Обустройство заземления в частном доме

Распространенные ошибки

Трудности возникают в связи со следующими моментами:

Контур забивают не вертикально, поэтому он работает некорректно. Любой перекос влияет на проекцию.
Стержень углубляют не полностью. Если ему что-то мешает, то лучше выбрать другое место.
Штыри нельзя расшатывать. Если его нужно вытащить, то это делают только домкратом.
Для заземления подходят только оцинкованные заготовки, иначе они быстро покроются ржавчиной.

При самостоятельном создании заземления следует пригласить напарника. В этом случае все работы удастся выполнить за 1 день. При соблюдении этих правил трудностей с созданием заземления не возникнет.

Напряжение прикосновения и напряжение шага

Если человек касается корпуса рассматриваемого в примере электроприбора, он имеет большее сопротивление, чем часть земли, на которой он стоит, и ток по нему идёт небольшой. Но он стоит на земле в зоне растекания тока короткого замыкания. А это значит, что присутствует какое-то напряжение между контактирующими частями тела. Не всегда это руки и ноги, но и рассмотрения этого частного случая достаточно для понимания процесса. Напряжение, действующее на человека через эти точки – напряжение прикосновения.

Для него существуют определённые нормы. Его стремятся уменьшить на сколько возможно, поэтому расчётным путём достигаются допустимые параметры для заземляющего устройства.

Для простоты возьмём только один заземлитель, рассмотрим, что происходит непосредственно на земле. Чем больше удаление от заземляющего электрода, тем меньше напряжение, потенциал относительно удалённой точки, где он равен 0. Непосредственно у самого заземляющего электрода он максимально возможный. Если абстрактно соединить точки с одинаковым потенциалом, образуются так называемые эквипотенциальные линии – окружности. Очевидно, что приближаясь к заземлителю, который проводит ток короткого замыкания, на каком-то удалении человек между ступнями получает какое-то напряжение – разность потенциалов от положения ступней. Это напряжение шага.

Конечно, в электроустановках где стремятся ток замыкания на землю как можно скорее отключить это напряжение не является слишком опасным, даже если оно будет существовать какие-то секунды, человек возможно и получит какие-то неприятные ощущения, но только и всего.

В иных электроустановках, где ток замыкания на землю может существовать длительное время, на это тоже обращают особое внимание. Кстати, шаговое напряжение – термин, который активно используют в электробезопасности в части приближения к токоведущим частям, замыкающимся с землёй в открытых и закрытых распределительных устройствах

И существует допустимое расстояние приближения к этим устройствам – 4 м для закрытых и 8 для открытых. Они связаны с тем, как ток замыкания на землю растекается по земле.

Напряжения прикосновения и шага стремятся сделать минимальными, чтобы не пострадал человек. Для этого и получены, опубликованы в ПУЭ нормы – для практического применения.

А когда от подстанции отходит воздушная линия, то через определённые расстояния для обеспечения тока короткого замыкания, достаточного для срабатывания защиты, на опорах устраиваются повторные заземляющие устройства.

На вводе в бытовые здания: дома, коттеджи, также устраивается контур заземления, который тоже является повторным. Как только его подключили померять его индивидуальные параметры невозможно – он становится составной частью всей системы.

Конечно частника интересует только его «собственный» контур, точнее, как сделать заземление в доме. Чтоб оно было эффективным, а силы и средства небыли потрачены впустую. значение сопротивления повторного заземляющего устройства для частного дома тоже, как и для всех остальных. Это 15, 30, 60 ом соответственно напряжениям 660, 380, 220 В. источника трёхфазного тока или 380, 220, 127 В. источника однофазного тока

И неважно, что зачастую это бывает однофазное напряжение 220в – 30 Ом, когда контур не подключен, 10 Ом у подключенного в сеть устройства заземления

Однако может выясниться, что при некоторых условиях экономическая составляющая расчётного заземления зашкаливает разумные пределы. Например, удельное сопротивление грунта настолько велико, что даже многократное увеличение числа заземляющих электродов не приносит желаемый результат. Поэтому при удельном сопротивлении грунта более 100 Ом на метр, норму для устройства заземления можно превышать, но не более чем в 10 раз.

Чего не стоит делать при монтаже заземления

Принцип действия заземления основан на элементарных законах физики. Один из них гласит, что чем больше площадь контакта контура с грунтом, тем эффективнее работает заземление. Отсюда следует ряд простых правил:

Не считайте, что одного металлического штыря, вбитого в землю, хватит для полноценного контура заземления. Оптимальный вариант – один или даже два треугольника, закопанные на глубину около 3 м.
Ни в коем случае не используйте для монтажа контура заземления металлические изделия, которые имеют упрочненную поверхность, например, рельсы, арматуру или швеллеры. Из-за повышенной плотности поверхности контакт с грунтом может быть очень плохим или вообще отсутствовать.

Чем заземление отличается от громоотвода

Многие ошибочно путают заземление в частном доме своими руками 220В и 380В с громоотводом или, правильнее сказать, молниеотводом. На самом деле, разница есть. Заземление делается для того, чтобы возникшее в электросети избыточное электричество уходило в землю, не перегружая при этом электрические цепи. Молниеотвод также отводит атмосферный электрический заряд в землю. Но контур заземления работает всегда, а вот молниеотвод – только тогда, когда в него ударит молния.

Если вам нужен монтаж громоотвода в частном доме своими руками, то не стоит нагружать его функциями обычный контур заземления. Почему? Потому что молниеотвод должен уводить заряд атмосферного электричества в землю таким образом, чтобы он не проходил через дом. В противном случае проводник или его крепления могут нагреться до очень высокой температуры, что, в свою очередь, может привести к возникновению пожара.

Как сделать монтаж контура самостоятельно

Для самостоятельного изготовления контура заземления сначала потребуется выбрать его тип, после чего на основе данного исполнения провести подготовительные работы. Они включают в себя такие обязательные процедуры как выбор места под ЗК, подбор необходимых заготовок-штырей, перемычек и т. п., а также подготовку приямка под заземляющий контур.

Рассмотрим этапы предстоящих работ более подробно.

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).

Монтируем конструкцию

Сначала подготавливается небольшой приямок глубиной около 40-50 см, по форме напоминающий треугольник с размерами чуть больше чем каждая из сторон будущей заземляющей конструкции. Все последующие действия проводятся в следующем порядке:

Прежде всего, по углам вбиваются вертикальные заземлители.
Затем их выступающие из грунта концы с отступом примерно на 30 см от поверхности грунта соединяют с заранее подготовленными стальными перемычками с помощью сварки.
После этого к одной из вершин (которая располагается ближе к дому) приваривается стальная полоса сечением не менее 48 кв. мм и подводится как можно ближе к распределительному щитку.
На конце полосы приваривается стальной болт, к которому прикручивается медный проводник сечением не менее 16 кв. мм.
Другой его конец заводится в распределительный щиток и фиксируется в нем на главную заземляющую шину (ГЗШ).

Монтаж контура заземления в форме треугольника
Монтаж линейного контура заземления

На завершающей стадии работ готовая к эксплуатации стальная конструкция засыпается сверху ранее откинутой землей, которая затем хорошо утрамбовывается.

С подробным руководством по монтажу контура заземления Вы можете ознакомиться в статье на нашем сайте.

Проверка устройства

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.

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.

Заглянем в теорию

Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.

Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся «сечение» проводника – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.

Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.

Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.

Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.

Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.

Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.

Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства

Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды

Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:

Расстояние между вертикальными заземлителями. Их количество

Важно, на какую глубину они забиты. Форма – прут, труба, уголок. Это разная площадь прилегания к земле

Форма и длина горизонтальной связи.. То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно

Это разная площадь прилегания к земле. Форма и длина горизонтальной связи.. То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно

Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.

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:

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

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

Выбор места для монтажа контура заземления

В большинстве случаев рекомендуется монтировать контур заземления на расстоянии в 1 м от фундамента здания в месте где оно будет скрыто от человеческого глаза и к которому будет сложно добраться как людям, так и животным.

Такие меры необходимы для того, что при повреждении изоляции в электропроводке потенциал будет идти на контур заземления и может возникнуть шаговое напряжение, которое может привести к электротравме.

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.

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

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.

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

После выполнения всех монтажных работ возникает вопрос «как проверить заземление в частном доме?». Для этих целей конечно обычный мультиметр не подойдет, поскольку у него очень большая погрешность.

Для выполнения данного мероприятия подойдут приборы Ф4103-М1, Клещи Fluke 1630, 1620 ER и так далее.

Однако эти приборы очень дорогие, и если Вы выполняете заземление на даче своими руками, то для проверки контура Вам будет достаточно обычной лампочки на 150–200 Вт. Для данной проверки Вам необходимо один вывод патрона с лампочкой подключить к фазному проводу (обычно коричневого цвета) а второй — к контуру заземления.

Если лампочка будет ярко светить — все отлично и контур заземления полноценно функционирует, если же лампочка будет тускло светить или вообще не испускать световой поток — значит контур смонтирован неверно и нужно либо проверять сварные стыки или монтировать дополнительные электроды (что бывает при низкой электропроводимости почвы).

В чем разница зануления и заземления

Многие ошибочно путают эти два термина, хотя между ними есть очень большая разница. Зануление предназначено для использования на промышленных предприятиях, но большинство застройщиков пренебрегает этим правилом, устанавливая контуры зануления в жилых домах. Это не совсем безопасно и делается или из-за недостатка знаний, или при желании сэкономить.

Важно помнить, что зануление рассчитано только на вероятность короткого замыкания и не выполняет функции заземления. Такая функция очень полезна при использовании промышленного оборудования, но совершенно бесполезна в бытовых условиях, даже наоборот. К примеру, если к электроприбору подведен нулевой провод, то в случае его обгорания или если вы случайно перепутаете ноль с фазой, то оборудование запросто может перегореть

К примеру, если к электроприбору подведен нулевой провод, то в случае его обгорания или если вы случайно перепутаете ноль с фазой, то оборудование запросто может перегореть.

Устройство

Контур заземления состоит из двух элементов: самого заземлителя и проводников. Последними называют любые части устройства, которые соединяют электрооборудование с контуром. Как правило, это кабеля с жёлто-зелёной изоляцией и шина, расположенная в распределительном щите (РЩ). К заземлителю относятся электроды и другие элементы цепи, непосредственно контактирующие с грунтом и обеспечивающие растекание электрического заряда.

Заземлители бывают естественными и искусственными. В первом случае роль заземляющего устройства выполняют заглублённые части строительных конструкций зданий, а во втором специально сделанный проводник. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), предпочтение нужно отдавать естественным заземлителям. Например, в частном доме это может быть:

обсадная труба скважины;металлические трубопроводы;броня силовых кабелей;всевозможные металлические конструкции на улице, к примеру, забор;заглублённые железобетонные части постройки (колоны и фундаменты).

Если сопротивление естественных заземлителей меньше установленных норм, то разрешено применять искусственные. Именно о них сегодня и пойдёт речь.

3

Ошибки в устройстве – чего нельзя делать

Вертикальных стержней должно быть несколько, одного, вбитого в грунт, недостаточно. Сопротивление земли находится в сильной зависимости от площади заземлителя, которая контактирует с ней. У одного заземлителя она недостаточна для обеспечения надежной защиты. Если разнести два и больше стержня на 1–2 м, между ними возникает потенциал, площадь эффективного контакта возрастает в сотни раз. Слишком далеко разносить тоже нельзя: разорвется потенциальная поверхность, останутся просто отдельные заземлители.

Если ВЩ расположен в доме, и нет возможности подвести к нему стальную шину, используется соединение медным проводником. Существует ошибочное мнение, что достаточно закрепить опрессованный наконечник болтом, покрыв защитной токопроводящей смазкой. Она способна предохранить от коррозии только в сухом помещении. Следует обеспечить защиту шины от влаги, расположив ее на стене и закрыв в металлическом ящике.

Увлажнение способствует образованию гальванической пары и электрокоррозии, которая распространяется и под изоляцию. В аварийной ситуации происходит мгновенное перегорание контакта, тем более нельзя крепить заземляющий проводник непосредственно к заземлителю и засыпать грунтом.

Также недопустимо последовательное заземление приборов и подключение нескольких заземляющих проводников к одному контакту заземляющей шины. Это грозит тем, что авария одной установки вызовет цепную реакцию, потянет за собой другие.

Не следует использовать в качестве материала металлоизделия с упрочненной поверхностью вроде арматуры, рельс, швеллера. Повышенная плотность их поверхности препятствует созданию хорошего контакта с грунтом. Также нельзя окрашивать металл, надеясь противостоять коррозии. Ее, может, и не будет, но утрачивается всякий смысл в таком заземлении. Краска препятствует надежному контакту металла с землей.