Заземляющее устройство: что это такое, пример выполнения для частного дома

Расчет параметров контура

В перечне требований к обустройству заземления есть несколько показателей, алгоритм получения которых может быть непонятен новичку в деле электрики – например, сколько именно электродов потребуется для правильной работы системы или как измерить сопротивление контура. Попробуем прояснить основные принципы определения этих параметров.

Выяснить удельное сопротивление грунта, заземляющих устройств любой конфигурации и даже наличие связи между электродами можно с помощью специального измерителя

Чаще всего заземление газового котла в загородном частном доме выполняется опытным путем. Такой практический способ подойдет для тех, кто боится увязнуть в сложных теоретических расчетах.

Алгоритм выполнения работтакой:

• Возьмем за основу контур в виде равнобедренного треугольника из трех металлических стержней длиной 3 метра.Соединяем проводники.Берем омметр (прибор для измерения сопротивления) и замеряем показатели для контура. Идеальным считается значение 4 Ом.Если полученный результат значительно превышает оптимальный показатель – добавляем к контуру еще один элемент, снова проверяем сопротивление. Продолжаем до тех пор, пока не получим идеальный показатель или хотя бы максимально допустимое для контура котла значение в 10 Ом.

Но можно определить необходимое количество электродов и при помощи формул, выбрав подходящие варианты для своего случая.

По этой формуле можно выяснить сопротивление для одного электрода, если на участке, где расположен дом, грунт однородный, а не залегает пластами

В формулу нужно подставить среднее значение удельного сопротивления, в зависимости от типа грунта, в котором будет находиться заземлитель:

• влажный песок – 500 Ом*м;глинистый гравий и супесок – 300 Ом*м;глиняно-песчаная смесь – 150 Ом*м;суглинок – 100 Ом*м;полутвердая глина и чернозем – 60 Ом*м;садовая земля – 40 Ом*м;суглинок пластичный – 30 Ом*м;торф – 25 Ом*м;глина пластичная и солончак – 20 Ом*м.

Меньше всего подходят для установки заземлительного контура камень и скалистый грунт. В этом случае придется возводить искусственную насыпь.

Для неоднородного грунта рассчитать сопротивления для одного электрода будет сложнее, но и это возможно сделать, подставив свои данные в указанную формулу

Значение сезонного климатического коэффициента сопротивления грунта зависит от местности, где расположен ваш дом. Условно их делят на 4 группы.

Поправка на климатические особенности особенно важна для местности с холодными зимами, поскольку в подмерзшем грунте эффективность заземления значительно снижается

Также существуют и более сложные алгоритмы для точного определения параметров электродов и даже специальные программы для их расчетов. Но для корректной работы газового котла будет достаточно следовать общим рекомендациям по обустройству стандартного контура заземления.

Устройство контура заземления

В состав системы входят такие компоненты:

1. Главная Pe-шина. Находится в распределительном щите внутри здания. К ней подключены кабели от розеток и электроприборов.
2. Электрод-заземлитель. Так называется заглубленная в грунт конструкция.
3. Проводник, связывающий оба вышеописанных компонента. В этом качестве используют стальную полосу толщиной до 5 мм или кабель.

В производственных зданиях в качестве общей шины часто используют контур, проложенный внутри помещений по периметру.

Заземляющий электрод

Самый простой электрод – вбитый в землю стальной прут, труба или уголок. Для снижения сопротивления растеканию заряда заземлитель формируют из нескольких таких элементов, соединяя их горизонтальными перемычками.

Описанный вариант недолговечен, т.к. металлопрокат корродирует, а ржавчина имеет высокую резистивность.

Более длительным ресурсом обладают электроды с защитным покрытием:

• цинковым;
• медным.

Второй вариант дороже, но эффективнее, т.к. обладает низким сопротивлением.

Работоспособность системы зависит не только от резистивности заземлителя, но и от проводимости грунта. На нее влияют такие факторы:

• состав почвы;
• влажность;
• концентрация солей.

