Заземление электроустановок

Монтаж

Итак, перейдем непосредственно к описанию того, как выполнить заземление в частном, загородном доме или на даче своими руками. Для самостоятельной сборки заземляющего контура в загородном доме, садовом участке или на даче нам понадобится стальной уголок, прут или труба, а для стержней – оцинкованные электроды. Иногда вместо них применяют электропроводной бетон.

Забивание стержня.

Как уже было сказано, для забивания стержней модульные системы комплектуются специальными коническими наконечниками, облегчающими прохождение штыря в земле.

Забивать их можно и вручную – с помощью кувалды или молота, а также инструментом – необходим ударный перфоратор или отбойный молоток с силой удара примерно 20 Дж и специальной головкой. В модульных системах соединения электродов и заземляющим проводником выполняются с помощью специальных зажимов. При самостоятельном монтаже можно просто сварить их между собой.

Подсоединение заземления с помощью хомута.

Обратите внимание, что покраска, смазка или какая-либо другая консервация заземлителей запрещена – это снижает их проводимость. Учитывая негативное воздействие коррозии, приводящее к постепенному утончению стержней, необходимо брать прутья с небольшим запасом

Эти размеры указаны в ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и составляют 6 мм в диаметре — для оцинкованного прута, 10 мм – для прута из черного металла, 48 мм2 (площадь в поперечнике) — для проката с прямоугольным сечением. Стенки труб и полок прямоугольной стали должны иметь толщину не меньше 4 мм.

Увлажнение грунта.

Для соединения электродов между собой можно также использовать пруты, трубы и уголок. С помощью них заземление прокладывается от контура до распределительного электрощита. Размеры данных материалов также имеют определенные нормативы. Прутья должны быть в толщину не менее 5 мм, площадь сечения прямоугольной стали – от 24 мм2, с толщиной стенок не меньше 2,5 мм.

Безусловно, монтаж заземления потребует прокладывать заземляющие провода непосредственно по частному дому, даче или другому зданию, электробезопасность которого требуется осуществить. К внутренним заземляющим проводам также выдвигают специальные требования – их сечение должно быть равным площади сечения фазной жилы, но больше нормативного минимума (диаметр поперечника):

• 1,5 мм – для изолированного медного;
• 2,5 – для изолированного алюминиевого;
• 4 мм – для медного без изоляции;
• 6 мм – для алюминиевого без изоляции.

Коммутация всех проводников заземления с контуром должна проводиться с помощью специальной PE (Protection Earth) шины из электротехнической бронзы, которая должна быть установлена в электрощитке.

Пример щитка заземления

Одной из самых распространенных ошибок, совершаемых при подключении электроприборов к заземляющему контуру своими руками, является нарушения порядки их подсоединения

Обратите внимание, что оно должно всегда проводиться параллельно – от каждого устройства на щиток должен идти отдельный заземляющий провод

Соединение в одной точке в доме.

Соединение в одной точке у заземления.

Присоединение к шине.

При последовательном подключении или подключении на одну площадку шины, аварийные устройства будут «тянуть», создавая таким образом помехи. Такое нарушение правил подключения электроприборов называется электромагнитной несовместимостью. Из-за нее возникает высокая опасность для жизни во время устранения аварии.

Для чего служит защитное заземление

Когда простого обывателя спрашивают для чего нужно заземление, то в ответ получают: «Чтобы не ударило током». Данная трактовка является, по сути, правильной, но неполной.

Кроме защиты человека от поражения электрическим током, защитное заземление выполняет и другие важные задачи, о которых обычно забывают.

ПУЭ определяют значение этого термина так:

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю, тем самым защищая человека от поражения электрическим током.

По сути металлическая конструкция (штырь, несколько штырей, горизонтальный заземлитель), закапываемая в грунт, является заземлителем, а совокупность заземлителя и подключенных к нему проводов называется заземляющим устройством (ЗУ).

Настоящие определения и термины действительны и применимы в электроустановках как для частного дома, так и для промышленного предприятия или офисного здания.

Очевидно, что одно только заземление не может обеспечить безопасную работу электроустановки, поскольку при повреждении изоляции токоведущих проводников произойдёт короткое замыкание, которое, при отсутствии дополнительной защиты в виде предохранителей и автоматических выключателей однозначно приведёт сильнейшему нагреву кабелей и возгоранию.

Принцип работы заземления

При возникновении повреждения в изоляции фазового провода возникает угроза замыкания фазы на корпуса электрооборудования, водопроводных и отопительных труб, и иные предметов из токопроводящих материалов. Сырость и влага усугубляют угрозу поражения током при нахождении людей в помещении, где произошёл аварийный пробой в цепи. Для предотвращения несчастных случаев, связанных с ударом тока из-за неисправной изоляции, применяются заземляющие устройства. Принцип работы заземления – соединение при помощи заземляющихпроводников всех потенциально опасных металлических частейв помещении с землёй.

Особенности электролитического заземления

Данная разновидность заземления эффективно используется в местах песчаной, вечномерзлой и каменистой почвы. Также в условиях, где грунт имеет высокое удельное сопротивление и требуется специальное оборудование для установки обычных электродов.

Немного о достоинствах электролитического заземления

На самом деле, как и штыревое заземление, электролитическое обладает некоторыми весьма важными достоинствами.

1. Этот тип электродов обеспечивает минимальное сопротивление грунту, примерно до 10 раз меньше в отличие от традиционных заземлителей.
2. Выполняется из специальной смеси, предшествующей образованию коррозии.
3. Имеет длительный срок службы. Если стальной электрод заземления служит около 5-7 лет, то электролитический порядка 50.
4. Не требует большой глубины для установки, достаточно вмонтировать заземлитель на полметра.

Принцип работы электрода

Главным элементом данного типа заземления считается труба Г-образной формы. Она вбивается на определенную глубину, которая предварительно заполняется смесью из минеральных солей. Вещество впитывает воду из окружающего грунта, создавая при этом выщелачивание, вследствие чего образуется электролит. Затем этот же электрод проникает в почву, увеличивая ее токопроводимые свойства. Удельное сопротивление снижается, и как следствие уменьшается промерзание почвенного слоя.

Часто после окончания изготовления проекта, происходит подтаивание грунта рядом с строением. К сожалению, это очень опасно для фундамента и грозит осадкой дома. Поэтому электрики рекомендуют при проектировании электролитического заземления учитывать фактор повреждения зданий, а, следовательно, требуют отдалятся от мест застройки.

В условиях сильного промерзания почвы принято использовать горизонтальные электроды. Они являются доступными и простыми в монтаже. Однако, при любой возможности работать буровым оборудованием, лучше всего установить вертикальный заземлитель.

Как проверить электрод?

Заземлители электролитического типа требуют регулярной проверки на работоспособность. Проводят его обслуживание однажды в 2-3 года

Здесь важно определить превратилась ли смесь в электролит. Если электролит образовался, проводят замену смеси, то есть добавляют новый состав солей

Аналогично проверяется каждый электрод, если он не один. Таким образом, установка будет служить еще несколько лет.

Схемы подключения

Самыми популярными схемами подключения заземлителей являются:

Замкнутая, в форме треугольника (рис. 3). Главным достоинством можно назвать более стабильную и надежная работа. В случае повреждения перемычки между стержнями, контур все равно будет продолжать работать (но с другой стороны).

Линейная (рис. 4). Последовательное соединение в одну линию вкопанных металлических колышков. Недостатком такого контура можно назвать то, что при выходе из строя перемычки контур работать не будет.

Рис. 4 Принципиальная схема линейного вида

Кроме вышеперечисленных разновидностей схем контуров можно еще использовать формы:

1. прямоугольника;
2. овала.

Рис. 5 Формы контуров заземления

Необходимые инструменты и материалы:

1. аппарат для сварки;
2. режущий инструмент (болгарка);
3. лопата;
4. перфоратор;
5. гаечные ключи;
6. измеритель сопротивления;
7. измеритель тока;
8. измеритель напряжения.

Кроме вышеперечисленных приспособлений необходимо использовать:

• Уголок из коррозионно-стойкой стали, его размеры могут быть 50х50, 60х60 мм. Длина – более 2 метров. Также возможно использование стальной трубы, диаметром не менее 32 мм с толщиной стенки более 3,5-4 мм.
• Металлические полосы (3 штуки). Их параметры: длина – 120-130 см; ширина – 4-6 см; толщина стенки – 4-6 мм.
• Полоса стальная из нержавеющего материала 40х4, 50х5 мм. Она соединяет контур заземления и крыльцо дома.
• Болты М10, М8.
• Токопроводник медный, диаметром не меньше 6-7 мм2.

Все вышеприведенные параметры, необходимо проверить, используя измеритель.

Системы заземления. Какую лучше применить

Существует таких систем шесть, но в нашей действительности применяются как правило две: TN-S-C и TT. Рассмотрим TN-S-C, эта схема предусматривает что нулевой провод (N) на подстанции заземлён. При этом земля (PE) и ноль (N) к частному домовладению подводится одним проводом (PEN) и затем у потребителя в электрощитке разделяется снова на два.

 Схемы заземления TN-S-C для частного дома

В случае применения такой схемы выполнения заземления для защиты достаточно наличие автоматов, УЗО не обязательно. Но, следует знать, что при обрыве провода PEN к домовладению в доме на земляной шине появляется напряжение фазы. По правилам ПУЭ требуется защита провода PEN и заземление на столбах через 100 или 200 метров.

Из-за длительной эксплуатации и изношенности, большинство линий электропередач не отвечают этим требованиям. Поэтому рекомендуется применять систему ТТ. В этой схеме провод PE идёт на щиток от контура заземления, а не от подстанции (схема TN-S-C). В этой системе защитный провод более защищён, но необходимо применение УЗО или дифавтомата. Без них защита не обеспечивается, их применение обязательно.

Схема заземления ТТ для частного дома

ПУЭ 7, п.1.7.59 гласит, что если условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены (т.е. магистральная линия находится в таком плачевном состоянии, что не может обеспечить надёжность проводника PEN), то только тогда допускается заземляться по схеме ТТ.

Монтаж

Для монтажа потребуется универсальный набор ключей, инструмент для выкапывания траншеи и прибор для измерения сопротивления заземления. Чтобы смонтировать заземляющее устройство, нужно руководствоваться следующим порядком действий:

1. Выкопать траншею глубиной 70 см, длиной около 2200 см и шириной около 30 см.
2. Перед установкой электрода на дно готовой траншеи уложить околоэлектродный заполнитель.
3. Установить электрод на дно траншеи так, чтобы короткая часть трубы, с отверстием для заполнения, была направлена вверх.
4. Высыпать оставшийся заполнитель в траншею поверх уложенного электрода.
5. Смонтировать колодец в верхней части трубы.
6. Подсоединить заземляющий проводник с помощью зажима к трубе и заизолировать соединение специальной лентой.
7. В заливное отверстие электрода влить около 20 литров обычной воды, с помощью которой начнется процесс образования электролита.
8. Подключить заземляющий проводник к корпусу заземляемого электроприбора и произвести замер сопротивления. Если показания в норме, то заземляющий проводник на время отсоединяют от корпуса электроприбора для безопасного ведения работ. Если сопротивление слишком высокое, то нужно принять меры для его снижения.
9. После этого засыпают траншею, оставляя горловину электрода над поверхностью земли.
10. Затем подключают заземляющий проводник к корпусу заземляемого устройства.

Установка контура заземления

Цифровой измеритель мощности, тока, амперметр, напряжения и энергии в электросети с ЖК дисплеем

Согласно классическому порядку монтажа контура заземления, сначала выполняются подготовительные работы, затем осуществляют непосредственно установку устройства и измеряют сопротивление.

Подготовка к монтажу

Для монтажа необходимо подготовить инструменты:

• лопату;
• болгарку или ножовку по металлу;
• сварочный инвертор;
• перфоратор;
• гаечные ключи на 8, 10;
• измерители тока, напряжения, сопротивления.

Подготовка к заземлению в частном доме

Из материалов потребуются:

• Уголки, изготовленные из стойкой к коррозии стали, 40×40×4/50×50×5 см и длиной не менее 2,5 м. Или стальные круглые стержни диаметром 20 мм.
• Три металлических полосы длиной 250 см, шириной от 40 до 60 мм и толщиной в районе 5 мм. Чем больше расстояние между электродами, тем лучше растекание токов, так как электромагнитные поля меньше взаимодействуют друг с другом. В идеале расстояние между электродами должно соответствовать их длине или увеличиваться кратно этому параметру.
• Полоса из нержавеющей стали для соединения контура с фундаментом 40×4 или 50×5 мм или силовой кабель.
• Болты М8, М10.
• Токопроводник из меди.

Монтаж защитного устройства

Земельная подготовка к прокладке контура заземления

Первым шагом делают траншеи глубиной порядка 80 см под контур заземления и полосу, соединяющую систему с фундаментом. Конфигурация траншей должна соответствовать форме контура заземления. В данном случае выполняется заземление в виде треугольника со сторонами размером по 2,5 м каждая.

Металлические уголки стоит заострить, чтобы они легче входили в грунт. Их вбивают в почву, а не выкапывают углубления. Электроды должны войти в грунт плотно. Перемычки приваривают к электродам. Обрабатывают сварные швы битумной мастикой для защиты от коррозии. Кабель по траншее подводят в дом, к электрощитку. Для этого с помощью болтов и гаек закрепляют на вертикальный заземлитель запакованный в концевой контакт кабель. Для этого используют шины из меди (10мм2), алюминия (16 мм2) или металла (75 мм2). Засыпают контур сначала песком, потом землей.

Замер сопротивления защитного устройства

Измерение сопротивления заземляющих устройств

Чтобы проконтролировать работоспособность устройства, рекомендуется замерить его сопротивление растеканию токов по всем правилам. Работы лучше выполнять зимой или летом, когда сопротивление грунта максимальное. За норму сопротивления защитного контура принимают показатели 15, 30, 60 Ом или 2, 4 и 8 Ом при измерении с естественными заземлителями и повторными заземлителями отходящих линий для сети 660-380, 380-220 или 220-127 В, соответственно.

Проверка сопротивления в контуре

Чтобы замерить заземление правильно, должны использоваться специальные измерительные устройства – «МС-08» или «МС-416» и пробные электроды. Методика такова:

1. Потенциальный электрод размещают между контуром и домом на расстоянии не менее 20 м. Другой на прямой линии с первым и защитным устройством, на расстоянии не более 40 м.
2. Подключив напряжение, измеряют сопротивление.
3. Измерение заземления проводят несколько раз, постепенно приближая выносной электрод, но не ближе чем на 5 м.

Использование шины

При выполнении плана электрооборудования монтаж заземляющих устройств обычно включает в себя установку шин. Они размещаются рядом с распределительными щитами и рубильниками, находящимися под напряжением, и выполняют роль узловых соединений для нескольких проводников от внутреннего заземляющего контура. При помощи шины к заземляющему контуру можно подключить электрооборудование с различными характеристиками энергопотребления, а также заземляющие магистрали от разных помещений. С шиной при помощи заземляющего болта соединяется внешний контур, выходящий на заземлители.

« вернуться

Как обыкновенный человек может попасть под действие тока в собственном жилище, на производстве и в любом другом месте: краткое пояснение физических процессов

Правила безопасности учитывают несколько вариантов развития подобных событий и предлагают технические решения для спасения от них

Это важно хорошо понимать

Какие опасности скрыты в схеме существующей бытовой сети

Современные квартиры буквально напичканы электрическими помощниками, облегчающими наш быт. Их производители стремятся максимально обезопасить пользователей, но от них не все зависит.

Любая техника имеет ограниченный ресурс, а качество ее изготовления, складского хранения и эксплуатации не всегда соответствует техническим нормативам. Поломки возникают случайно в самых неожиданных местах.

Например, через сгоревший ТЭН с нарушенной изоляцией фаза элементарно распространяется через окружающую его водную среду в стиральной или посудомоечной машине.

Подобное повреждение диэлектрического слоя происходит довольно часто. При включении электрического прибора с нарушенной изоляцией высокий потенциал фазы переходит на токопроводящий корпус.

Стоит человеку до него дотронуться, как он попадает под напряжение, а через его тело начинает протекать опасный ток.

Его величина по закону Ома ограничивается только общим сопротивлением участка цепи, которое носит случайный характер. Сила протекающего тока может иметь значения от десятых долей ампера и значительно больше. Исход получения электротравмы предсказуем.

Если же корпус бытового прибора надежно заземлен, то картина протекания тока через человека резко меняется.

Сопротивление заземляющего контура строго регламентируется и поддерживается на безопасном пределе. За счет этого потенциал фазы стекает с корпуса. Когда к нему дотронется человек, то создаваемая нагрузка через его тело своей силой не сможет причинить большого вреда организму.

А чтобы его еще уменьшить в схему вводятся:

• автоматические выключатели, реагирующие даже на перегруз, а не только короткие замыкания;
• дифференциальные автоматы и УЗО, срабатывающие от утечек.

Однако в этом вопросе тоже не все так просто, ибо даже правильно настроенный автомат может банально не сработать из-за того, что при его выборе Таких случаев встречается много: проводка выгорает (возможно и здание), а защита не отрабатывает.

По этой причине включение УЗО в схему обязательно: оно отработает от возникшей утечки.

Как можно получить удар током от случайных источников напряжения

Жилые и производственные помещения содержат в своей конструкции не только закрытое изоляцией электрическое оборудование, но и массу технических систем (водопроводы, газопроводы, антенны, воздуховоды, арматура стен, рельсы и шахты лифтов…) выполненных из стальных или иных токопроводящих материалов.

В силу различных обстоятельств на них может быть подано напряжение (удар молнии, пробой изоляции бытовой сети, ошибки электриков или домашних мастеров…).

Когда человек прикоснётся к такому предмету, то через него может потечь опасный разряд.

Его величина не предсказуема, зависит от многих случайных факторов, но она весьма опасна для жизни.

Поэтому все токопроводящие магистрали, даже не относящиеся к электрической схеме, подключаются к контуру заземления здания. Такое их соединение называется ОСУП — основная система уравнивания потенциалов. Она призвана надежно отводить случайно появляющийся опасный потенциал из зоны обитания людей.

В многоэтажных зданиях современного панельного или монолитного строительства подобные технические системы, например, трубопроводы различного назначения имеют большую протяженность, достигая нескольких сотен метров.

Если через них станет проходить ток большого разряда, то на такой длине, имеющей увеличенное сопротивление, возникает падение напряжения. Оно тоже опасно для людей, поэтому подлежит снижению.

С этой целью во всех квартирах все токопроводящие части, не относящиеся к электрической схеме (трубы, краны, батареи, даже акрилловые ванны, собирающие статическое электричество), тоже подлежат подключению к контуру заземляющего устройства здания.

Такое соединение называется ДСУП или дополнительная система уравнивания потенциалов.

Здесь тоже важно использовать защиты типа УЗО или дифавтоматы. Все эти процессы важно представлять для того, чтобы не совершать грубых ошибок и не нарушать действующие правила безопасности.

Все эти процессы важно представлять для того, чтобы не совершать грубых ошибок и не нарушать действующие правила безопасности.

А как работает заземляющая конструкция в этих ситуациях я рассказываю дальше.

Монтаж электролитического заземления

В комплект входят г-образный электрод из нержавеющей трубы, перфорированной, длинной три метра, заполненный специальным наполнителем, четыре мешка глинисто – графитного порошка, хомут с многожильным медным проводом, для подключения ко внутреннему контуру дома

Выкапывается траншея 50 сантиметров глубиной и 3 метра длинной. Дно траншеи посыпается глинисто графитной смесью, на неё укладывается электрод, согнутой частью вверх. На электрод высыпают оставшуюся часть глинисто – графитной смеси и засыпают грунтом.

На выходящую наверх часть электрода устанавливают хомут с многожильным проводом для соединения с шиной внутренней части заземления дома, надевают оголовок для обслуживания. Изолируют места контактов специальной лентой из комплекта с гидрофобным покрытием.  Времени уходит на монтаж – 3 часа.

Суть работы УЗО состоит в том, что оно фиксирует разницу между поступающим током и возвращающимся.  Если разница превысит допустимую норму срабатывает механизм отключения от подачи электрической энергии УЗО стала безусловным для социально бытовых сетей в частных домах, в квартирах, во влажных помещениях, где есть стиральные и посудомоечные машины, в детских комнатах, для защиты детей от поражения электрическим током.

При всём этом часто возникает вопрос – можно ли подключать УЗО без заземления?

Давно известно, что корпус каждого электрического прибора имеет свой потенциал, а разность между этими приборами не равняется нулю! А потому возникает необходимость в объединении всех приборов одной шиной, чтобы уровнять потенциалы.

Вот и получается, что без заземления никак не обойтись.  Ведь при нарушении изоляции УЗО будет ожидать утечки, а утечки нет, потому как нет заземления, а значит нет и утечки. Вывод — заземление необходимо.

В местах проживания где нет грунта, как такового, существует заземление «Елочка», получившее такое название за свою форму. Выбирают одну из стен, как правило глухую. На ней крепят куски металлической ленты, толщиной 6 миллиметров а шириной 8 сантиметров и соединяют их между собой на сварке так, что они становятся похожими на елочки.

Эти ёлочки соединяют между собой последовательно в одну схему, получая, тем самым, как бы емкость со своим потенциалом, способную рассеивать электрическую утечку.

Особенности

Существуют три основных типа установки. Первый из них – это несколько вертикальных электродов, вбитых на большую глубину. Второй – более простой в монтаже, это большее количество вертикальных электродов, установленных на небольшую глубину, в этом случае сопротивление набирается их количеством, а не глубиной залегания. Третий вариант – это различного рода специальные комплекты электродов, предназначенные для решения конкретной задачи, такие, например, как комплект ZZ-000-424 компании ZANDZ. Это заземляющий комплект из 4-х сборных электродов с обвязкой, предназначенный для защиты контейнерных сооружений. По типу можно выделить основное и повторное заземление, которое применяется для дублирования или в качестве замены первому. По устройству разделяют глубинно-штыревое и электролитическое заземление.

В отличие от других способов, глубинное заземление обладает рядом преимуществ:

• компактность установки;
• сравнительная простота монтажа;
• функционирование без техобслуживания;
• долговечность системы.

Несмотря на большое количество плюсов, модульная система защиты имеет недостатки, в том числе сложность установки в каменистую почву, а также возможность быстрого выхода электродов из строя при эксплуатации в агрессивных грунтах. Во всех этих случаях вполне можно использовать эти способы защиты.

Типы и конструкции заземления

В частных домах требования ПУЭ допускают использование различных типов заземлений. В конструкцию обычного контура входят вертикальные электроды и одна горизонтальная перемычка. Все элементы должны быть одного размера и с круглым сечением в разрезе. Обычно они изготавливаются из толстой арматуры, труб или стальных прутьев.

Классической фигурой является контур заземления с конфигурацией треугольник, состоящий из арматурных прутьев в количестве 3 штук, размером 2 метра и более. Чем больше расстояние между прутками, тем эффективнее будет работать система. Минимальная дистанция составляет 1,5 м.

После того как электроды забиты в грунт, они соединяются между собой. На каждую сторону устанавливается отдельная полоса, закрепляемая на одной и той же высоте. Это и есть медные или стальные горизонтальные заземлители устанавливаемые на верхнюю часть штырей.

Место для установки контура в частном доме выбирается там, куда люди заходят очень редко. Предпочтение отдается северной стороне, которая плохо освещается и способствует сохранению в почве большого количества влаги. Расстояние от контура до стены дома должно быть не менее 1 метра.

В другом варианте заземление имеет конструкцию глубинного типа. В нем практически отсутствуют минусы, характерные для обычного способа, поскольку используется модульно-штыревая система. Весь комплект для сборки, сделанный на заводе, в техническом плане подтверждается сертификатом. Основным преимуществом данных систем является их соответствие нормативам, они отличаются повышенным сроком службы – от 30 лет и выше.

Электрический заряд стабильно растекается, независимо от погодных условий. Глубина залегания электродов достигает 30 метров, обеспечивая качество и надежность заземления, а вся собранная схема не требует постоянных проверок.