Заземление в частном доме: схема и алгоритм действий, виды контуров

Необходимость проведения заземления в частном доме или на даче

Нужно ли заземление в доме? Да, ведь оно необходимо для обеспечения безопасности человека. Ток выбирает проводник с минимальным сопротивлением. Этот показатель у заземляющего контура ниже, чем у человеческого тела. Поэтому в случае попадания напряжения фазы на открытую часть прибора, ток «стекает» в землю. Опасность для жильцов дома сведена к минимуму. Заземление продлевает срок работы электрооборудования, обеспечивает его нормальную и бесперебойную работу. Защищает от скачков напряжения и помех электросети.

Правила ПУЭ, ПТЭЭП, ГОСТы и ПТБ требуют установки системы заземления. При её отсутствии поставщик электроэнергии имеет право отключить подачу электричества. Более того, современные приборы имеют специальные выводы и требуют соединения с заземляющим контуром.

Отличие заземления от громоотвода

Молниеотвод и система заземления схожи по принципу действия, но предназначены для разных целей. Если разряд молнии попадёт во внутреннюю электросеть, может произойти расплавление и возгорание проводки. Громоотвод перехватывает прямой удар молнии. Далее по внешним электрическим отводам токи «стекают» к заземлителю, который рассеивает их в земле. Разводка у заземления и молниеотвода должна быть разной. Подземный контур может быть общим, если есть запас по сечению.

Молниеотвод представляет собой обыкновенную антенну, индуцирующую в себе токи от атмосферного электричества. Благодаря этому устройству атмосферное электричество идёт мимо здания, не нанося ему и жильцам вреда.

Громоотводы бывают активные и пассивные. Первые производят электроразряд и «привлекают» к себе молнию. Такие молниеотводы получили широкое применение в Европе и США. Российское законодательство устанавливает правила монтажа пассивных систем молниезащиты. В зависимости от строения они бывают сетчатыми, стержневыми и тросовыми. Сетчатые системы монтируются исключительно на крыше. Две другие конструкции можно располагать как на кровле, так и рядом с домом.

Отличие заземления и зануления

Назначение этих электросистем одинаковое – в случае пробоя изоляции защитить человека от удара электрическим током. При занулении металлические нетоковедущие части приборов соединяются с нулевым защитным проводником. При пробое изоляции происходит сопряжение двух фаз, которое приводит к короткому замыканию. Срабатывает защитный автомат и электропитание отключается. С помощью зануления старую электропроводку адаптируют под трёхжильное оборудование европейского стандарта.

При защитном занулении подача электроэнергии отключается за доли секунды. При заземлении опасный ток тут же уходит в грунт. Напряжение с корпуса оборудования уходит. Доля тока, получаемая человеком минимальна и не опасна для жизни.

Чтобы выполнить монтаж зануления, понадобятся профессиональные знания электротехники, расчёты, выбор точки соединения. Если нулевой провод в распредщите оборвётся, схема не будет функционировать. Прикоснувшись к поверхности оборудования под напряжением, человек или животное получит удар током. В этом отношении система заземления более эффективна и долговечна – жила РЕ не перегорает и не обрывается. Для надёжности рекомендуется ежегодно подкручивать клемму.

Заземляющий контур также необходимо периодически проверять – сварные стыки может разъесть коррозия.

Виды заземления частных домов

Выбор зависит от вида подведённой электросети. Различают следующие системы: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Буквы в аббревиатурах обозначают следующее:

• S – разделенный рабочий и защитный нулевой провод;
• N – нейтраль;
• I – изолированная;
• T – земля;
• C – комбинированный рабочий и защитный нулевой провод.

Для дач и частных домов обычно используют схемы TN-C-S и TT. Они просты и могут быть выполнены без привлечения профессиональных электриков.

Система TN-C-S

TN-C-S стало компромиссным вариантом между устаревшей системой прошлого века TN-C и современной схемой TN-S. Объединённый проводник PEN разделяется на две жилы: PE (заземляющая) и N (нейтраль). Эти обе шины подсоединяются к соответствующим контактам электрической розетки. Жила PE неразрывна по всей длине и подключается к открытой части прибора. N выводится к питающим контактам розеток.

На пути от электрической подстанции до вводного домашнего щитка идёт имеющаяся линия с проводником PEN. На вводе в здание жила PEN разделяется на два провода: PE (заземляющая) и N (нейтраль). Точка разделения соединяется с контуром заземления дома. К жилому помещению подводится жила PE. При однофазном питании прокладывается трёхжильная проводка (L, N, PE). В случае трёхфазной сети используются пятижильный кабель (A,B,C,N,PE).

Преимущества системы TN-C-S:

• простота конструкции;
• меньшая стоимость монтажа по сравнению с TN-S;
• высокая степень защиты от удара электротоком.

Минус конструкции:

• при обрыве жилы РЕ до его расщепления металлические поверхности оборудования будут находиться под опасным напряжением.

Система TT

Такую схему применяют в небольших частных коттеджах с одним фазным напряжением и двухпроводным кабелем на вводе. К контуру заземления рядом с домом подводится проводник PE, который используется только в качестве нулевого провода N. На заземляющий контур выводятся жилы розеток и контакты с металлических корпусов бытовых устройств. Электросеть дома имеет отдельное глухое заземление, не связанное с заземлением электрической подстанции.

Схема ТТ используется, если кабели TN-C-S не соответствуют требованиям гл. 1.7 ПУЭ – не обеспечивается безопасность и защитное заземление.

Монтаж защиты дома по системе ТТ выполняется при неудовлетворительном техническом состоянии воздушной ЛЭП. Пункт 1.7.109 ПУЭ требует заземлять жилу PEN на опорах, по которым она проходит. При многолетней эксплуатации заземление электрических столбов может выйти из строя. При обрыве кабеля и отсутствии дополнительного заземления открытые части электроприборов могут оказаться под опасным напряжением.

Преимущества системы ТТ:

• лёгкость монтажа;
• повреждение ЛЭП не создаёт опасности для жизни людей;
• при установке не нужно менять питающую линию.

Минусы конструкции:

• необходимо устанавливать устройство защитного отключения, что делает систему дороже и сложнее.

Контур заземления и его виды. Правила и требования к контуру заземления

Заземляющий контур представляет собой систему металлических стержней, вбитых вертикально в землю рядом с защищаемым зданием. Конструкция изготавливается чаще всего из стали, которая в силу малого электрического сопротивления мгновенно отводит ток в землю.

Металлические пруты устанавливаются в грунте на глубине 3 м. Далее эти проводники соединяются между собой металлическими пластинами, которые подсоединяются через электрозитовое оборудование к внутренней подсистеме здания. От щита заземляющие кабели идут к розеткам, замыкаются на внешние поверхности электроприборов. При пробое изоляции оборудования ток уходит по жилам заземления в грунт.

Существующие виды

При монтаже заземления частного дома или дачи используют два типа контуров:

• треугольный;
• линейный.

При треугольном контуре три стержня соединяются между собой равными по длине пластинами в замкнутую фигуру. Сторона треугольника должна быть не меньше длины закопанной части проводника. Для проводников используют круглую стальную арматуру или уголки. Чтобы электроды легче забивались в землю, их необходимо заострить.

Линейный контур составляют из нескольких проводников по прямой или полукругом. Такая система используется на ограниченных по площади участках. Металлические пруты забиваются на расстояние не меньше длины подземной части. Минус этого варианта – больший расход проводников.

Если площадь участка позволяет, замкнутый контур допускается монтировать в форме круга, квадрата, любого другого многоугольника. Понадобится больше металлических стержней.

Требования и правила

От соблюдения определённых норм зависит эффективность работы контура.

1. При напряжении 380 В суммарное сопротивление системы должно быть не выше 4 Ом. При 220 В – 8 Ом.
2. Расстояние от контура до здания должно быть не меньше 1 метра и не больше 10 метров.
3. Проводники соединяются между собой только сваркой. К электрощиту электроды можно подключать болтами.
4. Металлические штыри забиваются в землю на глубину не более 3 м. Длина над поверхностью грунта для соединения пластинами составляет 20-25 см.
5. Толщина электрического кабеля между электрощитом и контуром составляет не менее 16 мм.

Металл забиваемых в землю штырей не должен подвергаться коррозии, иначе повысится электрическое сопротивление проводника и контур не сможет нормально функционировать. Внешняя конструкция располагается ниже глубины замерзания грунта, чтобы земля не поднимала стержни. Металлические проводники должны быть достаточно прочными.

Формулы для расчёта параметров, необходимых при заземлении дома

В основе вычислений – расчёт сопротивления среды проходящему электрическому току.

Сопротивление грунта

Формула для одного штыря:

где Т – длина от середины штыря до поверхности грунта в метрах;

ρэкв – эквивалентное удельное сопротивление почвы (зависит от вида грунта и берётся из таблицы 1);

d – диаметр штыря в метрах;

L – длина штыря в метрах.

Параметры электродов заземления

Количество контурных стержней рассчитывается в соответствии со следующей формулой:

no = (Ro * Ψ)/Rн

где Ro – расчётное сопротивление;

Rн – предельное суммарное сопротивление контурной конструкции (60 Ом при напряжении 127-220 В, 15 Ом при 380 В);

Ψ – климатический коэффициент (берётся из таблицы 2).

Размеры стержней подбираются в зависимости от погодных условий с учётом следующих рекомендаций:

1. Минимальная ширина пластины для связки стержней – 1 см. Толщина – более 3 см.
2. Минимальная толщина стенок трубы – 0,3 см.
3. Толщина стенки уголка – 0,4 см.
4. Диаметр стального штыря – как минимум 0,14 см.

Металлические пруты погружаются в землю на 0,2 м ниже границы замерзания грунта. Длина стержней не меньше 150 см. Расстояние между проводниками равно как минимум длине электрода (не меньше 2 м).

Алгоритм заземления своими руками

Сначала проектируется схема контура заземления. Если площадь придомового участка позволяет, самая распространенная форма – равносторонний треугольник. Вертикальные стержни образуют вершины, связка выполняется стальными полосами. При недостаточной площади проводники выстраивают линейно (прямая, полукруг, зигзаг).

Выбор материалов

Чтобы контур заземления эффективно справлялся со своей задачей, он должен быть высокопрочным. Важно низкое электрическое сопротивление и устойчивое соединение всех элементов системы.

Стержни лучше выбрать из прочной нержавеющей стали, выдерживающей удары при вбивании. При достаточном сечении штыря электрическое сопротивление отвечает требованиям нормативов для заземления. Для проводников выбирают следующие материалы:

1. Стальная трубка диаметром от 5 см. Стенки толщиной от 0,4 см. чем твёрже и суше грунт, тем толще должны быть стенки трубы. При засухе сопротивление почвы повышается, и контур может не сработать. Тогда в места залегания электродов заливают солевой раствор, благодаря чему ток легче рассеивается в земле.
2. Гладкий стальной прут диаметром от 0,16 см. Арматуру использовать не рекомендуется – материал не выдерживает высокие температуры, а шероховатая поверхность повышает электрическое сопротивление.
3. Уголок 0,5 на 0,5 см. Чтобы легче забить в грунт, нижнюю часть заостряют. Толщина стенки уголка – от 0,4 см.

Металла для связки проводников может быть изготовлен из следующих материалов:

1. Жила из меди сечением не менее 10 кв.мм.
2. Стальная пластина с сечением как минимум 48 кв.мм.
3. Полоски алюминия сечением 16 кв.мм.

Самый распространённый материал – пластины из стали. Сварочное соединение с проводниками получается качественным. Связка на основе цветных металлов выполняется сваркой и болтами с шинами.

Пошаговая инструкция заземления дома своими руками

Теоретические вопросы рассмотрены. Как выполнить установку заземляющего контура на практике? Подготовьте следующие инструменты:

• перфоратор для измельчения камней в грунте;
• сварочное оборудование для соединения элементов контура;
• ударный молот для вбивания стержней в грунт;
• аппарат для резки металла;
• лопата с заострённым концом;
• совковая лопата.

Контур монтируют в удалённой придомовой зоне, недоступной для человека и животных. Во избежание электрических травм лучше обнести место заземления ограждающей конструкцией. Расстояние до фундамента – не менее 1 м. в грунте ставят отметки для электродов.

Следующий этап – разметка под контур, вывод проводника. Выкапывается траншея высотой от 0,5-0,6 м. Вбиваются стальные стержни на глубину примерно 2-2,5 м. Штыри соединяются металлическими полосами.

После сварных работ траншея заливается соляным раствором и засыпается. Для приготовления солевого раствора 3 пачки соли смешивают с 10 литрами воды. Такой раствор понижает сопротивление грунта и облегчает стекание тока в землю.

Конец металлосвязки подводится к внутренней системе заземления дома. С помощью болтов выполняется соединение с электрощитом здания. Подключение заземления в частном доме выполнено.

Проверка правильности монтажа

Для профессионального контроля системы используются специальные приборы для измерения сопротивления (Ф4103-М1). Если такого оборудования под рукой нет, проверить монтаж можно простой лампой накаливания 100-200 Вт. Одну жилу патрона подсоединяем к фазе, а вторую к системе заземления. Яркий свет лампы указывает на верную установку контура. При отсутствии горения или тусклом свете следуют проверить качество сварные швы.

Заземление в частном доме при напряжении сети 220 В и 380 В

Внешняя схема заземления дома для обоих вариантов одинаковая. А вот разводка жилы на вводе в здание разная.

При напряжении 220 В используется двухжильная ЛЭП. Один кабель разделяется на N и PE. Второй провод подключается к изоляторам.

При 380 В ЛЭП состоит обычно из 4-х проводов. Одна жила расщепляется на «нейтраль» и «землю». Оставшиеся провода подключаются к изоляторам. К дифференцированному автомату через устройство защитного отключения подводится фаза и нейтраль.

Ошибки монтажа и способы их устранения

При самостоятельной установке встречаются следующие ошибки:

1. Для проводников используется слишком тонкий профлист. Такой материал быстро подвергается коррозии, вследствие чего увеличивается сопротивление проводника. Система заземления становится неэффективной.
2. Проводники окрашивают во избежание коррозии. Подобные действия препятствуют прохождению электрического тока.
3. Подключение медных проводов к алюминиевым. Возникает контактная коррозия, препятствующая прохождению тока.
4. Контур на большом расстоянии от здания, что приводит к увеличению электрического сопротивления.

Недостатки монтажа необходимо немедленно исправить. Если контур имеет высокое электрическое сопротивление или имеют место разрывы цепи, система заземления не защитит от удара током.

Контур несложно выполнить своими силами. Необходимо выбрать подходящую схему, закупить материалы. Дорогостоящие инструменты целесообразнее взять напрокат. Прокопать траншею можно самостоятельно или нанять рабочих.

Правильное заземление дома гарантирует безопасность вам и вашим близким. Чтобы контур функционировал правильно, необходимо выполнить грамотные расчёты, разработать план и надлежащим образом провести монтаж.