С увеличением глубины резистивность грунта резко снижается. Поэтому широкое распространение получили сборные (модульные) электроды, погружаемые на десятки метров. Изделие состоит из секций с резьбой или иным соединительным элементом.

Первую из них оснащают заостренным наконечником и вбивают в грунт, пока на поверхности не останется только хвостовик. Затем навинчивают или приваривают следующую секцию и продолжают заколачивание.

Защита заземления

Наружные элементы Pe-системы нуждаются в защите от коррозии, т.к. она приводит к негативным результатам:

• увеличению сопротивления в зоне контакта с грунтом и в местах соединений отдельных компонентов;
• уменьшению сечения проводников, вследствие чего те разрушаются при протекании больших токов.

Заглубляемую часть электродов защищают покрытием из цинка или меди либо помещают в бетон. Стыки перед обратной засыпкой грунта обматывают смоляной лентой.

Наземную часть обмазывают битумом. Его заливают и внутрь электрода, если в этом качестве используется труба.

Некоторые материалы несовместимы, т.к. дают в зоне контакта гальваническую коррозию. С учетом этого запрещено размещать медные заземлители рядом со стальными, в т.ч. арматурой фундаментов.

Как сделать заземление своими руками

После того как закуплены все материалы, можно приступать к собственно изготовлению контура заземления. Для начала нарезают металл на отрезки. Длина их должна быть больше расчетной примерно на 20-30 см — при забивании вершины штыре изгибаются, так что приходится их срезать.

Заточить забиваемые края вертикальных электродов — дело пойдет быстрее

Есть способ уменьшить сопротивление при забивании электродов — один конец уголка или штыря заточить под углом 30°. Этот угол оптимален при забивании в грунт. Второй момент — к верхнему краю электрода, сверху, приварить площадку из металла. Во-первых, по ней проще попасть, во-вторых, меньше деформируется металл.

Порядок работ

Независимо от формы контура, начинается все с земляных работ. Необходимо выкопать канаву. Лучше ее сделать со скошенными краями — так она меньше обсыпается. Порядок работ такой:

• Расчищают площадь, на которой будет размещаться контур заземления, наносят разметку.
• По разметке копают траншею глубиной 70-80 см, шириной около 50 см. Глубина неслучайна — если проложить металлосвязь ниже или выше, металл будет быстрее корродировать.

• Подготовленные штыри ставят в намеченных местах, забивают до тех пор, пока над поверхностью не останется участок около 20 см.

• Когда все вертикальные электроды забиты, срезают площадки или искореженные куски, зачищают металл, приваривают горизонтальный электрод — маталлосвязь. Шов должен быть непрерывный, хорошего качества.

• После остывания места сварки, шов прокрасить. Только ни в коем случае не красьте сами электроды и полосу, их соединяющую. Это очень ухудшит контакт с землей, все придется переделывать. Краской защищается только место сварки, как наиболее подверженное коррозии. Вся остальная поверхность металла должна быть без краски.

• От ближайшей к дому точки готового контура заземления копают канаву такой же глубины как и под -контур  60-70 см. Ширина ее может быть меньше — если полоса будет цельной и не надо ее сваривать.
• Полосу металла сечением не менее 25*4 мм укладывают в вырытую канаву. Ее приваривают к электроду или металлосвязи.

• Возле стены дома уложенная полоса поднимается из земли на расстояние не менее 200 мм от поверхности. В этом месте можно подключать шину или провод, который идет к шине защитного заземления, расположенной в щитке.

Собственно, на этом все. Заземление в частном доме своими руками сделали. Осталось его подключить. Для этого надо разобраться со схемами организации заземления.

Ввод контура заземления в дом

Контур заземления необходимо каким-то образом завести на шину заземления. Сделать это можно при помощи стальной полосы 24*4 мм, медной проволоки сечением 10 мм2, алюминиевым проводом сечением 16 мм2.

В случае использования проводов, их лучше искать в изоляции. Тогда к контуру приваривается болт, конец проводника надевается гильза с контактной площадкой (круглой). На болт накручивается гайка, на нее — шайба, затем провод, сверху — еще одна шайба и все это затягивается гайкой (картинка справа).

Как завести «землю» в дом

При использовании стальной полосы есть два выхода — завести в дом шину или провод. Стальную шину размером 24*4 мм тянуть очень не хочется — вид неэстетичный. Если есть — можно при помощи того же болтового соединения провести медную шину. Она нужна гораздо меньшего размера, смотрится лучше (фото слева).

Также можно сделать переход с металлической шины на медный провод (сечение 10 мм2). В этом случае к шине приваривают два болтана расстоянии в несколько сантиметров друг от друга (5-10 см). Медный провод закручивают вокруг обоих болтов, прижимая их с помощью шайбы и гайки к металлу (затягивать как можно лучше). Это способ — самый экономный и удобный. Требует не так много денег, как при использовании только медного/алюминиевого провода, провести его через стену проще, чем шину (даже медную).

Заземление сварочных аппаратов

При работе со сварочным оборудованием заземление его корпуса согласно требованиям ПУЭ также обязательно. Помимо этой части электрического агрегата заземляться должен один из выводов трансформаторной вторичной обмотки (к другой клемме подсоединяется держатель электродов). Заземляемый вывод на корпусе обозначается соответствующим значком и оснащается приспособлением, надежно фиксирующим протянутую от защитного контура шину.

Схема заземления сварочного аппарата

Величина переходного сопротивления защитного контура или ЗУ для сварочного оборудования не должна превышать 10-ти Ом. Если потребуется повысить электропроводимость заземляющей конструкции – увеличивают контактную площадь всех соединений, включая поверхность соприкосновения с землей.

Так какой все же контур выбрать?

Давайте сначала разберемся при каких условиях используют те или иные типы контуров.

Замкнутый треугольный контур:

1. Сеть 220/380В в дом заведена через силовой вводный щит.
2. Продолжительная суммарная потребляемая мощность более 3кВт.
3. Наличие электроприборов промышленного типа с предусмотренным выводом под заземление (токарный станок, циркулярка, сверлильный станок и т.д.).

Две группы линейных заземлителей:

1. Потребляемая суммарная мощность свыше 1кВт в течении 20 минут.
2. Электропровод заведен под землей через внешний щит.
3. В доме присутствует хотя бы одна из коммуникаций (связь, газ, вода, канализация).

Существуют много и других факторов поэтому в данном случае лучше всего посоветоваться со специалистом, а работы выполнить самостоятельно.

Металлические части подлежащие заземлению

При выполнении монтажных работ по электробезопасности внутри здания заземляются следующие металлические части:

• Металлические корпуса распределительных устройств;
• Поверхность оболочек кабелей;
• Трубы отопления, канализации, газоснабжения и водопровода, если они сделаны из металла;
• Металлические ванны в квартирах;
• Корпуса и металлические рамы трансформаторов; осветительных приборов, электромеханических устройств и их приводов;
• Выступающие части арматуры внутри сооружений из железобетона;
• Несущий металлический каркас здания;
• Вентиляционные металлические каналы и воздуховоды;
• Системы молниезащиты.

При монтаже электрического оборудования на открытом воздухе заземляются следующие элементы:

• Железобетонные и стальные опоры ЛЭП;
• Трансформаторные будки;
• Металлические каркасы, на которых устанавливаются электрощиты, коробки с предохранителями, реле и рубильниками;
• Стальные ворота с электромеханическим приводом;
• Металлические и железобетонные стойки уличных осветительных фонарей.

С заземлением нельзя соединять следующие элементы:

• Электросчётчики, электроизмерительную аппаратуру и реле, включая их корпуса;
• Подвижные части электроустановок, если они смонтированы на заземлённой токопроводящей раме.

Устройство заземления

Заземляющее устройство состоит из следующих основных частей:

• Заземлители – система проводников, которые закапываются в землю и соединяются между собой;
• Заземляющие проводники – соединяют заземлители и все находящиеся в здании потенциально опасные токопроводящие элементы;
• Внешний контур заземления – заземлители и соединённые с ними проводники, находящиеся за пределами сооружения или здания;
• Внутренний контур заземления – замкнутая цепь проводников, соединяющая металлические элементы электрооборудования с внешним контуром заземления — находится внутри здания;
• Заземляющая шина — устройство, предназначенное для соединения с землёй нескольких проводников и выравнивания потенциалов подсоединённых к ней частей электроустановок.

Монтаж вышеперечисленных элементов в единую систему является обязательным этапом при подготовке здания к подключению к энергосети. Различные по мощности и энергопотреблению приборы можно выводить на 1 общий заземлитель.

Наиболее распространенные ошибки

При создании контура следует избежать ряда ошибок:

Если решено обратиться к электромонтажникам, необходимо особое внимание уделить качеству материалов, которые рабочие собираются использовать. Некоторые подрядчики стремятся удешевить свои услуги путем экономии на электродах, устанавливая проводники с небольшой проводимостью (к примеру, заржавевшую арматуру)

Некачественные материалы значительно снижают эффективность защиты или даже делают затею вовсе бессмысленной.
Устройство заземления находится на слишком большом расстоянии от дома.
Установка контура в сухом месте. Вода улучшает проводимость — чтобы система работала эффективно, она должна находиться во влажном месте. Если такое место отсутствует, придется задуматься об искусственном увлажнении.
Объединение заземлительного контура с молниезащитой. Если в распредщите не вмонтировано устройство УЗИП, размыкающее цепь в виде ответной реакции на сверхзаряд, значительный ток из молниеприемника выведет из строя электрическое оборудование.

Контур заземления — важнейшая мера, обеспечивающая безопасность пользования электрическими приборами в частном доме. Если решено выполнить все работы своими руками, необходимо аккуратно придерживаться всех технических правил и рекомендаций, в том числе по технике безопасности. Если уверенности в своих силах недостаточно, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Устройство в частном доме

Контур заземления устроен очень просто. Это несколько штырей вкопанных или вбитых на достаточную глубину и соединенных между собой полосами из железа шириной 5-10 см. От них отходит полоса из нержавеющей стали к дому, а уже к ней происходит вывод заземления.

Расположение электродов большой роли не играет, но наиболее распространенные следующие схемы:

1. Рядная. Штыри углубляются на одной линии, к крайнему приварена токоприводящая полоса. Недостатком является отсутствие второго контура, если соединение полос и электродов будет нарушено, то работать будет только тот штырь, к которому крепится токоприводящая полоса.
2. Треугольная. Самая популярная схема, ввиду своей простоты. Штыри располагают в виде равностороннего треугольника, соединяют полосами из железа и к одному из углов приваривают токоприводящую полосу. Наличие замкнутого контура гарантирует работу заземления, даже если одна полоса будет повреждена или плохо приварена.
3. Прямоугольная. Аналогична треугольной, но контур варится в виде квадрата или прямоугольника.
4. Круговая. Вариант, когда штыри углубляются по кругу или овалу. Преимущества такие же, как и у предыдущих двух, но сложнее в выполнении.

Расчёт

Процесс точного размера заземляющего контура и количества необходимых электродов очень сложен и принимает во внимание множество факторов. Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока. Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока

Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока.

Количество электродов в первую очередь зависит от почвы и уровня пролегающих грунтовых вод:

1. Если почва песчаная или супесчаная, содержит камни и гравий, то она обладает высоким сопротивлением.
2. Глинистая почва и различные суглинки лучше подходят.
3. Самым низким сопротивлением обладают зольные и засоленные почвы.

Поэтому, в первом случае требуется 7-10 электродов, во втором 5-7, а в третьем достаточно 3-5 штук. Высокий уровень залегания грунтовых вод позволяет обойтись минимальным количеством электродов, если же почва сухая и до воды далеко, то стоит увеличить их количество.

Длина электрода также имеет значение. Стандарт безопасности NEC требует, чтобы нижний конец штыря был на глубине минимум 2,4 метра от уровня земли. Для достижения полноценного заземления, лучше будет, если он дойдет до отметки в 3 м.

Верхний край должен отстоять от поверхности минимум на 0,5 метра. Длина штыря рассчитывается в зависимости от ваших пожеланий и возможностей. Сечение не должно быть меньше чем 1,5 см, если это прут или арматура, в случае если это уголок или профиль, то минимальный размер 30 на 30 мм.

Правила и требования к заземлению

Важно правильно расположить электроды в земле. Между ними расстояние не должно быть меньше метра, идеальным считается 1,8 – 2 м. Тогда даже высокое напряжение будет рассеиваться в почве без проблем, работа электродов будет независимой

Тогда даже высокое напряжение будет рассеиваться в почве без проблем, работа электродов будет независимой.

Также, стоит грамотно выбрать место для закапывания контура. В случае его срабатывания, вокруг него будет рассеян заряд электрического тока

Поэтому важно выбрать место так, чтобы в радиусе 1-2 м от него не находились люди. Это может быть место в середине клумбы или под альпийской горкой, к которой редко кто близко подходит, предпочитая любоваться с некоторой дистанции

Сила тока будет небольшой и серьезной электротравмы получить невозможно, но здоровье – это не та область, с которой можно шутить.

https://youtube.com/watch?v=1ZfH6TYvZjk

Информация для тех, кто до сих пор не знает, для чего нужно заземление

Зачем нужно заземление? Трудно найти человека, который не знает, что такое электричество. Первый негативный опыт от контакта с ним получали многие еще в детстве, засовывая маленькие пальчики в розетку. Помните эти бодрящие ощущения? Все дело в том, что организм человека на 70% состоит из жидкости, а она, как известно, отлично проводит ток. И если провести через этот организм мощный поток электроэнергии, ткани разрушатся.

Серьезные поражения током являются причиной инвалидности или даже смерти

Порой удивительно, как взрослые люди попадают в неприятные ситуации с электричеством, прекрасно зная эти азы.

Между прочим, профессиональные электрики, не раз битые этим самым током, используют не только изолированный инструмент и специальные перчатки, но и диэлектрическую обувь. Она не дает цепи замкнуться.

Кто-то может сказать: ну я-то не хожу под вышками электропередач, я под собственной крышей, в безопасности. Нет, мол, такой необходимости в заземлении для частного дома. И будет неправ. Как раз в доме коварные 220 вольт так и ждут, когда вы расслабитесь. Простенький пример: вы установили современный электрокотел и подключили его к цепи батарей. Все чудесно до поры до времени, пока обогреватель не вышел вдруг из строя и не попала фаза на его корпус. Хорошо, если пощупать батареи решит взрослый, у него есть небольшой шанс выжить. А если ребенок?

Вот чтобы избежать таких катастрофических последствий и необходимо заземление на даче, в доме, в квартире, в офисе.

Требования к контуру заземления

Для эффективной работы заземления согласно ПУЭ он должен соответствовать правилам:

1. Штыри заземления, сваренные в контур должны находиться не менее 1 метра и не более 10 метров от дома. Наиболее правильное расстояние от фундамента 2-4 метра.
2. Стержни необходимо забивать на глубину 2-3 метра.
3. Соединение электродов производится полосой из металла при помощи сварки. От щита до контура заземления применяется шина более 16 квадратных миллиметров. Для присоединения проводов к заземлению в щите может производиться с помощью болтов.
4. Сопротивление заземления для напряжения в 380 вольт должно быть не выше 4 Ом, а для напряжения в 220 вольт — 8 Ом.

Внешняя часть системы заземления заглублена в землю, поэтому к ней предъявляются определённые требования. Она должна находиться ниже промерзания грунта, иначе электроды будут выталкиваться из-за вспучивания земли. Электроды должны быть такие, чтобы их можно было вбить в твёрдый грунт.

Рекомендуемые типы и параметры забиваемых электродов:

• уголок толщина металла не менее 4 мм, любой размер;
• труба диаметром удобным для забивания, с толщиной стенки не менее 3 мм;
• стержень диаметром не менее 14 мм, более мелкий загибается при погружении в землю;
• полоса для соединения электродов, толщиной не менее 3 мм, шириной более 10 мм.

Минимальная длина электродов выбирается 1,5 метра, штыри располагаются на расстоянии 1-2 длины электрода. Следует учитывать, что электроды (их длина) должны быть на 15-20 сантиметров ниже уровня промерзания почвы.

Проверка нормативных параметров, обслуживание контура

Обычно сопротивление линий системы заземления считается удовлетворяющим нормативному при использовании на ответвлениях медного провода от 2,5 мм2, а также стального прутка или полосы сечением от 50 мм2. Система заземления обычно не предусматривает разрывов при ветвлении, общее сопротивление между ВРУ и самой удалённой точкой должно находиться в районе 4–6 Ом.

Растекание тока по основным заземлителям проверяется с помощью грунтового мегаомметра: он меряет сопротивление между металлическими частями системы заземления и временными электродами, забитыми в почву на 50 см в 15 и 20 метрах от контура. Результаты измерений служат основанием для подписания технических условий и допуска электросети к эксплуатации.

Замер сопротивления заземления: 1 — измеритель сопротивления заземления; 2 — контур заземления; 3 — временные электроды

Обслуживания, как такового, контур заземления не требует. Достаточно исключить ведение земляных работ в месте его расположения и следить, чтобы грунт не пересыхал. Также следует исключить попадание агрессивных жидкостей на почву. Это замечание связано с тем, что часто перед периодическими (и нормируемые ПУЭ и ПБЭЭ) замерами сопротивления почву поливают, например, раствором поваренной соли. Это временно улучшает проводимость почвы и, как следствие, сопротивление растеканию снижается. Но в таких условиях контур просуществует физически всего 1,5–2 года.

рмнт.ру

Выводы

Необходимость устройства заземления не вызывает сомнения. Это требование техники безопасности и нормативных документов (ПУЭ). Оно защищает потребителей от поражения электрическим током и позволяет предотвратить трагедию.

Но следует обратить внимание на следующие ошибки при самостоятельном устройстве заземления:

1. Нельзя применять болтовое соединение штырей с металлосвязью. Коррозия металла приводит к нарушению контакта, что ведёт к увеличению сопротивления.
2. Красить электроды для защиты их от коррозии, что также ведёт к увеличению сопротивления контура.
3. Применять электроды с маленькой площадью поперечного сечения.
4. Далеко удалять сам контур заземления от дома, это сильно увеличивает сопротивление всей системы.
5. Соединять между собой алюминиевые и медные проводники. Контактная коррозия ведёт к ухудшению соединения.

Если в процессе устройства и эксплуатации контура заземления обнаруживаются недостатки, устранить их необходимо незамедлительно. Обрыв цепи или увеличение электрического сопротивления ведёт к нарушению надёжной работы заземляющего устройства. В таком случае контур не сможет обеспечить безопасность.

Следует внимательно подходить к устройству заземления, его эффективность и гарантированная работа зависит от выбора схемы, правильных расчётов и монтажа. Если вы не уверены в своих силах и умении, лучше воспользоваться предложением профессионалов.