Подключение и установка

Контур заземления дома своими руками. Меры по недопущению разрушения PEN. Контур заземления и молниеотвод

Контур заземления дома своими руками. Меры по недопущению разрушения PEN. Контур заземления и молниеотвод

Чтобы обеспечить свой собственный частный дом безопасной системой электроснабжения, необходимо в процессе его реконструкции или при проведении новой схемы электрической разводки учесть систему заземления. При этом необходимо отметить, что монтаж заземления в частном доме своими руками 220в – процесс не очень сложный. Особенно, если сравнивать с монтажом в многоквартирном доме. И хотя все понимают, зачем нужно защитное заземление, не всего его делают. Поэтому рассмотрим конструкцию полностью, а заодно ответим на вопрос, как сделать контур заземления загородного дома.

Устройство заземления на улице у дома

Устройство контура заземления в частном доме – это штыри, вбитые в грунт вертикально, которые обвязываются между собой проводниками. И вся эта конструкция соединяется с распределительным щитком в доме. Перед тем как сделать заземление в частном доме, необходимо подготовить необходимые инструменты и материалы.

Из инструментов понадобятся лопаты, лом, кувалда, молоток, сварочный аппарат с электродами, болгарка, гаечные ключи. Из материалов:

  • металлический уголок размерами 50х50х5 мм;
  • стальная лента шириною 40 мм и толщиною 4 мм;
  • металлическая проволока катанка диаметром 8-10 мм.

Чисто в конструктивном исполнении домовый контур заземления представляет собой равносторонний треугольник, в углы которого вбиваются металлические заземлители. Для этого и используется металлический уголок. Глубина вбивания – 2,5-3,0 м. Сделать это можно самостоятельно обычной кувалдой. Если грунт на участке твердый, то можно сначала провести углубление при помощи бура на глубину 1,5 м, после чего добить уголки кувалдой.

Монтажный процесс необходимо начать с нанесения на грунт размеров и формы заземляющего контура. После чего по всему периметру выкапывается траншея шириною до 60 см, чтобы было удобно проводить сварку, и глубиною 80-100 см. Вбиваются заземлители. Чтобы процесс вхождения в грунт уголков проходил без проблем, рекомендуется их концы заострить под конус. До упора забивать не надо, нужно чтобы над дном траншей остались торчать края штырей, приблизительно 20-30 см.

Теперь необходимо уголки состыковать между собой горизонтальными элементами контура заземления. Для этого используется металлическая лента. Соединение производится только электрической сваркой. Никаких болтов, которые под землей покроются коррозией, а это частичное или полное отсутствие контакта, что приведет к неэффективности заземления в загородном доме.

Следующий этап – это соединение сделанного контура с распределительным щитком в доме. Для этого можно использовать или катанку, или ту же металлическую полосу. По двору соединительный контур проводится в траншее, внутри дома по стене или плинтусу. На конце проводника, который вошел в дом, приваривается болт М6 или М8. На него будет надеваться кольцо провода, отвечающего за внутреннее заземление частного дома. Крепление производится аналогичной гайкой. Может понадобиться изоляция стыков.

Внимание! В качестве элементов заземляющего контура нельзя применять металлическую арматуру. Ее внешний слой является каленым, что нарушает равномерное распределение тока по всему сечению профиля. К тому же арматура в земле быстрее ржавеет.

Места сварки надо обязательно обработать антикоррозийными составами. Но весь контур окрашивать или покрывать каким-то защитными составами запрещено. Потому что в системе необходим полный контакт с землей, куда будут уходить блуждающие токи.

На этом монтаж контура заземления для частного дома можно считать законченным. Поэтому убедитесь, что сварочные стыки прочные, после чего лопатами надо закопать траншеи. Кстати, эту технологию можно использовать и для сооружения системы молниеотвода (громоотвода). Вот такое устройство заземления в частном доме можно сделать своими руками.

Необходимо отметить, что правильная форма заземления частного дома – это необязательно треугольник. Можно использовать квадрат, окружность, линию и другие фигуры. Важно, чтобы сам контур не создавал сопротивления, поэтому максимальное количество вбитых вглубь земли заземлителей и их горизонтальных собратьев было как можно больше. Хотя треугольник – проверенный временем вариант. И еще один немаловажный момент – расстояние от домашнего контура системы заземления до фундамента дома не должно быть меньше одного метра.

Подключение в электрическом щите

Обычно питание частных домов электрическим током осуществляется воздушными линиями электропередач. Поэтому ввод в дом делают двумя проводами: фаза и ноль. Их система заземления основана на схеме TN-C, в которой установленный нулевой контур – он же и заземляющий, подключен к общей нейтрали в трансформаторной подстанции.

Так как свой дом оборудуется заземляющей системой, то подключение может быть проведено по двум разным схемам:

  1. TN-C на TN-C-S;
  2. TN-C на TT.

Подключение контура по схеме TN-C-S

Система заземления частного дома своими руками по схеме TN-C – это, как правило, двухпроводная разводка, в которой один провод является фазой, второй нулевой выполняет сразу две функции: рабочего проводника N и защитного PE. Чтобы перевести на схему TN-C-S, необходимо внутри распределительного щитка установить дополнительную шину. Она должна иметь металлический контакт с корпусом электрощита. К ней будут присоединены нулевой провод питающей сети и проводник от нового заземляющего контура, собранного своими руками.

Новую шину нужно соединить с шиной, к которой был соединен нулевой провод N, выходящий из дома. При этом контакта шины N с щитком не должно быть. По сути, так и получится, потому что в щитке на шине устанавливается диэлектрический клеммник, через который и проводится соединение. Кстати, фазный провод также изолирован от элементов распределительного щита и его корпуса.

Последний этап, как правильно сделать заземление в частном доме по системе TN-C-S, это соединить между собой новую шину и заземлительный контур. Обычно для этого используется медный многожильный кабель сечением не меньше 4 мм², один конец которого крепится к щитку, второй к болту, приваренному на конец заземляющего проводника на вводе в дом.

Подключение по схеме TT

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

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

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

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

Проверка заземления

Заземление в деревянном доме или кирпичном готово, необходимо его проверить. Что для этого нужно сделать?

  • Разбираем любую розетку в доме.
  • Берем мультиметр и выставляем его в режим напряжения.
  • Соединяем щупами прибора провода фазы и нуля. Должно появиться значение напряжения в сети.
  • Затем соединяются фаза и заземление. Прибор должен показать немного отличающееся (сниженное) значение напряжения, чем в предыдущем пункте.

Все это можно сделать и при помощи контрольной лампочки. Все те же манипуляции, при которых лампочка должна гореть ярко при соединении фазы с нулем, и тусклее при соединении фазы с землей. Вот так можно ответить на вопрос, как проверить заземление в частном доме.

В связи с устройством заземления дома своими руками частные владельцы домов и новоиспеченные застройщики часто сталкиваются с некоторыми проблемами, которые сами решить не могут. К примеру, заземление в частном доме своими руками (380в подводимого напряжения). Есть ли какие-то особенности в проведении монтажа? Никаких особенностей нет, потому что трехфазное подключение внутри дома разбивается по однофазным контурам, которые равномерно разбрасываются по всему зданию. К примеру, одна фаза идет на освещение, вторая на розетки, третья замыкается, к примеру, на бойлер. Заземлить же дом приходится по одному контуру. Тот есть, провод заземления, выходящий из дома, соединяется с шиной, куда был подсоединен заземлитель с улицы. При этом внутри помещений заземляющий контур соединяет между собой все розетки и мощные бытовые приборы, как отдельно стоящие потребители.

Можно ли сделать заземление в доме, используя для этого подвал или погреб? Никаких проблем и здесь нет. Главное, чтобы заземление в подвале (погребе) полностью находилось в земле, чтобы сопротивление конструкции было минимальным. При этом погреб будет идеальным местом (влажный пол и грунт, хорошо проводящие ток), единственное к нему требование – это закрыть место установки контура защитными приспособлениями, к примеру, уложить деревянные решетки на пол.

Заключение по теме

Устанавливая схему заземления в частном доме своими руками на 220в, необходимо осознавать, что это мера безопасности. И какие бы затраты не пришлось делать, не стоит переживать, что семейный бюджет несет убытки. Это окупится сторицей, ведь здоровье и жизнь стоят дороже. Поэтому не стоит раздумывать, делать заземление в частном доме или нет. Ответ положительный – нужно заземление делать, не откладывая. Для заземления не стоит скупиться, а как оно делается, подробно описано.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Устройство контура заземления для жилого здания – строгое требование правил эксплуатации любых электроустановок, связанное с безопасностью людей. Да и современная бытовая техника, например, газовые котлы или водонагреватели, могут некорректно работать при отсутствии заземляющего провода. И если в загородных коттеджах эта шина закладывается еще на этапе строительства, то в большинстве дачных домиков ее просто нет, что является недочетом хозяев.

Возможно, вы тоже совершили подобную ошибку. Тогда нет другого пути, кроме как сделать заземление на даче самому или нанять персонал энергетической компании, что выйдет ощутимо дороже. Поэтому лучше взять решение данного вопроса в свои руки, изучив технологию монтажа по нашей публикации.

Зачем нужен заземляющий контур

К подавляющему большинству дачных участков подведены однофазные сети с напряжением 220 В. Это значит, что к электроустановкам ток подается по двум проводам – фазному и нулевому (нейтрали). При этом всегда существует вероятность повреждения или износа изоляции электронагревателей, двигателей либо самих проводников. Тогда на металлическом корпусе прибора возникнет высокий потенциал от прямого контакта с фазой.

Примечание. Чтоб подключить к дачному дому трехфазную сеть с напряжением 380 В, необходимо разработать проект, согласовать его с энергетической компанией и привлечь к монтажу специализированную организацию. Так что в этом случае самостоятельно решить вопрос заземления не удастся.

Чем это чревато? Прикосновение к такой поверхности в обычных условиях приведет к ощутимому удару током. Если же в этот момент вы стоите босиком на сыром бетонном полу или держитесь рукой за стальную трубу центрального отопления или водопровода, то разряд может оказаться смертельным. Причина в том, что электрический ток ищет путь наименьшего сопротивления к земле, а вы замыкаете цепь на себя и становитесь проводником, что хорошо видно выше на схеме.

Вывод простой: чтобы обезопасить себя и близких от поражения из-за нарушения изоляции, нужно проложить заземляющий проводник, по которому электроток самостоятельно уйдет в землю. Важное условие: его сопротивление должно быть в несколько раз ниже, чем у человека (около 1000 Ом) и составляет для частных домов не более 30 Ом. Тогда при случайном прикосновении фазное напряжение не выберет вас в качестве проводника, поскольку у него есть более легкий путь попасть в грунт.

Справка. Сейчас практически вся бытовая техника оснащается трехжильными сетевыми проводами со специальной вилкой. Третья жила в кабеле как раз и предназначена для контакта с заземляющим контуром.


Помимо обеспечения элементарной безопасности, заземление на даче выполняет такие функции:

  • дает возможность правильно функционировать дифференциальным автоматам и устройствам защитного отключения (УЗО);
  • выравнивает потенциал между всеми стальными элементами, контактирующими с грунтом, - батареями отопления, трубопроводами и так далее;
  • позволяет корректно работать сложной электронике, какой оснащаются отопительные котлы, водонагреватели и вычислительная техника;
  • подземный контур допускается присоединять к громоотводу;
  • на заземленных электроприборах не скапливается статический заряд.


Примечание. Систему молниезащиты разрешается присоединять к общему с домом заземлителю через специальное устройство (УЗИП), предотвращающее перетекание высокого потенциала в здание.

Конструкция заземляющего контура

Данная система, предназначенная для частного дома, включает такие элементы:

  • контур из стальных или медных стержней, заглубленных в грунт;
  • шина, ведущая от контура внутрь здания и подключенная к корпусу щитка либо распределительной пластине;
  • домовая проводка с заземляющей жилой.


Разводки электричества по комнатам мы не касаемся, поскольку считаем, что она уже сделана. Теперь нужно своими руками смонтировать контур заземляющего устройства и подвести от него проводник к щитку, как изображено на схеме. Напомним, что сопротивление системы не должно превышать 30 Ом, а подземной части – 4 Ом. Добиться указанных значений не так просто, ведь на характеристики заземляющего устройства оказывает влияние множество факторов – состав почвы и ее влажность, а также сечение и длина проводников.

Если на вашем участке обычные глинистые грунты, то можно взять за основу любую из 3 конструкций:

  1. Металлические стержни длиной 2,5-3 м в количестве 3 шт. вертикально погружаются в землю с шагом, равным их высоте. Между собой заземлители соединяются горизонтальным проводником.
  2. Те же 3 штыря располагаются в форме треугольника. Оптимальный размер его сторон равен длине вертикального стержня, минимальный – 1,5 м.
  3. Глубоко в землю забивается единственный электрод, состоящий из нескольких секций, стыкующихся в процессе погружения.


Схема заземляющего устройства в виде треугольника

Совет. В ситуации, когда грунты на даче каменистые, песчаные либо переувлажненные (пучинистые), то лучше заземляющее устройство рассчитать индивидуально, обратившись к специалистам. Вариант второй: узнайте, как смонтировали систему соседи и повторите их конструкцию.

Детали контура можно сделать из следующих материалов:

  • обычный «черный» металлопрокат;
  • оцинкованная сталь;
  • медь.


Наиболее долговечны заземлители из меди, они же самые дорогие. Продаются комплектами, куда входят не только стержни, но и соединительные муфты из бронзы с болтами. Для удобства забивки штыри снабжены острыми и плоскими наконечниками.

В качестве недорогих вариантов для вертикальных электродов используется уголок 50 х 5 мм или круг диаметром 16 мм из черного металла, реже - круглые и профильные трубы. Горизонтальный заземлитель – стальная полоса 40 х 4 мм либо круг (катанка) диаметром 10 мм. Минимальные сечения заземляющих проводников из различного металлопроката указаны в таблице:


Совет. Чтобы гарантированно достигнуть значения сопротивления 4 Ом, лучше взять металлопрокат с запасом по сечению. Сделайте вертикальные штыри из круга диаметром 20 мм, а соединитель – из полосы 50 х 5 мм.

Для ввода в дом обычно применяется стальная шина шириной 40 либо 50 мм с толщиной стенки 5 мм. Чтобы не допустить ошибок при подборе материалов и последующем монтаже заземления на даче, предлагаем просмотреть видео:

Порядок монтажных работ

Первым делом необходимо выбрать место для забивки электродов и разметить этот участок. Не располагайте контур слишком далеко от здания и самого электрощита, ведь каждый метр стального проводника – это дополнительное сопротивление. Оптимальное расстояние – 3 м от дома. Если с нужной стороны к даче прилегает забор или другие постройки, располагайте штыри в одну линию (можно – ломаную), в остальных случаях делайте треугольник.


После нарезки заготовок приступайте к работам, соблюдая такой порядок:

  1. Между точками установки вертикальных заземлителей прокопайте траншею глубиной не меньше 500 мм, а лучше – 70 см, как показано на фото. На этом уровне пройдет соединительная полоса.
  2. Болгаркой заострите концы стальных уголков или прутов, установите в намеченных точках и загоните их вертикально в грунт при помощи кувалды. Электроды должны выступать над дном траншеи не больше, чем на 10 см.
  3. Свяжите стержни металлической полосой, тщательно обваривая соединения с обеих сторон. Общая длина сварного шва на каждом стыке – не менее 10 см.
  4. Проложите полосу к дачному домику и выведите его на цоколь. Возьмите битумную мастику и обработайте сварные швы, а также часть проводника, поднимающегося над землей.
  5. Приварите к концу полосы болт и прикрутите к нему медную шину, проложенную от электрощита.


Примечание. Не нужно покрывать битумом весь металлопрокат, уложенный под землей, иначе сопротивление контура станет недопустимо высоким. Промажьте только сварочные швы, подверженные коррозии в большей степени.

По окончании работ траншею можно зарывать и заниматься внутренней проводкой. Если вы приобрели монтажный комплект из медных стержней, то порядок ведения работ сохраняется, разница – в способе соединения элементов (болты с муфтами вместо сварки). Погружение одинарного электрода тоже производится довольно просто – загнав первую секцию, прикручивайте к ней вторую и забивайте, и так далее. Как правильно сделать заземляющее устройство на даче из металлических уголков, рассказывается на видео:

Заключение

Устройство контура заземления – вопрос, безусловно, серьезный. Причем этап установки электродов и прокладки проводника в дом – самая простая часть работ, которую каждый может выполнить своими руками. Но чтобы в результате неисправности электроприбора ток быстро и хорошо растекался в земле, желательно рассчитать все параметры – расстояние, глубину и сечение заземлителей. Чтобы не потратить время и материалы впустую, рекомендуем сначала проконсультироваться со специалистом – электриком, который знает местные условия и качество грунтов.

Сделанный своими руками контур заземления в частном доме является одним из важнейших элементов системы электроснабжения. Прежде всего, он необходим с точки зрения безопасности жителей, которые пользуются электроприборами. Контур заземления обеспечивает пожарную безопасность и эффективную работу бытового электрооборудования.

Закапываем контур заземления

Основные элементы контура

  • три вертикальных заземлителя вбиваются в грунт; это может быть стальной уголок 50х50х5 мм;
  • три горизонтальных заземлителя соединяют между собой вертикальные; это стальная полоса 40х4 мм;
  • проводник между распределительным щитом и контуром – это стальная жила сечением 8-10 мм.

Арматура для сборки контура заземления запрещается к использованию, так как каленая поверхность не равномерно распределяет ток и быстро окисляется.

Классическая форма контура – равнобедренный треугольник размещается на расстоянии 1-3 метра от фундамента частного дома.


Классическая форма контура заземления

Траншея роется глубиной 90 см для укладки горизонтальных элементов, вертикальные штыри вбиваются по углам на глубину до 2-3 м, оставляя на поверхности 25-30 см. Сваркой по периметру приваривают стальную полосу, соединяя между собой вертикальные штыри, потом катанку Ø 8-10 мм от контура до корпуса распределительного щита.

К корпусу распределительного щита стальная жила крепится болтами, для этого на ее конце надо расплющить и просверлить отверстие под болт. Место соединения тщательно зачищается для надежного электрического контакта. Можно проложить стальную полосу от контура до щита, площадь сечения этого проводника должна быть не менее 16 кв/мм.

Считается, что плоская стальная шина эффективнее, у нее большая площадь соприкосновения с грунтом, лучшая проводимость тока. Сложность использования такой полосы – при поворотах в процессе укладки в грунт и прокладке вдоль фундамента и стен дома. Приходится резать шину на куски и сваривать под нужным углом.

Соединения конструкций контура, горизонтальных и вертикальных элементов выполняются только сваркой. Скручивать болтами запрещается, контакты быстро окисляются, контур перестает выполнять свои функции. Категорически запрещается красить детали подземной части контура, краска является изолятором и препятствует прохождению токов в землю.

Если случаются проблемы с выполнением сварочных работ на даче или в загородном частном доме, можно допустить болтовые соединения элементов контура. Тогда они обязательно остаются над поверхностью грунта, контакты тщательно зачищаются, болты надежно затягиваются. Места соединения периодически стоит смазывать токопроводящей смазкой.


Сварка конструкции

Заземление промышленного изготовления

Некоторые компании производят комплекты контуров заземления для сети 220В и 380В из элементов оцинкованной и омедненной стали. Конструкция такого заземления уходит на глубину 6 м, вертикальный штырь из четырех составных частей соединяется муфтами с резьбой. На конце привинчивается заостренный наконечник.

Для более легкого проникновения оцинкованного штыря в грунт рекомендуется предварительно делать отверстия буром. На поверхности оставляется 20-25 см штыря, на этот участок крепится латунный зажим.

От корпуса распределительного щита в доме до зажима заземлителя прокладывается изолированный медный или оцинкованный многожильный провод в изоляции. Резьбовое соединение на болтах смазывается токопроводящей краской.

