Контур заземления: традиционный, глубинный и наружный, схемы подключения

Оглавление

Как сделать заземление правильно в доме

Как правило для подачи в частный дом электричества применяется система ТТ, в такой системе заземляющий провод PE подключается к контуру заземления, и больше никуда. При такой системе, необходимо делать качественной контур заземления, чтобы в случае замыкания КЗ на землю, ток короткого замыкания был достаточен для срабатывания автомата защиты. Рассмотрим, как сделать заземление правильно в частном доме.

Контур состоит из заземлителей и металлической обвязки. Заземлители делаются из металлических штырей 2-3 метров длинной, они полностью входят в землю. Эти штыри и распределительный щит в доме соединяются металлической обвязкой. Для изготовления штырей могут применяться металлические трубы, уголки, пруты. Арматуру использовать нельзя, так как она быстрее ржавеет и теряет заземляющие свойства. Между собой штыри удобно соединять металлической полосой.
Существует принципиально две схемы контура заземления:

Линейная схема заземляющего контура, заземлители уложены в ряд и соединяются последовательно.
Схема с замкнутым контуром, например треугольные и квадратные, в этом случае все штыри заземления образуют замкнутый круг. Такая схема более надежна и оптимальна. Если позволяет территория возле дома, то используйте её. Самой оптимально схемой будет треугольник, расстояние между штырями должно быть одинаковым от 1 м до 1,5 м.

Простая схема заземления

Организацию заземления в частном доме можно разделить на три этапа работ, на монтаж контура заземлителей в земле, подключение контура к электрическому щитку и проверку работы заземления.

ЭТАП1

Отмечаем территорию под контур треугольника, в направлении к строению выкапываем траншею глубиной 70 см.
В углах треугольника в землю вбиваются металлические уголки или трубы на глубину ниже уровня промерзания, около 2,3 метров. Концы штырей забивают так, чтобы после засыпания грунтом над ними было еще около 50 см почвы.
Затем эти концы соединяются методом сварки металлическими полосами, тем самым образую замкнутый контур в виде равнобедренного треугольника.
Затем приваривается к контуру металлическая полоса, идущая к дому. На её конце, на стене дома, привариваем болт, к которому будет закрепляться заземляющий провод от шины в электро-щитке.
Сварочные швы красятся битумной краской или мастикой, для защиты от коррозии.
Засыпаем грунтом траншею, и красим для защиты от коррозии земляную шину, которая выступает из земли.

Контур заземления

ЭТАП2

Для подключения земляной шины к щитку лучше использовать медный провод желтого цвета, сечением не меньше 10 кв.мм.

К щиту медный провод крепится на корпус также винтовым соединением. Если дверца щита не заземлена, то заземлите её еще одним проводом.

Совет! Заранее подберите шины заземления в щитке с нужным количеством отверстий для разных линий, так как крепить два провода в одну точку запрещается.

Шина заземления

ЭТАП3

Проверьте работоспособность выполненного защитного. Лучше проводить такую проверку раз в 3 года, для вашей безопасности. Проверка проводится омметром. Может показаться, что проверить ваш контур можно при подключении обыкновенной лампочки к фазе и контуру и она будет гореть, но это ошибочно из-за низкого электропотребления.

Сопротивление контура заземления не должно быть более 4 Ом. Советую пригласить электрика и быть уверенным в том что ваш контур заземления работает корректно.

Из чего состоит заземление

Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
Внутренний контур заземления. Токопроводящая шина, размещенная внутри здания. Охватывает периметр каждого помещения. К этому устройству подсоединяются все электроустановки. Вместо внутреннего контура может быть установлен щиток заземления.
Заземляющие проводники. Соединительные линии, предназначенные для подключения электроустановок непосредственно к заземлителю, или внутреннему контуру заземления.

Рассмотри эти компоненты подробнее.

Внешний, или наружный контур

Монтаж контура заземления зависит от внешних условий. Прежде чем начать расчет, и выполнить проектный чертеж, необходимо знать параметры грунта, в котором будут установлены заземлители. Если вы сами строили дом, эти характеристики известны. В противном случае лучше вызвать геодезистов, для получения заключения по грунту.

Какие бывают грунты, и как они влияют на качество заземления? Примерное удельное сопротивление каждого типа грунта. Чем оно ниже, тем лучше проводимость.

Глина пластичная, торф = 20–30 Ωм·м
Суглинок пластичный, зольные грунты, пепел, классическая садовая земля = 30–40 Ом·м
Чернозем, глинистые сланцы, полутвердая глина = 50–60 Ом·м

Это лучшая среда для того, чтобы установить наружный контур заземления. Сопротивление растекания тока будет достаточно низким даже при малом содержании влаги. А в этих грунтах естественная влажность обычно выше среднего.

Полутвердый суглинок, смесь глины и песка, влажная супесь — 100–150 Ом·м

Сопротивление немного выше, но при нормальной влажности параметры заземления не выйдут за нормативы. Если в регионе установки установится продолжительная сухая погода, необходимо принимать меры к принудительному увлажнению мест установки заземлителей.

Глинистый гравий, супесок, влажный (постоянно) песок = 300–500 Ом·м

Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.

Многие владельцы объектов, экономя «на спичках», просто не понимают, для чего нужен контур заземления. Его задача при соединении фазы с землей обеспечить максимальную величину тока короткого замыкания. Только в этом случае быстро сработают устройства защитного отключения. Этого невозможно достичь, если сопротивление растекания тока будет высоким.

Определившись с грунтом, вы сможете выбрать тип, и самое главное — размер заземлителей. Предварительный расчет параметров можно выполнить по формуле:

Расчет приведен для вертикально установленных заземлителей.

Расшифровка величин формулы:

R0 — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
Рэкв — удельное сопротивление грунта, см. информацию выше.
L — общая длина каждого электрода в контуре.
d — диаметр электрода (если сечение круглое).
Т — вычисленное расстояние от центра электрода до поверхности земли.

Задавая известные данные, а также меняя соотношение величин, вы должны добиться значения для одного электрода порядка 30 Ом.

Если установка вертикальных заземлителей невозможна (по причине качества грунта), можно рассчитать величину сопротивления горизонтальных заземлителей.

Поэтому лучше потратить больше времени на забивание вертикальных стержней, чем следить за барометром и влажностью воздуха.

И все же приводим формулу расчета горизонтальных заземлителей.

Соответственно, расшифровка дополнительных величин:

Rв — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
b — ширина электрода — заземлителя.
ψ — коэффициент, зависящий от погодного сезона. Данные можно взять в таблице:

ɳГ — так называемый коэффициент спроса горизонтально расположенных электродов. Не вдаваясь в подробности, получаем цифры из таблицы на иллюстрации:

Предварительный расчет сопротивления необходим не только для правильного планирования закупок материала: хотя будет обидно, если вам не хватит для завершения работ, пары метров электрода, а до магазина несколько десятков километров. Более-менее аккуратно оформленный план, расчеты и чертежи, пригодятся для решения бюрократических вопросов: при подписании документов о приемке объекта, или составлении ТУ с компанией энергосбыта.

Разумеется, никакой инженер не подпишет бумаги только на основании пусть и красиво исполненных чертежей. Будут произведены замеры сопротивления растекания.

Далее расскажем о том, как добиться правильных характеристик внешнего контура заземления.

Монтажные работы

Шаг 1 – Выбираем место

Сначала нужно определиться, в каком месте сделать заземляющий контур

Важность данного этапа очень высока, т.к. от выбора места заземления на дачном участке зависит безопасность использования системы. Если и случится пробой электропроводки, в результате чего сработает защита, то в месте, где находятся штыри, быть никого не должно

Присутствие человека либо животного на месте отвода электричества в почву может стать причиной летального исхода. Именно поэтому местоположение электродов выбирается с учетом того, что здесь никто не будет находиться. Лучше всего размещать отвод вдоль забора за домом, на расстоянии не больше, чем 1 метр от фундамента постройки. Дополнительно рекомендуется сделать невысокий заборчик либо бордюр для ограждения небезопасной зоны

Если и случится пробой электропроводки, в результате чего сработает защита, то в месте, где находятся штыри, быть никого не должно. Присутствие человека либо животного на месте отвода электричества в почву может стать причиной летального исхода. Именно поэтому местоположение электродов выбирается с учетом того, что здесь никто не будет находиться. Лучше всего размещать отвод вдоль забора за домом, на расстоянии не больше, чем 1 метр от фундамента постройки. Дополнительно рекомендуется сделать невысокий заборчик либо бордюр для ограждения небезопасной зоны .

Если Вы не хотите портить ландшафтный дизайн участка, рекомендуем организовать систему заземления жилого дома под валунами либо какой-нибудь объемной садовой скульптурой. В данном случае и находиться никто не сможет в опасной зоне и красоте приусадебной территории ничто не навредит!

Шаг 2 – Земляные работы

Для примера рассмотрим, как правильно сделать заземление в частном доме треугольником по схеме, которую мы рассматривали выше. На данном этапе необходимо лопатой прокопать треугольник со сторонами 2-3 метра (наиболее оптимальное расстояние между уголками). Глубина траншеи должна составлять от 50 до 70 см. Такую же траншею нужно прокопать к крыльцу дома.

Шаг 3 – Собираем конструкцию

Теперь начинается основная часть процесса. Согласно схеме необходимо забить электроды на 2 метра в землю (чтобы остались только верхушки, к которым нужно будет прихватиться сваркой).

Рекомендуется болгаркой подточить вбиваемый конец, чтобы он легче пронизывал почву.

Когда все штыри буду вбиты, необходимо приварить пластины к верхушкам, чтобы получился металлический треугольный каркас (как показано на фото).

Еще одна пластина укладывается в длинную траншею, идущую к дому, и прихватывается одним концом к ближайшей вершине треугольника.

После этого можно переходить к подсоединению кабеля к пластине, используя болт и, в конце концов, засыпать все ямы грунтом обратно.

Один важный нюанс – если участок представлен песочной подушкой, токопроводимость грунта нужно будет повысить раствором соли. Жидкость необходимо разлить под основание всех электродов. Недостаток такого мероприятия – металл быстрее начнет поддаваться коррозии, что сделает заземление в частном доме не таким мощным, как нужно.

Шаг 4 – Контрольная проверка

Последнее, что Вам останется сделать – провести замер сопротивления готового заземления в частном доме. По-хорошему для измерения необходимо использовать специальный электроприбор, стоимость которого довольно высокая.

В домашних условиях можно пойти другим путем решения проблемы, более простым – проверить работоспособность с помощью лампы, мощностью не менее 100 Вт. Все что нужно – подключить источник света одним контактом к заземляющему контуру, а другим к фазе. Если лампочка будет ярко гореть – монтаж заземления в собственном доме был выполнен правильно, тускло – контакт между элементами конструкции слабый и необходимо переделывать стыки. Если же свет вообще не появился, Вы где-то допустили ошибку и нужно будет полностью пересматривать всю систему, возможно, начиная с самой схемы! Более подробно об измерении сопротивления контура заземления мы рассказывали в отдельной статье.

На этом инструкция и завершается

Надеемся, что теперь Вы знаете, как сделать заземление в частном доме своими руками! Обращаем Ваше внимание на то, что данная технология и все размеры подходит и для дачи тоже

Более подробно увидеть весь процесс Вы можете на наглядных видео примерах:

Видео инструкция по созданию защитной линии (часть 1)

Видео инструкция по созданию защитной линии (часть 2)

Ошибки при монтаже заземляющего контура

https://youtube.com/watch?v=OWmyC8hspOs

Выбор системы заземления для частного дома

Можно почитать форум , а также статью “”

Для современного частного сектора подходят только две системы заземления ТТ и TN-C-S. Практически весь частный сектор запитывается от трансформаторных подстанций с глухозаземлённой нейтралью и четырёхпроводной ЛЭП (три фазы и PEN, объединённый рабочий и защитный ноль или, иначе говоря, объединённый ноль и земля).

Особенности системы заземления TN-C-S

Согласно п. 1.7.61 ПУЭ при применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Т.е. проводник PEN на вводе в дом повторно заземляется и делится на PE и N. После этого используется 5 или 3 проводная проводка.

Коммутация PEN и PE строго запрещена (ПУЭ 7.1.21. Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы). Точка разделения должна стоять до коммутационного прибора. Запрещается разрывать PE и PEN проводники.

Недостаток системы TN-C-S

при обрыве PEN проводника на корпусах заземлённых электроприборов может оказаться опасное напряжение.

Описание системы TN-C-S – Описание системы TN-C-S
только на современных ЛЭП выполненных проводом СИПрекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий,обязательно должны быть выполнены повторные заземления на ЛЭП.

Согласно п. 1.7.135 ПУЭ когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены начиная с какой-либо точки электроустановки, не допускается объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии. В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника.

Для обеспечения высокого уровня безопасности от поражения электрическим током в системе TN-C-S необходимо использовать устройства защитного отключения (УЗО).

Особенности системы заземления ТТ

Описание системы ТТ – Описание системы ТТ
защитный проводник PE заземляется независимо от нулевого рабочего проводника N и запрещена какая-либо связь между ними.

Систему TT рекомендуется применять при неудовлетворительном состоянии питающей воздушной линии электропередач (ВЛ) (старые неизолированные провода ВЛ, отсутствие повторного заземления на опорах).

Замечание

СП 31-106-2002 “ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ОДНОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ” устанавливает, что электроснабжение жилого дома должно осуществляться от сетей напряжением 380/220 В с системой заземления TN-C-S.

Внутренние цепи должны быть выполнены с раздельными нулевым защитным и нулевым рабочим (нейтральным) проводниками.

Правила монтажа системы ТТ:

Установка УЗО на вводе с уставкой 100-300 мА (пожарное УЗО).
Установка УЗО с уставкой не более 30 мА (желательно 10 мА – на ванную) на все групповые линии (защита по току утечки от прикосновения к токоведущим частям электрооборудования при появлении неисправностей в электропроводке дома).
Нулевой рабочий проводник N не должен соединяться с местным контуром заземления и шиной РЕ.
Для защиты электрических приборов от атмосферных перенапряжений необходимо устанавливать ограничители перенапряжения (ОПН) или ограничители импульсных перенапряжений (ОПС или УЗИП).
Сопротивление контура заземления Rc должно удовлетворять условию ПУЭ (п. 1.7.59):
- при УЗО с уставкой в 30 мА сопротивление контура заземления (заземлителя) – не более 1666 Ом;
- при УЗО с уставкой 100 мА сопротивление контура заземления (заземлителя) – не более 500 Ом.

Для выполнения вышесказанного условия достаточно будет использовать один вертикальный заземлитель в виде уголка или прутка длиной около 2-2,5 метра. Но я рекомендую выполнить контур более тщательно, забив несколько заземлителей (хуже не будет).

Недостатки системы ТТ:

При коротком замыкании фазы на землю на корпусах электроприборов будет опасный потенциал (ток короткого замыкания недостаточен, чтобы сработал автомат защиты, поэтому обязательна установка УЗО – ПУЭ 1.7.59).

Указанный недостаток системы можно нейтрализовать установкой реле контроля напряжения и УЗО (2-х каскадная схема с одним “пожарным” или селективным УЗО на весь дом и несколькими УЗО на всех линиях потребителей).

Указанную 2-х каскадную схему с одним УЗО на 100 мА и 3-я УЗО на 30 мА (на каждую из фаз) я оборудовал и у себя. Эта схема себя оправдала, отключив электроэнергию именно с помощью УЗО, когда я второпях сунул щупы неверно подключенного мультиметра в розетку.

Заземляющий контур

Конструкция контура заземления, виды используемых материалов, ограничены условиями, которые содержатся в документах, к примеру, в ПУЭ, правилах устройства электроустановок.

Заземляться должны все без исключения электроустановки, как на подстанции, так и на предприятии или в быту.

Наиболее распространенной конструкцией заземляющего контура является один или несколько металлических штырей (заземлителей), заглубленных в землю и соединенных между собой сварным соединением. При помощи металлического проводника контур заземления соединяется с заземляемыми устройствами.

Контур заземления

В качестве заземлителей используются неокрашенные стальные или стальные обмедненные материалы, размеры которых не должны быть меньше приведенных ниже:

Прокат круглый – диаметр не менее 12 мм;
Уголок – не менее 50х50х4 мм;
Трубы – диаметром не менее 25 мм с толщиной стенок не менее 4 мм.

Чем лучше проводимость заземлителей, тем эффективнее работает заземление, поэтому самый предпочтительный вариант – использование медных электродов, но на практике это не встречается, ввиду высокой стоимости меди.

Ничем не покрытая сталь имеет высокую коррозионную способность, особенно на границе влажного грунта и воздуха, поэтому определена минимальная толщина стенок металла (4 мм).

Оцинкованный металл хорошо сопротивляется коррозии, но не в случае протекания токов. Даже самый минимальный ток вызовет электрохимический процесс, в результате чего тонкий слой цинка прослужит минимальное время.

Современные системы заземления выполняются на основе обмедненной стали. Поскольку количество меди для изготовления невысоко, то стоимость готовых материалов ненамного превышает стальные, а срок службы многократно возрастает.

Заземлитель из уголка

Наиболее распространенными конструкциями контуров заземления являются треугольное или рядное размещение электродов. Расстояние между соседними электродами должно составлять 1.2-2 м, а глубина закладки – 2-3 м. Глубина закладки (длина электродов) во многом зависит от характеристик грунта. Чем выше его электрическое сопротивление, тем глубже должны залегать электроды. В любом случае эта глубина должна превышать глубину промерзания грунта, поскольку замерзший грунт имеет высокое омическое сопротивление. То же самое относится и к участкам земли с низкой влажностью.

Там, где возможно протекание токов высокого значения, к примеру, на подстанции или предприятии с мощным оборудованием, подход к выбору конструкции контура заземления и его расчет имеют очень большое значение для безопасности.

Преимущество треугольной формы контура

Какое преимущество над контуром в виде полосы имеет треугольник? Оно заключается в том, что такая конструкция занимает меньшую площадь, соответственно земляных работ будет значительно меньше. Да и соединять штыри гораздо проще в яме, чем в узкой и длинной траншее. Однако самое главное преимущество треугольного заземления — заключается в надежном функционировании защиты, т.к. если перемычка из металла между электродами повредится, заземляющее устройство будет все равно рабочим (с другой стороны).

Высота каждого заземляющего электрода имеет определенные нормы и составляет 2 – 3 метра. Форма расположения электродов в земле – равнобедренный треугольник, расстояние между которыми должно быть не меньше 1,2 м, лучше расстояние в длину каждого заземлителя (т.е. 2-3 метра). Для того чтобы получить хорошее контактное соединение, используется металлическая пластина, которая накладывается с помощью сварки. Чтобы подвести заземление от контура к дому рекомендуется использовать шину из такого же металла или провод из стали подходящего сечения. Размеры уголка должны быть не менее 50х50 мм.

Характеристики

Диаметр

Стержни заземления в подавляющей своей массе имеют диаметры 14, 16 и 20 мм, реже большие значения. При прочих равных с увеличением диаметра растет величина растекания тока молнии и уменьшается удельное сопротивления заземления, поскольку возрастает площадь контакта электрода с грунтом (смотри ниже формулу расчета сопротивления вертикального заземлителя).

Тип соединения стержней между собой

Поскольку отдельный стержень является элементом модульно-штыревой конструкции из нескольких вертикальных заземлителей, то характер стыковки имеет существенное значение, так как влияет на надежность всей конструкции и скорость выполнения монтажных операций.

На сегодняшний день применяют 2 варианта:

Резьбовое соединение. Соединительным элементом при этом являются специальные муфты.
Самостыкующиеся заземлители. Дополнительные соединительные компоненты здесь не применяется, надежность обеспечивает особенностью самой конструкции.

Ниже показаны в разрезе места соединения по обоим вариантам.

В самостыкующихся стержнях прочное соединение достигается за счет использования накатных цапф. Они бывают двойные, тройные, ступенчатые. Их нарезают с одной стороны стержня, а с другой делают полость соответствующего диаметра(-ов).

Есть еще заземлители со свинцовыми шариками, которые при возникновении монтажного усилия растекаются, придавая дополнительную прочность конструкции.

Несомненным преимуществом самозакрывающихся конструктивов является их механическая прочность при заглублении и простота монтажа, так как в этом случае отсутствую лишние операции накрутки муфт и смазки мест соединения токопроводящими пастами.

Длина

В продаже есть стержни двух длин 1.2 и 1.5 метра. Эти длины позволяют максимально вариативно использовать разное количество стержней в составе модульного заземления. Вы предварительно по формуле из следующего раздела определяете исходя из допустимой величины сопротивления общую длину.

Считается достаточным показателем сопротивление вертикального заземления менее 10 Ом. Соответственно подставляя в формулу это значение, получаем минимальную длину и подбираем то количество стержней, которое ее обеспечивает.

ВАЖНО!! После монтажа обязательно необходимо производить замеры и оформлять паспорт заземляющего устройства с указанием фактических параметров сопротивления, а также данными приборов, которыми производилась проверка. А монтажная организация должна иметь аттестованную электролабораторию и надлежащим образом поверенные приборы

Монтаж контура заземления