Заземление электрощитка

Содержание

Заземление электрощитка

Для обеспечения безопасного использования электронных приборов, электроустановок и цепей проводится заземление. Имеется несколько типов заземления. От этого зависит по каким формулам его рассчитывать и каким проводом делать. Для обеспечения надежности и безопасности обязательно должна использоваться схема заземления.

Что это такое

Линейное заземление защиты — подключение цепи к намеренно заземленным или эквивалентным непроводящим частям из металла приборов и цепей, в которых возможно замыкание и другие неполадки (индуктивное воздействие соседних проводящих контуров, воздействие молниевых вспышек и т. д.). Контур заземления защиты требуют отличать от остальных типов соединений, таких как рабочее заземление и молниезащитное.

Схема заземления системы TN-C

Область применения и принцип работы

Значение безопасности шага и контактного напряжения значительно уменьшается из-за замыкания на корпусе. Безопасность обеспечивается из-за понижения потенциала установки, для которой собирается контур заземления (путем сокращения сопротивления электрода, находящегося в грунте) и доведения потенциала контура до потенциала основной цепи до одного уровня (путем повышения потенциала электрода до величины, сравнимой с потенциалом прибора, защита которого проводится).

  • Электронные устройства и установки (ИТ-системы) с рабочими параметрами до 1 кВ в трехфазной трехпроводной цепи с переменным током.
  • Электрооборудование с рабочим показателем до 1 кВ в однофазной двухпроводной цепи с переменным током, с изоляцией от почвы.
  • Электрооборудование с максимальным показателем в 1 кВ в двухпроводной цепи постоянного напряжения с изоляцией на обмотках источника электрического тока (IT-система).
  • Электрические устройства в цепях с показателем не только переменного, но и постоянного тока, величина которого более 1 кВ.

Внешний контур или из чего состоит заземление

Заземляющий контур представляет проводящий компонент либо набор взаимосвязанных компонентов, также являющихся проводниками, которые находятся в электрическом взаимодействии с землей напрямую или посредством какой-либо среды.

Классификация заземляющих устройств

Проводник заземления соединяет заземленный участок (точку) с электродом. Заземляющее устройство представляет собой комбинацию электрода и проводящего контура.

Существует две разновидности устройств такого типа, которые различаются расположением системы электродов по отношению к основному устройству: удаленные устройства или цепи, выполненные в виде контура.

Контурное заземление

Устройства для дистанционного создания защиты отличаются тем, что заземляющий электрод перемещается за границы области, где должно быть заземлено оборудование, или сосредоточено в определенных частях области. Поэтому такое оборудование также называется централизованным.

Существенным недостатком удаленного заземляющего оборудования является то, что расстояние между системой электродов и защищаемым оборудованием слишком велико, в результате чего коэффициент контакта равен единице практически во всей области защиты. Поэтому такой тип оборудования используется исключительно при небольших значениях напряжения, чаще всего в приборах до 1 кВ.

Дистанционное заземление

Кроме того, поскольку расстояние до электрода в земле велико, сопротивление цепи заземления значительно увеличивается. Это напрямую зависит от характеристик электрода, находящегося в грунте.

Преимуществом удаленного оборудования считается возможность решить, где будет располагаться электрод и выбрать место с самым малым сопротивлением (например, мокрая глина).

Удаленное заземляющее устройство может потребоваться в следующих ситуациях:

  • Если по какой-либо причине заземляющий выключатель не может быть помещен в защитную зону.
  • Высокая устойчивость к заземлению в данной области (например, песчаная или каменистая почва) и значительно лучшая проводимость грунта за пределами области.
  • Децентрализованное размещение заземленного оборудования (например, в шахтах) и т. д.

Устройство в виде контура отличается тем, что части его заземляющего электрода размещены вдоль области и по окружности внутри нее. Как правило, электроды распределены как можно более равномерно в полевых условиях, поэтому такой тип оборудования так же имеет название распределительное.

Безопасность распределенного заземленного оборудования обеспечивается как путем снижения потенциала контура, так и путем его регулировки в защищаемой зоне до максимального контактного напряжения и ступенчатого напряжения, не превышающего допустимого значения. Это может быть достигнуто путем правильного размещения одного заземляющего провода в защищенной зоне.

Схема TN-C-S

Как рассчитать параметры основных компонентов заземления

Для расчета параметров контура понадобится следующая информация:

  • Характеристики электрического устройства: тип устройства, тип основного оборудования, рабочее напряжение, наличие ноля у трансформатора и генератора.
  • Электрический чертеж установки, показывающий основные размеры и расположение оборудования.
  • Форма и размер электрода, из которого планируется построить заземляющий электрод проекционной группы, и предполагаемая глубина погружения в землю.
  • Замер удельного сопротивления почвы в районе, где планируется установка ​​системы заземляющих электродов, а также информация о погодных (климатических) условиях и характеристиках климатических зон этих измерений. Если слой почвы разделен на два слоя, необходимо получить данные по удельному сопротивлению и толщине верхнего слоя двух слоев почвы.
  • Данные о естественных заземляющих проводниках: можно получить, какие структуры доступны для этой цели, путем прямого измерения и их сопротивления распространению тока. Если по какой-либо причине сопротивление естественного заземляющего электрода не может быть измерено, необходимо предоставить информацию для вычисления сопротивления с помощью расчета.
  • Номинальный ток замыкания на землю. Если ток неизвестен, расчет производится обычным способом.
  • Если рассчитывается напряжение прикосновения, вычисляется значение этого допустимого напряжения и длительности защиты.

