Виды и правила заземления электроустановок

Заземление частного дома – варианты исполнения

Конструктивно возможны следующие варианты исполнения защитного заземления частного дома:

• Модульное или очаговое заземление;
• Контурное заземление;
• Линейное заземление;
• Глубинное заземление.

Модульное заземление

Для модульного заземления частного дома нужна небольшая площадь участка из-за чего, этот тип заземления наиболее популярен. Для этого типа заземления используется штыревая система заземления.

Штыревой заземлитель делается в виде треугольника со штырями по вершинам. Штыри делаются из стальных уголков длиной 2500 мм – 3000 мм. Штыри называются электроды. Вбитые в землю уголки, по верху, соединяются металлической полосой 4×40 мм, на сварке. Обычно, стороны треугольника делают длинной 1200 мм. Сам треугольный контур заземления закапывается в землю на глубину 50-70 см.

Угоки и полосы можно заменить на металлопрокат другого профиля. Для каждого профиля делается свой расчет заземления и высчитываются свои размеры заземляющего устройства.

От контура заземления металлическая полоса, реже арматура в траншее 50-70 см доводится до дома. На цоколе дома полоса закрепляется и на её конец приваривается 6 или 8 мм болт для подсоединения провода заземления.

От болта полосы в дом заводится заземляющий проводник. Проводник это медный одножильный или многожильный провод, с желтой изоляцией и сечением от 6 мм2. Для соединения провод опрессовывается соединительной гильзой. В доме заземляющий проводник подсоединяется к главной заземляющей шине (ГЗШ).

Линейное заземление

Если площадь участка не позволяет делать треугольный контур заземления, то делается линейное заземление, то есть электроды располагаются не в треугольник, а по одной линии. Длина электродов 2500-3000 мм, глубина залегания 50-70 см.

Контурное заземление по периметру дома

Если в доме несколько вводных щитов электропитания, то делается контурное заземление.

По углам дома вбиваются штыревые электроды из уголков, которые соединяются металлической полосой по всему периметру (контуру) дома или его части. Отводы металлической полосы до дома делаются в нужных местах.

Глубинное заземление

Выпускаются специальные глубинные заземлители. Их вбивают в грунт на глубину 6 — 30 метров. Глубина вбивания зависит от типа грунта. Главное получить нужное, по нормативным документам, сопротивление заземления. Для частного дома с системой TN-C-S локальное заземление должно иметь сопротивление не более 30 Ом, а именно 5, 10 и 20 Ом соответственно при напряжении 660 В, 380 В и 220 В трехфазного тока или 380 В, 220 В и 127 В однофазного тока (ПУЭ 1.7.103).

Глубинный заземлитель это сборная конструкция со специальным наконечником и сменным нагелем способным выдержать сильные удары при вбивании.

Заземляющий проводник подключается к заземлителю через специальный зажим на болтах. Вбивается заземлитель из приямка глубиной 50-70 см. На этой же глубине заземляющий проводник ведется к дому. В дом проводник заводится через металлическую гильзу и подсоединяется к главной заземляющей шине (ГЗШ).

Фундаментное заземление

В больших частных строениях контур заземления можно спрятать  в бетонный фундамент дома. Принцип заземления аналогичен контурному заземлению.

В завершении замечу, что самое главное в заземление частного дома это сделать расчет заземления и по расчету подобрать нужный материал для его монтажа.

Ehto.ru

Схемы заземления: какую лучше сделать

Система заземления частного дома зависит от типа подводки сети к нему. Чаще всего, она выполняется по принципу TN-C. Такая сеть обеспечивается двухжильным кабелем или двухпроводной воздушной линией при напряжении 220 В и четырехжильным кабелем или четырехпроводной линией при 380 В. Другими словами, к дому подходит фаза (L) и совмещенный защитно-нулевой провод (PEN). В полноценных, современных сетях проводник PEN разделяется на отдельные провода – рабочий или нулевой (N) и защитный (РЕ), а подвод осуществляется трехпроводной или пяти проводной линией, соответственно. С учетом указанных вариантов схема заземления может быть 2-х разновидностей.

Система TN-C-S

Предусматривает разделение PEN-ввода на параллельные проводники. Для этого во вводном шкафу PEN-проводник разделяется на 3 шины: N («нейтраль»), РЕ («земля») и шина-расщепитель на 4 подключения. Далее проводники N и РЕ не могут контактировать друг с другом. Шина РЕ соединяется с корпусом шкафа, а N-проводник устанавливается на изоляторах. Заземляющий контур подводится к шине-расщепителю. Между N-проводником и заземлителем устанавливается перемычка сечением не менее 10 кв.мм (по меди). В дальнейшей разводке «нейтраль» и «земля» не пересекаются.

Система ТТ

В такой схеме расщеплять проводники не требуется, т.к. нейтральный и заземляющий проводник уже разделены в подходящей сети. В шкафу просто делается правильное присоединение. Заземляющий контур соединяется с проводом (жилой) РЕ.

Вопрос о том, какая система заземления лучше, не имеет однозначного ответа. Схема ТТ проще по монтажу и не требует дополнительных защитных устройств. Однако, абсолютное большинство сетей работает по принципу TN-C, что вынуждает использовать схему TN-C-S. Кроме того, нередко в быту используются электроустановки с двухпроводным питанием. При заземлении ТТ корпус таких приборов при повреждении изоляции оказывается под напряжением. В этом случае заземление TN-C-S оказывается значительно надежнее.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

При правильной организации заземляющей системы защиты должны быть реализованы такие эксплуатационные принципы:

1. Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
2. Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.

Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:

1. Электрической сети напряжением менее 1 кВт:

• с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
• с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
• с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.

1. Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.

Помните! Функциональность защитной системы будет надлежащего уровня только при наличии сети с изолированной нейтралью.

Заземление — это комплексная система. Все этапы в ней взаимосвязаны и влияют на надежность ее последующей эксплуатации. Важнейшая задача начального этапа производства — выбор конфигурации заземлителей.

Устройство заземления частного дома

Некоторые старые линии электропередачи вообще не имеют защитного заземления. Все они должны меняться, но когда это произойдет — вопрос открытый. Если у вас именно такой случай, необходимо сделать отдельный контур. Варианта два — сделать заземление в частном доме или на даче самостоятельно, своими руками или доверить исполнение кампании. Услуги кампаний дороги, но имеется важный плюс: если в процессе эксплуатации возникнут проблемы, вызванные неправильным функционированием системы заземления, возмещает ущерб кампания, которая производила монтаж (должно быть прописано в договоре, внимательно читайте). В случае самостоятельного исполнения все на вас.

Устройство заземления в частном доме

Состоит система заземления частного дома из:

• заземлителей-штырей,
• металлических полос, их объединяющих в одну систему;
• линии от контура заземления до электрощитка.

Из чего делать заземлители

В качестве штырей можно использовать металлический прут диаметром 16 мм и больше. Причем брать арматуру нельзя: поверхность у нее каленая, что меняет распределение тока. Также каленый слой в земле быстрее разрушается. Второй вариант — металлический уголок с полочками 50 мм. Эти материалы хороши тем, что в мягкий грунт их можно забить кувалдой. Чтобы это было легче делать, один конец заостряют, на второй приваривают площадку, по которой проще бить.

В качестве стержней можно использовать трубы, уголок, металлический стержень

Иногда используют металлические трубы, один край которых сплющен (заварен) в конус. В нижней их части (около полуметра от края) сверлятся отверстия. При пересыхании грунтов распределение тока утечки значительно ухудшается, а в такие стержни можно заливать соляной раствор, восстанавливая работу заземления. Минус этого способа — приходится под каждый стержень копать/бурить скважины — забить их кувалдой на нужную глубину не получится.

Глубина забивания штырей

Штыри-заземлители должны уходить в грунт ниже глубины промерзания как минимум на 60-100 см. В регионах с засушливым летом желательно чтобы штыри находились хотя бы частично во влажном грунте. Потому используются в основном уголки или прут длиной 2-3 м. Такие размеры обеспечивают достаточную площадь соприкосновения с грунтом, создающую нормальные условия для рассеивания токов утечки.

Чего делать нельзя

Работа защитного заземления состоит в том, чтобы рассеивать по большой площади токи утечки. Происходит это за счет плотного контакта металлических заземлителей — штырей и полос — с грунтом. Поэтому элементы заземления никогда не красят. Это очень сильно снижает токопроводимость между металлом и землей, защита становится неэффективной. Предотвратить коррозию в местах сварки можно антикоррозионными составами но не краской.

Второй важный момент: заземление должно иметь маленькое сопротивление, а для этого очень важен хороший контакт. Он обеспечивается сваркой. Все соединения провариваются, причем качество шва должно быть высоким, без трещин, каверн и других дефектов

Еще раз обращаем внимание: заземление в частном доме нельзя делать на резьбовых соединениях. Со временем металл окисляется, разрушается, сопротивление многократно возрастает, защита ухудшается или вообще не работает. Использовать только сварные соединения

Использовать только сварные соединения

Очень неразумно использовать в качестве заземлителя трубопроводы или других металлические конструкции, находящиеся в земле. Какое-то время такое заземление в частном доме работает. Но со временем стыки труб из-за электрохимической коррозии, активизированной токами утечки, окисляются и разрушаются, заземление оказывается нерабочим, как и трубопровод. Потому такие виды заземлителей лучше не использовать.

Обустройство в частном доме

Отдельные владельцы загородного жилья нередко задаются вопросом о том, а нужно ли заземление в деревянном доме? Ответ на него можно найти в основных положениях действующих нормативов (в ПУЭ, например), где указанная защитная мера оговаривается как обязательная.

Более того, оказывается, что изготовить надёжную заземляющую конструкцию в частном доме намного проще, чем в городском многоквартирном строении.

И действительно, для обустройства заземления в загородной местности достаточно выбрать неподалёку от дома удобное для размещения заземлителя место и подвести к нему медную шину.

Сделать это в городских условиях не представляется возможным, поскольку наличие надёжного заземлителя в границах дома не предусматривается строительными нормативами (СНиП).

В указанной ситуации остаётся довольствоваться заземлением на стороне питающей подстанции, удалённой на значительные расстояния и не обеспечивающей по этой причине требуемой эффективности защиты.

Довольно часто в загородных хозяйствах используется силовое оборудование, работающее от трёхфазного источника питания, эффективное заземление питающих цепей которого считается обязательным.

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

Важно! Устройство, смонтированное в соответствии со всеми расчетными данными схемы заземления, позволяет добиться максимальной эксплуатационной эффективности всего комплекса защитного заземления. Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения

На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения

Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения.

Выполняются расчеты на основании таких данных:

1. Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.
2. Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
3. Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
4. Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
5. Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
6. Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
7. Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
8. При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.

Важно! Если система будет размещаться в двух слоях грунта, учитывается показатель сопротивления каждого из них. Это необходимо для определения точных данных о мощностных параметрах верхнего слоя почвы

Виды анодных заземлителей

Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.

Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.

Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды. Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами

Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте

Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.

Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.

Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.

Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.

Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта

Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.

Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.

Принцип работы

Если разобраться с устройством этой системы, тогда можно понять, что электролитическое заземление будет работать на основе протекания химических реакций. Заземление может работать по следующему принципу:

• Смесь необходимо будет залить в полный электрод. Из окружающей среды он будет впитывать влагу через специальное отверстие.
• Теперь будет происходить реакция воды с солью и в результате этого будет образовываться электролит, который просачивается в грунт. Благодаря подобной работе почва станет электропроводящей и не склонной к промерзанию.

Эта реакция будет происходить в независимости от температуры, которая присутствует в окружающей среде.

Особенности применения

На стадии проектирования заземляющего устройства с применением электролитического заземлителя необходимо учитывать следующую особенность. Так как вокруг заземлителя происходит образование солевого электролита, температура замерзания прилегающего грунта, в зависимости от концентрации солей, находится ниже -10 °С. В результате грунт диаметром до 3 метров вокруг электрода находится в незамерзающем состоянии круглый год. В районах вечной мерзлоты эти зоны грунта могут проседать. Поэтому близко от электролитического заземлителя нельзя располагать строительные конструкции из-за угрозы нарушения их целостности. Также нельзя располагать данный вид заземлителя около подземных коммуникаций, содержащих металлические части из-за возможности их коррозии.

Основные преимущества

Электролитическое заземление имеет ряд достоинств:

1. У такой конструкции небольшой размер, поэтому ее монтаж довольно прост и удобен. Смонтировать такое заземление вполне можно своими руками, не прибегая к услугам специалистов.
2. Специальная минеральная смесь внутри электрода поддерживает концентрацию электролита в грунте на одном уровне продолжительное время. Смесь в электрод досыпается один раз в 15 лет.
3. Солевой раствор, который получается в результате химической реакции, не агрессивен по отношению к корпусу электрода.
4. При монтаже электролитического заземления, в большинстве случаев, не нужно согласовывать выполнение земляных работ со всеми заинтересованными организациями, как это происходит при монтаже обычного заземляющего устройства.

Недостатком электролитического заземления является высокая стоимость комплекта. Такое заземление применяют в особых случаях, когда, например, применение обычного заземляющего устройства не эффективно.