Заземление в частном доме своими руками по ПУЭ

Содержание

Какие электрические характеристики обеспечивают безопасную работу контура заземления

Защитная функция контура основана на том явлении, что аварийный ток стекает по пути наименьшего сопротивления.

На корпусе любого бытового прибора из-за повреждения изоляции может появиться потенциал фазы. В старой системе заземления TN-C он станет стекать через тело прикоснувшегося человека.

Тяжесть электротравмы зависит от многих факторов, но может привести и к фатальным последствиям.

В схеме электропитания TN-S искусственно созданный РЕ проводник через контур заземления отводит опасный потенциал, защищает человека от поражения током.

Для оптимальной работы схемы необходимо учесть:

  • сопротивление растеканию;
  • напряжения прикосновения и шага;
  • состояние грунта по его удельному сопротивлению;
  • электрические характеристики выбранных материалов и их стойкость к воздействию агрессивной среды почвы;
  • конструкцию контура, которая должна быть просчитана по нормативам и проверена электрическими замерами высокоточными приборами.

Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В: из каких составляющих оно складывается

Любой контур заземления состоит из вертикальных или горизонтальных заземлителей (электродов), расположенных в земле. Через создаваемый ими контакт протекает аварийный ток.

Схема контура заземления

Вертикальные электроды заглублены в почву, разнесены на определенное расстояние, объединены горизонтальным заземлителем, подключенным к главной шине здания.

Для частного дома редко используется один вертикальный заземлитель по причине противодействия сопротивления растеканию тока.

Допустим, что имеется сооружение с подключенным к нему одним вертикальным электродом, расположенным в почве. На главную шину организовано металлическое короткое замыкание. Сопротивлением заземляющего проводника пренебрегаем для упрощения.

Сопротивление заземляющего устройства

Ток короткого замыкания начинает стекать на потенциал земли по электроду и распределяется с него равномерно по всем направлениям. При этом максимальная плотность тока будет создана у самого заземлителя, а с удалением от него она станет уменьшаться.

Прохождение тока через постоянно увеличивающуюся поверхность земли ослабляет его величину. Напряжение тоже имеет самую большое значение у электрода, а с постоянным снижением величины тока оно падает. Здесь проявляет свое действие простой закон Ома.

На границе определенной площади, называемой зоной растекания, напряжение уменьшается практически до нуля от своего максимального значения. Таким способом мы получили точки нулевого потенциала, находящиеся с противоположных сторон электрода, на которых U=0.

Сопротивление заземляющего устройства Rз — это сопротивление участка земли между точками нулевого потенциала. Оно вычисляется по формуле Rз=Uф/Iкз.

На его величину очень слабо влияет сопротивление металлических частей заземлителей с шиной и контакты электродов с землей — они очень маленькие. Вопрос его снижения решается за счет изменения конструкции контура и характеристик грунта.

Улучшить этот показатель можно установкой дополнительного электрода. Однако монтировать его следует определенным образом.

Если два электрода разместить рядом, то площадь зоны растекания практически не меняется. Ток короткого замыкания стекает на том же участке грунта. Поэтому заземлители необходимо разнести на большее расстояние.

При этом ток КЗ станет стекать с каждого электрода, разделяясь на два потока, а между ними образуется пространство, где они оказывают влияние друг на друга. Оно называется зоной экранирования. Для оценки его характеристик введены поправочные коэффициенты.

Вертикальные электроды

Второй способ улучшения сопротивления заземляющего устройства основан на увеличении длины вертикального электрода и его заглублении в грунт до 30 метров. Технология этого метода приведена в конце статьи.

Несколько вертикальных электродов привариваются в почве к металлической полосе (горизонтальному заземлителю). Он тоже оказывает влияние на стекание аварийного тока, оценивается по индивидуальному коэффициенту.

Его величина зависит от количества электродов в контуре и отношения расстояния между ними к их длине. Данные сведены в таблицу.

Горизонтальный электрод

Таким образом, электрические характеристики создаваемого контура сильно зависят от конфигурации и расположения вертикальных и горизонтальных заземлителей, их заглубления в грунт.

Владельцу частного дома необходимо оценивать сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В и делать предварительный расчет на бумаге до начала сборки конструкции. Для этого требуется представлять, из каких процессов берутся параметры, задаваемые в проекте.

Напряжение прикосновения и шага: что это такое и как оно влияет на расчет контура заземления

Напряжение прикосновения описывает пункт ПУЭ 1.7.24. Его величина заложена в формулы для расчета сопротивления контура заземления.

Представим, что на корпусе какого-то оборудования появился фазный потенциал U и к нему прикоснулся человек с сопротивлением тела R.

Через него начнет стекать ток Iт, который определяется по закону Ома. Величина приложенного напряжения зависит от места создания контакта, удаления от максимальной величины U, обозначается термином прикосновения (Uпр).

Напряжение прикосновения

Поскольку от Uпр зависит безопасность человека, то на него введены строгие нормативы. При создании электрического проекта на объект в него закладывают жесткие ограничения, влияющие на безопасность. Они учтены в допустимых параметрах сопротивления заземляющего устройства.

Напряжение шага

Еще один ряд факторов, влияющий на расчет контура — учет тех процессов, которые протекают непосредственно на грунте при стекании аварийного тока, распределяющегося внутри той зоны, где может случайно оказаться человек. Их учитывает напряжение шага.

В эпицентре разряда приложено максимальное напряжение, а его величина постепенно снижается с увеличением расстояния до нуля. Когда в этой зоне будет двигаться человек, то между его ногами возникнет разность потенциалов.

Она возрастает при приближении к месту разряда, а при определенных условиях может привести к электротравме: чем ближе к центру, тем опаснее.

Напряжение шага

Термин напряжения шага Uш заложен в пункт ПУЭ 1.7.25. Он строго нормируется формулами расчета проекта заземляющих устройств.

На промышленных объектах обычно применяются дорогие специальные защиты, быстро отключающие аварийные режимы, когда напряжению шага остается возможность проявить себя очень короткое время.

В частном доме таких устройств нет. Поэтому к качеству контура предъявляются повышенные требования. Владельцу необходимо продумать место его расположения и трассу прохождения горизонтального заземлителя.

Напряжение прикосновения и шага стремятся сделать настолько минимальными, насколько они могут обеспечить повышенную безопасность человека. Они учитываются нормативами ПУЭ.

Какие нормы по сопротивлению растекания заложены в ПУЭ и почему

Для создания надежного контура частного дома следует понимать, что он работает не сам по себе, а в составе всей системы заземления электроустановки, начиная от промышленной трансформаторной подстанции.

Безопасность зависит от типа нейтрали ТП и быстроты ликвидации аварийных ситуаций.

На промышленных объектах, требующих оперативного отключения аварий, создается эффективно заземленная нейтраль, позволяющая при однофазных замыканиях на землю быстро отключать токи КЗ. Для этого ее сопротивление, с учетом влияния всех естественных и искусственных заземлителей, не должно превышать 0,5 Ома. (Пункт 1.7.90.)

Бытовая электрическая сеть 380/220 вольт обычно создается с глухозаземленной нейтралью. Ее безопасность в какой-то части может улучшить разделительный трансформатор.

Сеть с изолированной нейтралью

За ним создается сеть с изолированной нейтралью. Но мы сейчас рассматриваем другой вопрос.

Трансформаторная подстанция, подключенная по обычной схеме с заземленной нейтралью, должна работать в режиме, предусмотренном пунктом ПУЭ 1.7.101.

Глухозаземленная нейтраль

Это значит, что при питании частного дома напряжением 380/220 вольт общее сопротивление всей цепочки заземляющих устройств должно укладываться в норматив менее 4 Ома. На эту величину оказывают влияние все повторные заземлители ВЛ и естественные заземления.

К последним относят железобетонные фундаменты зданий и другие, закопанные в грунт металлические конструкции. Их задача — длительно обеспечивать электрический контакт с землей.

Повторные заземлители линии распределяются по опорам ВЛ для обеспечения достаточной величины тока однофазного замыкания, которую должна почувствовать токовая защита. Они же ставятся на вводе в здание.

Читайте также:  Сушилка для пиломатериала своими руками - пошаговая инструкция

Все эти заземления должны в комплексе обеспечить величину сопротивления 0,4 Ома на трансформаторной подстанции.

Когда ВЛ и ТП введены в эксплуатацию, то любое смонтированное на них заземление находится в работе. Измерить отдельно его сопротивление невозможно и очень опасно: оно является частью электрической цепи.

Теперь продолжим рассмотрение пункта ПУЭ 1.7.107. для заземляющего устройства частного дома. Здесь уже приводятся другие нормативы.

Сопротивление заземления

Для создаваемого нами заземлителя введена величина 30 Ом. Контур заземления можно отключить от ГЗШ и замерить его сопротивление. Понимаем, что в работе оно участвует со всеми повторными и естественными заземлителями схемы и обеспечивает 4 Ома для трансформатора на КТП.

Но не все так просто. Нам потребуется выполнить еще одно условие безопасности: сопротивление ближайшего повторного заземлителя должно составить 10 Ом. Об этом говорит пункт ПУЭ 1.7.103.

Сопротивление заземлителей

Однако обеспечить эти 10 и 30 Ом простыми способами не всегда возможно из-за физического состояния грунта.

Виды грунтов и их удельное сопротивление: что требует обязательного учета

Наш контур будет забит в землю, которая служит проводником электрического тока. Ее проводимость зависит от многих факторов и нормируется величиной удельного сопротивления.

Например, скальный грунт имеет очень плохие характеристики. Работать на нем — плохая затея. Нормируемые параметры и возможные пределы их отклонения помещены в таблицу.

Удельное сопротивление грунта

Сведения эти представлены как ориентировочные для проведения приблизительного расчета. При создании проекта контура их желательно уточнить на конкретной местности.

Чем влажнее почва и больше в ее состав входит различных солей, тем лучше ее удельное сопротивление. Однако солевые растворы — это агрессивная среда, вызывающая коррозию металлов.

Именно постоянные колебания влаги, зависящие от времени года и погодных условий, вызывают большие отклонения удельного сопротивления от средней величины.

В мороз вода превращается в лед, а он довольно плохо проводит электрический ток. Во время жары почва высыхает. Зима и лето — самые неблагоприятные периоды для работы контура заземления.

Поэтому эти времена года используются для проведения контрольных замеров сопротивлений растекания.

Грунт не обладает однородной структурой. При заглублении в почву могут встретиться всякие сюрпризы. Предвидеть их нереально. Особенно при большой глубине.

Например, сверху почвы может быть слой чернозема, а под ним суглинок или супесок, камни.

Приблизительно оценить состав грунта можно самостоятельно. Для этого берут с глубины порядка метра его кусочек и пытаются скатать «колбаску» между ладонями. Если ее толщина соответствует спичке, то это глина.

Из песка скатать ничего не получится, он рассыпается. Из суглинка можно сделать колбаски толщиной порядка сантиметра. Супесок скатывается чуть большими кусочками и сразу разваливается.

Метод приблизительный, но он позволяет получить данные для расчета проекта. Более точно эти результаты обеспечивают приборы, предназначенные для измерения электрического сопротивления грунтов. Ими занимаются специалисты электролабораторий.

Поскольку удельное сопротивление грунта сильно зависит от сезона, то для более точного расчета контура введены сезонные коэффициенты, учитывающие еще и четыре района проживания.

Сезонные коэффициенты

Требования к материалам для контура заземления, которые надо знать обязательно

Качественный электрический контакт между металлом электродов и почвой создается не за счет закапывания конструкции, а при забивании стержней в землю, когда грунт уплотняется при вдавливании.

Электроды должны хорошо выдерживать ударные механические нагрузки при монтаже схемы, входить в грунт без деформации и сохранять свои электрические характеристики десятилетиями в условиях действия на них агрессивной почвенной среды.

К выбору заземлителей предъявляются строгие нормативы по виду металлов и их габаритов. Предельно допустимые минимальные размеры электродов опубликованы таблицей ПУЭ.

Таблица ПУЭ

Уменьшать сечение материалов нельзя, а выбирать толще не рационально.

Для вертикальных заземлителей обычно используется труба, пруток и уголок, а горизонтальных — та же полоса или пруток. Их поперечное сечение должно соответствовать требованиям таблицы 1.7.104.

Конструкция контура предназначена для создания электрического контакта с грунтом даже при коррозии металла. Защищать его красками нельзя.

Окончательная сборка электродов осуществляется сваркой, а ее
шов довольно быстро ржавеет и разрушается. Поэтому его надо покрывать защитным
слоем битумного лака.

Металл соединительной полосы, расположенный на открытом воздухе, к которому подключают отвод на главную защитную шину, тоже нужно покрасить.

Влияние экранирования

Для расчетов расстояния штырей относительно друг друга используется коэффициент экранирования, учитывающий взаимное влияние. При близком расположении между ними возникает наложение одного напряжения растекания на другое, эффект усиливается.

Чтобы снизить эффект, можно увеличить длину штыря. Обычно такая конструкция изготавливается из 2 стержней — сначала забивается 1, следом другой. Но в частном домостроении такие заземлители не применяются из-за сложности монтажа.

Соединяя горизонтальным элементом вертикальные штыри, мы уменьшаем зону растекания каждого из них. При расчетах его влияние учитывается коэффициентом, зависящим от числа электродов в контуре.

Расчет заземления для частного дома: формулы и примеры

Расчеты заземления для частного дома основываются на формулах расчета сопротивления растеканию тока для электродов. Примеры будут показаны ниже.

Сопротивление грунта

При одиночном стержне применяется формула:

Как правильно сделать контур заземления в частном доме - расчёт схемы и монтаж

где ρ экв — эквивалентное удельное сопротивления однослойного грунта (выбирается по таблице 1 для конкретной почвы);

  • L — длина электрода (м);
  • d — диаметр электрода (м);
  • T — расстояние от середины электрода до поверхности земли (м).

Таблица 1

Грунт
ρ экв, Ом·м
Торф20
Почва (чернозем и др.)50
Глина60
Супесь150
Песок при грунтовых водах до 5 м500
Песок при грунтовых водах глубже 5 м1000

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Количество электродов в контуре можно рассчитать по формуле, где:

Как правильно сделать контур заземления в частном доме - расчёт схемы и монтаж

Rн — максимально допустимое общее сопротивление контура (для сети 127-220 В – 60 Ом, для 380 В – 15 Ом), Ψ — климатический коэффициент (определяется по таблице 2).

