Что такое заземление и как его сделать
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 18.09.2024
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.
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
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.
Видео описание
Ёмко и наглядно схема заземления частного дома, зачем она нужна и какой должна быть – показаны в следующем видео:
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.
Видео описание
Про разницу между системами TN и TT – на видео:
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.
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.
Видео описание
Как проводятся измерения — на видео:
Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C
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.
Тело человека – хороший проводник электрического тока. Самыми высокими показателями электропроводности обладают мышцы и подкожная-жировая клетчатка, то есть как раз те места, которые первыми контактируют с внешним источником тока, будь то оголенный провод или неисправный электроприбор.
Ток проникает в тело через поры и каналы потовых желез, поэтому очевидно, что сухая кожа отличается более высоким сопротивлением, чем влажная. Так, при контакте с напряжением 220 В значение силы тока, воздействующей на мокрый кожный покров, составляет порядка 220 мА. При такой электротравме смерть наступает мгновенно, учитывая, что опасным для организма считается показатель уже в 15мА, а смертельном опасным – 100 мА.
Это доказывает необходимость разработки мер, которые предотвращают случайное поражение электрическим током во всех областях человеческой деятельности, как на производстве, так и в быту. Одна из таких мер – установка заземляющих устройств (ЗУ).
Что такое заземление
Если говорить простыми словами, это защитная система, которая предотвращает от ударов током при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением. Вся конструкция состоит из следующих частей:
- Металлический контур
- Заземляющая шина
- Разводка проводов заземления
Контур представляет собой 4-6 штырей (электродов), забитых в грунт и соединенных между собой металлическими полосами. Необходимая глубина заземляющего устройства – 2,5-3 метра, то есть ниже уровня промерзания почвы. Это требуется для того, чтобы даже зимой контур получал доступ к влаге, проводящей ток.
Рис 1. Устройство заземления. а) – заземление в линию; б) – контур заземления
Требования к заземлению
Обеспечение безопасности потребителя при работе с электрическими приборами – приоритетная задача производителей и эксплуатантов электроустановок, поэтому в этой сфере действует ряд норм и правил. Отметим основные:
- Заземлять нужно все, что имеет металлический корпус: котлы, станки, насосы, инструменты, оборудование;
- Штыри и соединения контура должны отличаться антикоррозионностью и износостойкостью, что обеспечивается правильным выбором материала и диаметра – например, для этих целей нередко используется нержавеющая сталь с поперечным сечением не менее 90 кв. мм;
- Заземлители должны всегда находиться во влажной почве – для этого нужно учесть географические, климатические и геологические особенности региона и выбрать правильную глубину размещения металлических электродов.
Почему человека бьет током
- В бытовом электрическом приборе, установленном без заземления (к примеру, в стиральной машине), нарушилась целостность проводки. Причины могут быть любые – естественный износ, механические повреждения, вредительство насекомых или грызунов.
- В результате на корпусе агрегата скапливается электрический разряд.
- Человек прикасается к устройству и получает удар током.
Важно понимать, что ток при этом движется по замкнутой цепи, где тело человека выступает как одно из звеньев. Если бы мы, скажем, летали по воздуху, то электрические травмы были бы нам практически не страшны – посмотрите на птиц за окном: они спокойно сидят на высоковольтных проводах, не догадываясь о смертельной опасности.
Однако мы, в отличие от птиц, ходим по земле, которая, в свою очередь, считается идеальной точкой с нулевым потенциалом. Получается, что тело человека выступает как проводник, по которому электрический ток от неисправного электроприбора или оголенного провода устремляется к земле, чтобы уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках, как того требуют законы природы.
Как работает заземление
Ток движется по пути наименьшего сопротивления. Этот простой принцип лежит в основе работы заземления: наш кожный покров обладает более высоким сопротивлением, чем металлический провод, поэтому при касании поверхности под напряжением ток сразу уходит в землю, не причиняя человеку вреда. Это главное, что нужно понимать о работе ЗУ.
Заземление и зануление – в чем отличие
Кроме установки ЗУ, существует еще один способ, защищающий человека от удара током от неисправных электроустановок. Это зануление (другое название: заземление на ноль). Его суть в том, что при возникновении неисправности возникает короткое замыкание, что приводит к отключению автомата-предохранителя. Технически это реализовано так: корпус электроустановки соединяется с нейтралью источника питания, то есть с заземленной точкой трансформатора.
В многоквартирных высотках заземлять электроприборы технически сложно, поэтому здесь чаще всего используется зануление (наряду с УЗО). В частных домах, наоборот, удобнее всего сделать систему заземления.
Для чего применяются УЗО и дифавтоматы
Эксплуатация заземляющих устройств невозможна без дополнительных приборов. К главным из них нужно отнести устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. Несмотря на внешнюю схожесть, они используются для разных задач:
Правильно организованная система заземления имеет огромное значение для комфортной и безопасной жизни человека. Вокруг нас множество электроприборов и сетей, которые в буквальном смысле опоясывают каждый метр жилой площади. Если точно знать, как должно быть организовано безопасное заземление, можно избежать множества неприятных ситуаций, таких как неожиданный удар током или выход их из строя бытовой техники.
Дома, построенные из дерева или имеющие балочный каркас, в обязательном порядке должны быть оборудованы системой заземления
Система заземления в доме должна работать в комплексе с УЗО (устройство защитного отключения)
Как работает система: при нарушении изоляции проводов в случае организации заземления происходит утечка тока по специально оборудованному проводнику в землю к контуру, который вкопан глубоко в грунт. Как только электричество попадает на внешнюю часть системы защиты, оно начинает рассеиваться. Происходит огромная утечка, которую распознаёт УЗО и, в свою очередь, прекращает подачу электричества к домашней сети. И теперь остаётся определить причину отключения и выявить неисправный электроприбор.
Если УЗО отключило электричество при попытке его следующего запуска, необходимо искать источник неполадки, в противном случае вы подвергаете риску работоспособность остального оборудования в доме.
Варианты схемы заземления в частном доме
Прежде чем вы приступите к организации защиты, необходимо чётко определить, какая схема будет использоваться. Существуют два типа систем, которые подходят для реализации в частном доме.
Линейная схема заземления не выдерживает длительной эксплуатации, а затраты для обустройства требуют такие же, как и для закрытой
Линейный (разомкнутый) контур
Суть его построения хорошо видна на фото. Все проводники и штыри соединяются между собой последовательно при помощи металлических угольников и болтов. Колы заземления находятся между перемычками на расстоянии не более 1 м.
Особенности закрытой схемы заземления
На этом фото подробно рассмотрена принципиальная схема построения треугольного контура заземления
Сомкнутый контур представляет собой треугольник, квадрат или прямоугольник (в некоторых случаях выполняется круглая система). Фиксация проводников, углублённых в землю, происходит с обеих сторон, поэтому если одна из частей будет повреждена, защитная система всё равно будет работать. Расстояние между вертикальными заземлителями − 1,2 м, при этом они должны быть вкопаны ниже поверхностного слоя грунта на 0,5 м.
Вертикальные проводники должны быть длиной не менее 2 м. Иначе система будет работать ненадёжно.
Экспертами нашей редакции доказана эффективность работы треугольной схемы заземления. Поэтому мы настоятельно рекомендуем реализовать её на придомовом участке.
Отличительные особенности заземлений для сетей в 220 и 380 V
Для обеих систем заземления сооружается одинаковый уличный контур, однако различие схем заключается в способе подключения. Если для однофазной сети в 220 V предусмотрено подключение проводника с тремя жилами (заземление, фаза, ноль), то трёхфазная электрическая сеть имеет пятижильный проводник (3 фазы, ноль, заземление).
На фото наглядно показано различие схем заземления для сетей в 380 и 220 V
В кабеле изоляция проводников выполнена в индивидуальном цвете, который отвечает за определённую функцию (зелёный с жёлтой полосой — заземление; голубой или синий — ноль; коричневый — фаза).
Что входит в устройство заземления частного дома
В комплект устройства заземления входят составляющие конструкции:
- бытовой электрический прибор (или несколько);
- распределительный щит с PE-шиной;
- установленный УЗО;
- металлический проводник;
- заземлитель.
В качестве заземлителей согласно ПУЭ могут выступать различные конструкции, находящиеся в пригодном для этого состоянии. Это могут быть естественные заземлители: металлические трубопроводы, фундамент дома и другие установки, соприкасающиеся с домом и грунтом.
Важно оценить работоспособность подробной цепи и в случае необходимости провести дополнительные защитные мероприятия
Могут использоваться и подручные варианты защиты. Таковыми могут служить различные изделия из металлопроката подходящего размера.
Требования к размещению устройства заземления в дома и на даче
Монтаж контура необходимо выполнять в полном соответствии с требованиями и нормами безопасности. Существуют специальные нормативы, разметка и величины, которые подходят для конкретных строений. Исключительно благодаря правильному подбору схемы защитная система будет работать правильно и сработает в случае ЧП:
- Вертикальные заземлители, располагающиеся в глубине грунта, могут иметь круглое сечение с параметрами в 16 мм или же быть стальным уголком с размерами 50×50×5 мм. При этом их длина − не менее 2,5 м.
- Вот так должны выглядеть конструкции, играющие роль заземлителя
- Необходимая величина углубления вертикальных заземлителей: траншея − 0,7 м, при условии, что над поверхностью земли оставался отрезок проводника не менее 10 см.
- Для соединения вертикальных проводников, углублённых в землю, допустимо применение полосовой стали — 4×40 мм или круглой с диаметром — 10−16 мм.
- Сечение провода, соединяющего заземляющий контур, должно быть не менее 2,5 мм². Также может использоваться полосовая сталь 48 мм² или стальной уголок толщиной 2,5 мм.
- Все соединения контура заземления должны осуществляться сваркой или болтами. В общем, делаем всё так, чтобы достичь максимальной площади соприкосновения между металлическими деталями.
- Правильно организованная система защиты от электроударов в доме
Если на даче или в частном доме имеется подсобное помещение, в котором установлены агрегаты с большой мощностью и внушительным потреблением электричества, они должны быть обязательно заземлены!
Правила и требования к заземлению
Согласно нормативам ПУЭ, каждое строение требует определённых правил устройства заземления. Следующие три типа относятся к организации токовой защиты на территории частного сектора.
Выбор правильной схемы заземления может спасти человеческую жизнь
Обратите внимание, для каждого вида заземления есть свои строгие требования по установке:
- Конструкция TN-C. Данную систему защиты электросетей впервые стали использовать в 1913 г. Она предусмотрена для обустройства в зданиях старого типа. В данной системе нулевым проводником и PE-проводником является один и тот же кабель. Недостаток данной сети заключается в том, что высокое напряжение способно попасть на корпус электрического оборудования.
Принцип работы системы TN-C
- Система TN-S. Это обновлённая система, разработанная в 1930 г. Предусматривается прокладка отдельного нулевого провода от распределительного щитка. К такой системе подключаются все металлические корпусы электрических приборов.
Визуальная схема работы сети TN-C-S
- Комбинированная система TN-C-S. Особенностью данной системы считается разделение нулевого и заземляющего провода непосредственно в сооружениях, где происходит эксплуатация электроустановок, подключённых к контуру заземления.
Комбинированная сеть отличается безопасностью, так как имеет заземление непосредственно в здании
Делаем контур заземления в частном доме своими руками: пошаговый алгоритм
Начинать строить заземляющий контур следует минимум на расстоянии 15 м от дома. Все действия выполняем по предложенному ниже алгоритму. Напоминаем, что работа проделывается из подручного материала.
Старайтесь не заниматься подключением кабелей к организованному контуру, если вы не имеете представления о работе электрической сети. Есть риск что-то неправильно подключить.
Нюансы организации заземления с готовым комплектом для частного дома
Готовый контур можно установить самостоятельно. Для этого необходимо соблюдать технику безопасности.
Готовый комплект оборудования для заземления EZ 6 может выручить того, кто незнаком с принципом организации подобной сети
Рассмотрим элементы готового комплекса:
- 4 медных стержня длиной 1,5 м;
- 4 муфты для крепежа;
- головка зажима;
- наконечник;
- антикоррозийная лента;
- токопроводящая паста.
Комплект ZZ 6 отличается возможностью безмуфтового соединения
Также на рынке предлагают другой тип готового комплекта ZZ6. Это устройство предполагает проведение заземления частного дома безмуфтовым методом. В комплекте находится 4 стержня по 1,5 м, нагель для монтажа и зажим.
Как проверить заземление на предмет ошибок в его реализации
Опытные электрики осуществляют проверку работоспособности заземления при помощи специальных тестеров, однако, когда таких приборов нет под рукой, можно поступить по-простому: подключаем один контакт лампочки к фазе, а другой −к заземляющему проводнику. Результат проверки смотрите в таблице.
| Фото | Результат |
 | Монтаж осуществлён правильно. |
 | Необходимо обновление стыков, скорее всего, они не герметичны. |
 | Неправильное проведение работы. |
Читайте также: