Так какой все же контур выбрать?
Давайте сначала разберемся при каких условиях используют те или иные типы контуров.
Замкнутый треугольный контур:
- Сеть 220/380В в дом заведена через силовой водный щит.
- Продолжительная суммарная потребляемая мощность более 3кВт.
- Наличие электроприборов промышленного типа с предусмотренным выводом под заземление (токарный станок, циркулярка, сверлильный станок и т.д.).
Две группы линейных заземлителей:
- Потребляемая суммарная мощность свыше 1кВт в течении 20 минут.
- Электропровод заведен под землей через внешний щит.
- В доме присутствует хотя бы одна из коммуникаций (связь, газ, вода, канализация).
Существуют много и других факторов поэтому в данном случае лучше всего посоветоваться со специалистом, а работы выполнить самостоятельно.
Схемы заземления: какую лучше сделать
В настоящий момент в частном секторе используют только две схемы подключения заземления — TN-C-S и TT. В большинстве своем к дому подходит двухжильный (220 В) или четырехжильный (380 В) кабель (система TN-С). При такой проводке кроме фазного (фазных) провода приходит защитный проводник PEN, в котором объединены ноль и земля. На данный момент этот способ не обеспечивает должной защиты от поражения электротоком, потому рекомендуется заменить старую двухпроводную проводку на трехпроводную (220 В) или пятипроводную (380 В).
Две схемы, которые применяются если надо сделать заземление в частном доме
Для того чтобы получить нормальную трех- или пяти- жильную проводку необходимо провести разделение этого проводника на землю PE и нейтраль N (при этом необходим индивидуальный контур заземления). Делают это во вводном шкафу на фасаде дома или в учетно-распределительном шкафу внутри дома, но обязательно до счетчика. В зависимости от способа разделения получают либо систему TN-C-S, либо TT.
Устройство в частном доме системы заземления TN-C-S
При использовании этой схемы очень важно сделать хороший индивидуальный контур заземления. Обратите внимание, что при системе TN-C-S для защиты от поражения электрическим током необходима установка УЗО и дифавтоматов. Без них ни о какой защите речь не идет
Также для обеспечения защиты требуется к земляной шине отдельными проводами (неразрывными) подключить все системы, которые сделаны из токопроводящих материалов — отопление, водоснабжение, арматурный каркас фундамента, канализация, газопровод (если они выполнены из металлических труб). Потому шину заземления необходимо брать «с запасом».
Схема преобразования системы TN-С на TN-С-S
Для разделения PEN проводника и создания заземления в частном доме TN-C-S нужны три шины: на металлическом основании — это будет шина PE (земляная), и на диэлектрическом основании — это будет шина N (нейтрали), и маленькая шина-расщепитель на четыре «посадочных» места.
Металлическую «земляную» шину надо прикрепить к металлическому корпусу шкафа так, чтобы был хороший электрический контакт. Для этого в местах крепления, под болты, с корпуса счищают краску до чистого металла. Нулевую шину — на диэлектрическом основании — лучше крепить на дин-рейку. Такой способ установки выполняет основное требование — после разделения шины PE и N нигде не должны пересекаться (не должны иметь контакта).
Заземление в частном доме — переход с системы TN-С на TN-С-S
Далее подключаем так:
- Пришедший с линии проводник PEN заводится на шину-расщепитель.
- На эту же шину подключаем провод от контура заземления.
- С одного гнезда медным проводом сечением 10 мм2 ставим перемычку на земляную шину;
- С последнего свободного гнезда ставим перемычку на нулевую шину или шину нейтрали (тоже медный провод 10 мм2).
Теперь все — заземление в частном доме сделано по схеме TN-C-S. Далее для подключения потребителей фазу берем от вводного кабеля, ноль — с шины N, землю — с шины PE. Обязательно следим, чтобы земля и ноль нигде не пересекались.
Заземление по системе TT
Преобразование схемы TN-C в TT происходит вообще просто. От столба приходят два провода. Фазный и дальше используется как фаза, а защитный PEN-проводник крепится к «нулевой» шине и дальше считается нулем. На шину заземления напрямую подается проводник от сделанного контура.
Заземление в частном доме своими руками — схема TT
Недостаток этой системы в том, что она обеспечивает защиту только той техники, у которой предусмотрено использование «земляного» провода. Если есть еще бытовая техника, сделанная по двухпроводной схеме, она может оказаться под напряжением. Даже если корпуса их заземлить отдельными проводниками, в случае проблем напряжение может остаться на «нуле» (фазу разорвет автомат). Поэтому из этих двух схем предпочтение отдают TN-C-S как более надежной.
Как сделать заземление своими руками
После того как закуплены все материалы, можно приступать к собственно изготовлению контура заземления. Для начала нарезают металл на отрезки. Длина их должна быть больше расчетной примерно на 20-30 см — при забивании вершины штыре изгибаются, так что приходится их срезать.
Заточить забиваемые края вертикальных электродов — дело пойдет быстрее
Есть способ уменьшить сопротивление при забивании электродов — один конец уголка или штыря заточить под углом 30°. Этот угол оптимален при забивании в грунт. Второй момент — к верхнему краю электрода, сверху, приварить площадку из металла. Во-первых, по ней проще попасть, во-вторых, меньше деформируется металл.
Порядок работ
Независимо от формы контура, начинается все с земляных работ. Необходимо выкопать канаву. Лучше ее сделать со скошенными краями — так она меньше обсыпается. Порядок работ такой:
- Расчищают площадь, на которой будет размещаться контур заземления, наносят разметку.
- По разметке копают траншею глубиной 70-80 см, шириной около 50 см. Глубина неслучайна — если проложить металлосвязь ниже или выше, металл будет быстрее корродировать.
Подготовленные штыри ставят в намеченных местах, забивают до тех пор, пока над поверхностью не останется участок около 20 см.
- Когда все вертикальные электроды забиты, срезают площадки или искореженные куски, зачищают металл, приваривают горизонтальный электрод — маталлосвязь. Шов должен быть непрерывный, хорошего качества.
После остывания места сварки, шов прокрасить. Только ни в коем случае не красьте сами электроды и полосу, их соединяющую. Это очень ухудшит контакт с землей, все придется переделывать. Краской защищается только место сварки, как наиболее подверженное коррозии. Вся остальная поверхность металла должна быть без краски.
- От ближайшей к дому точки готового контура заземления копают канаву такой же глубины как и под -контур 60-70 см. Ширина ее может быть меньше — если полоса будет цельной и не надо ее сваривать.
- Полосу металла сечением не менее 25*4 мм укладывают в вырытую канаву. Ее приваривают к электроду или металлосвязи.
Возле стены дома уложенная полоса поднимается из земли на расстояние не менее 200 мм от поверхности. В этом месте можно подключать шину или провод, который идет к шине защитного заземления, расположенной в щитке.
Собственно, на этом все. Заземление в частном доме своими руками сделали. Осталось его подключить. Для этого надо разобраться со схемами организации заземления.
Ввод контура заземления в дом
Контур заземления необходимо каким-то образом завести на шину заземления. Сделать это можно при помощи стальной полосы 24*4 мм, медной проволоки сечением 10 мм2, алюминиевым проводом сечением 16 мм2.
В случае использования проводов, их лучше искать в изоляции. Тогда к контуру приваривается болт, конец проводника надевается гильза с контактной площадкой (круглой). На болт накручивается гайка, на нее — шайба, затем провод, сверху — еще одна шайба и все это затягивается гайкой (картинка справа).
Как завести «землю» в дом
При использовании стальной полосы есть два выхода — завести в дом шину или провод. Стальную шину размером 24*4 мм тянуть очень не хочется — вид неэстетичный. Если есть — можно при помощи того же болтового соединения провести медную шину. Она нужна гораздо меньшего размера, смотрится лучше (фото слева).
Также можно сделать переход с металлической шины на медный провод (сечение 10 мм2). В этом случае к шине приваривают два болтана расстоянии в несколько сантиметров друг от друга (5-10 см). Медный провод закручивают вокруг обоих болтов, прижимая их с помощью шайбы и гайки к металлу (затягивать как можно лучше). Это способ — самый экономный и удобный. Требует не так много денег, как при использовании только медного/алюминиевого провода, провести его через стену проще, чем шину (даже медную).
Предъявляемые требования
К создаваемому отводящему контуру предъявляется довольно много требований. Это связано с тем, что он предназначен для отвода напряжения, которое подается на корпус. Подобного рода система представлена сочетанием нескольких частей:
- Заземлитель — проводники, которые находятся в постоянном контакте с грунтом.
- Заземляющие устройства — проводка, которая находится под напряжением во время работы системы.
Наиболее важным параметром можно назвать сопротивление растекания. Он определяет то, как ток будет преодолевать расстояние от корпуса электрического прибора к земле. С уменьшением показателя сопротивления существенно повышается эффективность отводящего контура. На сопротивление растекания оказывает влияние:
- Глубина закладки. С увеличением этого показателя существенно повышается эффективность системы.
- Влажность грунта. Более высокая влажность становится причиной повышения степени проводимости.
- Тип применяемого сплава. Каждый металл характеризуется своей определенной электропроводимостью. К примеру, есть диэлектрики, которые практически не проводят энергию.
Оптимальным местом для размещения контура принято считать северную сторону дома, так как показатель влажности грунта зачастую выше.
К применяемым материалам также предъявляются различные требования:
- Применяемые уголки в качестве вертикальных стержней должны иметь длину не менее 16 миллиметров.
- Горизонтальные пластины длиной не менее 10 миллиметров.
- Толщина применяемой стали 4 миллиметра. Слишком тонкие пластины могут перегреваться.
- Если применяются стальные трубы, то их диаметр должен быть не менее 32 миллиметров.
В большинстве случаев применяется именно сталь. Некоторые сплавы обладают большей проводимостью, но при этом окисляются и не выдерживают воздействие окружающей среды.
Провести монтаж можно своими руками при наличии небольшого количества инструментов. Для работы с металлом потребуется:
- Болгарка или ножовка по металлу.
- Сверло для создания отверстий.
- Сварочный аппарат.
- Индикатор.
Если предусматривается применение крепежных элементов, к примеру, болтов, то понадобится набор отверток и гаечных ключей. Кроме этого, поверхность металла нужно зачистить, для чего потребуется наждачная бумага и грубая щетка. Рекомендации по проведению монтажных работ следующие:
- Для начала проводится выбор места, где будет размещаться отводящий контур. Стоит учитывать, что поблизости не должно быть никаких коммуникаций: водопровод, телефонная линия или газопровод. Чтобы убедиться в этом, достаточно изучить техническую документацию.
- Идеальным местом для размещения конструкции считается отмостка дома. Контур должен быть линейным, отводящая часть создается в виде геометрической фигуры — например, треугольника.
- После выбора места проводится вбивание штырей. Для этого применяется специальный инструмент, но при мягком грунте можно обойтись и обычной кувалдой. Верхняя часть штырей обрезается.
- Между вертикальными штырями создаются траншеи, в которые укладываются соединяющие их прудки. Для соединения отдельных элементов требуется сварочный инвертор.
- Следующий шаг заключается в создании траншеи, которая отходит от распределительного щита к созданному ранее треугольнику. Металлическая пластинка укладывается и соединяется со всеми элементами путем сварки, после чего траншея закапывается.
Описание готовых комплектов для заземления
Существует две разновидности готовых комплектов:
- Штыри из черного металла могут идти с антикоррозионным покрытием и без него. Главное преимущество этой разновидности в невысокой стоимости, но продолжительность службы модели составляет не более 10 лет, что является существенным недостатком. Если же такие штыри использовать во влажной почве, то срок их службы сократится вдвое и составит 5 лет. Из-за разрушения металла на протяжении эксплуатации эффективность заземления ухудшается.
- Модульно-штыревые комплекты состоят из стальных прутков длиной минимум 150 см, которые имеют специальные резьбовые соединения. Для защиты от коррозии штыри имеют покрытие из меди или нержавеющей стали. Их заглубляют в почву перфоратором. Поскольку установка производится на значительную глубину, сезонные колебания не влияют на параметры «земли». Минимальный срок эксплуатации зависит от типа покрытия. Элементы с омеднением прослужат 30 лет, а штыри с покрытием из нержавеющей стали – 50 лет.
Необходимость заземления в частном доме
Крупная и мелкая бытовая техника работает от электричества, поэтому представляет опасность для человека в случае нарушения целостности изоляции. Для защиты от перепадов напряжения существует много приборов, но они не защищают людей от удара током.
В частных строениях различают электропроводку разных типов:
- двухпроводная магистраль по схеме TN-C характерна для старых домов;
- в новых устроена трехпроводная сеть по типу TNC-S;
- TT система с нулем, который не заземлен, также есть в новых зданиях.
В вашем доме организовано заземление?
Да
28.36%
Нет
49.25%
Планирую сделать
22.39%
Проголосовало: 67
В многоэтажном секторе заземляют только проводку, но в собственном доме есть другие бытовые установки, агрегаты, которые требуют защиты:
- мастерские с разными по мощности корпусами и кожухами агрегатов, станков, осветительных установок;
- электрощиты со стальными корпусами шкафов;
- электротехническое оборудование, трансформаторные подстанции;
- места с металлическими конструкциями, где проложены кабели, провода, защитные трубопроводы для кабелей из стали;
- вторичные обмотки трансформаторов измерительного типа.
Заземление не выполняют для штырей, изоляторов, креплений на опорах электролинии. Защита не нужна при монтаже оборудования в корпусах агрегатов, которые уже заземлены.
Правила и требования ПУЭ
На любом жилом объекте, расположенном в городской черте и за ее пределами, согласно требованиям ПУЭ организуется специальная защита от опасных напряжений 220/380 Вольт. С этой целью на их территории устраиваются особые стальные конструкции, называемые заземляющими устройствами (ЗУ). Их основное назначение заключается в создании условий, гарантирующих защиту проживающих в доме людей от удара током.
В соответствии с ПУЭ, глава 1.7., часть 1, п. 1.7.72 размеры металлических заготовок выбираются с учетом необходимости получения требуемого сопротивления растеканию тока в землю. Для различных элементов конструкции эти показатели могут различаться от образца к образцу. Однако минимальные их размеры должны соответствовать следующим нормативам:
- соединительная полоса между штырями не может иметь типоразмер менее 12х4 мм (сечение 48 мм2);
- сами штыри на основе уголков выбираются со сторонами 4х4 мм;
- при использовании круглого арматурного прутка сечение не должно быть менее 10 мм2;
- металлическая труба должна иметь толщину стенки порядка 3,5 мм.
При его обустройстве необходимо действовать в соответствии с положениями отраслевых стандартов, касающиеся эксплуатации имеющегося на объекте оборудования.
Защита заземления
- Соединение каждого заземляющего проводника с заземляющим электродом и каждого соединительного проводника с посторонними проводящими частями должно маркироваться в соответствии с правилами.
- Защитные и заземляющие проводники должны быть идентифицированы по сочетанию зелено-желтого цвета изоляции или покраске шинных проводников этими цветами в соответствии с утверждением.
- Проводник заземления источника (или провод заземления нейтрали) должен быть идентифицирован по всей его длине с помощью непрерывной черной изоляции, обозначенной как «заземление нейтрали». Яма заземляющего стержня заземления должна быть также четко обозначена.
- Открытые соединительные швы внешнего заземления или заземляющего проводника должны быть защищены от коррозии с помощью масленок или ленты Denso (битумная лента) или одобрены аналогично.
- Система заземления и молниезащиты для любого нового расширения должна быть соответствующим образом подключена к существующей системе.
- В общем случае соединения заземляющего проводника со структурами, соединения внутри проводников системы молниезащиты должны быть экзотермического типа с медной сваркой, если не указано иное.
Устройство заземления своими руками: поэтапная инструкция
Если Вы задаетесь вопросом: «как сделать заземление на даче?», то для выполнения данного процесса потребуется следующий инструмент:
- сварочный аппарат или инвертер для сварки металлопроката и вывода контура на фундамент здания;
- угловая шлифмашинка (болгарка) для разрезания металла на заданные куски;
- гаечные глючи для болтов с гайками М12 или М14;
- штыковая и подборная лопаты для рытья и закапывания траншей;
- кувалда для вбивания электродов в землю;
- перфоратор для разбивания камней, которые могут встречаться при рытье траншей.
Чтоб правильно и согласно нормативным требованиям выполнить контур заземления в частном доме нам потребуются следующие материалы:
- Уголок 50х50х5 — 9 м (3 отрезка по 3 метра).
- Сталь полосовая 40х4 (толщина металла 4 мм и ширина изделия 40 мм) — 12 м в случае вывода одной точки заземлителя на фундамент здания. Если же Вы хотите выполнить контур заземления по всему фундаменту к указанному количеству добавьте общий периметр здания и еще возьмите запас для подрезки.
- Болт М12 (М14) с 2 шайбами и 2-я гайками.
- Медный заземлитель. Может быть использована заземляющая жила 3-х жильного кабеля либо провод ПВ-3 с сечением 6–10 мм².
После того как все необходимые материалы и инструменты есть в наличии можно переходить непосредственно к монтажным работам, которые детально расписаны в следующих главах.
Выбор места для монтажа контура заземления
В большинстве случаев рекомендуется монтировать контур заземления на расстоянии в 1 м от фундамента здания в месте где оно будет скрыто от человеческого глаза и к которому будет сложно добраться как людям, так и животным.
Такие меры необходимы для того, что при повреждении изоляции в электропроводке потенциал будет идти на контур заземления и может возникнуть шаговое напряжение, которое может привести к электротравме.
Выполнение земляных работ
После того как было выбрано место, выполнена разметка (под треугольник со сторонами 3 м), определено место вывода полосы с болтами на фундамент здания можно приступать к земляным работам.
Для этого необходимо с помощью штыковой лопаты по периметру размеченного треугольника со сторонами по 3 м снять слой земли в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем без особых трудностей к заземлителям приварить полосовой металл.
Также стоит дополнительно прокопать траншею такой же глубины для подвода полосы к зданию и выводу ее на фасад.
Забивание заземлителей
После подготовки траншеи можно приступать к монтажу электродов контура заземления. Для этого предварительно с помощью болгарки необходимо заточить края уголка 50х50х5 или круглой стали диаметром 16 (18) мм².
Далее выставить их в вершины полученного треугольника и с помощью кувалды забить в землю на глубину 3 м
Также важно чтоб верхние части заземлителей (электродов) находились на уровне выкопанной траншеи чтоб к ним можно было приварить полосу
Сварные работы
После того как электроды будут забиты на необходимую глубину с помощью стальной полосы 40х4 мм необходимо сварить между собой заземлители и вывести данную полосу на фундамент здания где будет подключен заземляющий проводник дома, дачи или коттеджа.
Там, где полоса будет выходить на фундамент на высоте 0.3–1 мот земли, необходимо приварить болт М12 (М14) к которому в дальнейшем будет подключено заземления дома.
Обратная засыпка
После выполнения всех сварных работ полученную траншею можно засыпать. Однако перед этим рекомендуется залить траншею соляным раствором в пропорции 2–3 пачки соли на ведро воды.
После полученную почву необходимо хорошо утрамбовать.
Проверка контура заземления
После выполнения всех монтажных работ возникает вопрос «как проверить заземление в частном доме?». Для этих целей конечно обычный мультиметр не подойдет, поскольку у него очень большая погрешность.
Для выполнения данного мероприятия подойдут приборы Ф4103-М1, Клещи Fluke 1630, 1620 ER и так далее.
Однако эти приборы очень дорогие, и если Вы выполняете заземление на даче своими руками, то для проверки контура Вам будет достаточно обычной лампочки на 150–200 Вт. Для данной проверки Вам необходимо один вывод патрона с лампочкой подключить к фазному проводу (обычно коричневого цвета) а второй — к контуру заземления.
Если лампочка будет ярко светить — все отлично и контур заземления полноценно функционирует, если же лампочка будет тускло светить или вообще не испускать световой поток — значит контур смонтирован неверно и нужно либо проверять сварные стыки или монтировать дополнительные электроды (что бывает при низкой электропроводимости почвы).
Заглянем в теорию
Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.
Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.
Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.
Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.
Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.
Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.
Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.
Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства
Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды
Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:
Расстояние между вертикальными заземлителями.
Их количество.
Важно, на какую глубину они забиты.
Форма – прут, труба, уголок. Это разная площадь прилегания к земле.
Форма и длина горизонтальной связи.. То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно
Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин
То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.