Таблица 2

Тип электрода
Климатическая зона
IIIIIIIV
Вертикальный стержень1.8 ÷ 21.5 ÷ 1.81.4 ÷ 1.61.2 ÷ 1.4
Горизонтальная полоса4.5 ÷ 73.5 ÷ 4.52 ÷ 2.51.5

Размеры электродов выбираются с учетом реальных условий и рекомендаций:

  • труба — минимальная толщина стенок 3 мм, диаметр – по наличию материала;
  • стальной пруток — диаметр не менее 14 мм;
  • уголок — толщина стенки 4 мм, размер – по наличию материала;
  • полоса для увязки электродов — ширина – не менее 10 мм, толщина — более 3 мм.

Глубина заглубления (длина электродов) выбирается из условия – минимум на 15-20 см ниже уровня промерзания. Минимальная длина – 1,5 м. Шаг установки штырей составляет 1-2 длины электрода, а минимальное расстояние составляет 2 м.

Распространенные ошибки

Возможность присоединять заземляющий провод к металлическим конструкциям в земле может иметь плохие последствия, если не учитывать ограничений.

Опасно заземление в таких случаях:

  • кабель пристыковывают к водопроводной системе или трубам отопления — это опасно для хозяев дома и соседей;
  • нельзя соединять заземляющую жилу с нулевым контактом в розетке — если нуль отгорит, высокое напряжение будет определяться на коробках всех электрических приборов;
  • не рекомендуют подключать больше одной жилы к клемме РЕ — при потерях электричества оно пойдет не в грунт по защитному заземлителю, а перейдет на бытовую технику, подключенную другим проводом.

К водопроводу или отоплению в земле нельзя подключать еще и потому, что в системе могут быть вставки, которые не проводят электричество (пластик, полипропилен).

Схемы заземления частных домов своими руками: 380 В и 220 В

При монтаже контуров заземления значительной разницы между схемой частного дома на 3 фазы (380 вольт) и однофазной (220 вольт) нет. А вот в разводке кабелей она присутствует. Разберемся, в чем она заключается.

При однофазной сети для питания электроприборов используется трехжильный кабель (фаза, ноль и земля). Трехфазная сеть требует пятижильного электропровода (та же земля и ноль, но фазы три). Особое внимание нужно обратить на расключение – заземление не должно соприкасаться с нулем.

Рассмотрим ситуацию. С подстанции приходит 4 жилы (ноль и 3 фазы), заведенные в распределительный щит. Обустроив правильное заземление на участке, заводим его в щиток и «сажаем» на отдельную шину. Фазные и нулевая жила проходят через всю автоматику (УЗО), после чего идут к электроприборам. От заземляющей шины жила идет непосредственно на розетки и оборудование. Если нулевой контакт заземлить, устройства защитного отключения будут срабатывать без причины, а такой монтаж электропроводки в доме совершенно ни к чему.

Читайте также:  Расположение светильников на натяжном потолке: фото натяжных потолков с точечными светильниками, схема, варианты

Схема заземления на даче своими руками несложна, но требует внимательного и аккуратного подхода при выполнении. Несложно выполнить ее только для одного котла или иного электроприбора. Ниже мы обязательно на этом остановимся.

Корпус газового котла, как и металлические трубы, требуют качественного заземления во избежание возникновения искры
Корпус газового котла, как и металлические трубы, требуют качественного заземления во избежание возникновения искры

Полезная информация! Перед началом работ нужно составить подробный проект заземления в частном доме. Схема контура заземления пригодится при работе и поможет в случае возникновения аварийной ситуации впоследствии.

Что такое контур заземления в частном доме: определение и устройство

Контуром заземления называют конструкцию из штырей и шин, находящуюся в грунте, обеспечивающую отвод тока при необходимости. Однако не любой грунт подойдет для устройства заземлителя. Удачным для этого считают торф, суглинок или глинистую почву, а вот камень или скала не подходят.

Очень важно! Контур заземления должен проходить ниже уровня промерзания грунта. В противном случае зимой он не будет должным образом выполнять свои функции.

Контур готов. Остается проложить шину до стены дома
Контур готов. Остается проложить шину до стены дома

Контур заземления располагают на расстоянии 1÷10 м от здания. Для этого прокапывается траншея, заканчивающаяся треугольником. Оптимальными размерами являются длины сторон 3 м. По углам равностороннего треугольника вбиваются штыри-электроды, соединяемые стальной шиной или уголком при помощи сварки. От вершины треугольника шина идет к дому. Подробно мы рассмотрим алгоритм действий в пошаговой инструкции ниже.