Заземление ТТ

Схема подключения заземления в щитке

Защита жилого объекта осуществляется по следующим схемам, монтаж которых происходит в электрощитке: ТN (подсистема TN-C, TN-S, TN-C-S) или ТТ. Первая буква в имени обозначает принцип действия заземляющего устройства источника питания, а вторая буква обозначает заземление открытых частей электрооборудования.

Буква после N указывает на функциональное перераспределение комбинированного или нулевого рабочего и нулевого защитного проводника в одном проводе. Операция S-нуля (N) и провод нулевой фазы (PE) разделены. Функциональная комбинация защитного проводника C-zero и рабочего нулевого проводника объединена в один проводник (PEN-проводник).

Пренебрежение заземлением при использовании высоких напряжений чревато последствиями. Для предупреждения электрических ударов лучше позаботиться о заземляющем контуре заранее.

Способы заземления квартиры, частного дома, дачи: обзор схем

Способы заземления

Электрическая безопасность жилых помещений является злободневным вопросом, которому хозяин обязан уделять постоянное внимание. Домашняя электропроводка должна быть правильно спроектирована, надежно смонтирована и четко налажена для повседневной эксплуатации.

Вопрос выбора системы заземления и правильного его устройства имеет важное значение. Поэтому ему посвящена эта статья и следующая за ней, объясняющие принципы работы основных систем в нормальном и аварийном режимах, дающие обзор основных конструкций, рассчитанных на длительную работу.

Принципы защиты людей от действия тока

Всем известный с детства пример с птицами, сидящими на проводах высоковольтных воздушных ЛЭП, наглядно демонстрирует факт, что потенциал напряжения, даже высоковольтного, сам по себе не совершает никакой работы. Единичный фазный провод не убивает птиц, выбравших себе удобное место для отдыха, но, опасное, с точки зрения электрической безопасности.

Птицы на проводах ВЛ

Птицы с малым размахом крыла не могут одновременно коснуться двух фаз или одной из них и заземления. Когда же аист облюбовывает себе подобное место вверху опоры ЛЭП, то часто для него это заканчивается трагедией. Контакт с двумя различными потенциалами создает электрический ток. Именно действие тока, проходящего через тело неудачно расположившейся или пролетающей птицы, как раз и убивает ее.

Если перейти от примера с птицами к жилищу человека, то законы прохождения электрического тока через организм не изменяются. Проводка в домашней сети опасна и может привести к электротравме. Чтобы этого не произошло, все провода и электрические приборы закрываются слоем надежной изоляции. Она защищает нас от прикосновения к потенциалам фазы и нуля.

В большинстве случаев этого бывает достаточным. Только любая техника стареет, а изоляция может потерять свои диэлектрические свойства, особенно при перегреве, вызываемым повышенными токами мощных приборов — перегрузками. Узнать о факте перегрева можно только за счет возникновения несчастного случая или пожара.

Доводить до такого состояния проводку нельзя. В целях повышения безопасности следует применять автоматические защиты и создать в электрической схеме контур заземления.

Основные схемы и принципы работы систем заземления

Для домашнего мастера рекомендуется разобраться в четырех распространенных схемах:

Система заземления TN-C

Раньше, еще несколько десятилетий назад, схема TN-C считалась достаточной. Она применялась для жилых помещений, эксплуатируемых без опасных факторов воздействия среды на электрооборудование. Никакого дополнительного подключения электропроводки комнат к заземлению не делалось.

Схема заземления носила название TN-C. От трансформаторной подстанции энергоснабжающей организации на вводной щит многоэтажного дома приходило четыре провода с тремя фазами и общим нулем, называемым PEN-проводником.

Четвертая жила PEN объединяла в целях экономии контур заземления трансформаторной подстанции РЕ и общий ноль N обмоток схемы звезды, поэтому и называлась таким сочетанием букв.

Нормальный режим работы электрооборудования в системе TN-C

Эта ситуация долгие годы всех устраивала. Электрических приборов было мало. Нагрузок больших они не создавали. Изоляция при правильной эксплуатации обычно не перегревалась, служила десятилетиями. При небрежном отношении к проводке люди получали удары током, электротравмы. С такими случаями мирились, не придавали им должного внимания.

С интенсивным использованием мощных электрических приборов для бытовых целей провода домашней сети стали нагреваться больше нормы, а их изоляция резко стареть, терять свои диэлектрические свойства. В устаревшей проводке резко возросли несчастные случаи с населением. Система заземления TN-C перестала обеспечивать безопасность.

Аварийный режим работы электрооборудования в системе TN-C

От нарушенной изоляции бытового прибора на его металлическом корпусе возникал опасный потенциал фазы. А ноль был изолирован от него и часто не создавал отключение автоматического выключателя: не хватало общей нагрузки.

Когда к корпусу дотрагивался человек, имеющий контакт другой частью тела со случайным заземлением, например, водопроводным краном, батареей отопления, газовой трубой, то через его тело создавался путь для прохождения тока по земле к трансформаторной подстанции на ее контур заземления. В итоге пострадавший получал электрическую травму или погибал.

Защитить человека от подобных повреждений электропроводки можно сложным техническим способом, который нашел применение в промышленных помещениях, но не подходит для жилых.

Зануление в системе TN-C

Для исключения защиты от пробоя изоляции на корпус к металлической оболочке прибора подсоединили рабочий ноль.

Аварийный режим работы электрооборудования в системе TN-C с занулением корпусов приборов

При коротком замыкании, создаваемым пробоем изоляции фазного провода на корпус, срабатывал защитный автоматический выключатель и снимал напряжение с оборудования.

Для домашней проводки этот способ неприемлем по двум причинам:

  1. ток утечек, создающий не КЗ, а простую перегрузку, вполне может нанести электрическую травму, ибо время его отключения автоматическим выключателем довольно завышено. Читайте объяснение этого вопроса в отдельной статье про устройство автоматического выключателя;
  2. из-за инерционности защит от перегрузов при занулении необходимо пользоваться специальными диэлектрическими перчатками, ковриками и другими защитными средствами.

Для жилых помещений стала применяться другая схема заземления и иные способы защиты.

Заземление зданий по системе TN-S

Идея подключения корпуса бытовых приборов к контуру трансформаторной подстанции осталась. Но путь для прохождения аварийных токов изменен за счет:

  • использования дополнительной пятой жилы РЕ (пятипроводная схема) в кабеле или воздушных проводах между зданием и ТП;
  • подключением корпусов бытовых приборов к этой цепочке — РЕ-проводнику без соединения с рабочим нулем N.

Аварийный режим работы электрооборудования в системе TN-S

В этой ситуации автоматический выключатель тоже не будет работать при малых электрических токах. Поэтому защита человека осуществляется другими устройствами:

  1. УЗО;
  2. дифавтоматами.

Их использование в этой схеме полностью спасает человека от получения электротравмы. Принцип работы этих защит подробно изложен в статье как работает УЗО в домашней проводке.

Заземление зданий по системе TN-С-S

Схема TN-S требует значительных материальных средств для проведения реконструкции протяженных электрических сетей, отключения потребителей на длительный срок для замены силовых проводов и кабелей линий электропередач.

Такая работа выполняется десятилетиями. Чтобы сократить несчастные случаи в стране создается переход зданий с электропроводкой, разделяющей PEN-проводник внутри вводного щита здания на два потока нуля:

  1. рабочий N;
  2. защитный РЕ.

Аварийный режим работы электрооборудования в системе TN-C-S

Владельцы частных домов, дач, коттеджей могут приглашать специалистов для проведения этой работы. Выполнять ее своими руками рекомендуется только в части изготовления дополнительного контура заземления.

Само подключение PEN-проводника и разделение его на составные части должны делать специалисты. Они же выполняют сложные электрические замеры дорогостоящей аппаратурой и на их основе дают заключение о техническом состоянии схемы электропроводки объекта, возможности его безопасной эксплуатации.

Без анализа технических характеристик заземления, изложенных актом с замерами, невозможно судить о правильности выполненных работ, а, следовательно, чувствовать себя полностью защищенным от повреждения изоляции и причинения вреда здоровью неожиданным действием электрического тока.

Заземление зданий по системе ТТ

В этой схеме используется та же трансформаторная подстанция с изолированной нейтралью. На вводной щит дома подается фаза и рабочий ноль от линии электропередачи.

Потенциал нуля ТП используется только в рабочей схеме и обозначается «N».

Схема домашней проводки по системе заземления ТТ

Защитный РЕ-проводник монтируют отдельно от схемы линии. Он соединяет корпуса всех приборов с индивидуальным контуром заземления, который отделен от нейтрали трансформаторной подстанции, не соединяется с ней жилами, как в системах TN-S и TN-С-S.

Такая схема изначально создавалась для защиты сооружений из металлических листов: гаражей, киосков, бытовок и подобных объектов. Со временем ею стали пользоваться владельцы дач, частных домов.

Система ТТ предотвращает случаи поражения человека действием токов утечек тоже за счет использования УЗО или дифавтоматов. Но, ее недостаток состоит в увеличенном электрическом сопротивлении между рабочим нулем N и защитным РЕ. Ведь они смонтированы различными контурами. Оно может проявиться импульсным пиком повышенного напряжения между ними во время пробоя током молнии, что необходимо учитывать сложной конструкцией молниезащиты.

Поэтому система ТТ используется только там, где линия электропередач не позволяет перейти на систему TN-C-S.

Технические требования к контуру заземления в системе ТТ такие же жесткие, как и в схеме TN-C-S. После его изготовления необходимо выполнять все электрические замеры специалистами электротехнической лаборатории.

Таким образом, электрическую проводку отдельно стоящего дома в целях обеспечения безопасности можно подключить по одной из рассмотренных схем:

Рекомендую к просмотру видеоролик канала “Советы электрика”. Он технически правильно объясняет разницу этих способов и поможет лучше понять прочитанный материал.

Задавайте вопросы по способам защиты от электрического тока и вы получите ответы в комментариях. Вторая часть статьи продолжит эту тему и даст обзор схем основных конструкций контуров заземлений, которые можно применить к системе электроснабжения вашего дома.

Заземление в частном доме своими руками: схемы, устройство, подключение

Заземление

Заземление — это соединение металлических элементов сети, оборудования или механизмов с заземляющим устройством (контуром заземления), благодаря которому при возникновении токов утечки (пробой изоляции) весь потенциал полностью переходит в землю.

Если рассмотреть этот вопрос на уровне «пользователя», то заземление защищает Вас от поражения электрическим током при повреждении изоляции в электропроводке.

Нужно ли заземление в частном доме

Опасность замыкания не только в том, что бытовая техника и осветительные приборы выходят из строя. Заземление в частном доме необходимо, чтобы жильцы не пострадали от поражения током. Такое возможно, если провода замкнут на корпус прибора. Электричество всегда ищет выход и устремляется в землю. В природе молния, тот же ток, всегда разряжается при контакте с грунтом. Но если человек коснется оголенного проводника, его тело само становится проводником – той же землей. Часто итог крайне печальный. Летальный исход случается очень часто.

Нужно ли заземление в частном доме? Обязательно. Суть системы – обеспечить электрическому заряду кратчайший путь для разрядки в грунт. Согласно законам физики, он будет искать проводник, обладающий минимальным сопротивлением. И контур, о котором пойдет речь далее, является именно таким. И даже если «доза» будет настолько велика, что заземлитель не сможет отвести ее полностью, через человеческое тело пройдет лишь малая часть, которая не причинит вреда. Разве что, возможно, вы почувствуете легкую кратковременную дрожь. Отсюда видно, что правильное заземление – гарантия электробезопасности.

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

Согласно ГОСТ, СНиП и ПУЭ каждое жилое сооружение в обязательном порядке оснащается такой системой защиты от замыкания и блуждающих токов. В нормативных документах в частности говорится, что заземление для дома монтируется, если проектная напряжение в цепи электроснабжения с переменным током от 100 В превышает отметку в 40 Вт. Еще одной задачей, которая решается при помощи заземлителя, является обеспечение пожарной безопасности. В результате замыканий часто происходит возгорание, затем пожар, и тогда затраты на восстановление (если таковое возможно) несоизмеримо больше со стоимостью монтажа контура заземления.

Как правильно сделать заземление в частном доме спрашивают и те, кто столкнулся с проблемой плохого сигнала. Если недалеко находится мощный излучатель, помехи при использовании телефона, телевизора, компьютера, радиоприемника неизбежны. Но если защитить здание, принимаемый сигнал всегда будет отличным. Но только не путайте эту систему с громоотводом. В последнем случае целевое назначение одно – отвод разряда молнии. При замыкании молниеотвод никак не сможет защитить людей от поражения, а приборы от перегорания. Однако общий принцип действия в обоих случаях идентичен.

При монтаже ни в коем случае не соединяют контуры громоотвода в доме с заземлением. Каждая из систем работает независимо. Тогда в случае попадания молнии скачка напряжения не случится. Если же случится эффект индукции, заземлитель «выведет» ток из цепи, чем обеспечит безопасность. Причем у каждой системы безопасности есть подземная часть. Она может быть общей только при достаточном сечении. Разводка всегда обособленная. Наличие одного средства защиты не исключает необходимость установки другой.

Нормы заземления

Главное требование, предъявляемое к заземляющему устройству – это его сопротивление.

нормы сопротивления для заземляющего устройства частного дома

При напряжении питания в системе 380/220В данное сопротивление для частного дома должно быть не более 30 Ом.

Если у вас в доме подключен газовый котел, в целях защиты и предотвращения возможного взрыва котла, газовики предъявляют более жесткие нормативы – не более 10 Ом.

норма сопротивления заземления для частного дома с газовым котлом и без

Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем больше его надежность.

Согласно закону Ома I=U/R. То есть, чем меньше R, тем больше ток КЗ, а значит защитный аппарат сработает обязательно. Но есть здесь и “подводные камни”, о них поговорим чуть дальше.

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.

поперечные сечения элементов заземления

Обратите внимание: Наличие у хозяина дома данных о рабочих характеристиках ЗК, в частности, позволит защитить от поражения током животных и жильцов.

При его обустройстве необходимо действовать в соответствии с положениями отраслевых стандартов, касающиеся эксплуатации имеющегося на объекте оборудования.

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.

Виды контуров заземления

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

Для быстрого «стекания» тока в землю наружная подсистема перераспределяет его на несколько электродов, расположенных в определенном порядке для увеличения площади рассеивания. Выделяются 2 основных вида соединения в контур.

Треугольник – замкнутый контур

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

В данном случае отвод тока реализуется при помощи трех штырей. Их жестко соединяют железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. До того, как заземлить дом таким способом, необходимо разобраться в геометрических пропорциях. Действуют следующие правила:

  1. Количество штырей, полос – по три.
  2. Штыри монтируются в углах треугольника.
  3. Длина каждой полосы равна длине прута.
  4. Минимальное заглубление всей конструкции – о,5 м.

Конструкцию собирают до монтажа заземления на поверхности. Самое надежное соединение – сварное. Шина изготавливается из полосы достаточного сечения.

Линейный

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

Такой вариант составляется из нескольких электродов, расположенных в линию или полукругом. Используется разомкнутый контур в тех случаях, когда сформировать замкнутую геометрическую фигуру не позволяет площадь участка. Расстояние между штырями выбирается в пределах 1-1,5 глубины. Недостаток способа – увеличение количества электродов.

Указанные виды наиболее часто используются при обустройстве заземления частного дома. В принципе, замкнутый контур можно сформировать в форме прямоугольника, многоугольника или круга, но потребуется большее количество штырей. Главное преимущество замкнутых систем – продолжение функционирования в полном объеме при разрыве связки между электродами.

Важно! Линейный контур работает по принципу гирлянды и повреждение перемычки выводит из эксплуатации определенный его участок.

Схемы заземления, какую выбрать

Перед тем как сделать заземление у себя в частном доме потребуется ознакомиться с особенностями обустройства и функционирования защитных систем, предполагающих использование одной из известных схем. Для этого необходимо учесть следующие важные моменты:

  1. При организации электроснабжения любого современного объекта на него помимо нулевой и фазной шины должен заводиться так называемый «заземляющий» проводник.
  2. Его основное назначение – защитить людей от опасного потенциала, попадающего на корпус приборов при нарушении изоляции проводников.
  3. Для этого заземляющая шина еще на стороне подстанции соединяется со специальным элементом заземления (контуром), который обустраивается непосредственно на ее территории.

Дополнительная информация: Благодаря этому функция защиты по нейтральной жиле (совмещенной с рабочим нулем или по отдельному проводнику) передается на сторону потребителя.

При этом рассматриваемые здесь устройства заземления в доме принято относить к категории «повторных» ЗУ, дублирующих станционные на случай обрыва нейтрали (совмещенного PEN проводника).

По способу заземления нулевой жилы трансформатора на подстанции и объекта на стороне потребителя все используемые схемы делятся на следующие две категории:

  1. Во-первых – это системы с глухозаземленной нейтралью, представляющие собой наиболее распространенный способ заземления трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены «звездой». В этом случае их средняя точка постоянно подключена к контуру.
  2. Во-вторых, нередко применяются схемы с так называемой «изолированной» нейтралью, в которых средняя точка не соединяется с землей или подключена к ней через высокое сопротивление прибора защиты.

глухозаземленная и изолированная нейтраль

а) сеть с глухозаземленной нейтралью, б) сеть с изолированной нейтралью, соединенной с землей через разрядник

Полезное замечание: Во втором случае рабочие обмотки трансформатора выполняют разделительную функцию и используются обычно в производственных целях или в специальных электронагревательных установках.

Их применение связано с необходимостью изолировать токоведущие части оборудования от заземляющего контура. Глухозаземленную нейтраль согласно правилам устройства электроустановок принято обозначать как «TN». Одним из самых распространенных способов защитного использования такой нейтрали – подсоединение с ней металлических корпусов приборов посредством отдельной шины.

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 грунта Максимальное сопротивление, Ом Минимальное сопротивление, Ом
Глинозем 65 55
Гумус 55 45
Лёсовые отложения 25 15
Песчаник, залегание грунтовой воды глубже 5 м 1000
Песчаник, грунтовые воды не глубже 5 м 500
Песчано-глинистая почва 160 140
Суглинок 65 55
Торфяник 25 15
Чернозём 55 45

Зная данные можно использовать формулу:

Формула расчета сопротивления стержня

Формула расчета сопротивления стержня

  • 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.

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:

  1. Уголок 50х50х5 — 9 м (3 отрезка по 3 метра). Уголок 3 м
  2. 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. Сталь полосовая
  3. Болт М12 (М14) с 2 шайбами и 2-я гайками. Болт
  4. Медный заземлитель. Может быть использована заземляющая жила 3-х жильного кабеля либо провод ПВ-3 с сечением 6–10 мм². Медный заземлитель

После того как все необходимые материалы и инструменты есть в наличии можно переходить непосредственно к монтажным работам, которые детально расписаны в следующих главах.

Выбираем место для монтажа

При выборе участка на придомовой территории, подходящего для обустройства защитного контура, исходят из следующих соображений:

  • он должен располагаться не слишком далеко от дома; это позволит не только сэкономить на соединительной шине за счет ее небольшой длины, но и уменьшить сопротивление цепи стекания тока;
  • грунт в месте обустройства ЗК должен быть достаточно мягким, чтобы можно было вбить в него металлические штыри;
  • качество почвы на участке также влияет на эффективность действия заземления (минимальным сопротивлением обладают суглинки, пластичная глина и торф).

Важно! При глубоком расположении подходящих почвенных слоев длину угловых штырей придется увеличить, чтобы достичь нужных пластов грунта.

Материал для контура заземления

Контур заземления состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей.
Материал из которого не рекомендуется делать вертикальные заземлители:

рифленая арматура для заземления

  • ⚡рифленая арматура
  • ⚡круглая сталь диаметром менее 10мм

Из чего можно делать:

  • ⚡круглая сталь 14мм и более (меньшим диаметром электрод проблематично забить в землю) круглая сталь диаметр 14
  • ⚡стальной уголок размерами минимум 40*40*5 сталь угловая 40*40*5

уголок стальной для вертикального заземлителя

Конец уголка или круглой стали срезают на угол в 30 градусов. Это наиболее оптимальный угол для вхождения стали в землю.

сталь полосовая для горизонтальных заземлителей

Горизонтальный заземлитель делают из стальной полосы 40*4.

Параметры и материалы штырей

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

Электроды или штыри обычно делаются из стального профиля. Данный материал привлекает возможностью заглубления стержней путем простого вбивания. При этом электрическое сопротивление его вполне удовлетворяет требованиям при достаточном поперечном сечении. Штыри могут выполняться из таких материалов:

  1. Пруток. Наиболее распространенный вариант – стержень диаметром 16-18 мм. Арматуру использовать не рекомендуется, т.к. она подвергается калению, что приводит к увеличению удельного сопротивления. Кроме того, рифленая поверхность приводит к нерациональному использованию сечения стержня.
  2. Уголок. Чаще всего применяется уголок размером 50х50 мм с толщиной стенки 4-5 мм. Нижняя часть заостряется для упрощения забивания.
  3. Труба диаметром более 50 мм с толщиной стенки 4-5 мм. Толстостенные трубы рекомендуются для твердых грунтов и регионов с частыми засухами. В нижней части такого штыря сверлятся отверстия. При пересыхании почвы в трубу заливается соленая вода, что повышает рассеивающую способность грунта.

Выполнение земляных работ

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.

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Обязательные условия которые необходимо соблюдать при устройстве заземления в частном доме:

  • ⚡длина электрода, который забивается в землю. Он должен быть минимум 2,5-3 метра

расплющенный уголок для заземления

Изначально лучше брать электрод длиной 3м. Так как в процессе забивания его кувалдой, будет расплющиваться та часть, по которой наносится удар. В конце Вам придется болгаркой несколько сантиметров такого расплющенного электрода срезать.

  • ⚡расстояние между электродами. Оно также должно быть 2,5-3 метра

Вне зависимости от того, какого вида у Вас контур — в виде треугольника или прямой линии. Это связано с явлением растекания тока от заземлителей. Если электроды будут забиты ближе чем 2,5м то получается нет никакой разницы, сколько электродов Вы забили.

схема контура заземления

Работать они будут почти как один электрод.

  • ⚡заглубление траншеи от планировочной отметки земли — 0,7-0,8м.

размеры и глубина траншеи под заземление

Траншея — это место для укладки полосы, связывающей электроды. При меньшем углублении траншеи, полоса будет подвержена воздействию осадков и быстрому процессу коррозии. При большем углублении — опять возникает риск воздействия сырости от грунтовых вод.

  • ⚡расстояние контура заземления от фундамента дома — не менее 1м
  • ⚡после раскопки траншеи ее подсыпают песком для лучшего отвода воды от горизонтального заземлителя.

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).
Торф 20
Почва (чернозем и др.) 50
Глина 60
Супесь 150
Песок при грунтовых водах до 5 м 500
Песок при грунтовых водах глубже 5 м 1000

Забивание заземлителей

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

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.

Монтаж заземления без сварки в дачных условиях

В определенных ситуациях (в отсутствие поблизости электросети, например) при сооружении заземления в дачных условиях приходится обходиться без сварки. В этом случае единственно приемлемое решение – воспользоваться болтовым соединением, надежность которого несколько ниже сварного. Для продления срока службы такой конструкции нужно сделать следующее:

  • Использовать оцинкованные болты, приваренные к элементам конструкции заранее в мастерской.
  • Болтовые сочленения при изготовлении контура потребуется обработать антикором.
  • На завершающем этапе нужно будет обернуть их несколькими слоями плотной изоляционной ленты.

Другой подход к решению проблемы – использовать для изготовления современного заземляющего устройства готовый комплект модульно-штыревого заземления.

модульно-штыревое заземление
Современная система заземляющего устройства — модульно-штыревое заземление

С помощью данного комплекта заземляющее устройство можно выполнить в виде одного глубинного электрода.

Плюсы и минусы модульно-штыревого заземления. Простой и легкий монтаж. Долгий срок службы. Сварочные работы не требуются. Незначительные трудозатраты. Высокая стоимость.

Обратная засыпка

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

По завершении комплекса монтажных работ, но еще перед тем, как подключить заземление непосредственно к ГЗШ – потребуется проверить его на работоспособность. Существуют хорошо отработанные методики оценки состояния и определение величины сопротивления стеканию тока на землю, учитывающие все составляющие последовательной цепочки (включая переходные контакты).

Под «проверкой» понимается визуальное обследование систем заземления на соответствие следующим требованиям:

  • надежность контактов в местах сочленения элементов ЗУ;
  • отсутствие следов разрушения на открытых частях конструкций и подводящих медных шин;
  • состояние защитной окраски, которую рекомендуется регулярно обновлять, а также наличие маркировки на подводящих проводниках.

Под словом «контроль» понимают периодические испытания заземляющих контуров с целью выявления соответствия их сопротивлений стеканию тока установленным ПУЭ нормам. Согласно требованиям этого документа оно не должно превышать ниже указанных значений.

Читаем правила ПУЭ п. 1.7.102:Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.

Дополнительная информация: Для контроля состояния заземления потребуются измерительные приборы, подключаемые к конструктивным элементам по специальной схеме. Подробно этот процесс описан в статье «Как произвести замер сопротивления заземления»

Согласно требованиям ПУЭ действующие ЗК после их запуска в работу проверяются не реже одного раза в полгода (имеется в виду визуальный осмотр). Обследование, сопровождающееся выборочным вскрытием грунта в подозрительных местах, организуется не реже одного раза за 12 лет.

В заключение отметим, что заземление в частном доме своими руками изготовленное на придомовом участке должно удовлетворять всем требованиям действующих нормативов. Это касается не только правильности выбора и надежности его конструкции, но и таких важных характеристик ЗУ, как сопротивление стеканию тока в землю. Лишь при соблюдении всех этих условий самостоятельно обустроенное заземление в доме с 380 Вольтовой подводкой питающей сети будет выполнять свою защитную функцию. То же самое можно сказать относительно линий питания 220 Вольт.

Ввод в дом

В качестве шины используются материалы, свойства которых описаны ранее. Главное наежно закрепить ее к контуру. Теперь заведите другой конец через стену к щитовой. Заблаговременно проделайте отверстие на манер клеммы, чтобы можно было применить болтовое соединение. Когда эти работы завершены, заройте последний участок траншеи и подсоедините к вводу шину-расщепитель или соответствующую жилу. На данном этапе все зависит от выбранного типа заземляющей системы частного дома.

Подключение дома к контуру заземления по системе TN C S и TN-S

Если планируется капитальный ремонт частного дома с полной заменой электропроводки – как временная мера выбирается система TN-C-S. Она может эксплуатироваться до тех пор, пока местные службы электросетей не проведут их модернизацию и не пробросят до данного региона пятижильный силовой кабель (с отдельной заземляющей шиной). Кстати, и в этом случае (по мнению специалистов) организация на приусадебном участке повторного заземления совсем не помешает. При реализации этой схемы на части трассы от подстанции до потребителя используется общий или совмещенный провод PEN, а на подводе к объектному оборудованию он разделяется на PE и N.

Система TN-C-S
система заземления T-NS

Самой дорогой по сопутствующим затратам, но зато наиболее удобной и надежной в эксплуатации является схема TN-C-S. Это – система типа TN-S, работающая совместно с трансформаторами с глухозаземленной нейтралью. В этом случае PE и N проводники разделены на всем протяжении линии питания от трансформаторной подстанции до потребителя. То есть к нему они приходят как две независимые шины: нулевой рабочий N и нулевой защитный PE провод. Как уже отмечалось, для гарантий защищенности самого объекта и работающих в нем людей заземляющий провод РЕ может соединяться с контуром, обустроенным неподалеку от частного дома. В данном случае особо жестких требований к самому ЗК не предъявляется.

Однако при наличии этой системы придется мириться с ее характерными недостатками, заключающимися в следующем:

  1. Электропроводка по всему дому и подсобным строениям должна прокладываться трехжильным проводом.
  2. При наличии 3-хфазной силовой подводки 380 Вольт потребуется кабель с 5-ю жилами.
  3. Величина расходов на комплектующие и материалы в этом случае существенно возрастает.

Важно! С другой стороны при эксплуатации такой системы повышается безопасность работы с обслуживаемым оборудованием и упрощается обустройство повторного заземления.

Современные линии энергоснабжения (как воздушные, так и кабельные) прокладываются только с использованием пятижильного кабеля, защищаемого по системе TN-S.

В каких случаях необходимо проверять контур заземления?

Если Вы выполняете устройство заземления в частном доме или на даче, то проверку можно выполнить и обычной контрольной лампочкой (как было описано выше), если же Вас необходимо вводить объект в эксплуатацию, легализировать изменение в схеме электроснабжения или же заключать договор на электроснабжения со специализированной организацией, тогда вам будет необходим протокол испытания контура заземления.

Данный документ имеет право выдать только сертифицированная лаборатория, которая выполнит замеры. При этом подрядная организация, которая выполняла монтаж контура заземления обязана предоставить Вам паспорт на контур заземления с актами на скрытые работы.

Особенности схем заземления 220 и 380 В

Подключение в каждом из случаев особенное. Единственное, что остается неизменным – внешний контур. Конструкция может быть любой (замкнутой, линейной). А вот с момента ввода в дом нужно учитывать некоторые нюансы. То же касается устройства проводки. Напряжение в 220 Вольт требует двухпроводной линии. При этом один придется расщепить на «землю» и «нейтраль». Другой монтируется по изоляторам.

380 В – это электросеть, для которой используется четырехпроводная система. Одна из жил подлежит расщеплению, как и в предыдущем случае. Остальные монтируются через изоляторы, не контактируя между собой. Еще одна особенность такого способа монтажа – необходимость использования дополнительных средств защиты. Это УЗО и дифференциальные автоматы. К ним подводят «нейтральный» проводник.

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

Готовые комплекты заземления для частного дома

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

Самостоятельный монтаж позволяет существенно снизить затраты на систему заземления. Однако готовые комплекты позволяют ускорить работы и повысить надежность контура. Можно выделить такие модели:

  1. ZandZ – контур с одним или несколькими электродами из нержавеющей стали. Допускаемое заглубление — до 10 м. Цена зависит от длины штырей. Средняя цена комплекта с пятиметровыми электродами — 23500 рублей.
  2. Galmar – имеет электроды длиной до 30 м. Средняя цена — 41000 рублей.
  3. Elmast. Эта система изготавливается в России и адаптирована к российским условиям эксплуатации. Цена – от 8000 рублей.

Важно! На российском рынке представлено множество моделей, что позволяет сделать оптимальный выбор. Глубина забивания их электродов колеблется от 5 до 40 м. Ценовой диапазон – 6000-28000 рублей.

Распространенные ошибки при выполнении монтажных работ

Есть ряд характерных недочетов, которым подвержены люди, не являющиеся специалистами. Если их знать, можно избежать возможных ошибок. В перечень входит:

  1. Обработка электродов защитой от влаги. Некоторые их просто красят, не отдавая себе отчет в том, что лакокрасочный слой исключает проводимость. Отдача электроэнергии не происходит, система не выполняет положенной функции.
  2. Отказ от сварки. Сварочный аппарат стоит дорого, аренду платить не хочется, и появляется ошибочное мнение, что штыри со связью можно соединить болтами. Такой крепеж сохранить электропроводность не больше одной-двух недель. Коррозия станет причиной выхода из строя.
  3. Попытки «вынести» наружный контур как можно дальше от жилого здания. В результате снижается пропускная способность, так как увеличивается суммарное сопротивление системы. Это происходит, так как ввод слишком большой, и становится препятствием для движения электронов.
  4. Экономия на профиле и проводах. Недостаточное сечение будет работать до первого случая. Затем провода или другие элементы попросту перегорают, и хорошо, если до этого момента заземление выполнит работу. В следующий раз пагубные последствия замыкания неизбежны.
  5. Применения меди и алюминия. Опять же к подобному решению прибегают во имя экономии. Часто жилы есть в гараже, мастерской, кладовке. Но при подключении таких проводников сварка невозможна, а значит, коррозия со временем выведет цепь из строя.

Как только появился повод думать, что есть проблема, и заземление не работает, выясните, в чем проблема. Немедленно ее устраните. Только в этом случае можно гарантировать безопасность имущества и здоровья членов семьи. Надежда, что угроза не возникнет – пожалуй, самая большая ошибка. Именно поэтому в частных домах случают пожары, страдают люди, ломается быттехника.

Заключение

Заземление в частном доме необходимо – это неоспоримый факт. Но от того, насколько правильно оно выполнено будет зависеть работоспособность защиты. Так же стоит подумать и о дополнительном оборудовании, установить устройства защитного отключения или дифавтоматы. Только полностью укомплектовав систему защитного заземления, появится уверенность в безопасности проживающих с Вами близких. Грозозащита не столь необходима, но при наличии возможности ее монтажа, лишней она уж точно не станет, а при ударе молнии спасет не только имущество, но возможно и жизнь.

Такие болтовые соединения в земле делать не стоит

Такие болтовые соединения в земле делать не стоит

Надеемся, читатель нашел интересующую информацию в сегодняшней статье. В обсуждениях ниже всегда можно задать вопрос, если осталось что-то непонятным. Наша команда постарается ответить на него как можно более полно и быстро. Если же есть опыт в подобной работе, убедительно просим поделиться им с другими читателями – это может помочь.

А напоследок предлагаем посмотреть довольно познавательный ролик на сегодняшнюю тему:

Источник https://rusenergetics.ru/oborudovanie/skhema-zazemleniya

Источник https://housediz.ru/sposoby-zazemleniya-kvartiry-chastnogo-doma-dachi-obzor-sxem/

Источник https://electric-220.ru/zazemlenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami