Выбираем схему заземления

При организации заземления для частного дома или загородного участка используют только 2 схемы.

схемы заземления

А именно: TN-C-S или TT. Ко многим домам частного сектора подходят двухжильные жилы кабеля, которые передают напряжение 220 вольт, также могут подходить четырех жильные кабеля, с напряжением 380 вольт.

Если подходит 4 жильный кабель, то в его конструкции есть жила, которая является защитным проводником, то есть, она предназначена для заземления и нуля. Но такие кабели не обеспечивают защитой от поражения током в случае пробоя изоляции. По такой причине практически все опытные электрики рекомендуют заменить старые двухжильные кабели, на новые 3 жильные, для 220 вольт, а 4 жильные, на 5 жильные для получения напряжения в 380 вольт.

Организация получения электричества используя трехжильные кабели, начинается с разделения жил на нейтральные и проводниковые. Проводят такую манипуляцию во время подключения в электрическом щитке до подключения к счетчику. И в зависимости от метода разделения получают одну из 2 схем.

Данный способ заземления рекомендован для подключения бойлера или водонагревателя.

TN-C-S схема

Изучив материал о том, как правильно сделать заземление на даче и в частном доме и выбрав представленную схему, для организации заземления, важно обратить внимание, что подобная система требует установки устройства аварийного отключения и дифавтоматов. Если в схему не включить такие устройства, заземление не будет выполнять своих функций

Используя эту схему, нужно знать, что контуру необходимо подключать, даже арматуру фундамента, поэтому шин для заземления, нужно брать с большим запасом.

Организация данной схемы проводится с помощью разделения кабеля на нейтральные и жилу заземления, для этого, необходимо 3 шины, одна, из которых будет земляная, другая диэлектрическая и третья будет выполнять расщепительную функцию для подключения напряжения.

Металлическую шину фиксируют на корпусе распределительного щитка, но с качественным контактом. Чтобы обеспечить качественный контакт, на месте соединения очищают краску.

Диэлектрическую шину, устанавливают на рейку фиксации автоматов, но нужно добиться, чтобы жилы не пересекались между собой.

Подключение выполняется таким образом:

• проводник, который приходит с линии, заводится на расщепительную шину;
• на эту шину подключаем и провод с контуром заземления;
• далее с одного разъема, медным проводом ставится перемычка на земляную шину;
• с последнего незанятого разъема делается перемычка на нулевую жилу или шину нейтрали.

Таким образом мы провели подключение контура по рассматриваемой схеме, теперь можно подключать кабель питания

При таком подключении важно соблюдать технологию и следить, чтобы не пересекалась жила нуля и земли

Заземление по системе TT

Подключение схемой ТТ выполняется легче чем предыдущей. От основной линии электричества, со столба к щитку подходят всего 2 кабеля. Один из них является фазой, а второй нулем. Жила с напряжением используется как фазная, а защитная крепится к шине с нулевым проводником и считается нулем. Таким образом, на шину заземления подается проводник, от сконструированного контура.

К недостатку данной схемы относят, тот факт, что контур выполняет функцию защиты, только тех приборов, которые предусмотрены для использования с заземлением. Если есть техника, которая оснащена двухжильными проводами, то в случае пробоя изоляции прибор окажется под напряжением.

Если даже корпус приборов заземлять отдельными кабелями, на корпусе останется напряжение, по этой причине большинство пользуются именно первой схемой, так как она является более надежной и более безопасной.

Как правильно рассчитать

В первую очередь следует определить проводимость заземлителя. То есть надо выбрать электрод так, чтобы сопротивление контура было в пределах нормы. Согласно положениям ПУЭ, максимальные значения сопротивления растеканию заземлителей следующие:

• 2 Ом – для линейного напряжения 660/380 В источника трёхфазного/однофазного тока;
• 4 Ом – для 380/220 В;
• 8 Ом – для 220/127 В.

Проводимость защитной конструкции зависит от площади её контакта с землёй, а также удельного сопротивления грунта. Чем больше размеры штырей (электродов), тем больше площадь их поверхности и, следовательно, выше проводимость и эффективность контура. При этом для достижения хороших характеристик заземляющего устройства правильнее увеличивать длину электродов, а не поперечное сечение. Это очень актуально при создании контура в твёрдых почвах, таких как песчаник, скалистый грунт и прочих.

Так, для определения проводимости одного электрода круглого сечения используется следующая формула:

R1 = ρ(ln(2L/d) + 0,5ln(4T+L)/(4T-L))/2ПL,

где d и L – диаметр и длина электрода, T – половина глубины заложения штыря, ln – натуральный логарифм, П – постоянная (3,14), ρ – удельное сопротивление грунта (Ом×м).

Удельное сопротивление грунта также является важным параметром. Чем он больше, тем хуже будет проводимость контура заземления. Величину удельного сопротивления для определённого типа грунта можно узнать в общедоступных таблицах.

Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем лучше будет контур

При монтаже контура заземления, состоящего из нескольких электродов, расчёт немного меняется. Сначала определяется сопротивление каждого отдельного штыря по вышеуказанной формуле. Потом полученные показатели суммируются с учётом так называемого «коэффициента использования». Расчётная формула здесь такая:

R = R1/(KN), где R – общее сопротивление контура, N – количество электродов, К – коэффициент использования, R1 – сопротивление одного штыря.

Величина К зависит от расстояния между электродами. Причём чем дальше друг от друга расположены штыри, тем больше будет этот коэффициент. Электрики же рекомендуют располагать электроды на расстоянии в 2,2 от их длины. В этом случае К может принимать следующие значения:

• при использовании двух электродов – 0,9–0,92;
• трёх – 0,85–0,88;
• пяти – 0,79–0,83.

Для определения глубины заложения стержней нужно воспользоваться формулой:

N = R1/KR, где R – полученное ранее проектное сопротивление контура, R1 – сопротивление одного штыря, К – коэффициент использования.

Что касается горизонтальных частей, соединяющих штыри в один контур заземления, то их проводимость здесь не рассчитана

Специальные молниеотводы

Согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) контур заземления в частном доме должен быть дополнен молниеотводом. Наиболее актуально это для дачных домиков и загородных коттеджей. Как упоминалось выше, множественные колодцы и скважины для воды, а также неглубокое вкапывание поливочных труб – территории с идеальными условиями для удара молний. А так как подобные постройки по большей части деревянные, а подразделения пожарной охраны находятся за несколько десятков километров, пожар способен привести к выгоранию большого поселка всего лишь после удара одной молнии.

Поэтому, если вы только приобрели участок со строением, тщательно обследуйте его и убедитесь есть ли заземление, а также молниезащита коттеджа. В случае отсутствия того и другого необходимо срочно принимать меры. Это позволит избежать большой опасности, которая может угрожать жизни и здоровью ваших близких. Вы убережете их от поражения электричеством, а жилье защитите от неожиданного возгорания во время грозы.

Как вы уже знаете, заземление на даче своими руками и схема, по которой оно производится, совсем несложные. А чтобы сделать свой незамысловатый домашний громоотвод, понадобятся пара арматур. Они устанавливаются на крыше таким образом, чтобы выступали вверх от края конька приблизительно на полтора метра. Заземлить с контуром их можно с помощью стальной проволоки (от 6 мм) или шиной (16х4 мм).

Рекомендованная ширина стальной шины не должна превышать 60 мм. Ее большие размеры могут привести к обратному эффекту, когда молния будет отведена не в землю, а распространится по сторонам. Все соединения обязательно производятся путем сварки.

Виды контуров заземления частных домов

В зависимости от количества и технических характеристик используемых в доме потребителей электрического тока следует применять несколько контуров заземления.

Виды заземляющих контуров

Профессиональные электрики настоятельно рекомендуют всем владельцам загородных домов делать полный контур заземления. Почему?

1. Эта схема обеспечивает максимальную безопасность пользователей, эффективно работает во всех случаях вне зависимости от геофизических характеристик грунтов. Что касается объема работ, то он увеличивается незначительно и не оказывает большого влияние на время их выполнения.
2. Во время проживания в доме может возникать необходимость подключения новых потребителей. Для того чтобы полностью не переделывать существующую схему заземления, лучше сделать ее с запасом по защитным возможностям. 
3. Все элементы системы скрыты под землей и не ухудшают внешний вид здания. Кроме того, они полностью безопасны, поражение электрическимтоком за пределами дома исключается. 

Контур заземления скрыт под землей

Заземление в частном доме

Расчёт заземляющего устройства

Производят расчет заземляющего устройства также из условия максимальной величины сопротивления контура защитного заземления. Которая не должна превышать 4 Ом. Лучшим вариантом будет величина сопротивления искуственного заземлителя, не превышающая значение 1 Ом.

Выполнить основательный расчет заземлителя в домашних условиях, без наличия специальных знаний и технической литературы практически невозможно. Так как он предусматривает опытное определение удельного сопротивления грунта с учетом поправочных коэфициентов, учитывающих высыхание и промерзание грунта. Определение величины сопротивления растекания. Поэлементного расчета сопротивления контура исходя из его геометрических размеров, глубины залягания и влажности почвы. Коэффициент использования вертикальных заземлителей. Наличие естественных заземлителей. И другое.

Лучше, чтобы этим занимались специализированные организации, выдающие протокол о пригодности заземляющего контура и о соответствии его характеристик нормативным документам.

Существует упрощённый метод.

Упрощенный расчет заземлителя:

Для вертикального электрода заземлителя (одиночного) применяют такую формулу:

R1=0,84*p/L где:

R1 — сопротивление заземления, Ом;

р — удельное сопротивление грунта, Ом*м;

L — длина (глубина) заземлителя;

Для нескольких вертикальных заземляющих штырей (электродов):

R=R1/0,9*n где:

R — сопротивление одного электрода, Ом;

n — количество электродов в контуре заземления;

Таким образом, если известно удельное сопротивление грунта (p), то по первой формуле рсчитывают сопротивление одного электрода (R1). Полученное значение подставляют во вторую формулу и определяют количество электродов (n), при установленной длине (L).

В случае, когда удельное спротичление грунта не известно, можно воспользоваться справочной таблицой:

Значения для распространённых грунтов

Если на практике не удалось найти или измерять значение значение удельного сопротивления грунта на участке для монтажа контура, используют метод пробного погружения электрода. Метод заключается в переодическом измерении сопротивления электрода по мере его погружения в грунт. Прекратить забивать электрод можно в том случае, когда показатели сопротивления прекратили снижаться. Это значит, что электрод достиг глубины, на которой удельное сопротивление грунта становиться постоянным. В дальнейшем этот электрод нужно связать металлической полосой с другими элементами контура.

Готовим материал и инструмент

Мы будем исходить из того, что делаем замкнутую треугольную схему заземления, так как она наиболее популярна.

Сначала давайте разберемся с материалом, а уже исходя из того какой он будет, будем готовить инструмент.

Итак, из материала нам будет необходимо:

1. Для вертикальных кольев заземления можно использовать: трубу с толщиной стенок не менее 3,5 мм и диаметром 30 мм, арматура в диаметре 2-3 см, уголок 5х5 см (лучше из нержавеющей стали). Длина любого материала должна быть не менее 2 метра.

Перед использованием заготовок их рекомендуется заточить любым удобным вам способом.

2. Металлические полосы сечением 40х4 мм, длиною не менее 1,2 метра.

3. Такая же, как и в п. 2 металлическая полоса, но желательно из нержавеющей стали. Длина ее будет зависеть от расстояния от места установки кольев заземления до места заводки ее в дом.

4. Медный провод для фазного проводника в диаметре 6 мм.

5. Болты. Рекомендуется М8.

Готовим инструмент.

Нам понадобится в обязательном порядке:

1. Сварочник.
2. Электродрель с сверлами (сверлить отверстия под болты).
3. Болгарка (затачивать колья, резать металл).
4. Перфоратор (заводить заземление в дом и для других работ).
5. Наточенная штыковая лопата.
6. Тяжелая кувалда.
7. Ключи в зависимости от того, какие болты у вас будут.

Где вбивать колья?

Место забивки кольев должно находиться не далеко от отмостки дома, не более одного 1,2 метра.

Прежде всего оно должно быть безопасным и не посещаемым людьми и животными.

Если у вас нет не посещаемых мест вокруг дома, то данный участок следует огородить.

Как сделать контур заземления

Если есть проект с полностью рассчитанной схемой заземления, то смонтировать подобную защитную систему самостоятельно не сложно. Фактически это обычная электропроводка в деревянном доме или коттедже из иных материалов

Здесь важно лишь соблюдать стандартные меры безопасности и правила электромонтажа

Выбираем место

Контур заземления следует устанавливать:

• вдали от газопроводов, а также электрических и слаботочных сетей в земле;
• в месте, где люди и животные будут находиться только изредка (в идеале этот участок следует огородить);
• с северной стороны от коттеджа (там почва всегда более влажная, что повышает токопроводимость);
• на удалении в 1,5–2 метра от отмостки дома.

Материалы и компоненты

Чаще всего для создания заземляющий контур в грунте делают из стальных уголков 40х40. Из них делают заостренные штыри, ими же потом эти электроды соединяют сваркой.

Материалы для заземления

Порядок действий

Монтаж классической треугольной заземляющей конструкции производится в шесть этапов:

1. Вырывается траншея глубиной 50–70 см со сторонами в 2,5 метра (ближе друг к другу штыри погружать в почву не стоит, толку от них будет ноль).
2. Кувалдой по углам забиваются электроды.
3. Три погруженных в землю штыря соединяются уголками сверху сваркой.
4. К созданному треугольнику приваривается стальная полоса шириной 40 мм и с болтом на конце для крепления проводника.
5. Полоса отводится до коттеджа и фиксируется на его стене.
6. Траншея закапывается грунтом без камней.

Расчет глубины системы заземления

Проверка и контроль контура

Точно проверить сопротивление созданного устройства заземления возможно только при помощи специального прибора. Это лучше всего доверить специалистам из электролаборатории.

Контур заземления

Начнем с того, что заземляющий контур – это, по сути, провод, который соединяет все электрические приборы с землей. При этом происходящие внутри приборов негативные процессы (чаще всего короткое замыкание, открытая фаза), способствующие образованию блуждающих токов, переправляют этот ток в землю.

То есть, получается так, что от каждой розетки до распределительного щита должен быть протянут отдельный кабель, который и соединит подключающийся электроприбор с землей. От распределительного щита за пределы дома должен быть протянут еще один кабель, который соединен с одной стороны в щитке со всеми подводящими заземляющими проводами от розеток, с другой стороны с заземляющей конструкцией, установленной в земле.

Схема контура заземления

Заземляющая конструкция

Чаще всего в качестве заземляющей конструкции, которую закапывают в землю, используют несколько длинных металлических штырей. Их можно изготовить из арматуры или труб

Здесь важно правильно выбрать контур заземляющего устройства. Обычно его форма или равносторонний треугольник, или квадрат

При этом чем больше площадь плоской фигуры, тем лучше. Поэтому максимальный размер ребер геометрических фигур равен 16 м. Но для частного домостроения подойдут следующие размеры:

• Квадрат – 4×4 м.
• Треугольник – 3×3 м.

Как делается этот процесс, связанный с установкой заземляющего контура?

• Необходимо по размерам и форме контура выкопать траншеи глубиною 0,7-0,8 м.
• Забить по углам штыри длиною 2-3 м.
• Соединить их между собой стальной полосой толщиною 5 мм и шириною 30 мм. Крепление производится электрической сваркой.
• Довести до дома стальную полосу, присоединенную к контуру. На ее конце приваривается болт. Это элемент соединения между заземлением внутренним (220 В) и контуром. Конец выводного заземляющего кабеля из дома сворачивается петлей, которая надевается на болт. Теперь полоса и кабель стягиваются гайкой с шайбой.
• Траншеи закапываются грунтом.

Итак, как видите, сделать заземление частного дома своими руками (самому) не очень сложно. Правда, этот способ достаточно трудоемкий, потому что связан с приличным объемом земляных работ. Плюс ко всему придется заниматься сваркой. Его использовали еще наши деды, но до сих пор сделанные таким способом заземляющие контуры работают.

Современный способ

Сегодня специалисты предлагают другой вариант, основанный на установке не большого количества штырей, а одного. Но при этом его длина очень большая – до 20 м. Этот метод называется модульно-штыревой. В чем его особенность, и как проводятся работы?

• Во-первых, этот штырь собирается из нескольких элементов длиною 1,2-1,5 м.
• Во-вторых, изготавливается он из стального бруска диаметром 17-25 мм. При этом его специально покрывают медным слоем, который долгое время противостоит коррозийным процессам. Толщина этого слоя 250 микрон.
• В-третьих, на конец первого сегмента надевается специальный заостренный наконечник, который увеличивает скорость прохождения. Наконечник изготовлен из закаленной стали.
• В-четвертых, между собой части штыря собираются специальными муфтами на резьбовом соединении. Муфты изготавливаются из латуни.
• В-пятых, этот штырь, а точнее сказать, его сегменты, забиваются в землю перфоратором мощностью не меньше 1,5 кВт.

Последовательность проведения работ

Сначала надо лопатой выкопать небольшую ямку глубиною 30 см (длина штыка лопаты) и сечением приблизительно 30×30 см. Затем на первый сегмент штыря надевается наконечник с одной стороны и муфта с другой. В муфту вкручивается болт с округленной головкой, с помощью которой будет легче отцентровать установку перфоратора.

Производится забивание сегмента в землю на глубину до 1,0-1.2 м. Затем выкручивается болт, внутрь муфты заливается антикоррозионная паста, вкручивается второй элемент штыря, на него надевается муфта, в нее болт и проводится забивание.

После этого муфту необходимо открутить, а на ее место установить специальный зажим, изготовленный из латуни. К нему можно соединить стальную полосу 5×30 мм или трос диаметром 10 мм. Место соединения (зажима) надо обязательно заизолировать. Для этого есть специальная изоляционная прорезиненная лента.

После чего ямку надо засыпать грунтом. Не забудьте как-то отметить место установки штыря. Обычно рядом вбивают табличку.

Все, заземляющий контур готов. Кстати, специалисты уверяют, что для средней полосы России забиваемый штырь может состоять из 6 или 7 элементов. Приобрести его сегодня можно во всех строительных магазинах

Здесь важно правильно выбрать количество сегментов, отчего зависит цена всего изделия

Для чего необходимо заземление

Заземление в электрической сети основано на элементарных физических законах и является универсальной системой защиты человека от поражения электрическим током, а текже системой защиты электрооборудования любого назначения от пробоя изоляции (зануление). Эксплуатация электрических сетей без заземления потенциально пожароопасна. Обустройство частного дома контуром заземления — обязательное условие для безопасного использования любых электрических приборов и аппаратов.

Согласно правил устройства электроустановок (далее ПУЭ), распространяющихся на все типы электроустановок, защитное заземление должно быть предусмотрено.

Для объективного понимания, нужно разобраться в следующих терминах, согласно ПУЭ:

• Прямое прикосновение — электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением, либо приближение к ним на опасное расстояние.
• Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытой проводящей частью, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции.
• Защита от прямого прикосновения — защита, предотвращающая поражение электрическим током при отсутствии повреждения изоляции проводников.
• Защита при косвенном прикосновении — защита, предотвращающая поражение электрическим током в случае единичного повреждения.
• Заземлитель — проводящая часть (проводник) или совокупность соединенных между собой проводящих частей (проводников), которые находятся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, например бетон.
• Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземлитель с определенной точкой системы либо электроустановки или оборудования.
• Заземляющее устройство — совокупность электрически соединенных между собой заземлителя и заземляющих проводников, включая элементы их соединения.

• Заземление — выполнение электрического соединения между определенной точкой системы либо установки или оборудования и локальной землей.

  Примечание. Соединение с локальной землей может быть преднамеренным, непреднамеренным и случайным, а также постоянным либо временным.

Убедившись в необходимости заземления, можно приступить к рассмотрению вопроса самостоятельного оборудования частного дома заземляющим контуром.

Заземление или зануление: что лучше сделать в частном доме?

Итак, следует учитывать принципиальные отличия одного вида защиты при планировании работ по защите электросети дома. Для заземления характерно наличие отдельного контура, который имеет надежное соединение по отдельному проводнику с электроприбором (точнее, его корпусом). Зануление основано на том, что в электросети имеются два вида проводников – ноль и фаза.

При стандартном для частного домостроения однофазном подключении в 220 В от трансформатора или электрического столба нулевой провод только один и имеет связь с землей. При трехфазном питании ноль является нейтралью, но также его выход на землю располагается в месте трансформаторной будки или столба.

Кроме конструктивных отличий, существует разница и по обеспечению безопасности: в случае наличия заземления ток будет уходить в землю, а при занулении возможны варианты, зависящие часто от сиюминутной обстановки.

Например, если при занулении прибора возникает пробой фазы, то результатом является короткое замыкание и как следствие – срабатывание УЗО (устройства защитного отключения) или выход из строя предохранителей.

Для человека в этом опасности нет никакой, но только до того момента, пока обеспечивается надежная связь ноля с землей.

Таким образом, с целью защиты техники более надежным является зануление приборов, но для обеспечения безопасности человека и снижения угрозы возникновения пожара в результате проблем с эксплуатацией электросети альтернативы заземлению нет. Кроме того, надо учитывать, что недопустимой является не только подмена понятий, но и объединение этих двух видов защиты в одном приборе или системе.

Рассматривать возможность выполнения зануления можно жителям многоквартирных домов из-за конструктивных сложностей с монтажом заземления.

Кроме того, зануление наиболее часто используется на производстве для защиты станков и другой техники, но в этом случае существует надежный контроль за безопасностью работы с ними.

Важное напоминание

А для тех, кто еще сомневается в целесообразности выполнения таких работ мы напомним.

Заземление предназначено для отвода опасного напряжения с корпусов электроприборов и других устройств, запитанных от электросети, а также оно защищает последние от выходи из строя.

Опасное напряжение (потенциал) может появиться на корпусе электроприбора в результате повреждения одного из проводов (фазы) и отводится оно с корпуса через специальные провода в землю.

Речь идет только про защитное заземление. Существует еще и рабочее заземление, но оно применяется в промышленном оборудовании.

Если проигнорировать установку заземления, то появиться большая вероятность поражения человека электрическим током.

К примеру, большую опасность в этом плане несет стиральная машинка, были случаи, когда в результате отсутствия заземления людей била током сливающаяся после стирки вода.

Не трудно догадаться, что опасный потенциал вода получала от не заземленного корпуса, опасному напряжению просто не было куда деваться.