Чтобы контур заземления эффективно выполнял свои функции, необходимо использование норм, которые приведены в «Правилах устройства электроустановок». Они утверждены Министерством энергетики России, приказом от 08. 07. 2002 г. Сейчас действительной является седьмая редакция. Но перед реализацией конкретного проекта необходимо уточнить новейшие изменения. Так как далее в статье есть ссылки на этот документ, будут применяться следующие сокращения: «ПУЭ», или «Правила».

Типовые схемы контуров заземления дома

Для чего выполнять требования

Может показаться, что неукоснительное соблюдение Правил избыточно, необходимо только для прохождения официальных проверок, ввода в действие объекта недвижимости. Конечно, это не так.

Нормативы созданы на основе научных знаний и практического опыта. В ПУЭ есть следующие сведения:

• Формулы для расчетов отдельных параметров защитной системы.
• Таблицы с коэффициентами, которые помогают учесть электротехнические характеристики разных проводников.
• Порядок проведения испытаний и проверок.
• Специализированные организационные мероприятия.

Применение на практике этих нормативов позволит предотвратить поражение электрическим током людей и животных. Создание контура должно быть безупречным, в точном соответствии с Правилами. Это снизит вероятность возгораний при авариях, поможет исключить развитие негативных процессов, способных нанести ущерб имуществу.

В данной статье рассматриваются вопросы защиты частного дома. Таким образом, будут изучаться те разделы ПУЭ, которые относятся к работе с напряжением до 1 000 V.

Составные части системы

Ключевым параметром данной системы является сопротивление заземления. Сопротивление заземления должно быть настолько малым, чтобы именно по такому пути шел ток при возникновении аварийной ситуации. Это обеспечит защиту при случайном прикосновении человека к поверхности, на которую подано напряжение.

Для получения необходимого результата шасси и корпуса бытовых устройств дома соединяют с главной шиной заземляющего устройства, создается внутренний контур. К нему же подключают металлические элементы конструкции здания, трубы водопровода. Подробно состав такой системы выравнивания потенциалов описан в ПУЭ (п.1.7.82). Снаружи строения устанавливается другая часть защиты, внешний контур. Его также подключают к главной шине. Для оснащения частного дома можно использовать разные схемы. Но проще всего заглубить в землю металлические стержни.

В следующем списке приведены отдельные компоненты системы и требования к ним:

• Провода, которыми подсоединяются утюги, стиральные машины и другие конечные потребители. Они находятся внутри сетевого кабеля, поэтому необходимо только наличие соответствующей линии заземления, подключенной к розетке. В некоторых ситуациях, при установке варочных панелей, духовых шкафов, иного встроенного в мебель оборудования, требуется подсоединение корпусов отдельным проводом.
• В качестве общей шины можно использовать не только специальный провод, но и «естественные» проводники такие, как металлические каркасы зданий. Исключения и точные правила будут рассмотрены ниже. Здесь же надо отметить, что этот участок прохождения тока надо создавать так, чтобы предотвратить механические повреждения в процессе эксплуатации.
• Наружный контур частного дома создают из металлических элементов без изоляции. Это увеличивает вероятность разрушения процессом коррозии. Для снижения этого негативного воздействия используют цветные металлы. Места сварных соединений стальных деталей покрывают битумными смесями и другими составами аналогичного назначения.
• Реальное сопротивление заземляющего устройства такого типа будет зависеть от характеристик грунта. Глина и сланцы хорошо удерживают влагу, а песок – плохо. В каменистых грунтах сопротивление слишком велико, поэтому понадобится искать другое место для установки, или погружать заземлитель еще глубже. В особо засушливые периоды, чтобы сохранить функциональность устройства рекомендуется регулярный полив почвы.

Почвы обладают разной проводимостью

Проводники системы заземления

Частью внутреннего контура являются изолированные провода. Их оболочки делают цветными (чередующиеся зеленые и желтые продольные полосы). Такое решение уменьшает ошибочные действия при выполнении монтажных операций. Подробно требования изложены в разделе «Защитные проводники» Правил, начиная с раздела 1.7.121.

В частности, там приведена методика простого расчета допустимой площади изолированного проводника в сечении (без поверхностного слоя). Если фазный провод меньше, или не превышает 16 мм 2 , то выбирают равные диаметры. При увеличении размеров применяют иные пропорции.

Для точных расчетов используется формула из пункта 1.7.126 ПУЭ:

/ k , где:

• S – сечение проводника заземления в мм 2 ;
• I – ток, проходящий по нему при коротком замыкании;
• t – это время в секундах, за которое автомат разорвет цепь питания;
• k – специальный комплексный коэффициент.

Величина тока должна быть достаточной для срабатывания автомата за время, не превышающее пяти секунд. Чтобы система была рассчитана с определенным запасом, выбирают ближайшее большее по типоразмеру изделие. Специальный коэффициент берут из таблиц 1.7.6., 1.7.7., 1.7.8. и 1.7.9. Правил.

Если планируется использовать многожильный алюминиевый кабель, в котором один из проводников – защитный, то применяют следующие коэффициенты с учетом разных изоляционных оболочек.

Таблица коэффициентов с учетом типа изоляционных оболочек

В качестве следующих элементов внутреннего контура частного дома допустимо применение конструкционных деталей. Подойдет металлическая арматура, которая находится внутри железобетонных изделий.

При использовании такого варианта обеспечивается непрерывность цепи, предпринимаются дополнительные меры для защиты от механических воздействий. Учитываются особенности конкретного строения, структурные деформации, которые возникают в процессе усадки.

Не разрешается использовать:

• Части трубопроводных систем газоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения.
• Трубы водоснабжения из металла, если они соединяются с применением прокладок, изготовленных из полимеров, иных диэлектрических материалов.
• Стальные струны, использующиеся для крепления светильников, гофрированные оболочки, иные недостаточно прочные проводники, либо изделия, находящиеся под относительно большой для их параметров загрузкой.

Если используется отдельный медный проводник, не входящий в состав кабеля цепи питания, или он находится не в общей изоляционной, защитной оболочке с фазными проводами, допустимо следующее минимальное сечение в мм 2:

• при дополнительной защите от механических воздействий – 2,5;
• в случае отсутствия таких предохранительных средств – 4.

Этот медный проводник не защищен от случайного механического повреждения

Алюминий менее прочен по сравнению с медью. Поэтому сечение проводника из такого металла (вариант – отдельная прокладка) должно быть равно, или более следующей нормы: 16 мм 2 .

Какое должно быть сечение проводников внешнего контура заземления дома можно посмотреть в таблице ниже.

Сечение проводников внешнего контура заземления

При проходе через внешнюю толстую стену дома проще просверлить тонкое отверстие. Его изнутри можно укрепить трубкой подходящих размеров. Медный провод не сложно будет согнуть под углом для присоединения к стальной шине внешнего контура.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства определено в п. 1.7.101 ПУЭ. Сводные нормы приведены в таблице ниже.

Нормы допустимого сопротивления заземляющего устройства

При подсоединении заземлителя к нейтрали генератора, или другого источника
	2	4	8
	380	220	127
	660	380	220
На близком расстоянии от заземлителя до источника тока
Сопротивление заземляющего устройства, Ом	15	30	60
Напряжения (V) в сети однофазного тока	380	220	127
Напряжения (V) в сети трехфазного тока	660	380	220

Приведенные выше нормы справедливы для случаев, когда сопротивление грунта (удельное) не превышает порог R=100 Ом на метр. В противном случае допустимо увеличение сопротивления с умножением исходного значения на R*0,01. Итоговое сопротивление заземлителя не должно быть больше, чем в 10 раз исходного значения.

За городом для подключения дома часто используют воздушные линии электропередачи. Поэтому уместно упомянуть нормы ПУЭ, относящиеся к соответствующей ситуации. Если проводник одновременно выполняет функции защитного и нулевого (PEN-типа), то на концах таких линий, участках подключения потребителей устанавливают устройство повторного заземления. Как правило, такие действия обязана выполнить энергетическая компания, но хозяину дома следует сделать соответствующую проверку. В качестве заземлителя используют металлические части опор, заглубленные в грунт.

Заземление воздушной линии электропередачи

При выборе комплектующих элементов личного внешнего контура, который будет установлен в земле, используют следующие нормы ПУЭ.

Параметры комплектующих элементов внешнего контура заземления по нормам ПУЭ

Профиль изделия в сечении	Круглый (для вертикальных элементов системы заземления)	Круглый (для горизонтальных элементов системы заземления)	Прямоугольный	Угловой	Коль- цевой (труб- ный)
Сталь черная
Диаметр, мм	16	10			32
			100	100
Толщина стенки, мм			4	4	3,5
Сталь оцинкованная
Диаметр, мм	12	10			25
Площадь сечения в поперечнике, мм 2			75
Толщина стенки, мм			3		2
Медь
Диаметр, мм	12				20
Площадь сечения в поперечнике, мм 2			50
Толщина стенки, мм			2		2

Если повышен риск повреждения горизонтальных участков окислительными процессами, применяют следующие решения:

• Увеличивают площадь сечения проводников выше нормы, указанной в ПУЭ.
• Применяют изделия с гальваническим поверхностным слоем, либо изготовленные из меди.

Траншеи с горизонтальными заземлителями засыпают грунтом с однородной структурой, без мусора. Повысить сопротивление способно чрезмерное осушение грунта, поэтому в летние периоды, когда долго нет дождей, специально поливают соответствующие участки.

При прокладке контура заземления избегают соседства с трубопроводами, повышающими искусственно температуру почвы.

Какое должно быть сопротивление

Прочность металлических проводников, их электрическое сопротивление определить несложно. Если должно быть определенное сопротивление по ПУЭ, то соблюдение правил не будет чрезмерно сложным. Так, например, для заземления опор воздушных линий установлен максимально допустимый норматив 10 Ом, если эквивалентное сопротивление грунта не превышает 100 Ом*м (Таблица 2.5.19.). Целостность сварных соединений обеспечивают дополнительной защитой антикоррозийным слоем. При риске разрыва в процессе сдвижек почвы, или деформации строения, соответствующий участок делают из гибкого кабеля.

Но гораздо больше проблем возникает с землей. В этой неоднородной среде, подверженной самым разным внешним воздействиям, одинаковая величина проводимости в течение длительного времени невозможна. Именно поэтому в ПУЭ отдельный раздел посвящен устройствам заземления, которые устанавливаются в почвах с большим удельным сопротивлением (нормы по пунктам 1.7.105. – 1.7.108.).

• Используются металлические элементы (заземлители вертикального типа) увеличенной длины. В частности, допустимо подсоединение к трубам, установленным в артезианские скважины.
• Заземлители переносят на большое расстояние от дома (не более 2000 м), туда, где сопротивление почвы (Ом) меньше.
• В скальных и других «сложных» породах прокладывают траншеи, в которые засыпают глину или другой подходящий грунт. Туда, в свою очередь, устанавливают элементы системы заземления горизонтального типа.

Горизонтальные заземлители в системе заземления

Если удельное сопротивление грунта превышает 500 Ом на м, а создание заземлителя сопряжено с чрезмерными затратами, разрешено превышение нормы заземляющих устройств не более чем в 10 раз. Используется следующая формула для вычисления. Точное значение должно быть: R * 0,002. Здесь величина R – это удельное эквивалентное сопротивление грунта, в Ом на м.

Внутренний и внешний контур

Как правило, главную шину внутри здания устанавливают внутри устройства ввода. Ее допустимо изготавливать только из стали или из меди. Применение алюминия в данном случае не разрешено. Предпринимают меры, предотвращающие свободный доступ к ней посторонних людей. Шина размещается в запирающемся шкафчике, или в отдельном помещении.

К ней подключают:

• металлические элементы конструкции здания;
• проводник внешнего контура заземления;
• проводники РE и PEN типов;
• металлические трубопроводы и проводящие части систем водоснабжения, кондиционирования и вентиляции.

Внешний контур дома создают, учитывая перечисленные выше нормы ПУЭ по отдельным частям системы. Это позволит получить необходимое минимальное сопротивление системы заземления (Ом), которое достаточно для надежной защиты. Для повторного заземления рекомендуется использовать заземлители естественного типа.

Сопротивление (Ом) повторного заземлителя не определено четко положениями ПУЭ.

Ниже приведены некоторые важные особенности стандартного заземлителя частного дома:

• Основную часть, вертикальные элементы, устанавливают на небольшом удалении от дома, с учетом параметров грунтов.
• К ним прокладывают траншею глубиной до 0,8 м и не менее 0,4 м шириной, в которой устанавливаются горизонтальные участки цепи. Точной нормы нет, но размеры траншеи должны быть достаточными для беспрепятственного монтажа элементов.
• Вертикальные заземлители длиной до 3 м устанавливают в углах равностороннего (по 3 м) треугольника. Эти размеры приведены в качестве примера. Точных нормативов по длине нет. Есть нормы только по максимально допустимому сопротивлению защитной системы.
• Чтобы проще было забивать их в грунт, концы заостряют.
• К выступающим частям сварным соединением крепят полосы.
• Траншеи засыпают равномерным по структуре грунтом, не содержащим щебня.

Монтаж внешнего контура заземления частного дома

Если в цепи заземления применяются болтовые соединения, предпринимают меры против их раскручивания. Как правило, соответствующие узлы приваривают.

Видео. Заземление своими руками

Нормы для испытательных процедур изложены в главе 1.8 ПУЭ, а также в «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП, пр. 3.1), действующих с 1.07.2003 г. на основании решения Министерства энергетики России (приказ от 13. 01. 2003 г.). Выполняется визуальный контроль, проверяется целостность соединений. По специальной методике выясняется сопротивление контура системы заземления. Измеренное значение не должно быть выше нормы (Ом). Если такое условие не выполнено, используют заземлитель большей длины или иные технологии, приведенные в данной статье.

Контуром заземления называют находящееся в земле соединение горизонтальных и вертикальных заземлителей (электродов).

Совокупность помещённых в грунт электродов и заземляющего провода, который соединяет данный контур и главную заземляющую шину (ГЗШ) являет собой заземляющее устройство (ЗУ). Важнейшей характеристикой ЗУ является переходное сопротивление (металлосвязь) и сопротивление контура растеканию токов в земле.

От качества выполненных работ зависит заземление каждой розетки в доме и надёжность молниезащиты.

Расчет контура

Сопротивление контура заземления зависит от:

• параметров заземлителей: длины, площади контакта, количества электродов, расстояния между ними;
• длины соединяющих заземлители проводников;
• удельного сопротивления грунтов;
• влажности почвы;
• солёности грунта;
• температуры времени года;

Чтобы правильно выполнить все расчеты, необходимо иметь инженерное образование, и разобрать множество формул.

Из практического опыта известно, что ни одна из методик расчета не учитывает в полной мере все факторы, поэтому после выполнения работ результаты измерений практически всегда неожиданны. Поэтому часто пользуются типичным проектом, проверяя соответствие параметров у готового контура.

Естественно, что в отношении контура заземления для электростанции или большого производства расчеты обязательны, но для бытового использования можно выбрать подходящую схему заземляющего устройства и качественно её воплотить в металле, правильно выбрав место установки.

Даже без произведения расчётов из таблицы можно понять, какой тип грунта будет лучше всего для заземляющего устройства.

Как правило, в частном секторе для заземления используют одноконтурную схему, которая состоит из трёх вертикальных штырей, труб или уголков, соединённых между собой стальными полосами.

Использование одноконтурного заземления для частного дома

Соединение электродов в заземляющем устройстве выполняется в виде горизонтального равностороннего треугольника с вертикальными заземлителями, находящимися на его вершинах.

Типичная схема заземления небольшого частного дома

Такой проект заземляющего контура подходит для большинства небольших коттеджей и дачных домиков, получаемых однофазное энергоснабжение, выполненное по схеме TN-С-S, с повторным заземлением и разделением совмещённого нулевого провода PEN системы TN-С.

Но намного более надёжной будет схема с несколькими контурами, из-за того, что в одном месте свойства грунта могут измениться, он может высохнуть в жару, или промёрзнуть зимой, также вследствие проведённых рядом земляных работ могут измениться подземные водяные потоки.

Схема двойного контура зземления

Наиболее лучшей схемой традиционного заземляющего контура является кольцевая, или прямоугольная, обустроенная вокруг дома.

Заземление сделанное по периметру, самое надежное

Внутренний контур является ГЗШ и обеспечивает более рациональное подключение защитного провода PE к розеткам и корпусам электрооборудования. Для обустройства внешнего контура необходимо отойти от здания на расстояние не менее полторы – двух метров. Такую же схему используют для контура заземления трансформаторной подстанции.

Схема заземления Трансформаторного пункта

Для более сложных зданий горизонтальные заземлители прокладывают по периметру фундамента, на отдалении, требующемся, чтобы не вызвать осадку грунта при земляных работах.

Также применяют контур заземления в виде сетки.

Земляные работы

Поскольку контур заземления прокладывается в земле, то без земляных работ не обойтись.

Копают траншеи или яму глубиной ниже полуметра, вбивают в дно вертикальные электроды и прокладывают горизонтальные заземлители также по дну, соединяя в единый контур.

Контур заземления по типу треугольника по вершинам вбиты вертикальные заземлители

Засыпают траншею однородным грунтом без камней и мусора, утрамбовывая. Часто при прокладке вводной подземной линии электропередач, чтобы сэкономить на земляных работах, прокладывают горизонтальный линейный заземлитель в данной траншее, с установкой вертикальных электродов.

Зазыпка контура заземления и вывод на шину РЕ

В данном случае необходимо будет поверх установленного заземляющего контура насыпать подушку из грунта, плотно утрамбовав, после чего насыпают прослойку из песка, для прокладки кабеля. Самое главное при данных обстоятельствах проследить, чтобы выступающие части заземлителей не соприкасались и не повредили кабель.

Независимо от типа ЗУ, его установка должна производиться ниже точки промерзания грунта, из-за того, что замерзшая вода в почве в виде льда перестаёт быть проводником, и заземление теряет эффективность.

Установка Заземляющего контура ниже точки промерзания грунта и в скале

Данное обстоятельство не имеет никакого значения в случае применения глубинных заземлителей, которые устанавливаются в скважинах на значительную глубину 20-50 м.

Материалы заземлителей и заземляющего проводника

Применяют для электродов стальной металлопрокат, или медные проводники. Не допускается применение алюминия в качестве электродов. Использовать алюминиевый кабель в качестве заземляющего проводника допускается лишь в изоляции, защищающей жилу от коррозии, но в этом случае придётся уделить повышенное внимание герметизации болтового соединения.

Для соединения электродов применяют тот же вид металлопроката, что и при сборке заземлителей.

Использование заземлителей, покрытых медью.
В данной таблице не указан сравнительно новый, инновационный материал для заземлителей –омеднённые прутки, покрытые тонким слоем (0,275 мм) меди.

стальной пруток покрытый медью для вертикального заземлителя

Для данного материала следует применять параметры, указанные для оцинкованной стали.

Выпускаются такие заземлители в виде комплектов для быстрого монтажа заземляющего устройства.

Примечательно, что с их помощью можно монтировать глубинные заземлители без бурения скважин – на первый штырь навинчивается острый наконечник, который облегчает прохождение электрода в грунт.

При помощи соединительной муфты прикручивается ударопрочная головка, Не дающая металлу и резьбовому соединению разрушаться при ударах.

По мере углубления, головку отвинчивают, вкручивают новый стержень, на него прикручивают другую муфту, снова присоединяют головку и продолжают процесс забивания модульного заземлителя до требуемой глубины.

Часто для облегчения работ, вместо кувалды используют вибромолот. К последнему штырю крепят заземляющий провод или горизонтальный заземлитель, прокладываемый в виде полосы, покрытой медью, при помощи специального хомута.

Модульная установка заземляющего контура

Такой монтаж позволяет обойтись без сварочных работ, производится достаточно быстро. Минусом может быть недобросовестная затяжка болтов, поэтому в месте крепежа будет не лишним предусмотреть небольшие колодцы для проведения технологического осмотра и подтяжки соединений.

Схема контура модульного заземляющего контура

Контур заземления из стального металлопроката

Наиболее подходящим видом проката в качестве материала для вертикальных заземлителей будет уголок или труба (круглая или профильная). Для облегчения забивания уголок или трубу надрезают под углом 30-45º.

заостренный уголок для вертикального заземлителя

Больший угол затруднит прохождение плотных слоёв грунта, а при меньшем возможно загибания металла на кончике. Забивают заземлители в дно траншеи или ямы при помощи кувалды или вибромолота. Металл от ударов кувалды неизбежно расклепается, но это не страшно – главное хорошо проварить место соединения вертикального и горизонтального заземлителя.

Вибромолот для забивания вертикального заземлителя

Проверка контура заземления

Проверяют сварные швы, простукивая их молотом, а затяжку гаек при помощи ключа. Измерять сопротивление должны производить специалисты лицензированной электрической лаборатории, они же выдадут акт.

В системе TT чем меньше сопротивление, тем лучше, но в отношении TN-С-S не стоит, чтобы сопротивление было меньше чем у трансформаторной подстанции – 4 Ом, иначе вся нагрузка на заземление воздушной линии ляжет на данный домашний контур.

Оборудование для измерений слишком дорого, поэтому существует народный метод – в идеале контур должен обеспечивать работу домашних электроприборов на максимально возможном для автомата токе. Для этого один провод от переносной розетки подключат к фазе, а другой к контуру заземления, и в розетку включают нагрузку.

На практике контур считается хорошим, если подключаемый между фазой и заземлением электронагревательный прибор мощностью 2 кВт будет исправно работать, и падение напряжения между фазой и заземлением будет не больше 10 В. Но надо быть очень осторожным, проводя такие манипуляции и не находиться в этот момент вблизи контура.

Добавить сайт в закладки

Как провести наружный контур заземления?

Для обеспечения безопасности людей осуществляют защитное заземление электроустановок. Заземлению подлежат:

• металлические кожухи и корпуса электроустановок, различных агрегатов и приводов к ним, светильников и т.д.;
• металлические каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов;
• металлические конструкции и металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки;
• вторичные обмотки измерительных трансформаторов.

Заземлению не подлежат:

• арматура подвесных и штыри опорных изоляторов;
• оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях, так как на их опорных поверхностях должны быть предусмотрены зачищенные, незакрашенные места для обеспечения электрического контакта;
• корпуса электроизмерительных приборов и реле, установленные на щитках, щитах, шкафах, а также на стенах камер распределительных устройств;
• металлические оболочки контрольных кабелей в случаях, которые оговариваются в проекте особо.

Защитное заземление состоит из наружного (внешнего) устройства, представляющего собой естественные или искусственные заземлители, проложенные в грунте и соединенные между собой в общий контур, и внутренней сети, состоящей из заземляющих проводников, прокладываемых по стенам помещения, в котором находится установка, и присоединяемых к наружному контуру.

Металлические заземлители, заложенные в грунт, имея большую площадь соприкосновения с землей, обеспечивают малое электрическое сопротивление контура.

Для заземления электроустановок в первую очередь должны использоваться естественные заземлители - проложенные в земле металлические трубопроводы (кроме трубопроводов с горючими, легковоспламеняющимися и взрывчатыми жидкостями или газами), обсадные трубы; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, надежно соединенные с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, и нулевые с повторными заземлителями рабочие провода воздушных линий напряжением до 1000 В. Естественные заземлители (кроме последних) должны присоединяться к заземляющей магистрали электроустановки не менее чем в двух местах.
Присоединение заземляющих проводников к заземлителям, а также соединение заземляющих проводников между собой производится сваркой, причем длина нахлестки (сварочного шва) должна быть равна двойной ширине проводника при прямоугольном его сечении и шести диаметрам - при круглом. При Т-образном соединении внахлестку двух полос длина нахлестки определяется их шириной.

Присоединение заземляющих проводников выполняется сваркой.

Присоединение заземляющих проводников к трубопроводам выполняется сваркой или, если это невозможно, хомутами со стороны ввода трубопроводов в здание (до водомера, задвижки, фланца). Сварочные швы, расположенные в земле, после монтажа для защиты от коррозии покрываются битумом.

Если естественных заземлителей нет или они не удовлетворяют расчетным требованиям, монтируют контур наружного заземления из искусственных заземлителей, которые могут быть вертикальными, горизонтальными и углубленными.

Вертикальные заземлители - это вбитые в землю стальные трубы (некондиционные) или угловая сталь (с толщиной стенки не менее 4 мм и длиной 2,5... 3 м), а также ввернутые в землю стальные стержни (с диаметром 10... 16 мм и длиной 4,5...5 м). Проложенные в земле стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круглая сталь диаметром не менее 10 мм являются горизонтальными искусственными заземлителями, играющими роль самостоятельных элементов заземления или служащие для связи друг с другом вертикальных заземлителей.

Разновидностью горизонтальных заземлителей являются углубленные заземлители, закладываемые на дно котлованов при сооружении фундаментов опор воздушных линий и строящихся зданий. Их изготавливают в мастерских монтажной организации после предварительного замера из полосовой стали с сечением 30 х 4 мм или круглой стали диаметром 12 мм. Форма заземлителей, их число, сечение и размещение определяются проектом.

В качестве заземляющих проводников могут использоваться естественные проводники, т. е. металлические конструкции зданий (фермы, колонны и др.); металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников и т.п.); стальные трубы электропроводок; металлические оболочки кабелей (но не броня). Для зануления достаточно во всех случаях алюминиевой оболочки кабелей, а свинцовой, как правило, недостаточно.

Во взрывоопасных помещениях применяются специально проложенные заземляющие проводники, а естественные рассматриваются как дополнительная мера защиты. При заземленной нейтрали (сетей 380/220 или 220/127 В) зануление электроприемников взрывоопасных установок должно производиться отдельно выделенными жилами проводок и кабелей; при изолированной нейтрали для заземления могут применяться стальные проводники.

Использование голых алюминиевых проводников в качестве заземляющих запрещается из-за быстрого разрушения их вследствие коррозии. Монтаж наружного контура заземления и прокладка внутренней заземляющей сети производятся по рабочим чертежам проекта электроустановки.

Выполнение пробивных работ, установка закладных частей, подготовка свободных отверстий, борозд и других проемов, закладка проходных труб в стены и фундаменты, рытье земляных траншей для прокладки наружного контура заземления осуществляются на первой стадии подготовки к электромонтажным работам.

Внешний контур заземления прокладывается в земляных траншеях глубиной 0,7 м. Искусственные заземлители в виде отрезков стальных труб, круглых стержней и уголков длиной 3... 5 м заглубляются в грунт свертыванием или вибропогружением так, чтобы головка электрода оказалась на глубине 0,5 м от поверхности земли. Заглубленные заземлители соединяются друг с другом стальными полосами с сечением 40x4 мм с помощью сварки. Места приварки полосы к заземлителям покрываются разогретым битумом для защиты от коррозии. Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники не должны быть окрашенными.Траншеи с уложенными в них заземляющими проводниками и заземлителями засыпают землей, не содержащей камней и строительного мусора.

Естественные заземлители связываются с заземляющими магистралями электроустановки не менее чем двумя проводниками, присоединенными в разных местах. Соединение заземляющих проводников с протяженными заземлителями (например, трубопроводами) выполняется вблизи от вводов их в здания при помощи сварки или хомутов, контактная поверхность которых облуживается. Трубы в местах накладки хомутов зачищаются.

Места и способы присоединения приемников тока выбираются с таким расчетом, чтобы при разъединении трубопровода для ремонтных работ обеспечивалось непрерывное действие заземляющего устройства. У водомеров и задвижек устраивают обходные соединения.

Внутренняя заземляющая сеть выполняется открытой прокладкой внутри помещений по строительным поверхностям голых стальных проводников с прямоугольным и круглым сечениями.

Открыто прокладываемые голые заземляющие проводники располагаются вертикально, горизонтально или параллельно наклонным конструкциям зданий. Проводники с прямоугольным сечением устанавливаются большой плоскостью к поверхности основания. На прямолинейных участках прокладки проводники не должны иметь заметных на глаз неровностей и изгибов. Заземляющие проводники, прокладываемые по бетону или кирпичу в сухих помещениях, не содержащих едких паров и газов, укрепляются непосредственно на стенах, а в помещениях сырых, особо сырых, с едкими парами и газами - на опорах на расстоянии не менее 10 мм от поверхностей стен. В каналах заземляющие проводники располагаются на расстоянии не менее 50 мм от нижней поверхности съемного перекрытия. Расстояние между опорами для крепления заземляющих проводников на прямых участках составляет 600... 1000 мм.

Заземляющие проводники в местах перекрещивания их с кабелями и трубопроводами, а также в других местах, где возможны механические повреждения, защищают трубами или иными способами.

В помещениях заземляющие проводники должны быть доступны для осмотра, но это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам скрытой электропроводки и металлоконструкциям, находящимся в земле. Через стены заземляющие проводники прокладываются в открытых проемах, трубах или иных жестких обрамлениях.

Каждый заземляемый элемент электроустановки должен присоединяться к заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления. Последовательное подключение к заземляющему проводнику нескольких заземляемых элементов запрещается.

Нейтрали трансформаторов, заземляемые наглухо или через аппараты, компенсирующие емкостный ток, присоединяются к заземлителю или сборным заземляющим шинам при помощи отдельных заземляющих проводников.

Заземляемые выводы вторичных обмоток измерительных трансформаторов присоединяются к их кожухам заземляющими болтами. Гибкие перемычки, служащие для заземления металлических оболочек и брони кабелей, прикрепляются к ним бандажом из проволоки и припаиваются, а затем соединяются болтовыми контактами с кабельной заделкой (муфтой) и заземляющей конструкцией. Сечения гибких перемычек должны соответствовать сечениям заземляющих проводников, принятых для данной электроустановки. Места соединения заземляющей перемычки с алюминиевой оболочкой кабеля после пайки покрываются асфальтовым лаком или горячим битумом.

Соединение друг с другом заземляющих проводников и присоединение их к конструкциям установки выполняются сваркой, а подключение к корпусам аппаратов и машин - сваркой или надежным болтовым соединением. Для предотвращения ослабления контакта при сотрясениях и вибрациях устанавливаются контргайки, пружинные шайбы и т.д.

Контактные поверхности на заземляемом электрооборудовании в местах присоединения заземляющих проводников, а также контактные поверхности между заземляемым оборудованием и конструкциями, на которых оно установлено, должны зачищаться до металлического блеска и покрываться тонким слоем вазелина.

В случае внезапного нарушения изоляции проводника в каком-либо электроприборе его поверхность неожиданно может оказаться под напряжением. Прикоснувшись к нему, можно получить удар током. Поэтому основной защитой от поражения электричеством может являться только контур заземления. Это система, которая снимает напряжение с корпуса электроприбора и отводит ток за пределы здания.

Заземляющий контур - это защитное устройство, состоящее из нескольких металлических электродов, вертикально забитых в грунт на определенную глубину. Они соединены между собой горизонтальным заземлителем, который изготавливается из стальной полосы и с помощью сварки крепится к верхней части электродов. Собранный таким образом контур при помощи специального кабеля или стальной полосы соединяется с внутренней схемой заземления дома, которая выводится на наружную сторону стены здания.

Все металлические элементы внешнего заземления, находящегося в земле, охватывают определенную площадь соприкосновения с грунтом, который позволяет быстро рассредоточить электрический ток по всему контуру, обозначенному электродами.

Правильно собранные в одну цепь заземляющие элементы защищают человека от внезапного удара током, а бытовые электроприборы - от поломки в случае пробоя напряжения на их корпус.

Это происходит таким образом. Во время короткого замыкания или утечки тока на обшивку прибора, с него снимается напряжение и через проводник отводится в грунт на заземляющее устройство. Поэтому, чтобы схема контура заземления работала четко, она выполняется строго по требованиям ГОСТа , где специально предусмотрены нормативы внешнего сопротивления всей цепи заземления с учетом таких факторов, как:

По геометрической форме вертикальные электроды, в соответствии с нормативами СНиП, должны забиваться в землю на определенную глубину, с одинаковым расстоянием друг от друга, и представлять собой равнобедренный треугольник.

Расчет профиля схемы

Для правильного функционирования системы защиты желательно произвести расчет ее сопротивления. Для этого нужно учитывать следующее:

1. Количество и параметры заземляющих электродов: длину, контактную площадь соприкосновения с землей и расстояние между собой.
2. Общую линейную длину горизонтальных заземлителей, соединяющих электроды и внутренний контур в доме.
3. Удельное сопротивление грунта.
4. Влажность грунта и его соленость.
5. Время года (температуру почвы).

Но как показывает практический опыт, ни одна расчетная методика полностью не учитывает приведенные факторы, а просто используется типичный образец конструкции ранее спроектированного и уже смонтированного контура.

Например, то, что является заземляющим контуром в частных домах, - это простая одноконтурная схема, собранная из трех вертикальных арматурных стержней, металлических уголков или труб, которые соединяются между собой полосой из стали.

Разновидности токоотводящих приспособлений

Наружный контур из искусственных элементов заземления подбирается согласно правилам ПУЭ. В нем четко дано определение основных видов контурных систем, которые могут быть:

1. Традиционными заземляющими конструкциями.
2. Глубинными модулями
3. Наружными заземляющими системами.

Следует подробнее остановиться на каждой из них.

Традиционные конструкции

Монтаж должен производиться по заранее подготовленным схемам, соответствующим ПУЭ. А работы по подготовке к монтажу заземляющего устройства, к которым относится рытье траншей, пробивка или бурение отверстий под электроды, установка закладных деталей в заливаемый бетоном фундамент, осуществляется на начальном этапе заземления.

Конструктивные параметры

Установка защитного заземления не является сложной. Кроме того, его можно довольно быстро сделать своими силами. Для этого следует просто приготовить:

1. Для вертикальных электродов - трубы или уголки с толщиной стенок не меньше 4 мм или металлические стержни диаметром от 14 мм.
2. Для вертикального заземления - стальную полосу с поперечным сечением 100х4 мм.
3. Для подвода заземления к дому - жесткий кабель сечением от 10 мм 2 (можно полосу сечением 30х2.5 мм).
4. Из инструментов понадобится лопата, большая кувалда, болгарка и сварочный аппарат.

Площадь заземления зависит от модели выбранного контура. Он может быть смонтирован по периметру всего здания, подсоединен к какой-либо подземной коммуникации, но самой распространенной схемой установки заземления является треугольная модель контура.

Полный комплект всех заземляющих элементов можно заказать в специализированных мастерских, где налажено производство медных электродов. Такие комплекты, имея небольшую стоимость, отличаются надежностью и долговечностью.

Порядок установки

При сборке элементов контура следует использовать только материалы, которые являются хорошими проводниками электротока. Сам монтаж защитной системы заземления производится таким образом:

Правила устройства энергоустановок (ПУЭ)

Нормативы ПУЭ - это собирательная группа специализированных правовых актов, которые были утверждены Министерством энергетики еще при Советском Союзе. Данные ПУЭ описывают правила правильной закладки электропроводки в промышленных помещениях, жилых здания, частных домах и других объектах, а также разъясняют подключение различного электрооборудования и принцип их устройств.

Проверка системы

Проверка сварных швов производится визуальным осмотром. Затяжка гаек проверяется при помощи гаечного ключа. Для замера сопротивления лучше пригласить специалиста из специализированной электролаборатории.

Но проверить сопротивление можно и собственными силами. Для этого берется переносная розетка и подключается одним проводом к фазе, а другим - к заземлению. После этого в розетку подключается какой-либо мощный электроприбор.

Практически контур считается правильным, если подключенный к фазе и заземлению прибор, мощность которого должна составлять 2 кВт, будет работать исправно, даже если напряжение в этом промежутке понизится в пределах 10 В.

По электротехническим стандартам минувших десятилетий контур заземления в частных домах не был обязательным элементом защиты. Нагрузки на электросети были относительно небольшими, и с утечками тока неплохо справлялись стальные трубы.

Однако с течением времени вместо металлических коммуникаций стали использовать пластиковые и композитные изделия. К тому же в загородных домах появилось большое количество электробытовых приборов: кондиционеры, отопительное оборудование, мощная компьютерная и холодильная техника.

В результате заземлительные контуры стали практически обязательным условием для организации мощной и безопасной электрической системы в частных домах. При желании и наличии базовых знаний по электротехнике создать контур заземления можно своими руками.

Что такое заземлительный контур

Заземление - преднамеренное создание электротехнического соединения с грунтом нетоковедущих элементов электроустановок. Данные элементы оборудования большую часть времени не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним.

Контур заземления выполняет следующие функции:

• защищает электрическое оборудование от скачков напряжения в сети;
• предохраняет жильцов от удара током;
• сопротивляется «растеканию» электроэнергии;
• используется в целях молниезащиты.

Как известно из школьного курса физики, ток всегда распространяется по принципу наименьшего сопротивления. В случае нарушения изоляционного слоя на токоведущих элементах быстро отыскивает участок с наиболее низким сопротивлением. В результате происходит пробой на корпус электробытового прибора, который оказывается под напряжением.

Опасность создавшейся ситуации не только в нарушении нормальной работы техники и вероятном выходе из строя приборов, но и в высокой вероятности удара током человека. Исправить положение призван контур заземления, который распределяет ток между человеком и заземляющим устройством обратно пропорционально их сопротивлениям.

Поскольку сопротивление тела намного выше аналогичного параметра у заземляющего контура, через человека проходит лишь незначительная - неопасная - часть тока, а остаток уходит в грунт. Таким образом, создавая контур заземления, необходимо сделать все так, чтобы добиться минимально возможного уровня сопротивления.

Устройство контура

Устройство заземления - группа проводников, расположенных в грунте по вертикали или горизонтали. Данные проводники (электроды) находятся недалеко от защищаемого объекта. Электроды расположены на определенной дистанции между собой и соединены металлическими элементами - полосками, трубами или прутками. Заземлительную конструкцию соединяют с домовым электрощитом при помощи кабеля или металлического проводника.

Глубина нахождения электродов в земле определяется уровнем грунтовых вод и общей влажностью почвы. Чем ближе подземные воды, тем меньшая глубина заложения необходима.

Обратите внимание! Нормативное расстояние от дома для контура - не меньше 1 метра. Максимальное расстояние от здания - 10 метров.

Внутренний и внешний контуры

Для создания системы заземления корпуса электробытовых устройств присоединяют к главной заземляющей шине, чтобы создать внутренний контур. Далее к этому контуру подключают металлические конструкции здания, в том числе водопроводные трубы.

Технология создания выравнивания потенциалов описывается в п.1.7.82 Правил устройства электроустановок. С наружной части здания обустраивается еще один контур - внешний. Его тоже присоединяют к главной шине.

Материалы для заземлителей

Контур заземления включает горизонтальные или вертикальные электроды.

• рифленая арматура;
• круглая сталь менее чем 10-миллиметрового диаметра.

• уголки 50×50×5 миллиметров;
• трубы диаметром свыше 32 миллиметров со стенками толщиной от 3,5 миллиметра.

Горизонтальные заземлители изготавливают из таких материалов:

• стальная проволока с 10-миллиметровым сечением (или больше);
• стальные полоски (40×4 миллиметра).

Концы уголков или круглых металлических изделий подрезают под углом 30 градусов. Это позволит электроду легче войти в грунт.

Обратите внимание! Контур заземления должен находиться ниже уровня промерзания почвы.

Составление расчета

Неопытные мастера часто создают заземление путем проб и ошибок. Вначале определяются с глубиной грунтовых вод, затем отступают от здания на некоторое расстояние и создают контур в виде треугольника, после чего сваривают электроды друг с другом и делают замер сопротивления в имеющейся конструкции. Если сопротивление превышает нормативы, добавляются новые проводники - до тех пор, пока не удается добиться приемлемых показателей.

Более продвинутый подход предполагает перед тем, как сделать контур заземления, выполнить ряд расчетов. С помощью вычислений определяют число заземлителей, длину соединительных элементов, исходя из уровня сопротивления земли.

В качестве примера рассмотрим установку системы заземления вертикального типа. Вначале устанавливают сопротивление электрода, для чего используют формулу:

Удельное сопротивление грунта по различным составам указано в таблице ниже.

В следующей таблице представлен сезонный климатический коэффициент сопротивления почвы.

Однако если грунт неоднородный, тогда применяют такую формулу:

Формула позволяет определить эквивалентное удельное сопротивление неоднородного грунта.

Если не учитывать сопротивление горизонтального заземлителя, количество электродов можно найти по формуле:

Сопротивление тока горизонтального заземлителя определяют по формуле:

Длина электрода устанавливается так:

Сопротивление вертикальных электродов с учетом горизонтального заземлителя:

Общее число вертикальных электродов определяется по такой формуле:

В таблице ниже представлен коэффициент использования заземлителей.

Параметр «коэффициент использования» указывает на взаимодействие токов в зависимости от местонахождения вертикальных проводников. При параллельном соединении электродов токи оказывают влияние друг на друга. При уменьшении расстояния между проводниками общее сопротивление контура возрастает.

Обратите внимание! Если по итогам вычислений получится не целое количество проводников, округляем результат в большую сторону.

Схема контура

Когда расчеты завершены, подбираем правильное место для установки контура. Выбираем геометрическую фигуру, в соответствии с формой которой будут расположены электроды. Чертим схему контура, учитывая типы применяемых материалов. В схеме указываем количество используемых электродов, соединительной полосы, их длину, сечение, диаметр, глубину установки.

Наиболее оптимальной схемой организации контура считается треугольник. Однако подойдет и любая другая геометрическая форма. На рисунке внизу представлены четыре варианта фигур.

Все схемы заземлительных контуров делят на 2 типа.

Замкнутые

Их преимущество в надежности, поскольку даже при повреждении перемычки между электродами сохраняется еще одна перемычка (с другой стороны). На рисунке ниже показана замкнутая схема в виде треугольника.

Линейные

В этой схеме все электроды находятся на одной линии. Соединения выполняют последовательно. Недостаток способа в том, что при выходе из строя одной из перемычек вся дальнейшая цепочка становится неработоспособной (в соответствии с принципом гирлянды). Схема линейной организации показана на рисунке внизу.

Монтаж контура

Установочные работы состоят из нескольких последовательных этапов.

Подготовка материалов и инструментов

Для выполнения работ понадобятся такие инструменты:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• штыковая лопата;
• перфоратор;
• тяжелая кувалда;
• гаечные ключи.

Необходимые материалы:

1. Металлический уголок (лучше из нержавейки) размером 50×50 миллиметров и длиной 2 метра. При отсутствии уголка подойдет труба диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок 3,5 миллиметра или арматура.
2. Металлические полосы 40×4 миллиметра. Предназначены для прокладки от системы к дому.
3. Болты М8 или М10.
4. Медный проводник толщиной от 6 квадратных миллиметров.

Выбор места

Первый этап работы состоит в том, чтобы определиться, где сделать заземляющий контур. От правильности выбора зависит безопасность системы. Для создания контура нужно подобрать место, где нахождение человека или домашнего животного исключено.

Лучше всего разместить систему в укромном месте, например, вдоль забора за домом. Рекомендуется огородить опасную зону заборчиком, бордюром, декоративными валунами и т. п.

Земляные работы

Необходимо выкопать траншею в виде выбранной геометрической фигуры. Если речь идет о треугольнике, создают фигуру со сторонами 120 сантиметров (проверенная опытом оптимальная дистанция). Рекомендуемая глубина траншеи - 50 – 70 сантиметров. Такая же траншея выкапывается по направлению к электрощиту.

Сборка конструкции

Электроды вбивают в землю на двухметровую глубину. Должны быть видны только верхушки, которые в дальнейшем используют для создания сварочных соединений.

К верхушкам установленных электродов приваривают пластины (полосы). В итоге должен получиться металлический каркас в виде треугольника. Еще одна пластина кладется в траншею, идущую к электрощиту. Эту пластину прихватывают к близлежащей вершине треугольника сваркой или держателем.

Далее присоединяют кабель к пластине. Для этого используют болтовое соединение. Для последующего подключения шины заземления лучше использовать медный проводник. К заземляющей шине присоединяют винт (сваркой) и осуществляют соединение с жилой. К винту подключают медный кабель с помощью пары шайб и гаек.

Обратите внимание! Болтовое соединение должно быть видимым на поверхности и доступным для проверочных мероприятий.

На этапе изготовления контура следует особое внимание уделять прочности соединений. Сварные швы простукивают молотком, а болтовые соединения подтягивают ключом.

Последний этап монтажных работ - засыпка траншеи грунтом.

Совет! Для улучшения проводимости почвы желательно под основание всех электродов залить соляной раствор. Однако у такого действия есть обратная сторона - металл будет быстрее ржаветь.

Проверка сопротивления в контуре

Еще одна работа, которую предстоит сделать, - проверка контурного сопротивления. Идеальный вариант - наличие специального прибора для тестирования. Название устройства - Ф41023-М1.

Однако стоимость такой техники велика - бывают приборы только у профессионалов. Для проверки разумнее пригласить работников энергетической компании. Специалисты сделают замеры и на основании полученных результатов выдадут технический паспорт, составят протокол на заземляющее устройство.

В домашних условиях (в случае отсутствия прибора и сторонней помощи) сопротивление проверяют более простым способом: подключают к сети 100-ваттную лампочку (или даже мощнее). Один контакт осветительного устройства подключают к заземляющему контуру, другой - к фазе. Яркий свет указывает на то, что монтаж системы осуществлен правильно. Тусклое свечение свидетельствует о слабом контакте между участками конструкции. Иными словами, необходимо перепроверить всю систему и найти недостаточно прочные соединения.

Считается, что контур сделан правильно, если подключенный между фазой и заземлением электроприбор мощностью 2 кВт будет работать, а снижение напряжения на указанном участке не превысит 10 Вольт.

По правилам ПУЭ (1.7.101) сопротивление проводника в любой сезон года не должно быть выше 2,4 и 8 Ом при линейных напряжениях для соответственно 660, 380 и 220-вольтовых источников трехфазного тока. То же самое относится к 380, 220 и 127-вольтовым источникам однофазного тока.

Обратите внимание! В системе заземления типа TT невысокий уровень сопротивления - хороший признак. Однако если речь идет о системе TN-C-S, уровень сопротивления не должен быть меньше 4 Ом, т. е. показателя трансформаторной подстанции. В противном случае нагрузка на заземление воздушной линии перейдет на контур частного дома.

Наиболее распространенные ошибки

При создании контура следует избежать ряда ошибок:

1. 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.
2. Устройство заземления находится на слишком большом расстоянии от дома.
3. 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.
4. 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.