Какие секреты заземления в частном доме?

Среди различных возможностей сделать жилье безопасным, особое место занимает заземление в частном доме: схема электросети любого современного дома не будет утверждена, если в ней не будет предусмотрено подключения к заземляющему контуру.

Существует несколько вариантов и схем заземления частного дома, плюс четкие требования ПУЭ (правила устройства электроустановок) – все это надо знать и понимать, чтобы электричество в доме было безопасным.

Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия

Модульно штыревое заземление: секреты и ошибки монтажа в частном доме

Заземление в частном доме считается важной частью системы электроснабжения. Его монтируют с такими целями:

  • Защита обитателей дома от поражения электротоком (при касании прибора с нарушенной изоляцией электропроводки);
  • Корректная работа современных электрических устройств;
  • Безопасная эксплуатация газового оборудования;
  • Эффективная работа молниезащиты.

Принцип действия системы основан на элементарных законах физики, которые говорят, что электрический ток всегда движется в сторону наименьшего сопротивления.

При повреждении изоляции прибора ток выходит (замыкается) на корпус. Такая ситуация чревата сбоями в функционировании и поломкой, не говоря об опасности для человека получить чувствительный разряд, случайно дотронувшись рукой до поверхности.

При наличии заземления ток распределяется с учетом величины сопротивления тела и заземляющего контура дома (в обратно пропорциональной зависимости).

Тщательно продуманное защитное заземление образует электрическую цепь с сопротивлением, значительно меньшим, чем сопротивление человеческого тела. Ток, проходящий через человека, не окажет опасного воздействия, а основной заряд уйдёт в грунт.

Главным элементом заземления частного дома служит контур заземления – ПУЭ определяет его как металлические проводники и электроды-заземлители (стержни или трубы), заглубленные в грунт.

Внутренняя электропроводка по современным стандартам выполняется трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Провода защитного заземления соединяют контур с электроустройствами.

Чтобы обеспечить безопасность при грозах, используют предназначенные для этого устройства — разрядники, рассчитанные на большие величины токов и напряжений.

Современные системы заземления и рекомендации ПУЭ

В настоящее время существуют три системы заземления электросети, TN, TT и IT. Преимущественно в быту используется одна из разновидностей первой из них – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Расшифровка аббревиатур

Первая буква говорит о способе заземления источника питания, вторая характеризует заземление потребителя:

  • T – источник (потребитель) заземлен;
  • I – токоведущие части источника изолированы от земли;
  • N – потребитель присоединен к точке заземления источника (занулен).
  • С – проводники N (нулевой рабочий) и РЕ (нулевой защитный) объединены в один общий проводник PEN;
  • S – функции проводников N и РЕ разделены.

Подвиды системы TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) различаются по способу подключения проводников N и PE.

Система TN-C

В этом случае один проводник (N и PE объединены на всем протяжении электросети) исполняет как рабочие, так и защитные функции. Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен.

Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения).

По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).

Система TN-S

Здесь проводники N и PE разделены, напряжения на корпусах электроприборов не появляется. Система безопасна и хорошо защищает человека, домашнее электрооборудование и здание. Основной недостаток – высокая себестоимость обустройства.

Система TN-C-S

Комбинированная система. На выходе от источника питания проводники N и PE объединены в одном проводнике. На входе в здание добавляется защитный проводник PE.

При решении вопроса, какое заземление лучше для частного дома, следует обратиться к своду ПУЭ. Он рекомендует подсистему TN-C-S как основную для большинства потребителей; она проста в организации и надежнее других защищает от пожара вследствие короткого замыкания.

Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы

Системы защитного заземления (заземляющие устройства) принято делить на следующие элементы:

  • заземлитель (контур заземления); встречается естественный и искусственный вариант;
  • заземляющие проводники.

Согласно ПУЭ предпочтительным будет использование естественного заземлителя (металлический забор или трубопровод), если его сопротивление соответствует установленным нормам. В противном случае разрешено использовать искусственный заземлитель. Для его сооружения необходимы:

  • Металл для заземлителя (труба, гладкая арматура, стальной уголок, прут, лента).
  • Провод из стали, меди или алюминия достаточного сечения.
  • Крепежный материал (металлические уголки, хомуты, муфты).
  • Крепления и изоляция из пластика.

Модульно-штыревое заземление

Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением.

Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой.

Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.

Контур из черного металла

Такая конструкция имеет ограниченный срок службы (5-10 лет, из-за коррозии); с течением времени сопротивление контура значительно ухудшается. Допускается использование черного металлопроката с антикоррозионным покрытием, но надо обращать внимание, чтобы такое покрытие не было диэлектриком.

Читайте также:  Инструкция о том, как установить откатные ворота

Требования к сопротивлению заземляющего устройства

Заземление для частного дома имеет смысл, если сопротивление контура минимально. В таком случае (когда сопротивление человека намного превышает сопротивление контура) через тело пройдет неощутимый заряд, а оставшийся потенциал уйдет в землю.

Сопротивление определяется типом, количеством и глубиной заложения заземляющих элементов, а также свойствами грунта. Оптимальными считается суглинистые и глинистые почвы с влажностью 20-40%. Чтобы убедиться, что заземляющее устройство выполняет свои функции, проводится измерение сопротивления.

Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C

В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).

По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.

При возведении новых домов эта система не допускается; там, где она сохранилась, рекомендуется по возможности переходить систему TN-C-S (на входе в здание провод PEN повторно заземляется с последующим разделением на PE и N).

При аварийной ситуации проводник N отсоединяется от сети, уберегая бытовые электроприборы и их хозяев от проблем. Переход на систему TN-C-S в домах с изношенной электропроводкой оправдан соображениями безопасности.

Зачем при наличии заземления нужно УЗО

УЗО (устройство защитного отключения) представляет собой быстродействующий выключатель, работающий в паре с контуром заземления и реагирующий на утечку тока разрывом цепи.

Схема без заземления и УЗО

Когда изоляция проводника нарушается, фаза появляется на металлическом корпусе электрического прибора. Если току некуда уйти дальше, то при контакте человека с корпусом электроприбора, разряд пойдет через тело. Последствия будут зависеть от множества факторов и результаты могут быть разные – от испуга до перебоев в работе сердца.

Без наличия заземления фаза на поверхности прибора с поврежденной проводкой будет оставаться, пока не выключится вводной автомат.

УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)

В такой системе при нарушении изоляции проводника УЗО сразу не сработает, так как не возникнет ток утечки. Но как только человек прикоснется к поврежденному прибору, то часть тока уйдет в тело и УЗО сработает.

Даже без наличия заземления ток будет течь через тело человека только в течение времени, необходимого для срабатывания УЗО – обычно это десятые доли секунды. Как итог – возможны болезненные ощущения, но фатального исхода скорее всего удастся избежать.

Схема с защитным проводником (TN-S и TN-C-S) и УЗО

Если электроприбор контактирует с контуром заземления и подключен через УЗО, то в случае замыкания фазного проводника на металлический корпус электроприбора, сразу же появляется утечка тока (который уходит в землю). УЗО срабатывает и разрывает цепь.

Газовый котел и УЗО

В первую очередь надо понимать, что заземление газового котла в частном доме должно выполняться в обязательном порядке — исключений не существует.

Заземление газового котла и установка УЗО выполняются одновременно. Это необходимое условие при подключении газа к жилому дому, так как на корпусе газового котла во время работы образуется поверхностное напряжение.

Заземление газового котла в частном доме позволит избежать поломки дорогостоящего электронного оборудования и предотвратить возгорание, причиненное статическим электричеством. Эта мера, учитывая высокую взрывоопасность газа, служит дополнительной защитой от пожара.

Какие проводятся работы при монтаже заземления

Весь процесс создания заземляющего контура делится на следующие этапы:

  • После определения безопасной глубины конструкции (там, где грунт всегда влажный) выкапывается траншея.
  • Металлические стержни (заземляющие электроды) заглубляются в грунт.
  • Собирается контур заземления: стержни, расположенные в ряд или в форме фигуры (обычно треугольник), соединяют лентой или трубами, свариваются последовательно.
  • Контур дополнительно приваривается к токоотводу стальной лентой.
  • Готовый заземлитель подключается к электрощиту, траншея засыпается.

При монтаже, грамотные специалисты учитывают некоторые важные нюансы:

  • Контур должен располагаться ниже линии промерзания грунта. В противном случае, когда вода в земле превратится в лед, то грунт перестанет проводить ток и заземление не будет работать.
  • Заземляющие электроды нельзя окрашивать, так как слой краски это диэлектрик и контакта контура с землей не будет.

Заключение

Все, что стало привычным в повседневной жизни – холодильник, СВЧ-печь, гидромассажная кабина – не должно нести опасность. Грамотно спроектированное заземление в загородном доме, когда контур системы и корпуса приборов являются одним целым, должно обеспечивать безопасное электроснабжение, без риска для людей и их окружения.

Модульно-штыревое заземление: конструкция, монтаж, преимущества и недостатки

Модульно-штыревое заземление — конструкция, обеспечивающая требуемые параметры по току растекания контура заземления, состоящая из металлических стержней (электродов), монтируемых вертикально в грунт, металлической полосы, монтируемой горизонтально, соединительных зажимов и муфт.

Читайте также:  Рекомендации о том, как подключить стабилизатор напряжения

По конструктивным особенностям модульно-штыревая система — усовершенствованный вариант заземления классического вида, при изготовлении которого используется металлический уголок.

Конструктивные особенности

В отличие от контура заземления, при изготовлении которого в качестве вертикальных и горизонтальных электродов используется металлический профиль (уголок), в системе модульно-штыревого типа элементы конструкции изготавливаются из таких материалов:

  • вертикальные электроды — из стальных омедненных стержней длиной 1,5 метра;
  • горизонтальные электроды — стальная (медная) полоса или медный провод;
  • соединительные муфты — из омедненной стали, служат для соединения электродов;
  • соединительные зажимы — из латуни, служат для соединения вертикальных и горизонтальных электродов, подключения к заземляемым объектам.

На рынке подобных товаров модульно-штыревые системы заземления, выпускаемые в промышленных масштабах, дополнительно комплектуются такими составляющими:

  • наконечники, изготовленные из стали;
  • посадочная площадка из стали;
  • специальная паста.

Наконечники используются для облегчения монтажа электродов, для их крепления применяют резьбовое соединение. Посадочная площадка закрепляется на стержне при помощи резьбового соединения и служит для передачи усилий вибромолота на забиваемый вертикальный электрод.

Модульно штыревое заземление: секреты и ошибки монтажа в частном доме

Специальная паста нужна для обработки мест соединения электродов (соединительные муфты, наконечники) и мест стыковки вертикальных и горизонтальных электродов (соединительные муфты). Обработка пастой позволяет защитить места контактов от коррозии, тем самым снизив сопротивление растеканию на этих участках системы заземления.

Пошаговая инструкция выполнения работ

Работы по выполнению работ по монтажу модульно-штыревого заземления можно разбить на несколько этапов: подготовительный, монтаж и завершающий.

Подготовительный этап

Приобретается комплект системы заземления, подготавливаются необходимые инструменты и приборы, выбирается место для установки системы заземления.

Монтаж контура заземления

Работы по монтажу контура заземления модульно-штыревого типа выполняются в определенной последовательности. В месте, где предстоит выполнить монтаж, выполняется замер удельного сопротивления грунта. Для этого используют специальные приборы для комплексного испытания систем заземления, выпускаемые различными производителями.

Модульно штыревое заземление: секреты и ошибки монтажа в частном доме

После того как удельное сопротивление грунта определено, можно определить требуемое количество вертикальных электродов, используя формулу: n = R*Ψ/Rн, где:

  • n — количество электродов (стержней);
  • R — сопротивление растеканию одного вертикального электрода;
  • Rн — нормативное сопротивление грунта;
  • Ψ — коэффициент сезонности.

При выполнении расчета предварительно необходимо рассчитать и определить несколько показателей. Сопротивление растеканию (R) одного вертикального электрода. Определяется по формуле: R = P/2*(1n(2L/d)+0,5ln(4T+L/4T–L)), где:

  • Р — удельное сопротивление грунта, Ом/м;
  • L — длина электрода;
  • d — диаметр электрода;
  • Т — расстояние от середины стержня до поверхности земли;
  • ln — линейный логарифм.

Нормативное сопротивление грунта (Rн), в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ), должно соответствовать для электроустановок напряжением до 1 кВ (при линейных напряжениях 660/380/220 В):

  • в непосредственной близости от нейтрали — 15/30/60 Ом соответственно;
  • с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей отходящих линий — 2/4/8 Ом соответственно.

Коэффициент сезонности, в соответствии с ПУЭ, определяется для различных климатических зон так:

Вид электрода           Климатическая зона

II III IV
Вертикальный 1,8 – 2,0 1,5 – 1,8 1,4 – 1,6 1,2 – 1,4
Горизонтальный 4,5 – 7,0 3,5 – 4,5 2,0 – 2,5 1,5

Важно! Расчет можно выполнить, используя специальные компьютерные программы или воспользоваться онлайн-калькулятором расчета в сети Интернет. Когда количество вертикальных электродов определено, принимается решение о форме их расположения на местности (в линию, треугольник, многоугольник).

Форма контура заземления зависит от количества заземлителей и места расположения конструкции от близрасположенных строений и инженерных коммуникаций.

Модульно штыревое заземление: секреты и ошибки монтажа в частном доме

Производится выемка грунта на глубину 0,5 — 0,7 метра в соответствии с выбранной конфигурацией контура заземления (роется траншея). Выполняется монтаж первого модульного штыря (вертикального электрода) собираемой конструкции. Работы по сборке стержневого элемента конструкции выполняются в такой последовательности:

  1. На нижний конец модуля наворачивается наконечник, используется специальная мастика.
  2. На верхний конец модуля наворачивается посадочная площадка.
  3. Модель устанавливается в размеченное место траншеи. при помощи электро- или пневмоотбойного молотка забивается на всю длину.
  4. При необходимости установки еще одного модуля в конструкции отдельно взятого вертикального электрода используемый инструмент отсоединяется, выворачивается посадочная площадка, а на ее место наворачивается соединительная муфта, после чего устанавливается следующий модуль и осуществляется его погружение в грунт.
  5. Когда первый заземлитель смонтирован, проводится промежуточное испытание — проверяется сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода. Полученное значение должно характеризовать, правильно ли были сделаны предварительные расчеты. Если значения не совпадают, нужно внести коррективы в конструкцию контура — добавить или уменьшить количество электродов.
  6. Выполнить монтаж требуемого количества вертикальных элементов конструкции.
  7. В траншею укладываются горизонтальные электроды (заземлители), которые посредством соединительных зажимов и с использованием специальной пасты крепятся к вертикальным заземлителям.
  8. Траншея засыпается грунтом с послойной трамбовкой последнего.

Завершающий этап

Модульно штыревое заземление: секреты и ошибки монтажа в частном доме

На завершающем этапе производства работ производится контрольное измерение смонтированного контура заземления и осуществляется проверка полученных значений на соответствие требованиям ПУЭ.

После выполняется подключение смонтированной конструкции к заземляемым элементам (система грозозащиты, электрическое оборудование и сети, инженерные коммуникации, подлежащие заземлению).

Преимущества и недостатки системы

К достоинствам модульно-штыревой системы относятся:

  1. Простота выполнения монтажных работ.
  2. Использование вертикальных электродов большой длины позволяет смонтировать систему на ограниченной площади пространства при соблюдении требуемых параметров тока растекания.
  3. На выполнение работ требуется минимальное количество трудозатрат, что определяет численность бригады монтажников (1 – 2 человека).
  4. Отсутствует необходимость использования сварочного оборудования.
  5. Использование ручного механизированного инструмента (электро- или пневмоотбойного молотка) значительно снижает трудозатраты и время выполнения работ.
  6. Использование омедненных стержней и соединительных элементов, при изготовлении которых используют металлы, стойкие к коррозии, значительно увеличивает сроки эксплуатации системы.
  7. Элементы системы производятся на промышленной основе и реализуются комплектно, что обеспечивает качество используемых элементов и возможность быстрого монтажа.
Читайте также:  Что нужно для монтажа провода СИП?

Основной недостаток — высокая стоимость, обусловленная качеством материалов и наличием конструктивных элементов (наконечники, муфты, зажимы), изготовление которых требует специальных видов обработки.

При устройстве системы заземления все результаты измерений оформляются соответствующими протоколами, сами измерения должна проводить электроизмерительная лаборатория, зарегистрированная в установленном законом порядке, а на контур заземления оформляется Паспорт заземляющего устройства.

Модульно-штыревое заземление своими руками: инструкция, монтаж

Монтаж модульно-штыревого заземления является отличным вариантом установки заземляющей системы (заземляющего контура) в частном доме. В данном случае продолжительность монтажных работ существенно сокращается.

