еще в 1958 году. Особенностью устройства стали:

• отсутствие муфт, которые обеспечивали бы соединение электродов;
• новая конструкция, где на верхнюю часть электрода надевается каждый следующий, у которого есть полость в нижней части.

По сути, здесь производится заземление одним штырем со специальной структурой.

Штыревые. В отличие от предыдущего вида, штыревой заземлитель имеет:

• стандартный набор элементов (металлические уголки по 3 метра в количестве 6 штук, 3 уголка 40х40 мм, а также 3 уголка 50х50 мм со стенкой в 3 мм или заменить последние на трубу из металла, у которой диаметр равен 16 мм, а стенка — 3 мм);
• традиционный монтаж при расстоянии в 1 м от строения;
• вариативность конструкций (треугольная, воронья лапа, рядный заземлитель).

Отличается дешевизной исполнения. Также для его установки фактически не нужен никакой инструмент.

Переносные. Предназначение мобильных заземлителей понятно почти каждому, кто был связан с электрификацией. Персонал, выполняющий профилактические или аварийно-монтажные работы должен быть защищен. Поэтому нужны переносные заземлители.

Они позволяют «заблокировать» те части электроустановок, которые теоретически отключены и не могут быть токопроводными. То есть не дают распространяться опасному для жизни напряжению.

Применимые до сих пор глубинные заземлители обладают свинцовым шариком. Он становится контактом. А сам заземлитель создает некий надежный очаг заземления.

Схема заземления

Зная принцип работы защитного заземления, следует:

• выбрать место для монтажа заземляющего устройства (лучше всего — неподалеку от сборки/вводного распределительного устройства строения);
• определиться с фигурой, в которую располагают электроды;
• подобрать составляющие по составу и длине.

Часто вертикальными и горизонтальными заземлителями выступают следующие фигуры (размеры в мм):

• стальной уголок 50х50х5 (поперечное сечение 480 мм²);
• стальная полоса 40х4 (поперечное сечение 160 мм²).

Нередко производят заземление своими руками с помощью электродов (это металлические стержни). Их заглубляют в грунт, соединяя между собой прутом или полосой. Затем — подсоединяют к придомовому щитку, полосе из металла или кабелю. У электродов должна быть площадь сечения не менее 1,5 см².

Стержни могут заменяться на такие изделия:

• двутавры;
• арматуру с гладкой структурой;
• трубу;
• стальные уголки.

Выбор глубины установки в грунт электродов зависит от насыщенности грунта водой. Высокое пребывание грунтовых вод ведет к меньшей глубине погружения.

Обычно расстояние от строения варьируется от 1 до 10 м.

Допустимые фигуры, которые создаются из стержней:

• треугольная (самая распространенная);
• квадратная;
• прямоугольная (последняя может быть создана как контур по периметру строения).

На выбор формы влияет комфортность установки.

Важно! Продумывая схему и как сделать заземление, не забывайте учитывать глубину промерзания грунта в холодный период. Иначе функциональность конструкции может быть нарушена.

Если хочется сэкономить время, но не деньги — можно не мучиться, создавая правильное заземление. А приобрести его в виде комплекта в специальных строительных магазинах.

Его составляющими будут стальные стержни-электроды с покрытием из меди. Их длина — 1 м. Соединение — резьбовое. Собрать такую конструкцию не составит труда даже начинающему.

Устройство заземления

Чтобы созданная схема заземления была функциональной, можно и даже нужно начать с опытного пути.

Итак, понадобится узнать:

• глубину залегания воды;
• замеры отступов от строения, чтобы обеспечит треугольный контур.

После этого надо:

1. Произвести необходимые расчеты. Знания по физике вам в помощь или данные-подсказки из интернета.

2. Выявить точное число вертикальных заземлителей. А также показатели длины соединительной полосы, исходя из сопротивления грунта.

3. Сварить электроды. Измерить сопротивление.

4. При наличии большого сопротивления — заглубить дополнительные электроды. После присоединений последних, еще раз произвести замеры. Такой процесс можно повторять до тех пор, пока результат не будет равен требуемому.

Производя расчеты, понадобится вычислить:

• сопротивление у вертикального заземлителя;
• удельное сопротивление, если грунт неоднороден;
• количество электродов, если не брать во внимание сопротивление горизонтального заземлителя;
• сопротивление, которое создает ток растекания у горизонтального заземлителя;
• горизонтальный заземлитель в длину;
• сопротивление, которым обладают вертикальные заземлители;
• количество необходимых для обустройства заземления вертикальных заземлителей.

Правила выполнения заземления

Для создания полноценных условий электробезопасности в одноэтажном частном строении, следует при монтаже электропроводки или замене старой не забывать про монтаж заземления.

Выбирая искусственные заземлители, следует помнить, что это — всего лишь замена естественных. То есть выбирать их надо, когда не работают последние.

Что же такое естественные заземлители? Обычно ими становятся:

• элементы строений, состоящие из металла, и соединенные с грунтом;
• трубы из стали, вкопанные в землю;
• артезианские скважины.

Важно! Выбирая естественные заземлители, запрещено подключаться к таким трубам из следующих систем:

• бензопроводной;
• нефтепроводной;
• газопроводной.

Создавая схему, следует помнить, что когда электроустановки имеют до 1000 В сопротивления, у контура он должен быть не более 4 Ом. Когда сопротивление установок больше, то показатель повышается до 0,5 Ом.

Необходимые материалы и инструменты

Создавая рабочее заземление, необходимо подготовить:

• контур, состоящий из многих частей (стандартный набор — уголок металлический 50х50х5 с длиной до 3 м, который выступит электродом; металлическая лента или уголок в разрезе не менее 44 мм; стальной дрот с диаметром 8-10 мм);
• аппарат для сварки;
• кувалда (для вбивания заземлителей);
• лопата;
• бур;
• болгарка.

Важно! Если в конструкции можно использовать трубы разных диаметров, то никак не арматуру.

Также следует помнить, что без опыта сварщика не обойтись. Если такие навыки отсутствуют, лучше сразу обратиться за услугами к специалисту.

Монтажные работы

Учитывая, что обычно форма конструкции — это равносторонний треугольник, создавая заземлитель вертикальный, действия будут такими:

1. Нанести разметку во дворе частного строения с соответствующей формой. При этом учитывайте, что прокладывание контура возможно на расстоянии 1 м.

2. Выкопать траншею. Обязательно использовать в процессе периметр намеченного треугольника. Глубина — не менее 0,8 м, ширина — до 0,7 м. Если считаете необходимым — иногда стоит по вершинам условного треугольника создать колодцеподобные углубления. В этом случае пригодится бур. Глубина таких «колодцев» должна быть равна от 1,2 до 1,5 м. Чаще всего траншеи копают со стандартными размерами 3х3х3 м.

3. Вбить по вершинам треугольника вертикальные элементы-заземлители. Их глубина монтажа — 2-3 м. Чтобы вбить мощно и надежно, понадобится использование кувалды. Забивать уголки следует не полностью, оставляя край на 20-25 см. Тоже самое делают, если траншея создана как прямая линия. В этом случае установка электродов возможна с расстоянием в 1 м. Обычно их используется 4-5 штук.

4. Вбив все вертикальные элементы, их надо соединить. Так создается заземлитель горизонтальный. Он же был ранее назван нами контуром. Соединение происходит путем сварки.

5. Соединить заземляющее устройство с соответствующей частью электроустановки с помощью проводника. Наиболее «любимым» стал элемент в виде стальной полосы с размерами 40х4 мм.

6. Места сварки обработать антикоррозийным средством. Чаще всего, когда ведется монтаж заземления своими силами, используется битум.

Важно! Чтобы монтаж конструкции заземления происходил быстрее, концы деталей или готового уголка следует заострить. Чаще всего самым лучшим помощником для данного процесса выступает болгарка.

Иногда монтажные работы, указанные в пункте 5 проводятся иначе: выводя из грунта заземляющий горизонтальный проводник, к этой стальной полосе подключается еще один проводник, проложенный до шины PE. Он может быть из разных материалов и с разным сечением:

• медный (10 мм²);
• алюминиевый (16 мм²);
• стальной (75 мм²).

Произведя монтаж, следует замерить уровень сопротивления.

После этого надо пригласить сотрудников энергоуправления. Они должны подписать и выдать всю документацию на контур заземления. Как видите, эта система — одна из самых простых в процессе обеспечения электрификации частного дома.