Разобравшись, что является заземляющим контуром можно переходить к расчетам материала и размеров.

Расчет заземления для частного дома: формулы и примеры

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТ устанавливают точные рамки, сколько Ом должно быть заземление. Для 220 В – это 8 Ом, для 380 – 4 Ом. Но не стоит забывать, что для общего результата учитывается и сопротивление грунта, в котором устраивается заземляющий контур. Эти сведения можно узнать из таблицы.

Вид грунтаМаксимальное сопротивление, ОмМинимальное сопротивление, Ом
Глинозем6555
Гумус5545
Лёсовые отложения2515
Песчаник, залегание грунтовой воды глубже 5 м1000 —
Песчаник, грунтовые воды не глубже 5 м500 —
Песчано-глинистая почва160140
Суглинок6555
Торфяник2515
Чернозём5545

Зная данные можно использовать формулу:

Формула расчета сопротивления стержня
Формула расчета сопротивления стержня

где:

  • Ro – сопротивление стержня, Ом;
  • L – длина электрода, м;
  • d – диаметр электрода, м;
  • T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
  • Рэкв – сопротивление грунта, Ом;
  • Т – расстояние от верха стержня до поверхности, м;
  • ln – расстояние между штырями, м.

Но пользоваться такой формулой сложно. Для простоты предлагаем воспользоваться онлайн-калькулятором, в который нужно только внести данные в соответствующие поля и нажать кнопку рассчитать. Это исключит возможность ошибки в вычислениях.

Для расчета количества штырей воспользуемся формулой

Формула расчета количества стержней в контуре
Формула расчета количества стержней в контуре

где Rn – нормируемое сопротивление для заземляющего устройства, а ψ – климатический коэффициент сопротивления грунта. В России за него принимают 1.7.

Рассмотрим пример заземления для частного дома, стоящего на черноземе. Если контур выполняется из стальной трубы, длиной 160 см и диаметром – 32 см. Подставив данные в формулу получим no = 25.63 х 1.7/4 = 10.89. Округлив результат в большую сторону, получается нужное количество заземлителей – 11.

Заземление отдельных бытовых приборов и оборудования

Часто бывает, что владельцы частных домов (особенно дачных), не видят смысла монтировать полноценное заземление. Оправдывать или осуждать мы никого не можем, а значит рассмотреть этот вариант так же стоит. Разберемся, как заземлить водонагреватель в частном доме, не монтируя при этом всей системы защиты.

Знак заземления ГОСТ-21130
Знак заземления ГОСТ-21130

Сделать это довольно просто, используя естественный заземлитель. От  него нужно проложить кабель непосредственно к прибору или к розетке, от которой устройство питается. Часто, таким образом, производится заземление газового котла в частном доме, но можно так защитить и любой другой бытовой прибор.

Встречаются «электромонтеры», которые на вопрос, как заземлить розетку в частном доме, советуют бросить перемычку от нулевого контакта на заземляющий. Прислушиваться к подобным советам явно не стоит – это чревато проблемами. О подобных ошибках мы обязательно сегодня поговорим. А сейчас стоит подробнее остановиться на том, как проверить готовый контур заземления, соответствует ли он необходимым требованиям.
Швы соединения на шинах должны быть качественно проварены
Швы соединения на шинах должны быть качественно проварены

Что такое контур заземления: определение и устройство

Контур заземления — это электротехническое устройство с низким электрическим сопротивлением, позволяющее быстро отвести электрический ток в землю. Он представляет из себя две части, соединённые между собой — наружная и внутренняя система. Соединение этих частей осуществляется в электрощитке, расположенном на входе в дом.

Наружная система представляет из себя устройство которое позволяет перейти электрическому току в землю с последующим распределением его по площади. Она состоит, как правило из нескольких электродов забитых (закопанных) в землю и соединённых при помощи сварки пластинами определённого сечения. От них приваренная шина отходит в щит, где соединяется с внутренней частью.

Монтаж заземления в частном доме

Что такое внутренняя подсистема? Это разводка проводки заземления по всем комнатам и помещениям дома к розеткам и к мощным электроустановкам. Формируется общая шина, которая в электрощитке соединяется с внешним контуром.

Защитные свойства заземления очень просты. При нарушении изоляции проводов, ток из электросети по проводам внутренней системы попадает на внешний контур заземления. По электродам этого контура он стекает в землю. Из электротехники известно, что земля имеет большую электрическую ёмкость, что даёт уверенность в поглощении таких утечек электричества.

Основные требования к сопротивлению контура заземления

Если Вы не знаете, как правильно сделать заземление в частном доме и какие технические характеристики его должны быть, рекомендуем ознакомится с ПУЭ в котором Глава 1.7. под названием «Заземление и защитные меры электробезопасности» регламентирует основные технические характеристики контура заземления для оборудования до 1000 В.

Согласно данному нормативному документы сопротивление контура заземления должно быть:

  1. Не более 4 Ом для электроустановок до 1000 В (к данному классу электроустановок как раз и относится электрооборудование дачи, дома или коттеджа).
  2. Не более 10 Ом в случае если суммарная мощность генераторов или трансформаторов менее 100 кВА.
  3. Не более 0.5 Ом для электроустановок выше 1000 В с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А).
  4. Не более 10 Ом для электроустановок свыше 1000 В с маленьким током замыкания на землю.

Отличие громоотвода от заземления

Не нужно путать заземление с громоотводом. Несмотря на то, что они действуют по сходному принципу, задачи у них разные. Громоотвод нужен, чтобы принимать разряд от молнии и передавать его по изолированному от внутренней сети контуру заземления сразу в землю.

Заземление, в свою очередь, служит для отвода тока из внутренней домашней сети в случае возникновения перегрузок. В принципе, заземление и громоотвод могут иметь общий внешний контур, при условии соблюдения правил безопасности. К слову, вы можете купить готовые комплекты молниезащиты, в которых соблюдены все правила и условия по эффективности и безопасности.

Как не превратить заземление в смертельное оружие или чего не стоит делать ни в коем случае

Нельзя использовать в качестве заземляющего контура водопроводные или отопительные трубы. Во-первых, целостность контура не гарантируется, так как могут использоваться пластиковые вставки, а во-вторых контакт может быть нарушен из-за коррозии.

Нельзя объединять РЕ-проводник и рабочий контакт «ноль» за точкой разделения. Если это сделать, в РЕ-проводнике образуются значительное напряжение и автомат будет постоянно срабатывать, подавая ложную тревогу.

Нельзя ставить перемычку между нолем и Ре-проводником в розетке. В противном случае при любом разрыве нулевого проводника на корпус электроприбора пойдет фаза.

Системы заземления частного дома

Всего систем шесть, но в индивидуальной застройке применяется, в основном, только две: TN-S-C и TT. В последние годы рекомендована система TN-S-C. В этой схеме нейтраль на подстанции глухозаземлена, а оборудование имеет непосредственный контакт с землей. К потребителю земля (PE) и нейтраль/ноль (N) ведется одним проводником (PEN), а на входе в дом снова разделяется на два отдельных.

Система заземления TN-S-C
Система заземления TN-S-C

При такой системе достаточная степень защиты обеспечивается автоматами (УЗО не обязательны). Недостаток — при отгорании или повреждении провода PEN на участке между домом и подстанцией на земляной шине в доме появляется фазное напряжение, которое ничем не отключается. Потому ПУЭ предъявляет жесткие требования к такой линии: должна быть обязательная механическая защита провода PEN, а также периодическое резервное заземление на столбах через 200 м или 100 м.

Читайте также:  Громоотвод своими руками: материалы, расчет и монтаж

Тем не менее, многие линии электропередачи в сельской местности этим условиям не удовлетворяют. В этом случае рекомендована к использованию система TT. Также эта схема должна использоваться в отдельно стоящих открытых хозяйственных пристройках с земляным полом. В них есть риск прикоснуться одновременно к заземлению и грунту, что может быть опасным при системе TN-S-C.

Система заземления частного дома TT
Система заземления частного дома TT

Разница в том, что «земляной» провод на щиток идет от индивидуального контура заземления, а не от трансформаторной подстанции, как в предыдущей схеме. Такая система устойчива к повреждениям защитного провода, но требует обязательной установки УЗО. Без них защиты от поражения электрическим током нет. Поэтому ПУЭ определяет ее только как резервную, если имеющаяся линия не удовлетворяет требованиям системы TN-S-C.

Система заземления ТТ в более понятном изображении
Система заземления ТТ в более понятном изображении

Как рассчитать контур заземления: пошаговая инструкция

Проект создается в несколько этапов.

Шаг №1. Выбор материала

Металл и его профиль выбирают по вышеприведенной таблице 1.7.104. При изготовлении используют те материалы, которые имеются в наличии или проще всего приобрести в конкретной местности. Главное условие — соблюсти требуемое сечение.

Шаг №2. Определение конструкции

Здесь задаемся:

  • глубиной забивки вертикальных заземлителей H;
  • расстоянием между ними D;
  • их количеством N.

Размеры контура заземления

Расчет предполагает их расположение в линию, а не треугольником, когда увеличивается зона экранирования. Но при необходимости этот вариант можно легко пересчитать.

Направление линии выбирается с учетом местных условий так, чтобы она не пересекалась с другим магистралями, например, канализацией, водопроводом, подводом газа.

Глубину забивки определяют опытным путем на одном контрольном экземпляре. Для него выкапывают ямку глубиной 0,7 метра и в нее загоняют пробный стержень.

При этом оценивают затрачиваемое усилие и особенности технологии. Если залить в ямку ведро воды и дать ее впитаться в грунт хотя бы полчаса, то забивка потребует меньших физических усилий.

Рекомендуемая длина для опытного образца обычно составляет 2-2,5 метра. Короче стержни делают только для очень плотных почв.

Расстояние между вертикальными электродами выбирают кратно их длине: это позволяет лучше учитывать коэффициенты взаимного влияния.

Количество вертикальных заземлителей определяет длину соединительной полосы с учетом участка подвода к дому, а ее характеристики тоже закладывают при расчете конструкции.

Когда конфигурация и размеры выбраны, то приступают к следующему этапу.

Шаг №3. Расчет электрического сопротивления выбранного контура

Вычисления по математическим формулам позволяют предварительно оценить собираемую конструкцию. Если она укладывается в норматив, то можно приступать к ее изготовлению. В противном случае вносятся коррективы схемы увеличением числа электродов, их заглублением или повышением расстояний.

Вначале считают сопротивление одиночных заземлителей с учетом их формы и способа заглубления.

Сопротивление одиночных заземлителей

Когда расчет выполнен и проверен, то приступают к определению специальных коэффициентов использования. Они учитывают степень экранирования и взаимного влияния электродов.

Привожу их наиболее распространенную часть таблицей.

Коэффициенты использования

После определения коэффициентов влияния можно приступать к общему расчету сопротивления заземляющего устройства. Привожу формулу.

Расчет заземляющего устройства

Полученный результат может уложиться в нормируемые 30 Ом или быть выше. Если он не удовлетворяет требованиям ПУЭ, то потребуется что-то добавить в конструкцию или изменить размеры. После этого необходимо сделать новый расчет и добиться положительного результата.

Вычисления можно вести вручную по формулам на бумаге или воспользоваться онлайн калькулятором, приложенным ниже.

Верхний слой грунтаПесок сильно увлажненный (60)Песок умеренно увлажненный (130)Песок влажный (400)Песок слегка влажный (1500)Песок сухой (4200)Песчаник (1000)Супесок (300)Супесь влажная (150)Суглинок сильно увлажненный (60)Суглинок полутвердый, лессовидный (100)Суглинок промерзший слой (190)Глина (при t > 0°С) (60)Торф при t = 0°С (50)Торф при t > 0°С (40)Солончаковые почвы (при t > 0°С) (25)Щебень сухой (5000)Щебень мокрый (3000)Дресва (при t > 0°С) (5500)Садовая земля (40)Чернозем (50)Речная вода (1000)Гранитное основание (при t > 0°С) (22500)
Климатический коэффициентКлиматическая зона I (Верт. — 1.9; Горизонт. — 5.75)Климатическая зона II (Верт. — 1.7; Горизонт. — 4.0)Климатическая зона III (Верт. — 1.45; Горизонт. — 2.25)Климатическая зона IV (Верт. — 1.3; Горизонт. — 1.75)
Нижний слой грунтаПесок сильно увлажненный (60)Песок умеренно увлажненный (130)Песок влажный (400)Песок слегка влажный (1500)Песок сухой (4200)Песчаник (1000)Супесок (300)Супесь влажная (150)Суглинок сильно увлажненный (60)Суглинок полутвердый, лессовидный (100)Суглинок промерзший слой (190)Глина (при t > 0°С) (60)Торф при t = 0°С (50)Торф при t > 0°С (40)Солончаковые почвы (при t > 0°С) (25)Щебень сухой (5000)Щебень мокрый (3000)Дресва (при t > 0°С) (5500)Садовая земля (40)Чернозем (50)Речная вода (1000)Гранитное основание (при t > 0°С) (22500)
Количество верт. заземлителей1 вертикальный заземлитель2 вертикальных заземлителя3 вертикальных заземлителя4 вертикальных заземлителя5 вертикальных заземлителей6 вертикальных заземлителей7 вертикальных заземлителей8 вертикальных заземлителей9 вертикальных заземлителей10 вертикальных заземлителей11 вертикальных заземлителей12 вертикальный заземлителей13 вертикальных заземлителей14 вертикальных заземлителей15 вертикальных заземлителей16 вертикальных заземлителей17 вертикальных заземлителей18 вертикальных заземлителей19 вертикальных заземлителей20 вертикальных заземлителей
Глубина верхнего слоя грунта, H (м)
Длина вертикального заземлителя, L1 (м)
Глубина горизонтального заземлителя, h2 (м)
Длина соединительной полосы, L3 (м)
Диаметр вертикального заземлителя, D (м)
Ширина полки горизонтального заземлителя, b (м)
Удельное электрическое сопротивление грунта
Сопротивление одиночного верт. заземлителя
Длина горизонтального заземлителя
Сопротивление горизонтального заземлителя:
Общее сопротивление растеканию электрического тока

Просчитав несколько вариантов исполнения заземлительной конструкции, вы хорошо запомните ее особенности, поймете технологию сборки. А это поможет избежать ошибок и создать надежное устройство для длительной эксплуатации.

Схемы изготовления контура заземления в частном доме

Приступать к практическим работам на грунте можно только после того, как теоретический расчет собираемой схемы полностью уложился в требования безопасности, заложенные в ПУЭ.

Типовой контур для обычных грунтов из подручных средств

Для сборки заземлительного устройства потребуется:

Размеры траншеи

  1. Прокопать канаву под горизонтальный электрод на глубину порядка 0,8 метра. Ее ширина в местах забивки вертикальных штырей должна обеспечить удобство работы сварочными электродами.
  2. Забить в грунт вертикальные штыри на всю глубину, оставив на поверхности только десяток сантиметров для монтажа горизонтальной полосы.

Загнутый уголок

Чтобы не разбивать верхушку электрода кувалдой его сразу защищают предохранительным колпаком. Можно заранее приварить пластину или кусок уголка, предотвращающий деформации.

Сварка заземления

  • Сварить по длине горизонтальный заземлитель и приварить его к вертикальным электродам. Сварные швы должны проходить по всему периметру стыкуемых поверхностей.

Вывод заземления

  • Вывести полосу на цоколь здания, закрепить, приварить к ней болт 10 мм для крепления заземляющего проводника, через который будет создаваться электрическая связь с главной шиной заземления.

Заземляющий проводник

  • Подключить заземляющий проводник болтовому соединению.

ПУЭ определяет нормативы на использование защитного проводника из:

  • стали с поперечным сечением 75 мм кв (очень проблемно подключать к ГЗШ вводного щита);
  • алюминиевого провода 16 кв мм (требует периодического поджатия при эксплуатации из-за высокой текучести металла);
  • меди сечением 10 квадрат. Это самый приемлемый вариант монтажа к контуру и ГЗШ.

Готовим материал и инструмент

Мы будем исходить из того, что делаем замкнутую треугольную схему заземления, так как она наиболее популярна.

Сначала давайте разберемся с материалом, а уже исходя из того какой он будет, будем готовить инструмент.

Итак, из материала нам будет необходимо:

1. Для вертикальных кольев заземления можно использовать: трубу с толщиной стенок не менее 3,5 мм и диаметром 30 мм, арматура в диаметре 2-3 см, уголок 5х5 см (лучше из нержавеющей стали). Длина любого материала должна быть не менее 2 метра.

Перед использованием заготовок их рекомендуется заточить любым удобным вам способом.

10

2. Металлические полосы сечением 40х4 мм, длиною не менее 1,2 метра.

3. Такая же, как и в п. 2 металлическая полоса, но желательно из нержавеющей стали. Длина ее будет зависеть от расстояния от места установки кольев заземления до места заводки ее в дом.

11

4. Медный провод для фазного проводника в диаметре 6 мм.

5. Болты. Рекомендуется М8.

Готовим инструмент.

Нам понадобится в обязательном порядке:

  1. Сварочник.
  2. Электродрель с сверлами (сверлить отверстия под болты).
  3. Болгарка (затачивать колья, резать металл).
  4. Перфоратор (заводить заземление в дом и для других работ).
  5. Наточенная штыковая лопата.
  6. Тяжелая кувалда.
  7. Ключи в зависимости от того, какие болты у вас будут.

Где вбивать колья?

Место забивки кольев должно находиться не далеко от отмостки дома, не более одного 1,2 метра.

11-1

Прежде всего оно должно быть безопасным и не посещаемым людьми и животными.

Если у вас нет не посещаемых мест вокруг дома, то данный участок следует огородить.

Источники

  • https://ElectrikBlog.ru/zazemlenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami-2-shemy-dlya-raznyh-gruntov/
  • https://vdomishke.ru/zazemlenie-v-chastnom-dome/
  • https://odinelectric.ru/elektrosnabzhenie/kak-sdelat-zazemlenie-v-dome
  • https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/zazemlenie-v-chastnom-dome/
  • https://homius.ru/zazemlenie-220-v-v-chastnom-dome-svoimi-rukami.html
  • https://electric-220.ru/zazemlenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami
  • https://vashchilov.ru/zazemlenie-v-chastnom-dome-sxemy-montazh
  • https://ProFazu.ru/provodka/bezopasnost-provodka/zazemlenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami-220-v.html
  • https://ezetek.ru/poleznye-stati/zazemlenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami
  • https://HouseChief.ru/220v-zazemlenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami.html
  • https://stroychik.ru/elektrika/zazemlenie-v-chastnom-dome
  • https://ElektrikExpert.ru/kak-sdelat-zazemlenie-v-chastnom-dome.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Bazliter.Ru
Adblock
detector
Gogetlinks12773