Заземление. Устройство контура заземления в доме

В этой статье я расскажу о заземлении, которое рекомендуется и используется при строительстве частных домов. Я подробно остановлюсь на том, каким должно быть заземляющее устройство, как выполнить его монтаж. Расскажу о модульной штыревой системе заземления, о материалах, используемых в устройстве заземления, и о способах контроля надежности очага заземления.
Для предотвращения опасностей связанных с использованием электричества, используются разные средства. Самые главные и надежные это устройство защитного отключения (подробнее о них можно прочесть в статье Защитное отключение. Устройство защитного отключения) и устройство контура заземления с последующим подключением к нему всех электропотребителей.
Электроснабжение частного дома осуществляется от точки, указанной в технических условиях энергопоставляющей организации. К точке вашего подключения подходят четыре провода – три фазы (L1, L2, L3) и четвертый провод — заземляющий (N), который, специально создан на подстанции и называется «землей», а правильно «нейтраль». Напряжения на нем нет и служит он только для того, чтобы фазный провод имел пару. Количество проводов или количество жил в кабеле, которые идут к вашему дому зависит от заявленного вами напряжения (220 В или 380 В). В домах старой постройки в сети электроснабжения дома присутствует два провода или две жилы в кабеле, если заявленное напряжение 220 В, и четыре провода или четыре жилы в кабеле, если заявленное напряжение 380 В. Для того чтобы подключить осветительный прибор, достаточно одной фазы и «нейтрали» N. По современным правилам (ПУЭ), каждый электроприбор, рассчитанный на 220 В, подключенный к электросети, должен питаться по трехпроводному проводнику (кабелю, шнуру):
Фазный или рабочий проводник (L), находящийся под напряжением;
Нулевой проводник, или рабочий ноль (N), или “нейтраль”;
Нулевой защитный проводник (РЕ) или “защитное зануление”.
Если в вашем проекте заложена трехпроводнаяпятипроводная схема проводки, то с распределительного щитка по всем дому прокладывают 3 группы проводов:
Осветительная — 2 проводника, фазный и нулевой (L+N) сечением 1,5 мм2;
Розеточная — 3 проводника (L+N+PE) сечением 2,5 мм2;
Силовое электрооборудование (электроплита, кондиционеры) — 3 проводника (L+N+PE).
Причем, сечения нулевого (N) и защитного (PE) проводников рассчитываются исходя из требуемой мощности, но не более фазного (L) или равны ему.
В правильно спроектированном вводном силовом щитке, в который приходят фазные провода и «нейтраль», имеется шина РЕ – шина заземления. К шине РЕ присоединяются заземляющие проводники электропотребителей.
Внимание! По международным стандартам фаза и «нейтраль» считаются силовыми проводами, поэтому необходимо соблюдать следующие требования:
В конструкции прибора необходимо обеспечить изоляцию всех проводов от корпуса;
В схеме прибора «нейтраль» и фаза считаются фазными, поэтому нельзя использовать нулевой N-провод в качестве защитного PE-проводника. Это обусловлено тем, что даже в исправной системе на нейтрали может появляться «напряжение смещения нейтрали». В отдельных случаях его величина может достигать 50 В, и из защитного он превращается в смертельно опасный!
Заземление
С помощью контура заземления потенциал защитного PE-проводника, а следовательно и корпуса всего оборудования, подключаемого к электрической цепи будет равен потенциалу земли. Вот почему важно контролировать сопротивление цепи заземления. По правилам оно не должно превышать 4 Ом. Схема заземляющего устройства показана не рис.2. Заземление состоит из заземлителя и заземляющего проводника.
Заземлитель это металлический проводник, находящийся в непосредственном контакте с землёй. Заземляющим проводником называется металлический проводник, присоединяющий шину РЕ вводного щитка к заземлителю.
В схему заземления частного дома входят: электроприбор, распределительный щиток с шиной РЕ, заземляющий проводник, заземлитель.
Согласно ПУЭ п.1.7.70, в качестве заземлителей могут использоваться различные подходящие для этих целей конструкции. В первую очередь, можно использовать естественные заземлители, которыми способны стать:
Проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, соединённые в стыках газо- или электросваркой, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления;
Трубы скважин;
Металлические и железобетонные конструкции дома, соприкасающиеся с землей.
При наличии естественных заземлителей необходимо выполнить отвод, то есть проложить заземляющий проводник, от этих конструкций до шины РЕ в силовом щитке. Отвод выполняется с использованием сварки и болтового соединения. К естественному заземлителю привариваем стальные полосу и болт, а к нему через болтовое соединение присоединяем медный провод.
Примечание: В случае использования в качестве естественных заземлителей труб срок их службы сокращается за счет протекания по ним токов утечки. Поэтому я рекомендовал бы сделать отдельный контур заземления с использованием искусственных заземлителей.
Если отсутствуют естественные заземлители или конструкция дома деревянная, то нужно выполнить искусственный заземлитель.
Для искусственных заземлителей применяют по последним требованиям круглую стальную заготовку диаметром не менее 16мм или можно стальной уголок размером 50х50х5 мм и длиной 2,5–3,5 м. Их вбивают вертикально в траншею глубиной 0,70 м, оставляя над поверхностью 10 см. Заземлители соединяют между собой по всему контуру, проложенной в траншее полосовой сталью сечением 4х40 мм или круглой сталью диаметром 10–16 мм. Соединения будем выполнять сваркой.
Заземляющий контур подключается к шине PE заземляющим медным проводником сечением не менее 2,5 мм2, но не более сечения фазных проводов, полосовой сталью сечением не менее 48 мм2 и толщиной не менее 4 мм, стальным уголком с толщиной полки не менее 2,5 мм. Все соединения выполняются через болт или сваркой. Так мы обеспечиваем не только непрерывность соединения, но и необходимую площадь соприкосновения.
Если в хозяйстве имеется подсобное помещение, где установлено несколько силовых приемников, например, токарные станки, и электроснабжение их выполнено четырех- или двухпроводным кабелем, то такое оборудование обязательно заземляем.
В помещении по периметру выполням внутренний контур заземления. Внутренний контур заземления выполняется стальной полосой сечением не менее 24 мм2 и толщиной не менее 3 мм на высоте не менее 0,8 м от уровня пола. Винт заземления на корпусе оборудования соединяем с внутренним контуром заземления помещения стальной полосой 20х5 мм или медным проводом не менее 2,5 мм2 Внутренний контур заземления в свою очередь соединяется с заземлителями (не менее чем в двух точках).
Для устройства заземляющего контура делаются расчеты и проект. Весь комплекс решений по заземлению Вашего дома необходимо выполнить согласно расчетам и проекту. Устройство заземляющего контура весьма непростая задача. Придется провести большой объем земляных работ, провести замеры и расчеты электросопротивления почвы на земельном участке, привлечь сварку. Обычно такую работу поручают специалистам, но можно сделать и самим. Контур заземления для экономии материалов и физических сил, лучше выполнить вблизи заземляемого вводного силового распределительного щитка. При выполнении заземляющего устройства потребуются:
Три куска трехметрового стального уголка (50х50х5 мм) или три стальных стержня диаметром не менее 16 мм, обеспечивающих требуемое сопротивление в зависимости от удельного сопротивления грунта;
9 метров стальной полосы (4х40 мм);
стальная полоса от вводного силового распределительного щитка до контура заземления.
Копаем траншею шириной 0,5 метров и глубиной 0,7 метров, соединяющую дом с предполагаемым местом устройства контура заземления. Траншея заканчивается равносторонним треугольником 3х3х3 метра.
В углах треугольника нужно пробурить 3 скважины глубиной примерно 3 метра и забить туда 3 уголка по 3 метра. Если на участке грунт мягкий,то можно воспользоваться кувалдой. Один конец уголка необходимо заточить на точиле, а к другому приварить площадку, и с такими уловками легко забить уголок на 3 метра. Над дном траншеи оставляем 0,01 метра уголка и привариваем к уголкам по периметру стальную полосу. Это будет очаг заземления.
От контура заземления по дну траншеи к дому прокладываем стальную полосу. Одну сторону полосы прикрепляем сваркой к контуру заземления, а вторую к шине заземления или заземляющему винту вводного силового распределительного щитка.
Закапываем готовую конструкцию в траншее однородным грунтом. Грунт не должен содержать щебня и строительного мусора. Для уменьшения сопротивления заземляющего устройства к схеме контура заземления можно присоединить металлические столбы забора или металлические опоры. Для соединения контура заземления используем сварку внахлёстку. Места сварки покрывают битумным лаком против коррозии.
Примечание: В случае, когда используется трехфазный ввод или однофазный ввод от воздушной линии электропередачи, то выполняют устройство повторного заземления нулевого провода на вводе в дом. Устройство повторного заземления также присоединяется к контуру заземления.
Сейчас широко рекламируется и продается на рынке электрооборудования модульная штыревая система заземления.
Расскажу, в чем преимущество модульной штыревой системы заземления и как выполнить с ее помощью электромонтаж контура заземления.
модульная штыревая система может располагаться на одном квадратном метре площади;
монтаж заземлителей ведется с использованием перфоратора, при этом отпадает потребность в бурении глубоких скважин для их установки, чтобы достигнуть требуемого сопротивления заземления;
все соединения в модульной штыревой системе производятся соединительными муфтами.
Если необходимо выполнить контур заземления в условиях при минимуме полезной площади и это позволяет тип грунта, то используют глубинный монтаж модульной штыревой системы. При глубинном монтаже заземлитель утапливается на глубину до 40 метров. В этом случае, обеспечиваются необходимые параметры сопротивления заземлителей и заземляющих устройств. Если параметры грунта не позволяют выполнить глубинный электромонтаж контура заземления, то применяется традиционный монтаж заземлителей, описанный выше.
Монтаж контура заземления модульной штыревой системы ведут два квалифицированных специалиста. При этом требуется обязательное последовательное измерение сопротивления заземлителей, чтобы контролировать параметры, полученные в процессе установки нового модуля заземлителя. Модули заземлителей соединяются при помощи специальных сжимов, которые потом для защиты от коррозии изолируются гидроизоляционной лентой.
Стоимость модульной штыревой системы заземления выше, чем у классической, но не забывайте, что срок службы первой в три раза дольше, чем у системы контура заземления, выполненной при помощи стальных уголков и металлических полос.
Когда вы закончите работы по устройству заземления, необходимо выполнить измерения сопротивления контура заземления и получить паспорт на заземляющее устройство для подтверждения, что наш контур заземления соответствует нормам ПУЭ и ПТЭЭП.
Для сравнения приведу стоимость материалов для модульной и классической системы заземления. Стоимость материалов для модульной штыревой системы установки заземления составит примерно 500USD. Стоимость работ по монтажу системы составляет 120USD. Классическая система заземления вам обойдется в 100USD по материалам и 120USD оцениваются монтажные работы. Хотя классическая схема дешевле, зато монтаж штыревой схемы ведется за 30 мин и требует гораздо меньше пространства и энергозатрат.
После окончания всех работ по монтажу контура заземления, необходимо проверить качество электромонтажа очага заземления и снять показания сопротивления заземляющих устройств на соответствие их нормам ПУЭ и ПТЭЭП. Для этого проводят замер сопротивления заземляющих устройств.
Первым делом проводиться визуальный осмотр контура заземления, проверяется качество присоединения частей заземляющего устройства к системе энергоснабжения путём простукивания молотком в местах присоединения сваркой. Требуется убедиться, что все соединения надёжны, не имеют трещин в местах сварки, болтовые соединения не ослабли. Затем приступаем к электроизмерению.
По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) в электроустановках до 1000 В с глухим заземлением нейтрали сопротивление заземляющего устройства должно быть не боле 4 Ом.
Сопротивление заземляющего устройства складывается из суммы сопротивлений: сопротивлений заземлителя относительно земли и сопротивления заземляющего проводника.
Замерять величину сопротивления заземляющего устройства можно приборами: омметром М416, ЭКЗ-01, ЭКО-200, АНЧ-3, ИС-10, КТИ-10, MRU-100 (MRU-101) или другими измерительными приборами. Эти приборы внесены в Госреестр средств измерений РФ, Казахстана, Узбекистана, Белоруссии, Украины.
Заключение
Мы рассмотрели два вида заземления, которые можем выполнить у себя дома сами по всем правилам.