Электричество может быть причиной серьёзных травм, иногда даже с летальным исходом. Для защиты от этих проблем электроприборы, особенно в металлическом корпусе, необходимо заземлять, а электропроводку прокладывать по трёхпроводной схеме. Если в многоквартирных домах подключение к контуру заземления производится электрокомпанией, то заземление в частном доме приходится выполнять самостоятельно.
Друзья очень прошу Вас подписаться на мой канал чтобы не пропустить новые выпуски.
Для чего нужно заземление
Подключение электропроводки к контуру заземления необходимо для разных задач, среди которых безопасность людей и защита электропроводки от перенапряжения и грозовых разрядов.
Повышение безопасности
Основная цель монтажа заземления - это защита людей от поражения электрическим током. Ни один электроприбор не служит вечно и всегда возможна ситуация, при которой будет повреждена изоляция между внутренними элементами оборудования и металлическим корпусом, при этом на последнем окажется высокое напряжение.
При этом возможны два варианта развития событий:
- Без заземления. Электроприбор продолжает работать, а в случае прикосновения человека к корпусу ток начинает протекать по пути электросхема-повреждённая изоляция-тело человека-пол, который в большинстве квартир, даже если он деревянный и сухой, не является надёжным изолятором и не может обеспечить надёжную защиту.
- С заземлением. В случае повреждения изоляции возникает короткое замыкание между элементами, подключёнными к фазному проводу и землёй, что приводит к появлению сверхтока и аварийному отключению автоматического выключателя. Если сила тока недостаточна для срабатывания защиты, то в любом случае заземление обеспечит отсутствие потенциала на корпусе, а при наличии в схеме электропроводки УЗО появившийся при этом ток утечки вызовет отключение дифзащиты.
Защита бытовой техники
Современная трёхфазная электропроводка выполняется по пятипроводной схеме, а однофазная, соответственно, по трёхпроводной. При этом заземляющий проводник РЕ заземляется на трансформаторной подстанции.
Однако полная замена проводки требует больших затрат, поэтому ПУЭ гл.1.7 допускается модернизация старой системы заземления TN-C с целью повышения безопасности жителей дома.
Для этого она преобразовывается в схему TN-C-S путём дополнительного присоединения к контуру подходящего к дому нейтрального проводника РЕN и подключения к нему внутридомовой линии заземления.
Это не только позволяет заземлить корпуса электроприборов, но и обеспечит стабильное напряжение в сети в случае обрыва нулевого проводника и отсутствия уравнительных токов.
Такой режим работы является аварийным и требует немедленного устранения, однако наличие контура поможет защитить бытовую технику от перенапряжения. Кроме того, к контуру заземления подключаются устройства грозозащиты и защиты от импульсного перенапряжения УЗИП.
Из чего состоит заземляющий контур
Самым распространённым материалом для изготовления контура является углеродистая сталь. В ПУЭ п.1.7.111 в таб.1.7.4 указаны минимальные размеры этого изделия.
Основными элементами контура заземления для частного дома являются:
- Вертикальные заземлители. При изготовлении из прутьев диаметр должен быть не менее 16 мм, для труб он увеличивается до 32 мм, размеры уголка должны быть не меньше, чем 50х50х4 мм.
- Горизонтальные заземлители. При использовании прутьев их диаметр может быть уменьшен до 10 мм, размер уголка или коробочки не меняется.
- Подвод к зданию. Осуществляется стальной полосой 40х4 мм.
Подключение контура к сети производится медным проводом 10 мм² или алюминиевым 16 мм².
Информация! При использовании вместо обычной углеродистой оцинкованной или омеднённой стали поперечное сечение элементов может быть уменьшено.
Какие материалы и инструменты нужны для монтажа
Перечень материалов и размеры элементов указаны в ПУЭ п.п.1.7.100-118 и таб.1.7.4, поэтому перед тем, как сделать заземление в частном доме, необходимо внимательно изучить этот документ.
Длина вертикальных заземлителей (штырей) зависит от типа почвы, но для большинства районов она должна быть не менее 3 метров, а горизонтальные соединители должны быть не короче 5 метров.
Следовательно, для конструкции необходимы:
- Уголок стальной 50х50х4 мм для вертикальных заземлителей. Нужны 3штх3м=9 м;
- Уголок для горизонтальных заземлителей. При треугольном контуре общая длина составит 3штх5м=15 м;
- Полоса металлическая 40х4 мм для подвода к зданию. Размер зависит от расстояния от ближайшей точки контура до стены;
- Коробка монтажная 40х40х4мм;
- Для подключения используется провод ПуГВ 10 К или ПВ-3 сечением 10 мм².
Для монтажа будут необходимы сварочный аппарат, углошлифовальная машинка и землеройный инструмент - лопата или миниэкскаватор.
Не рекомендуется применять для монтажа арматуру. Дело в том, что арматура в земле очень быстро подвергается коррозии. Кроме того из-за каленого наружного слоя армаруты, протекания тока по поверхности происходит по-другому. Это увеличивает сопротивление всего контура.
Основные требования к сопротивлению контура заземления
Главный параметр контура заземления - это его сопротивление. Его величина указывается в ПУЭ п.1.7.103 и должна обеспечивать надёжную защиту от поражения электричеством.
Каким должно быть сопротивление
Согласно требований нормативных документов величина сопротивления контура зависит от напряжения линии. В сети 0,4 кВ, в которой величина линейного напряжения составляет 380 В, а фазного 220 В, сопротивление контура в любую погоду и любое время года должно быть не более 30 Ом.
Поэтому заземлители должны находиться глубже уровня промерзания почвы зимой и её высыхания летом. В сухих грунтах величина сопротивления может быть увеличена, но не более чем в 10 раз, в зависимости от проводимости почвы.
Почему заземление чаще делают треугольником
Форма контура может быть любой, но чаще всего заземление в частном доме монтируют в виде треугольника, по углам которого размещены вертикальные заземлители. Такое расположение электродов имеет ряд преимуществ перед линейным подключением заземлителей:
- Меньше необходимая площадь. Выделить участок 5х5 м обычно проще, чем прямую линию длиной 10 м, особенно, если монтаж заземления производится рядом с уже построенным зданием.
- Большая надёжность конструкции. В контуре треугольной формы каждый электрод соединён с двумя соседними заземлителями перемычками и разрушение одной из них не влияет на эффективность работы заземления. В отличие от треугольника в линейной конструкции выход из строя одной из перемычек приводит к отключению электродов, расположенных после места повреждения.
Также хотелось отметить, что необязательно делать контур в виде треугольника. Все зависит от внешних условий. Можно располагать горизонтальные заземлители в любом порядке, по окружности или по одной линии. Главное чтобы их количество было достаточным для обеспечения минимального сопротивления.
Если на участке нет места для монтажа контура в виде треугольника, можно применить контур заземления в виде прямой линии (линейный). Его удобно монтировать вдоль стены дома или забора.
Преимущество в том, что количество забитых штырей (электродов) может быть любым и чем их будет больше, тем будут лучшие показатели по сопротивлению контура.
Какой размер треугольника для заземления
Размеры треугольной конструкции контура ограничены двумя факторами. Слишком большое расстояние между заземлителями увеличивает объём земляных работ и повышает электрическое сопротивление самой конструкции, а слишком маленькое снижает эффективность растекания тока в почве из-за её значительного собственного сопротивления.
Поэтому в различных нормативных документах указывается рекомендованные размеры треугольного контура - длина вертикальных штырей не менее 3 метров, а оптимальная длина горизонтальных соединителей 5 м.
Такая конструкция обладает оптимальным соотношением цена/качество и отклонения от этих параметров ухудшают работу заземления либо приводят к неоправданному росту его стоимости.
Почему штыри заземления нельзя располагать близко друг к другу
Главным фактором, ограничивающим минимальное расстояние между заземлителями, является коэффициент использования. Согласно данным расчётов и экспериментов максимальное значение этого параметра достигается при L=2,2l, где l - длина отдельного штыря.
При его длине 3 метра сторона треугольника должна быть не менее 6,6м но, учитывая рост сопротивления перемычек, на практике она ограничена 5 метрами.
С другой стороны, при уменьшении расстояния между заземлителями значение коэффициента падает и при L=0,033l или 10 см при длине вертикального прута 3 м установка второго штыря становится бесполезной.
Это относится так же к увеличению сечения вертикальных заземлителей, которые в данном случае можно рассматривать как два параллельных электрода.
Информация! При одинаковом расстоянии штыри в линейном заземлении имеют бОльший коэффициент использования, чем в треугольном.
Монтаж контура заземления своими руками
Для монтажа контура нет необходимости приглашать специалистов. Зная, как правильно сделать заземление в частном доме, его можно сделать самостоятельно.
Разметка
Над местом установки контура не должно быть в настоящее время или планироваться постройка каких-либо сооружений. Не рекомендуется размещать его под деревьями, корни которых могут повредить металлоконструкцию, или под пешеходными дорожками.
Оптимальный вариант для заземления - установить его под поливной клумбой с цветами рядом со стеной здания для уменьшения длины подводящей полосы.
Вода при поливе будет дополнительно уменьшать сопротивление, а цветы помешают людям ходить над контуром. Это может предотвратить попадание прохожих под шаговое напряжение при появлении тока утечки.
После выбора места на почве проводятся линии, по которым будут выкопаны траншеи для укладки горизонтальных заземлителей и подвода к дому.
Выкапываем траншею
По линиям разметки необходимо выкопать траншеи. Глубина канав определяется глубиной промерзания почвы, но не менее 50-70 см, ширина должна позволять производить электросварку и окраску мест соединения.
Для предотвращения преждевременного осыпания стен траншеи их следует сделать наклонными или укрепить деревянными щитами.
Забиваем уголок (штыри)
По углам треугольника кувалдой забиваются уголки. Для облегчения этого процесса нижние концы следует при помощи электросварки или углошлифовальной машины обрезать под углом около 30°.
Длина уголков должна быть не ровно 3 метра, а на 20 сантиметров больше. это необходимо для обрезания смятых краёв и приваривания электродов к соединителям.
Если загнутые концы штырей мешают выполнению электросварочных работ, их необходимо обрезать, в противном случае их можно будет просто засыпать землёй.
Сварочные работы
Сборка конструкции производится только при помощи электросварки. Болтовые соединения в земле ржавеют, что может привести к отсутствию контакта между элементами.
Соединение осуществляется сплошным швом, желательно в нескольких местах на каждом углу треугольника. Для улучшения качества сварки и лучшего прижатия элементов друг к другу используется струбцина или "мартышка" - кусок трубы или арматуры с двумя короткими отрезками на одном из концов.
Сварные швы красим битумным лаком
В процессе соединения элементов при помощи электросварки сварочный шов и металл рядом с ним нагревается до температуры плавления. Это негативно влияет на коррозионную стойкость контура. Поэтому для защиты от ржавчины место сварки необходимо окрасить битумным лаком.
В отличие от обычной краски битумный лак представляет собой раствор смолы в бензине или уайт-спирите и после высыхания растворителя на металле остаётся покрытие, которое не будет разрушаться в земле и повысит срок службы конструкции.
Важно! Окрашивать остальные элементы запрещено. Это изолирует металл от грунта и повышает сопротивление электрическому току.
К полосе привариваем болт
Подвод заземления к зданию производится стальной полосой 40х4 мм и должен подниматься по наружной стене на 20 см над уровнем почвы. Наружный участок полоски окрашивается жёлтыми и зелёными поперечными полосами.
Для соединения контура с электропроводкой к верхнему концу полосы необходимо приварить головку болта М8 или М10 для подключения к нему соединительного провода. Для этого используется медный провод 10 мм², алюминиевый 16 мм² или стальной профиль 75 мм².
Проверка параметров
Перед завершением земляных работ необходимо проверить сопротивление растеканию нового контура. Это необходимо для обнаружения недостатков монтажа и их исправления, что намного проще сделать, если имеется доступ к местам соединений металлоконструкции.
Согласно ПУЭ п.1.7.103 максимально допустимое сопротивление зависит от напряжения сети и назначения заземления - первичное или повторное.
Для сети 220/380 В сопротивление контура, находящегося возле дома и являющегося основным в системе электроснабжения TN-C-S или единственным при отсутствии его подключения к нейтрали, должно быть не более 30 Ом.
Заводим контур заземления в дом
После завершения монтажа конструкции и засыпания траншей землёй готовый контур присоединяется к электропроводке. Согласно ПУЭ п.1.7.117 сечение проводника, используемого для этой цели, зависит от его материала:
- медь - 10 мм²;
- алюминий - 16 мм²;
- сталь - 75 мм².
Медную и алюминиевую жилы подключают к ранее приваренному болту, стальной прут Ø10 мм или шину 20х4 мм удобнее просто приварить к выходящей из земли полосе.
Что делать если сопротивление контура заземления не соответствует нормам
В том случае, если сопротивление контура заземления не соответствует нормам, указанным в ПУЭ и других нормативных документах, единственная возможность его понизить - это добавить дополнительные заземлители.
Они забиваются на расстоянии 3-5 м от уже существующих электродов и подключаются к ним по технологии, по которой производился монтаж нового заземления.
Желательно новый электрод соединить со старыми при помощи двух соединителей таким образом, чтобы получился треугольник. Два угла этого треугольника составляют существующие штыри, а в третьем находился новый заземлитель.
Этот способ используется как для вновь построенного контура, так и для такого, который эксплуатировался 10-20 и более лет.
Внимание! Некоторые недобросовестные монтажники вместо ремонта контура перед сдачей его в эксплуатацию заливают места установки электродов водой, иногда солёной. Это действительно уменьшает сопротивление, но только до тех пор, пока вода не высохнет, а избыточная влага, а тем более соль, ускоряет процесс коррозии и окончательный выход контура из строя.
Вывод
При отсутствии заземляющего проводника РЕ в линии электропередач для безопасности людей необходимо смонтировать контур заземления самостоятельно. Такое заземление в частном доме обеспечит надёжную защиту жильцов от поражения электричеством. Выполнение этих работ доступно любому домашнему мастеру, владеющему основами работ с металлом и электросваркой.