Как сделать по госту заземление

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 04.10.2024

Важность вопроса

Если Вы задаетесь вопросом, обязательно ли нужно делать заземление в своем дачном домике либо коттедже, то сразу же говорим, что без защитного контура нельзя обойтись. Даже по нормативам ПУЭ, СНиП и ГОСТу требуется делать специальный отвод, который обезопасит Вас от поражения электрическим током. Организация системы TN-S (ее правильное название) в сети 220 и 380 Вольт должна производиться еще при строительстве, т.к. потом это делать более затратно (необходимо будет менять двухжильный кабель на трех- либо пятижильный по всему дому).

Если вы приобрели дом, в котором отсутствует заземление, то необходимо его смонтировать и подключить. Монтаж системы заземления достаточно простой. Помимо заземления, необходимо создать молниезащиту. О том, как сделать громоотвод своими руками , мы рассказывали в отдельной статье.

Устройство контура заземления

Требования к заземлению и занулению определяются в ПУЭ Глава 1.7 . Также перед организацией защитного контура рекомендуем изучить ГОСТ Р 50571.5.54-2013 .

Контур заземляющего устройства представляет из себя электроды, вкопанные в землю и соединенные между собой электродом - стержнем из металла или металлической полосой. Обычно заземляющий контур делают в форме треугольника или квадрата. На фото показано, как устанавливать заземлители в траншею.

При устройстве заземления вертикальные заземлители должны закладываться на глубину 0,5-0,6 м от уровня планировочной отметки земли и выступать от дна траншеи на 0,1-0,2 м. Расстояние между электродами 2,5-3 м. Горизонтальные заземлители и соединительные полосы между вертикальными заземлителями укладывают в траншеи глубиной 0,6-0,7 м от уровня планировочной отметки земли.

Порядок обустройства и эксплуатации защитных электротехнических приспособлений регламентируется основными положениями ПУЭ, утвержденными МЭР, согласно приказу от 08.07.2002 года. В настоящее время подготовлена седьмая редакция этих нормативов, распространяющая своё действие на все электротехническое оборудование, включая заземляющий контур (смотрите рисунок ниже).

Для получения полной информации о тех требованиях, которые предъявляются к электроустановкам и защитным системам, рассмотрим их конкретное содержание на примере действующего контура заземления. Нормы ПУЭ для данного типа устройств касаются в основном такого важного параметра, как сопротивление заземления.

Вопросы, затрагиваемые в ПУЭ

Регламентирование порядка эксплуатации различных видов защитных систем может быть представлено в виде определённого набора требований, касающихся обустройства отдельных конструкций.

Согласно им, функциональная готовность контуров заземления, в состав которых входит целый набор конструктивных элементов, должна подтверждаться следующими техническими данными:

Описание конструкции и состава защитных устройств, применяемых в действующих электроустановках;
Формулы для расчета их размеров, а также нормы сопротивления заземляющих устройств (ЗУ);
Таблицы с корректировочными коэффициентами, позволяющими вводить поправки на качество и состояние грунта в месте размещения контура (с учётом материала отдельных элементов);
Порядок организации и проведения контрольных испытаний, имеющихся у систем заземления.

На заметку. Наличие документально подтверждённых данных о рабочих характеристиках и надёжности функционирования контура заземления частного дома, например, позволит исключить вероятность поражения электрическим током животных и жильцов.

При его обустройстве предписывается действовать в строгом соответствии с ПУЭ, а также соблюдать все требования, касающиеся эксплуатации данного защитного устройства.

Конструкция контура

Составные части

Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.

Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ.

Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

Дополнительная информация. Условно к этой конструкции можно отнести соединительные медные провода в виде жгута или оплётки.

Эти составляющие устройства необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).

Различие по месту устройства

Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).

При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.

Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.

Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.

Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S).

Влияние почвы на сопротивление Rз

Практически доказано, что сопротивление заземляющего устройства в значительной степени определяется состоянием грунта в месте расположения заземлителя. В свою очередь, характеристики почвы в зоне проведения защитных работ зависят от следующих факторов:

Дополнительная информация. При оценке влажности следует знать, что сланцы и глина хорошо удерживают воду, а песчаные почвы, напротив, плохо.

Наличие в почве каменистых составляющих, в которых обустроить заземление попросту невозможно (в этом случае приходится выбирать другое место);
Возможность искусственного увлажнения грунта в особо засушливые летние периоды;
Химический состав почвы (наличие в ней солевых составляющих).

В зависимости от состава грунта, он может быть отнесён к тому или иному виду (смотрите фото ниже).

Исходя из особенностей формирования сопротивления заземлителя, предполагающих его снижение при увлажнении и повышении солевой концентрации, в случае крайней необходимости в грунт искусственно вводятся порции влажного химиката NaCl.

Хорошие грунты с точки зрения обустройства заземления – это суглинистые почвы с высоким содержанием торфяных составляющих и солей.

Устройство и типы контуров

Стандартный контур заземления изготавливается не только в виде оптимального для большинства условий треугольника; он может иметь форму линии, прямоугольника, угла или даже дуги (овала). При рассмотрении каждой из этих конструкций с точки зрения их сопротивления необходимо отметить следующее:

Выбор треугольника в качестве основного вида заземлителя объясняется тем, что в этом случае удаётся получить максимальную зону рассеивания при небольшой занимаемой площади. Материальные затраты на такую конструкцию минимальны, а величина сопротивления растеканию в грунте при правильном её обустройстве соответствует нормативам.

Расстояние между штырями треугольного контура обычно выбирается равным длине, а максимальное удаление одного от другого может быть вдвое больше. Так, если штыри заглубляются в землю на 250 сантиметров, оно может достигать 5-ти метров. Лишь при соблюдении этих условий удаётся получить оптимальные характеристики зарытого в землю сооружения.

Линейный контур представляет собой цепочку штырей, вбитых в землю с определённым шагом, равным примерно 5-10 метров (смотрите рисунок далее по тексту).

В отдельных случаях, зависящих от условий местности, конструкция сооружается в виде полукруга; при этом штыри располагаются на том же удалении один от другого. В таком распределённом устройстве сопротивление должно быть минимальным именно в точках соприкосновения прутьев с грунтом. Для достижения требуемого показателя Rз штырей забивается как можно больше.

Все остальные типы конструкций являются модификациями описанных выше заземлителей, а предъявляемые к ним требования по сопротивлению стекания являются производными от уже рассмотренных.

Виды материала (профили)

Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.

В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:

При выборе штырей предпочтение должно отдаваться заготовкам из черного металла;
Наиболее часто применяется пруток типоразмером 16-20 мм или уголок с параметрами 50х50х5 мм и толщиной металла около 5 мм;
Применять в качестве элементов контура арматуру не допускается, поскольку она обладает каленой поверхностью, влияющей на нормальное стекание тока;
Для этих целей подходит именно чистый пруток, а не его арматурный заменитель.

Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий.

Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.

К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:

С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.

На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.

Из чего делается металлосвязь

Соединяющие штыри элементы (металлосвязь) обычно изготавливается из следующих электротехнических материалов:

Типовая медная шина, имеющая сечение на менее 10 мм2;
Алюминиевая полоса с поперечным сечением порядка 16 мм2;
Стальная полоска 100 мм2 (типоразмер – 25х5 мм).

Классическая металлосвязь делается обычно в виде нарезанных по размеру стальных полос, крепящихся на сварку к уголкам или оголовкам прутка.

Важно! От качества сварочного сочленения зависит, сможет ли данное заземляющее устройство или контур пройти проверочные испытания на соответствие переходного сопротивления нормируемому значению (4 Ома).

При применении более дорогих алюминиевых (медных) полосок к ним на сварку крепится болт подходящего типоразмера, на котором впоследствии фиксируются подводящие шины. Главное, на что нужно обращать внимание при обустройстве любых соединений, – это надёжность получаемого в результате контакта.

Для этого перед оформлением болтового сочленения необходимо тщательно зачистить обе соединяемые детали до появления блеска чистого металла. Дополнительно эти места желательно обработать шкуркой, а после закручивания болта хорошо его поджать, что обеспечит более надёжный контакт.

Самостоятельное изготовление

После подготовки всех необходимых материалов и выбора подходящего места для обустройства заземления можно переходить к непосредственным операциям по сборке заземляющего контура. На подготовительной стадии нарезаются трубные или другие профильные отрезки, размер которых выбирается на 20-30 см больше расчётного (это нужно для компенсации изгиба вершины заготовки при её вбивании в землю).

Дополнительная информация. Для облегчения забивания таких отрезков рекомендуется заострить их нижний срез посредством болгарки с обрезным диском.

Одновременно с подготовкой точечных штыревых заземлителей начинается этап земляных работ, состоящих в подготовке канавок со скошенными краями (для лучшего удерживания грунта от осыпания).

Порядок производимых при земляных работах операций выглядит следующим образом:

Сначала подготавливается (расчищается) площадка под будущий контур заземления и делается его разметка;
Затем по уже нанесённой разметке выкапываются канавки глубиной 70-80 см и шириной порядка 50 см (глубина выбирается из соображения минимальной коррозии металлосвязей);
После этого нарезанные по длине штыри забиваются в намеченных точках так, чтобы над поверхностью выступало около 20 см (смотрите фото ниже);

По завершении монтажа всех вертикальных элементов верхние их части срезаются, а контактные площадки тщательно зачищаются, после чего к ним привариваются металлосвязи;
После того, как все сварочные швы остынут, они зачищаются болгаркой со шлифовальным диском, а затем окрашиваются специальной защитной краской на основе гудрона;

Обратите внимание! Покраске подвергаются лишь места образования сварных сочленений, наиболее подверженные коррозии.

Далее от ближайшей к жилому строению точки КЗ прокапывают канавку на ту же глубину, что была вырыта под металлосвязи (её ширина может быть чуть меньше, поскольку соединительная полоса делается цельной, не требующей проведения сварных работ);
Затем в подготовленную траншею укладывается полоса металла с типоразмером не менее 25х4 мм, которая впоследствии приваривается к штырю или перемычке (металлосвязи);
На заключительной стадии работ у самой стены дома уже проложенная металлическая полоса поднимается на высоту порядка 200 мм, где к ней на болт или сварку подсоединяется шина (провод), идущая на ГЗШ распределительного щитка (фото ниже).

Для подключения готового заземления в действующую цепь электроснабжения потребуется ознакомиться с существующими схемами организации заземления.

Ввод в дом

На шину заземления распределительной системы контур заводится с помощью стальной полосы с типоразмером 24х4 мм или же медной и гибкой проволоки сечением 10 мм². В отдельных случаях, специально оговариваемых в ПУЭ, для этого допускается применять алюминиевый провод сечением 16 мм² (смотрите рисунок ниже).

При возможности выбора между предложенными выше вариантами предпочтение отдаётся медному проводу, имеющему наиболее подходящие для выполнения поставленной задачи характеристики.

Видео

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление

Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения

Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).

Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).

Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:

Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
в составе электросети объекта

Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд :-) между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
- при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
- при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
В3. Расчёт сопротивления заземления

Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей

При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

Заземление в частном доме это задача нуждающаяся в решении в первую очередь. Заземление решает проблему по защите потребителей от поражающего действия электрического тока. При неисправной изоляции проводов и приборов ток уходит через заземление.

В этом случае срабатывает устройство защиты (УЗО) и происходит отключение напряжения.

В полной мере заземление работает при правильном монтаже и соблюдении всех норм, правил и требований нормативных документов. При выполнении монтажа своими силами следует помнить об этом и строго следовать этим требованиям.

Ещё одна функция заземления - правильная работа электрических приборов. Для некоторых из них требуется подключение к “земле” напрямую, даже если оно есть в розетке. Поэтому на приборах есть специальный болт (электродуховка, стиралка, микроволновка).

При прикосновении к бытовым приборам мокрыми руками часто чувствуется лёгкое пощипывание. Оно не опасно, а избавиться от этого можно подключив “землю” прямо на корпус.

Нужно ли устройство заземления при строительстве своего дома

Суть работы заземления заключается в том, что это устройство направляющее электрический ток при неисправности электрических приборов и замыкании их на корпус по пути наименьшего сопротивления в землю.

Соединение шины заземления для ввода в дом

Поэтому весь ток направляется в контур заземления и при касании человеком опасных приборов или проводов не представляет опасности.

Обязательное применение заземления для любого частного жилого строения определяется нормами и правилами (ПУЭ, ГОСТы, СНИП).

Другое предназначение заземляющей системы: повышает долговечность и надёжность бытовой техники. Она защищает от помех в сети, перенапряжений и источников электромагнитных излучений.

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.

Что такое контур заземления: определение и устройство

Контур заземления - это электротехническое устройство с низким электрическим сопротивлением, позволяющее быстро отвести электрический ток в землю. Он представляет из себя две части, соединённые между собой - наружная и внутренняя система. Соединение этих частей осуществляется в электрощитке, расположенном на входе в дом.

Наружная система представляет из себя устройство которое позволяет перейти электрическому току в землю с последующим распределением его по площади. Она состоит, как правило из нескольких электродов забитых (закопанных) в землю и соединённых при помощи сварки пластинами определённого сечения. От них приваренная шина отходит в щит, где соединяется с внутренней частью.

Монтаж заземления в частном доме

Что такое внутренняя подсистема? Это разводка проводки заземления по всем комнатам и помещениям дома к розеткам и к мощным электроустановкам. Формируется общая шина, которая в электрощитке соединяется с внешним контуром.

Защитные свойства заземления очень просты. При нарушении изоляции проводов, ток из электросети по проводам внутренней системы попадает на внешний контур заземления. По электродам этого контура он стекает в землю. Из электротехники известно, что земля имеет большую электрическую ёмкость, что даёт уверенность в поглощении таких утечек электричества.

Виды контуров заземления

Для эффективной работы системы заземления оно должно распределять ток “стекания” в землю на несколько электродов увеличивающих площадь рассеивания. Существует два главных вида систем заземления.

Контур заземления - треугольник

В таком виде контура используется три штыря, которые сварены с помощью полос в треугольник с равными сторонами. Между электродами длина выбирается в зависимости от длины заглубления электрода до двух таких глубин. Т.е. для длины электрода (заглубление) 2м, сторона треугольника будет 2-4м.

Контур заземления - треугольник

При невозможности сделать замкнутую фигуру из-за конфигурации участка составляется вариант из нескольких электродов, их располагают полукругом или в линию. Между вбитыми штырями промежуток должен составлять 1-1,5 глубины погружения штырей. Минус способа - большое число электродов.

Контур заземления - линейный

Предлагаемые виды самые используемые при проектировании и устройстве систем заземления. Его можно сделать в виде любой геометрической фигуры (прямоугольник, круг и т.д.), но надо понимать что это потребует соответствующее количество заземляющих штырей. Основное достоинство таких систем - при разрыве соединения между электродами функции системы заземления сохраняются.

Важно! Линейный контур работает по принципу гирлянды и повреждение перемычки выводит из эксплуатации определенный его участок.

Требования к контуру заземления

Для эффективной работы заземления согласно ПУЭ он должен соответствовать правилам:
1. Штыри заземления, сваренные в контур должны находиться не менее 1 метра и не более 10 метров от дома. Наиболее правильное расстояние от фундамента 2-4 метра.
2. Стержни необходимо забивать на глубину 2-3 метра.
3. Соединение электродов производится полосой из металла при помощи сварки. От щита до контура заземления применяется шина более 16 квадратных миллиметров. Для присоединения проводов к заземлению в щите может производиться с помощью болтов.
4. Сопротивление заземления для напряжения в 380 вольт должно быть не выше 4 Ом, а для напряжения в 220 вольт - 8 Ом.
Внешняя часть системы заземления заглублена в землю, поэтому к ней предъявляются определённые требования. Она должна находиться ниже промерзания грунта, иначе электроды будут выталкиваться из-за вспучивания земли. Электроды должны быть такие, чтобы их можно было вбить в твёрдый грунт.

Рекомендуемые типы и параметры забиваемых электродов:
- уголок толщина металла не менее 4 мм, любой размер;
- труба диаметром удобным для забивания, с толщиной стенки не менее 3 мм;
- стержень диаметром не менее 14 мм, более мелкий загибается при погружении в землю;
- полоса для соединения электродов, толщиной не менее 3 мм, шириной более 10 мм.
Минимальная длина электродов выбирается 1,5 метра, штыри располагаются на расстоянии 1-2 длины электрода. Следует учитывать, что электроды (их длина) должны быть на 15-20 сантиметров ниже уровня промерзания почвы.

Разрабатываем схему заземления

Для того, чтобы организовать устройство заземление для частного дома необходимо проработать схему заземляющего контура. Самой популярной и наиболее часто применяемой является схема в виде треугольника.

Как правило 3 электрода стоят в его вершинах, можно добавить дополнительные, которые забивают по прямой линии между вершинами.

В случае невозможности выполнить такой контур, электроды можно установить в линию, прямоугольник, полукругом или волной. Но нужно заметить, что треугольная схема контура заземления значительно эффективнее.

Материалы для контура заземления

Электроды для устройства системы заземления делают из прочного металлического профиля или прута. При достаточной толщине их электрическое сопротивление должно удовлетворять предъявляемым требованиям. Они сравнительно легко могут быть погружены в землю их забиванием. Применяемые для изготовления контура заземления материалы:
1. Стержень. Берётся пруток диаметром более 14 мм. Арматура как правило для этих целей не используется, т.к. при закалке арматуры повышается её удельное сопротивление.
2. Труба. Диаметр более 40 мм, толщина стенки не менее 4 мм. Внизу трубы рекомендуется сделать отверстия. При засушливом климате и погоде в трубу можно залить солёной воды, это повышает электропроводность грунта.
3. Уголок. Размер 50х50, толщиной не менее 4 мм. Низ уголка делают острым, что облегчает процесс его забивания в землю.
Из чего делать металлосвязь

Металлосвязь, т.е. соединение вбитых в землю электродов между собой выполняется при помощи следующих материалов:
1. Медный провод или шина, площадь сечения - 10 кв. мм и больше.
2. Стальная шина, сечением - 48 кв. мм.
3. Алюминиевый провод или полоса, площадь сечения более 16 кв. мм.
Для таких целей предпочтительна полоса из стали 25-30х5 мм. Соединение такой полосы с электродами производится с помощью электросварки, что обеспечивает надёжность соединения. При использовании алюминиевых или медных проводников, присоединение производится при помощи болтового соединения.

Расположение штырей устройства заземления

Самостоятельный монтаж заземления

Для контура заземления необходимо выбрать место. Его нужно расположить там, куда меньше всего будут заходить люди и ваши домашние питомцы. От фундамента должно быть расстояние больше 1 метра. На участке делаются отметки мест где будут находиться штыри. Располагают их в форме равностороннего треугольника.

Земляные работы. После нанесения разметки по прямой между штырями прокапывается траншея глубиной в полметра. Такая же траншея для прокладки шины, копается от контура заземления к вводному электрощитку.

Далее, придерживаясь выбранной схемы вбиваем стержни на необходимую длину. Они соединяются полосой из металла при помощи сварки. Дальше шина приваренная к контуру заземления прокладывается в траншее к электрощитку.

Ввод в дом. Шина подведённая к дому заводится в электрощиток. В ней сверлится отверстие и болтом с гайкой соединяется с определённой жилой кабеля. При схеме TN-C-S заведённая в щиток шина присоединяется к шине - расщепителю.

Проверка готового заземления

После выполнения всех операций по монтажу и подключению контура заземления, необходимо провести его проверку методом измерения его электрического сопротивления. Параметры этой величины не должны выходить за пределы, указанные в нормирующих документах.

В домашних условиях можно воспользоваться простым методом проверки. Лампочка от 100 до 150 Вт подключается между фазой и заземлением.

Проверка исполнения заземления при помощи лампы

По свечению лампы делаются выводы:
- если лампа не загорается - заземление сделано неправильно;
- горение лампы неярким, тусклым светом говорит о некачественном соединении элементов контура заземления или соединений при подключении;
- яркое горение лампы говорит о хорошей работе заземления.
При такой проверке, в случае наличия в цепи УЗО, оно может сработать, что говорит о рабочем состоянии контура.

Проверка с помощью мультиметра.

Проверка заземления мультиметром

Проводится она по следующей методике:
- необходимо подать напряжение, включив вводной автомат;
- на мультиметре выберите режим измерения напряжения;
- присоединяем концы мультиметра между фазным и нулевым проводами. Прибор должен показать величину в районе 220 вольт;
- подобный замер делаем между фазой и заземляющим проводом. Напряжение может немного отличаться от предыдущего измерения, но само его наличие говорит о присутствии заземления;
- если напряжение отсутствует, то заземления нет, либо оно нерабочее.
Проверку можно доверить профессионалам. Такая проверка приведена в видео:

Готовые комплекты для монтажа заземления

Изготовление заземления собственными силами позволяет значительно снизить затраты. Но существуют готовые комплекты, позволяющие повысить надёжность контура.

Готовый комплект для монтажа заземления

На рынке представлены следующие модели:

Elmast - система производится в России. Стоимость - 8000 рублей.

ZandZ - электроды из нержавейки. Глубина погружения в грунт до 10 метров. Комплект обойдётся по цене - 23500 (элетроды длиной 5 метров).

Galmar – средняя стоимость — 41000 рублей (электроды длиной до 30 м).

Для российских потребителей на рынке существует несколько моделей. Это предоставляет большие возможности для выбора. Стоимость колеблется от 6000 до 28000 рублей.

Основные выводы

Необходимость устройства заземления не вызывает сомнения. Это требование техники безопасности и нормативных документов (ПУЭ). Оно защищает потребителей от поражения электрическим током и позволяет предотвратить трагедию.

Но следует обратить внимание на следующие ошибки при самостоятельном устройстве заземления:
1. Нельзя применять болтовое соединение штырей с металлосвязью. Коррозия металла приводит к нарушению контакта, что ведёт к увеличению сопротивления.
2. Красить электроды для защиты их от коррозии, что также ведёт к увеличению сопротивления контура.
3. Применять электроды с маленькой площадью поперечного сечения.
4. Далеко удалять сам контур заземления от дома, это сильно увеличивает сопротивление всей системы.
5. Соединять между собой алюминиевые и медные проводники. Контактная коррозия ведёт к ухудшению соединения.
Если в процессе устройства и эксплуатации контура заземления обнаруживаются недостатки, устранить их необходимо незамедлительно. Обрыв цепи или увеличение электрического сопротивления ведёт к нарушению надёжной работы заземляющего устройства. В таком случае контур не сможет обеспечить безопасность.

Следует внимательно подходить к устройству заземления, его эффективность и гарантированная работа зависит от выбора схемы, правильных расчётов и монтажа. Если вы не уверены в своих силах и умении, лучше воспользоваться предложением профессионалов.

А вам приходилось заниматься заземлением? Как вы это делали? Оставляйте своё мнение в комментариях.

Читайте также: