Материалы для контура заземления

Чтобы заземление частного дома было эффективным, его сопротивление не должно быть больше 4 Ом. Для этого необходимо обеспечить хороший контакт заземлителей с грунтом. Проблема в том, что измерить сопротивление заземления можно только специальным прибором. Эту процедуру проводят при вводе системы в эксплуатацию. Если параметры хуже, акт не подписывают. Потому, делая заземление частного дома или дачи своими руками, старайтесь строго придерживаться технологии.

Пример заземления для частного дома

Параметры и материалы штырей

Штыри заземления обычно делают из черного металла. Чаще всего используется пруток сечением 16 мм и больше или уголок параметрами 50*50*5 мм (полочка 5 см, толщина металла — 5 мм)

Обратите внимание, что арматуру использовать нельзя — ее поверхность каленая, что изменяет распределение токов, к тому же в земле она быстро ржавеет и разрушается. Нужен именно пруток, не арматура

Возможные профили электродов

Еще вариант для засушливых регионов — толстостенные металлические трубы. Их нижнюю часть сплющивают в виде конуса, в нижней трети сверлят отверстия. Под их установку сверлят лунки требуемой длины, так как забить их не получится. При пересыхании грунтов и ухудшении параметров заземления, в трубы заливают соляной раствор — для восстановления рассеивающей способности грунтов.

Длинна стержней заземления — 2,5-3 метра. Этого достаточно для большинства регионов. Конкретнее есть два требования:

• стержень контура заземления должен заходить в грунт ниже уровня промерзания не менее чем на 60 см (лучше — 80-100 см);

• в засушливых регионах как минимум 1/3 заземлителя должна находиться во влажных грунтах, потому еще надо ориентироваться на уровень расположения грунтовых вод  — при низком их расположении могут понадобиться более длинные стержни.

Конкретные параметры заземления можно высчитать, но требуются результаты геологического исследования. Если у вас таковые имеются, можно заказать расчет в специализированно организации.

Из чего делать металлосвязь и как соединять со штырями

Все штыри контура соединяются между собой металлосвязью. Ее можно сделать из:

• медного провода сечением на менее 10 мм2;
• алюминиевого провода сечением не менее 16 мм2
• стальной проводник сечением не менее 100 мм2 (обычно полоса 25*5 мм) .

Чаще всего штыри между собой соединяются при помощи стальной полосы. Ее приваривают к уголкам или оголовкам прутка

Очень важно чтобы качество сварного шва было высоким — от этого зависит пройдет ли ваше заземление испытание или нет (будет ли оно соответствовать требованиям — сопротивление меньше 4 Ом)

Параметры, которых необходимо добиться при самостоятельном изготовлении контура заземления

При использовании алюминиевого или медного провода к штырям приваривают болт большого сечения, к нему уже крепят провода. Провод можно накрутить на болт и прижать шайбой с гайкой, можно провод оконечить разъемом подходящего размера. Главная задача та же — обеспечить хороший контакт. Потому не забудьте зачистить болт и провод до чистого металла (можно обработать шкуркой) и хорошо поджать — для хорошего контакта.

Зависимость сопротивления заземления от грунта

Одним из важнейших факторов, влияющих на сопротивления заземления это является сам грунт

Второй важной составляющей является влажность этого грунта или глубина залегания грунтовых вод. Если монтируемый штырь входит в грунтовые воды, то это резко снижает его сопротивление

А значит заземление будет работать лучше. Не стоит, наверное, лишний раз доказывать, что заземление с покрытием, при таких условиях, прослужат намного дольше чем уголок или арматура. Не говоря уже о песчаном грунте. У нас было множество примеров, когда выходили из строя газовые котлы, подключенные к традиционному треугольнику из уголков, смонтированных в песчаный грунт и не отвечающих требованиям эксплуатации. В таких случаях только с помощью глубинных штырей, за счет увеличение площади соприкосновения или попаданием в грунтовые воды, удавалось решить проблему.
Ниже приведем несколько фотографий с замерами сопротивления заземления после монтажа очередного 1,5 метрового штыря, путем наращивания и заглубления.

Правила прокладки

Прежде чем приступать к монтажу, требуется ознакомиться с правилами, которые предъявляются к прокладке РЕ:

• В линии должны отсутствовать устройства, которые могут стать причиной разъединения, нарушения целостности цепи, например, удаляемые вставки, выключатели, автоматы защиты и предохранители.
• Все оборудование и токоведущие части коммутируются с защитным заземлением напрямую.
• Запрещено соединение нескольких электрических приборов по принципу шлейфа.
• На распределительной шине РЕ выделяется отдельная клемма (зажим). Запрещается к одной клемме одновременно подсоединять нулевой защитный и рабочий провод.
• Если оборудование защитного отключения УЗО установлено в распределительном щите, N и защитный провод не должны иметь контактов на одной линии. Если пренебречь этим правилом, у УЗО будет множество ложных срабатываний.
• У рабочих проводов площадь сечения должна быть больше, чем сечение защитного заземления.
• Нулевая защитная жила должна быть проложена около рабочих проводов.
• Для заземления нельзя использовать предметы и коммуникации, не предназначенные для этого. Чаще всего в данном случае не по назначению используется арматура в стенах, трубопровод и батареи отопления.
• Запрещается подключать РЕ к независимым шинам заземления, если такие в электрической цепи предусмотрены.

Штыревое заземление против уголков

В последнее время все большую популярность набирают комплекты штыревого заземления, которые пришли на смену контуру из уголков или арматуры. Давайте попробуем разобраться в чем разница?
Но. Мы живем в стране, где большая часть времени занимает холода и морозы. И чаще всего именно в морозы наиболее актуально использование электричества и газовых котлов. Грунт в морозы у нас промерзает на 1-1,5 метра. А как известно, мерзлый грунт резко снижает свои токопроводящие свойства. Таким образом, 3 штыря по 2 метра, теряют своей рабочей поверхности не менее половины. И зимой мы получаем вместо 6 метров рабочей поверхности — 3. А то и еще меньше.
В случае же с глубинным штырем, мы получаем те же самые 6 метров, но смонтированные в глубь грунта. Таким образом у нас зимой перестает работать только верхняя часть 1-1,5 метра. То же, что находится глубже, продолжает успешно работать в качестве заземления электропроводки или газового котла. Т.е. порядка 5-4,5 метров.

Назначение проводников

Применение нулевых проводников в электрощитке

Нулевой рабочий проводник имеет еще одно название – проводник сети. По нему протекает нагрузочный ток. На схеме он обозначается латинской буквой «N».

Основная задача нулевого защитного проводника – обеспечивать безопасность. В системах с нулевым выводом глухозаземленного трансформатора он коммутирует токопроводящие части электрических приемников и нулевую точку питающего трансформатора. В аварийных или нештатных ситуациях они оказываются под ударом.

Защите от косвенного прикосновения подлежат следующие электрические элементы (согласно ПУЭ 1.7.76):

• корпуса, изготовленные из металла, портативных и передвижных устройств;

• металлические конструкции трансформаторов, электрических машин и осветительных приборов;
• металлические корпуса различных конструкций с электрооборудованием, муфт кабелей, лотков и различных распределительных приборов;
• стальные корпуса этажных, квартирных щитков, распределительных щитков.

В качестве защиты используется коммутация этих устройств с глухозаземленной нейтралью в системах ТN или ТТ, IТ. Последние две с заземлением.

Монтаж штыревого заземления для газового котла, на участке с суглинистой почвой

Напомним. Что для газового котла, необходимое сопротивление заземления (контура заземления) не должно превышать 10 Ом. в сухую погоду.
На нижеприведенных снимках, монтаж производился в сырую погоду, во время дождя. Поэтому необходимо было выйти на показания сопротивления не хуже 7-8 Ом.
Первый штырь, показал неплохое сопротивление, в пределах 30 Ом, что дало надежду на получение заданных значений. Второй штырь, вероятнее всего, вошел в грунтовые воды и сопротивление резко упало до необходимых значений

Однако помня, что зимой почва промерзает на 1-1,5 метра, а так же что летом возможно грунтовые воды опустятся глубже, было решено смонтировать стандартный комплект из 4-х штырей, на глубину 6 метров.
Обратите внимание, что последние показания в 5,1 Ом, хуже предыдущих в 4,8 Ом. Это происходит потому, что во время монтажа, верхняя часть грунта разбивается и образуется небольшая воронка, в которой штырь не соприкасается с землей

По окончании монтажа, после того как штырь будет засыпан землей, а так же по прошествии некоторого времени, после осадки земли, показания вернутся к наилучшим значениям.

Обоснование проектных решений

Чтобы не возникало сложностей с согласованием и сдачей проекта, нужно быть внимательным при получении ТЗ на проектирование. Если на проектируемом объекте применяется чувствительное к воздействию помех оборудование, то нужно сразу же запросить у заказчика или у производителя паспорта на данное оборудование, где должна быть обоснована необходимость устройства независимого заземлителя и указано требуемое сопротивление функционального заземления. Паспорта (сертификаты) на применяемое оборудование прилагаются к проекту и служат обоснованием проектных решений на всех этапах согласования проекта.

Независимое функциональное заземление выполняется по схеме на рис. 4.

Если независимый функциональный заземлитель производителем оборудования не предусматривается, то в этом случае функциональное заземление должно быть выполнено по одной из схем (рис. 2, 3) с учетом требований к электромагнитной совместимости. Изолированная шина функционального заземления в этом случае может быть установлена в отдельном ящике заземления, исключающем одновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции.

Пример такого ящика функционального заземления показан на рис. 6.

Штыревое заземление

Таким образом, кроме того что электроды стали использовать с обработкой более устойчивых к коррозии покрытий. Вначале с оцинковкой и впоследствии с медным покрытием.
Но тут возник вопрос с наращиванием. При использовании электролитического покрытия, на резьбовых штырях, возникали пузырьки в канавке резьбы и покрытие получалось неравномерным. И важная часть штырей — место их соединения, в первую очередь подвергалось воздействие коррозии.
Что бы избежать этого, стали использовать варианты самопрессующихся штырей. Т.е. полностью избежать резьбового соединения. Или же резьбу стали наносить «накатным» способом. Т.е. не срезая металл, а выдавливая резьбу специальным прессом, уже после покрытия его защитным слоем. В этом случае резьба сохраняла равномерное покрытие.