Такие комплекты служат не менее 25 лет, имеют хорошую проводимость, просто монтируются. Как недостаток можно отметить стоимость. Примерно 3-5 тысяч рублей, не каждый может позволить такие затраты, имея возможность использовать более дешевые материалы, но не менее эффективные.


Устройство заземления

Как правильно сделать заземление со старой проводкой

Самое правильное решение будет в замене старой проводки на новую, где в кабелях по четыре провода. Один из проводов желто-зеленого цвета предназначен для заземления. Все это можно сделать своими руками; сложность в том, что это займет время, придется потратить финансовые средства.

Практически схема электропроводки на даче или в доме будет существенно изменена. Прежде чем это сделать, стоит быть готовым к капитальному ремонту. Розетки, выключатели, распределительные коробки можно оставить на старых местах в доме или на даче, при необходимости схема расположения может быть изменена.

Устанавливая правильно новые розетки, обязательно нужно проследить, чтобы все провода заземления соединялись в распределительных коробках, а в распределительном щите выходили на шину заземления. Шины заземления крепятся к корпусу щита. Имея надежный электрический контакт, от корпуса провод или пластина идет на контур. Следуя инструкциям, приведенным выше, можно сделать заземление по всем правилам.

Более дешевый способ сделать правильно заземление на даче или в доме – отключить старую проводку от распределительного щита и оставить ее замурованную в стенах. Новую схему проложить снаружи в пластиковых кабель-каналах, при этом можно использовать новые розетки и выключатели, устанавливая их в старые подрозетники.

Распределительные коробки можно использовать уже установленные, очистив их от старых проводов. При наличии средств можно сразу купить все элементы для наружной проводки: распределительные коробки, розетки, выключатели, кабель-каналы, провода и собрать новую схему.


Установка распределительной коробки

Устанавливая в старом доме современное электрооборудование с элементами заземления, достаточно сделать контур заземления, смонтировать новый распределительный щит. Оставив старую проводку для маломощных приборов, для сплит-системы, отопительного котла, стиральной машины, кондиционера стоит сделать отдельную проводку по кабель-каналам с учетом заземления. При этом придется потратиться только на щит, автоматы защиты, несколько розеток и кабель-канал.

Не каждому по карману провести на даче или загородном доме капитальный ремонт с заменой электропроводки. Даже если кто-то решит все сделать своими руками, деньги все-равно понадобятся. Самый простой и дешевый способ, когда схема электропроводки дополняется одним проводом заземления, а остальные провода остаются на старых местах.

Чтобы не штробить стены, провод заземления можно аккуратно уложить в пластиковые кабель-каналы. Они хорошо вписываются в любой интерьер дома и дачи, просто крепятся к стенам из любого материала.

Это несложная задача: закрепить кабель-каналы от распределительного щита между коробками, от коробок до розеток. В распределительных коробках все заземляющие провода соединяются между собой и выходят на заземляющую шину распределительного щита.

Заземление. Видео

Как правильно сделать заземление в частном доме схематично расскажет это видео. Только знание самого процесса сможет предотвратить ошибки непосредственно в ходе работ.

Мы рассмотрели несколько вариантов, как можно сделать правильно заземление для сетей в 220 и 380В в частном доме или на даче. Каждый владелец, исходя из заданных условий, учитывая свои финансовые возможности, принимает решение сам. Безусловно, всегда есть выбор, какой вариант реконструкции использовать для правильной сборки схемы заземления.

Главная роль заземления - это безопасность. Построение эффективной системы защиты от поражения электрическим током невозможно без системы заземления. Даже само по себе заземление металлического корпуса уменьшает напряжение прикосновения при нарушении изоляции внутри оборудования. А для большей надежности применяется устройство защитного отключения (т.н. УЗО), которое отключает электроприборы при нарушении изоляции и возникновении опасного напряжения на их корпусах. А эффективность работы УЗО во многом зависит от качества системы заземления. Как это сделать и как все это работает, я постарался описать в этой статье.

Система TN-C-S

В системе TN-C-S от глухозаземленной нейтрали подстанции до ввода в здание проходит провод PEN , совмещающий в себе функции нулевого (N ) и защитного (PE ) проводов. При вводе он разделяется на два провода: PE и N . Первый из них играет роль защитного (заземляющего), второй - рабочего нулевого провода.

Система TT

В системе TT - все то же самое, но нулевой провод, идущий от глухозаземленной нейтрали подстанции, не берет на себя функцию защитного, а исполняет только роль нулевого рабочего провода N . Провод (шина) PE организуется отдельно, с помощью автономного заземлителя и с N нигде не соединяется.


Так почему же ПУЭ рекомендует применение системы заземления TN-C-S в качестве основной системы в наших электросетях? Ведь у этой системы есть очень существенный недостаток: в случае обрыва или отгорания нулевого провода по пути от подстанции до потребителя все корпуса и металлические конструкции, соединенные с PE, сразу же оказываются под опасным, относительно земли, напряжением. И тот, кто к ним прикоснется, рискует получить опасный для жизни удар током.

Зато есть и большое преимущество: при повреждении изоляции или какой-либо еще ситуации, приводящей к замыканию фазного провода на корпус, получается ситуация, аналогичная короткому замыканию. В результате возникает большой ток, приводящий к срабатыванию автомата защиты. В системе TT в этом случае большого тока не будет, поэтому защита от КЗ далеко не всегда сработает. Почему так получается? Потому, что ток течет не по PEN -проводу, как в предыдущем случае, а идет через землю. Представим себе, что сопротивление заземлителя 4 Ом, плюс еще сопротивление заземлителя на подстанции тоже не нулевое. В такой ситуации сила тока будет не более 50А, на который не отреагирует даже 10-амперный автомат категории C (справедливости ради, надо сказать, что он все-таки сработает, но не по отсечке, а по перегрузке, через некоторое время). Но, если взять частный сектор, то зачастую там сопротивление заземлителя не 4 Ом, а намного больше, и токи замыкания на землю намного меньше.

Для чего нужно УЗО?

К счастью, есть такие устройства, как УЗО , которые реагируют даже на небольшие (десятки миллиампер) токи утечки на землю, поэтому они обязательны в системах TT . Сопротивление заземлителя для четкой работы УЗО на номинал 300 мА должно быть не менее 4 Ом, для 100 мА - 14 Ом, 30 мА - 47 Ом.

Что бывает, когда защитное устройство не срабатывает? Если это автомат в системе TN-C-S , то большой ток короткого замыкания может вызвать плавление проводов и пожар. Если же неисправно УЗО в системе ТТ , то на корпусах электроприборов будет опасное для жизни напряжение. Поэтому мой вам совет: к выбору устройств защиты подходите с максимальной ответственностью, периодически проверяйте их работоспособность в процессе эксплуатации, применяйте при возможности дублирование. Например, помимо общего, ставьте на отходящие линии дополнительные УЗО или дифавтоматы , хотя бы на те линии, где наибольшая опасность (ванная, кухня и т.п.). Вообще, разрабатывай я правила, я бы ввел обязательную двухступенчатую дифференциальную защиту.

Теперь к вопросу о том, стоит ли ставить УЗО в системе TN-C-S . Однозначно стоит. Конечно же, от описанного выше обрыва нулевого провода оно не спасет, но при утечке тока на землю оно сработает и предотвратит дальнейшее развитие неисправности на ранней стадии, когда его значение недостаточно для срабатывания автомата.

Меры по недопущению разрушения PEN

Какие меры предпринимает ПУЭ по недопущению разрушения PEN ? В первую очередь - должна быть обеспечена механическая защита , а если уж обрыва не избежать, то чтобы это был не нулевой провод, а кабель целиком. То есть, если это воздушная линия, то вести ее многожильным СИП ом, раздельные провода на опорах для TN-C-S непригодны. Ибо зацепит ковшом экскаватор или самосвал кузовом, а нулевой провод обычно нижним идет и его гораздо чаще цепляют, а еще может упасть дерево, трактор въехать в столб, сильный ветер, обледенение... - ну а дальше последствия, о которых мы уже упомянули выше. Помимо усиления и объединения в общую оболочку, нулевой провод периодически повторно заземляется, через каждые 200 метров для районов с низкой грозовой активностью, и через каждые 100 метров для районов с числом грозовых часов более 40 в году. И еще, при применении TN-C-S обязательным условием является система уравнивания потенциалов (СУП, ДСУП ). Это значит, что все металлическое (трубы, арматура, ванна и т.д.) соединяются с проводом PE . И даже в случае обрыва нуля на всех металлических конструкциях в доме будет, пусть и отличный от земли, но везде одинаковый, потенциал. А в частных домах, в которых есть приусадебное хозяйство, надворные постройки и т.д., зачастую СУП организовать не удается, тогда следует однозначно делать TT .

Нужно ли свое заземление при подключении к системе TN-C-S ? Лишним не будет. Причем, чем лучше заземление, тем больший ток может по нему течь. Это надо учитывать при выборе сечения провода от щитка к заземлителю, а также от опоры к щитку (который, кстати, при любой выделенной мощности не может быть менее 16 кв.мм).

Для чего применяется система уравнивания потенциалов

Теперь о СУП - системе уравнивания потенциалов. К дому подходят различные инженерные коммуникации: водопровод, газ, канализация и т.д. В случае неисправности в электросети (хотя бы то же пресловутое отгорание нуля или, например, пробой изоляции на корпус какого-либо электроприбора) возможно появление опасной разности потенциалов (т.е. напряжения) между шиной PE (т.е. корпусами электроприборов) и трубами или другими металлическими конструкциями, которые имеют с ними контакт. Чтобы этого не случилось, все стационарные металлические конструкции (трубы, арматура, ванны, раковины, поддоны, дверные рамы и т.д.) соединяются с системой заземления проводами достаточного сечения. При этом, прежде чем заземлить газовую трубу, нужно выполнить ряд требований и согласовать с соответствующей службой.

Кроме СУП , часто встречается такое понятие, как ДСУП - дополнительная система уравнивания потенциалов. Это относится к ванным комнатам и другим помещениям, где соседствуют вода и электричество. То есть в помещении с повышенной влажностью ставится коробочка с клеммником, называется коробка уравнивания потенциалов (КУП ), от которой заземляющие проводники разводятся ко всем металлическим конструкциям. Кстати, если трубы пластиковые, то делаются специальные металлические вставки, которые тоже подсоединяются к системе ДСУП . Также, если в полу имеется система электрообогрева или проходит электропроводка, то между ними и покрытием пола укладывается сетка из арматуры, которая тоже соединяется с ДСУП . Приспособлений для присоединения заземления к чему-либо существует великое множество, на все случаи, некоторые из них для убедительности привожу на фото ниже:

Кстати, нельзя применять СУП в отдельно взятой квартире многоквартирного дома. Это чревато тяжелыми последствиями. Вообще, данная статья написана в основном для владельцев частных домов , которым приходится заботиться об электробезопасности самостоятельно. Квартиры - это отдельный вопрос, здесь многое зависит от того, когда построен дом, когда в нем был капитальный ремонт, какая система электропроводки в доме. Конечно, все нюансы такого сложного вопроса в рамках одной статьи охватить невозможно, поэтому консультируйтесь всегда со специалистом на месте, и доверяйте такую работу только квалифицированным работникам. Ибо от этого завистит жизнь ваша и окружающих вас людей.

Свое заземление в частном секторе

Теперь о самих заземлителях. Обычно из делают из стальных стержней (уголок, арматура, трубы), которые забивают в землю как можно глубже. Часто встречаются рекомендации делать заземление из трех штырей, забитых вертикально, расположенных равносторонним треугольником и соединенных при помощи сварки металлической полосой или арматурой. В этом случае нужно знать, что чем ближе электроды расположены друг к другу, тем меньше их суммарная эффективность. Если эти же три электрода расположить вдоль одной линии, будет совсем не хуже, а даже немного лучше. Эффективность заземлителей определяют по сопротивлению растеканию, которое измеряется при помощи специальных приборов по определенной методике. Чем ниже это сопротивление, тем лучше. В сети - на блогах, в форумах и даже на корпоративных сайтах часто можно встретить упрощенные методы замера сопротивления заземления. Многие из них откровенно дилетантские либо очень не точные. В одной из следующих статей я подробно остановлюсь на этом и разъясню все в деталях. А пока просто доверьтесь профессионалам.

Обычно верхние слои почвы обладают большим удельным сопротивлением, чем нижние, поэтому заземлители стараются вогнать в землю как можно глубже. Для механизации этого процесса можно использовать пневматические и электрические вибромолоты или отбойные молотки со специальными наконечниками. Часто бывает, что трех штырей недостаточно, тогда делают больше. Расстояние между штырями должно быть достаточно большим, лучше всего раза в два большим, чем их длина. Но можно обойтись и одиночным заземлителем, если загнать его очень глубоко. Такая конструкция получила название глубинно-модульной системы заземления. Как это делается, можно посмотреть на ролике ниже.

Как сделать заземление - видео

Ниже приведен более бюджетный вариант монтажа заземления. Здесь заземляющие электроды соединяются между собой без резьбы. По утверждениям производителей, прочное соединение достигается благодаря расплющиванию нижнего конца штыря в гнезде. Конечно, здесь возникают вопросы о том, насколько надежен и долговечен такой контакт, но видео достаточно убедительно.

И для любителей консервативных подходов, предлагаем познакомиться с традиционным методом построения заземляющего устройства, с применением нескольких электродов, соединенных между собой с помощью сварки. Вместо прутов арматуры, рекомендуемых в данном видеоматериале, в случае их отсутствия, можно применять другие виды металлического проката: уголки, трубы и т.д. Длину электродов лучше брать побольше, чем они длиннее, тем качественней будет заземление.

Как измерять сопротивление заземляющего устройства

По этому поводу существует множество заблуждений, кочующих с одного сайта на другой, и передающихся от одного недоэлектрика к другому. Вот типичный пример, с которым я категорически не согласен, взятый кстати, с одного из топовых сайтов (ссылка):



Даже не знаю, смеяться здесь или плакать. Мало того, что потенциальный и токовый измерительные щупы здесь соединены между собой шлейфом, так еще для измерений предлагается использовать мегаомметр (!). Якобы для того, чтобы приложить к электродам достаточно высокое напряжение. Да, при измерении больших сопротивлений, эти приборы выдают сотни и даже тысячи Вольт. Но, если на таком приборе и есть измерительный диапазон, позволяющий измерять единицы Ом, то никаких сотен Вольт там и близко не будет. В общем, ничего хорошего из таких измерений не получится. Фактически будет измерена некая величина, включающая в себя сопротивление проводов и сопротивление растеканию заземляющего устройства и измерительных электродов. Ну если сопротивлением проводов, соединяющих прибор с электродами, еще как-то можно пренебречь, то сопротивление электроды-земля обычно намного выше сопротивления заземлитель-земля, что делает погрешность много большей самой измеряемой величины.

Кстати, даже в самой википедии есть большие косяки, связанные с недопониманием процесса растекания токов в земле и понятием сопротивления заземления. Ниже я и об этом напишу, но сначала немного о том, как это сделать правильно. Во-первых, не надо ничего изобретать, а использовать специально разработанные для этого приборы и методики. Грамотно и толково это расписано и выглядит примерно так:

Есть вполне легитимный способ измерить сопротивление растеканию и без специального прибора. Для этого нам понадобится понижающий трансформатор 220/12 или 220/6 мощностью 250 Вт или выше. Также прекрасно подойдет для этого и сварочный трансформатор. Помимо трансформатора, также нужны амперметр и вольтметр, номиналы которых любой электрик может вычислить, исходя из величины напряжения и ожидаемого сопротивления. Расстояния между заземлителем З и потенциальным электродом П, а также между П и токовым электродом Т обычно берется порядка 20 метров. Иногда, для ограничения тока, последовательно с первичной или вторичной обмоткой включают балластный резистор (на схеме не показан):



Ну и напоследок, для продвинутых читателей, о косяке википедии. Есть там такая страница http://ru.wikipedia.org/wiki/Заземление . И вот на ней есть такой шедевр:

Поскольку сопротивление контура заземления местного ЗУ берётся для расчёта параметров электроустановки потребителя (для уменьшения вероятности создания опасного шагового напряжения на территории потребителя обычно требуется минимально возможное численное значение), то во внимание не берётся сопротивление почвы между питающим потребителей трансформатором и местным ЗУ потребителя - результат сопротивления местного ЗУ отдельного потребителя берётся только для отдельно взятого потребителя, а не всей электросети целиком. Иными словами: поскольку открытые металлические части отдельно взятого потребителя не соединены напрямую с трансформатором (а только через главную шину заземления), то в случае обрыва PEN-проводника между ЗУ потребителя и ЗУ трансформаторной подстанции образовывается огромное электрическое сопротивление через почву между ними , которое по закону Ома не позволяет протекать большим токам через ЗУ отдельно взятого потребителя.

Интересующие места я выделил. На самом деле, никакого "огромного сопротивления" у почвы нет. В распоряжении тока, протекающего в земле, вся планета. А ее сопротивление настолько мало, что никак не может повлиять на величину этого тока. В данном случае имеет значение лишь переходное сопротивление между заземляющим устройством и почвой, и удельное сопротивление почвы в непосредственной близости от заземляющего устройства. Это и есть то, что мы называем сопротивлением растеканию тока заземляющего устройства или, короче, сопротивлением заземления. Да, конечно, сопротивление нулевого провода между подстанцией и потребителем, обычно гораздо меньше суммы сопротивлений растеканию заземлителей подстанции и потребителя. Но и это сопротивление в несколько Ом или десятков Ом называть огромным как-то язык не поворачивается. Вот и получается, что даже авторитетам не всегда можно верить. Доверяй, но проверяй. А если вдруг сомненья никак не могут разрешиться - добро пожаловать к нам на форум электриков , будем решать вопрос коллективно.

Как рассчитать заземление

Сопротивление заземления сильно зависит от грунта, в котором оно находится. Причем, забитый в землю заземлитель, зачастую находится одновременно в разных слоях грунта, которые обладают различными удельными сопротивлениями, что усложняет расчет и при этом получаются довольно приблизительные результаты. Тем не менее, такие расчеты существуют, и они обязательны для большинства промышленных объектов. В частном секторе обычно делается некая минимальная конструкция, измеряется сопротивление, а потом она усиливается по необходимости (заземлитель загоняется глубже, либо добавляются новые заземляющие электроды). Ниже приводится формула для расчета одиночного вертикального заземлителя в однородном грунте:

R=(ρ/2πL)(ln(2L/d)+0.5ln((4T+L)/(4T-L)))

ρ экв - удельное сопротивление грунта, Ом*м

L - длина стержня в метрах

d - диаметр стержня в милиметрах

T - расстояние от поверхности земли до середины стержня, м

При создании многостержневой системы заземления необходимо помнить то, что соединительная полоса (труба, арматура, уголок и т.д.) между электродами, если она находится в земле, также является дополнительным заземлителем и уменьшает общее сопротивление. Также эффективность дополнительных электродов снижается при уменьшении расстояния между ними.

При устройстве заземления и его эксплуатации следует также руководствоваться нормативными документами: ПТЭЭП (гл. 2.7. Заземляющие устройства) и Нормы испытаний электрооборудования, гл. 26, заземляющие устройства

Для тех, кому интересно, откуда берутся такие названия, как TT, TN-C-S и т.д. - это все расписано в ГОСТ Р 50571.1-2009, здесь приведу лишь небольшую расшифровку:

  • Т - заземленная нейтраль (лат. Terra);
  • I - изолированная нейтраль (англ. Isolation).

Вторая буква обозначает состояние открытых проводящих частей относительно земли:

  • Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
  • N - открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие после N буквы обозначают совмещение в одном проводнике или разделение функций для нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

  • S - нулевые рабочий N и защитный РЕ проводники разделены (англ. Separated);
  • С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном PEN-проводнике (англ. Combined);
  • N - нулевой рабочий (нейтральный) проводник (англ. Neutral);
  • РЕ - защитный проводник (нулевой защитный или заземляющий проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов) (англ. Protective Earth);
  • PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ. Protective Earth and Neutral).