Функции заземлителя при этом не уступают контуру заземления, выполненному по схеме треугольник с помощью сварки и другим аналогичным системам (линейной, глубинной, электролитической и т.д.).

В этой публикации мы подробно покажем, как смонтировать модульно штыревое заземление своими руками и какое преимущество оно имеет перед другими системами.

Конструкция системы

Чем же интересна эта система для собственников частных домов и что входит в ее комплект? Конструкция состоит из стальных штырей длиной 1,5 метра с электрохимическим медным покрытием и имеющих возможность соединяться с помощью муфт.

Для соединения горизонтальных и вертикальных частей конструкции в комплект входят латунные зажимы. Конусообразные наконечники предназначены для облегчения погружения штырей в землю.

Сборка модульно-штыревого заземления производится в следующем порядке: на верхнюю часть штыря накручивается муфта, в которую в свою очередь монтируется ударная головка (насадка для забивания). На нижнюю часть конструкции устанавливается стальной наконечник. Он упрощает процесс заглубления штырей заземления в землю.

Есть несколько разновидностей наконечников, область применения которых зависит от твердости грунта. Помимо этого, к комплекту прилагается специальная токопроводящая паста, назначение которой – защита от коррозии и постоянное поддержание электрического сопротивления при эксплуатации.

Электропроводящая паста наносится на все резьбовые соединения конструкции. От коррозии можно использовать специальную влагонепроницаемую клейкую ленту, она устойчива к кислотам, солям и газам, не пропускает влагу.

Последовательный монтаж элементов

Установка модульно-штыревого заземления производится легко и просто. Резьбу первого штыря смазываем токопроводящей антикоррозийной пастой и накручиваем на нее конусообразный наконечник.

На другой конец таким же образом устанавливаем соединительную муфту и вкручиваем в нее ударную головку, предназначенную для защиты штыря от ударной нагрузки перфоратора.

Модульно-штыревое заземление, которое собрали, опускаем в заранее подготовленное углубление в земле. Нужно максимально глубоко воткнуть его в грунт своими руками.

Затем подключить к сети перфоратор и вставить его насадку в ударную (направляющую) головку. Таким образом штырь будет погружаться в грунт при воздействии на него ударной силы перфоратора. Для присоединения следующего стержня необходимо оставить примерно 20 см от земли.

После этого следует замерить сопротивление заземления. Для этого необходимо снять ударную головку и к тому месту, где она располагалась подсоединить специальный прибор, омметр.

После того как заглубили первый штырь в землю на всю длину, направляющая головка для перфоратора снимается и через соединительную муфту прикручивается следующий штырь. На верхнюю часть снова монтируем соединительную муфту и направляющую головку под перфоратор, после чего процесс повторяется.

Обратите внимание! Штыри модульной системы допускается располагать не только в линию. Их можно вбивать в угловых точках по системе треугольника, а также по дуге. Суммарное сопротивление растеканию тока, создаваемое всей цепочкой, не должно превышать 3-4 Ома.

Количество вбиваемых штырей будет зависеть от суммарного сопротивления растеканию тока всей системы. О способах замера сопротивления заземления вы можете ознакомиться в нашей статье. На рисунке ниже указывается схема изменения сопротивления в зависимости от длины электродов (штырей):

После заглубления всех штырей необходимо их соединить горизонтальным заземлителем с помощью латунных зажимов. Один из вертикальных заземлителей соединяется через проводник с электрическим щитом.

Недостатки и преимущества

Если сравнить модульно-штыревое заземление с заземляющим контуром, изготовленным с помощью сварки, то штыревое заземление будет иметь следующие преимущества:

  • Легкая и простая установка;
  • Монтаж можно произвести самостоятельно своими руками;
  • Не требуются сварочные работы, так как вся система монтируется с помощью зажимов и соединительных муфт;
  • Нет тяжелых земляных работ;
  • Система не поддается коррозии, так как состоит из омедненных элементов и соответственно имеет продолжительный срок службы;
  • Все элементы модульно-штыревой системы обладают высоким качеством, так как изготовлены на промышленном предприятии;
  •  Дополнительные подготовительные работы не требуются.

Единственным минусом модульно-штыревого заземления является его высокая цена. Но, учитывая все вышеуказанные преимущества, данная система является самым выгодным вариантом для обеспечения электробезопасности частного дома.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector