Необходимость заземления в частном доме неоспорима. Защита родных и близких от возможного получения различных электротравм – это гарантия безопасного проживания в своем доме. Но что делать, если частный дом уже построен и в нем нет заземления?
Тогда приходится выполнять его самостоятельно или нанимать электриков, для выполнения всех работ. Но на самом деле, в его устройстве нет ничего сложного, выполнить работы по созданию заземляющего контура способен любой хозяин, умеющий обращаться с болгаркой и сварочным аппаратом. Поэтому разберем вопрос подробно, по пунктам.
В процессе эксплуатации электроприборов, на них оказывают влияние множество различных факторов:
- Вибрация от работы.
- Конденсат влаги из воздуха,
- Перепады температуры и многое другое.
Соответственно, с течением времени растет вероятность, что будет нарушена изоляция проводов или других токопроводников и произойдет короткое замыкание на корпус прибора. Это опасная ситуация и последствия могут быть самые разные.
Рассмотрим 4 основных варианта:
- Заземление не произведено, защитный автомат отсутствует. Это самая опасная ситуация, в таком случае о пробое тока на корпус можно узнать, когда человек получит электротравму. Степень поражения организма зависит от многих факторов и может привести к смерти.
- Заземление произведено, защитный автомат отсутствует. Так как предохранитель срабатывает при превышении утечки тока определенных пределов, то не всегда при пробое тока на корпус электроприбора происходит отключение электропитания. Поэтому, возможен электрический удар с напряжением до 100 вольт. Это может нанести серьезное повреждение, и является смертельно опасным для людей имеющие кардиостимуляторы.
- Заземление отсутствует, защитный автомат установлен. В этом случае, автомат не сработает, если произошел пробой тока на корпус. Выключение питания будет, лишь когда человек дотронется до корпуса, и будет иметь контакт с другим проводником. То есть тело человека замыкает цепь и происходит утечка тока. В этом случае, сработает УЗО в течение 0,1 – 0.3 сек. и выключит питание. Удар будет слабым, но неприятным.
- Произведено заземление и установлен защитный автомат. Только в этом случае гарантируется полная безопасность. При пробое тока на корпус произойдет утечка тока через заземление. В течение 0,1 – 0,3 сек. сработает УЗО и отключит питание. Если же утечка будет слишком большая, то может сработать и предохранитель, надежно защищая людей от .
Только установка всех систем защиты позволит обезопасить проживающих в доме людей, поэтому не стоит пренебрегать техникой безопасности.
Необходимые материалы и инструменты
Для монтажа потребуется:
- Металлические штыри (арматура, трубы, профиль или уголки) в количестве, достаточном для создания электродов.
- Металлическая полоса шириной 50 – 100 мм, толщиной не менее 3 мм. Длина полосы определяется длиной контура заземления и рассчитывается заранее.
- Полоса металла из нержавеющей стали. Ширина, также, 50 – 100 мм. Она используется в качестве токоприводящего элемента, поэтому её длины должно хватить, для укладки от стены дома до контура.
- Сварочный аппарат. Только сварное соединение позволит обеспечить достаточную электропроводность между элементами. Стоит отметить, что для варки нержавеющей стали необходимо использовать специализированные электроды, которыми нужно запастись заранее.
- Болгарка. Металл необходимо будет нарезать и заточить электроды, чтобы облегчить процесс их забивания.
- Кувалда. Проще всего выкопать яму глубиной полметра – метр и забить штыри на нужную длину, чем закапывать их или бурить скважины.
- Болт М8-М10. В конце полосы из нержавеющей стали устанавливается болт, для присоединения провода, выведенного из здания.
- Медный провод, сечением не менее 6 мм 2 . Он крепится с помощью болта к токоприводящей пластине и выводится в распределительный щит, для подключения к общему контуру заземления.
Пошаговая инструкция по монтажу в частном доме
Процесс монтажа конструкции состоит из следующих шагов:
- На выбранном месте копаем яму или траншею для электродов и траншею к дому для токоприводящей полосы. Глубина должна быть такой, чтобы верхний срез штырей был на 20 -30 сантиметров выше дна. Так будет удобнее производить сварочные работы. Если копаете траншею, то примите во внимание её ширину. В слишком узкой, будет неудобно работать и лучше потратить лишний час на земляные работы, чем потом в 2 раза дольше заниматься вбивание электродов и монтажом полос.
- В землю вбиваются будущие электроды. Для облегчения этого действия имеет смысл смазать металл и периодически проливать водой в место вбивания. Будет небольшая грязь, но процесс будет идти легче.
- Монтаж контура. Полосы металла привариваются к электродам, затем места сварки покрываются антикоррозийным покрытием. Этим нельзя пренебрегать, так как металл будет находиться в земле и активно подвергаться коррозии. А целостность контура является гарантией работы контура.
- Монтаж токоприводящего проводника. Полоса из нержавеющей стали укладывается на дно траншеи, одним концом приваривается к заземляющему контуру, а другим выводится возле стены над уровнем земли. Вывод должен быть вертикальным, чтобы был минимальный уровень рассеивания передаваемого заряда по поверхности почвы.
- Закапывание ям. Весь монтаж произведен, и ямы можно засыпать.
- На выведенную часть токоприводящей полосы с помощью болта крепится медный провод, который затем выводится в распределительный щиток здания.
Проверка
Когда монтаж заземления закончен, необходимо произвести его проверку.
Для этого требуется специальный прибор. В силу своей специфичности и высокой стоимости, он мало распространен в профессиональной среде, поэтому найти его сложно.
Есть способ произвести проверку с использованием вольтметра и омметра, но сам процесс её выполнения и обработка полученных результатов требует специальных знаний по электричеству. Поэтому он не подходит для большинства людей.
Но не стоит опускать руки и надеяться, что все сделано правильно.
Есть простой способ проверить работоспособность заземления:
- Для этого устанавливается розетка , в которой фаза подключена как обычно, а вместо ноля подключается провод, ведущий к заземлению.
- Затем в эту розетку включается обыкновенная настольная лампа с лампой накаливания. Чем ярче горит лампа, тем лучше работает контур.
- Соответственно , если установлено УЗО, то будет яркая вспышка, а потом сработает автоматика.
- После проверки необходимо вернуть розетку в нормальное состояние, иначе автоматика будет выключаться при каждом её использовании.
Принцип действия
Цель установки заземления – это отвести электрически ток в сторону от людей, в случае пробоя питания на корпус. Поэтому, совместно с устройством защитного отключения (УЗО), оно играет роль индикатора неполадки.
Если происходит пробой тока, благодаря заземлению сразу же возникает большая утечка, из-за этого УЗО отключает питание. И владельцу становится понятно, что с электроприборами в доме что-то не так и необходимо принимать меры.
Рассмотрим поэтапно всю ситуацию:
- По какой-то причине произошел пробой тока. Не важно, будь это пролитая вода, облезлая от времени электропроводка или какая-то еще причина, пробой произошел.
- Так как корпус заземлен , ток начинает уходить по проводу заземления на электроды, вкопанные на улице.
- Благодаря большой площади электродов , напряжение падает и рассеивается в окружающем грунте.
- Устройство защиты срабатывает, из-за большой потери тока и отключает питание цепи. Утечка тока прекращается.
Эти 4 этапа происходят за 0,1 – 0,3 секунды, поэтому человек может даже не успеть заметить, что произошло, когда автоматика обезопасит его от получения электротравмы.
Устройство в частном доме
Контур заземления устроен очень просто. Это несколько штырей вкопанных или вбитых на достаточную глубину и соединенных между собой полосами из железа шириной 5-10 см. От них отходит полоса из нержавеющей стали к дому, а уже к ней происходит вывод заземления.
Расположение электродов большой роли не играет, но наиболее распространенные следующие схемы:
- Рядная. Штыри углубляются на одной линии, к крайнему приварена токоприводящая полоса. Недостатком является отсутствие второго контура, если соединение полос и электродов будет нарушено, то работать будет только тот штырь, к которому крепится токоприводящая полоса.
- Треугольная. Самая популярная схема, ввиду своей простоты. Штыри располагают в виде равностороннего треугольника, соединяют полосами из железа и к одному из углов приваривают токоприводящую полосу. Наличие замкнутого контура гарантирует работу заземления, даже если одна полоса будет повреждена или плохо приварена.
- Прямоугольная. Аналогична треугольной, но контур варится в виде квадрата или прямоугольника.
- Круговая. Вариант, когда штыри углубляются по кругу или овалу. Преимущества такие же, как и у предыдущих двух, но сложнее в выполнении.
Расчёт
Процесс точного размера заземляющего контура и количества необходимых электродов очень сложен и принимает во внимание множество факторов.
Однако, для частного дома высокая точность и использование сложных формул не нужно, достаточно лишь приблизительного расчета, который с запасом перекроет возможные утечки тока.
Количество электродов в первую очередь зависит от почвы и уровня пролегающих грунтовых вод:
- Если почва песчаная или супесчаная , содержит камни и гравий, то она обладает высоким сопротивлением.
- Глинистая почва и различные суглинки лучше подходят.
- Самым низким сопротивлением обладают зольные и засоленные почвы.
Поэтому, в первом случае требуется 7-10 электродов, во втором 5-7, а в третьем достаточно 3-5 штук. Высокий уровень залегания грунтовых вод позволяет обойтись минимальным количеством электродов, если же почва сухая и до воды далеко, то стоит увеличить их количество.
Длина электрода также имеет значение. Стандарт безопасности NEC требует, чтобы нижний конец штыря был на глубине минимум 2,4 метра от уровня земли. Для достижения полноценного заземления, лучше будет, если он дойдет до отметки в 3 м.
Верхний край должен отстоять от поверхности минимум на 0,5 метра. Длина штыря рассчитывается в зависимости от ваших пожеланий и возможностей. Сечение не должно быть меньше чем 1,5 см, если это прут или арматура, в случае если это уголок или профиль, то минимальный размер 30 на 30 мм.
Правила и требования к заземлению
- Важно правильно расположить электроды в земле. Между ними расстояние не должно быть меньше метра, идеальным считается 1,8 – 2 м. Тогда даже высокое напряжение будет рассеиваться в почве без проблем, работа электродов будет независимой.
- Также, стоит грамотно выбрать место для закапывания контура. В случае его срабатывания, вокруг него будет рассеян заряд электрического тока. Поэтому важно выбрать место так, чтобы в радиусе 1-2 м от него не находились люди. Это может быть место в середине клумбы или под альпийской горкой, к которой редко кто близко подходит, предпочитая любоваться с некоторой дистанции. Сила тока будет небольшой и серьезной электротравмы получить невозможно, но здоровье – это не та область, с которой можно шутить.
Ошибки и стоимость
- Самой распространенной ошибкой является малое расстояние между электродами. Ни в коем случае нельзя допускать, чтобы оно было меньше 1,5 метра. Это связано с тем, что сила тока уменьшается по мере удаления от электрода, если в почве нет заряда. Если же поля от 2 электродов пересекутся, то процесс рассеивания значительно ухудшится и время, через которое УЗО обесточит сеть, увеличится.
- Второй по распространенности ошибкой является экономия на электродах. Их делают 3 или 6, независимо от типа почвы и уровня залегания вод. Где-то этого хватает, а где-то может и не хватить. Как и в прошлом случае, падает скорость рассеивания заряда и увеличение срабатывания автоматики.
- Третья по популярности , но не по значимости ошибка состоит в том, что не ставят УЗО. Надеясь, что заземление спасает, защитную автоматику не монтируют. Такой подход может привести к гигантским утечкам тока, нагреву проводов и как следствие, пожару. Только в комплексе они могут обеспечить полноценную защиту, и недопустим монтаж одного без другого.
Основные расходы при монтаже заземления своими руками, это металл. Закупка арматуры и металлических полос, в зависимости от размера контура и региона, обходится от 3 до 10 тысяч руб. Отдельно покупается лист из нержавеющей стали, нарезается на короткие полосы и сваривается в одну. Его цена колеблется от 2, до 4 тысяч руб., в зависимости от толщины.
Соответственно, минимальные расходы на создание контура заземления около пяти тысяч, максимальные могут составить десять и даже больше.
Несмотря на кажущуюся сложность, процесс изготовления заземления прост. Разобрав все этапы подробно, и рассмотрев все основные моменты, можно убедиться, что сделать его может любой. Достаточно умелый хозяин справится без привлечения посторонних лиц и наемных рабочих.
Постоянно пользуясь бытовой электросетью 220 вольт, мы не задумываемся об опасности высокого напряжения. Длительная безаварийная эксплуатация электроустановок притупляет чувство самосохранения.
Заземление дома своими руками фото
И только при поражении электрическим током, или пожаре по причине неисправной электропроводки, начинаются поиски причины неприятностей.
В подавляющем большинстве случаев, ситуацию исправит домашнее заземление. От пожара электропроводки «земля» не спасет, хотя при правильном подключении коммутационных устройств это возможно. А вот сберечь ваше здоровье, или даже жизнь – задача выполнимая.
Нужно ли делать заземление в частном доме?
Если отвечать на вопрос односложно: безусловно – Да! Для понимания процесса рассмотрим принцип действия «земли».
Грунт, вне зависимости от происхождения, является неплохим проводником электрического тока. Различные материалы по разному сопротивляются электричеству, большую роль играет влажность грунта. Но в любом случае, между фазным проводом и землей (в буквальном понимании этого слова) всегда есть разность потенциалов.
Для чего все-таки нужно заземление в доме?
В вашем жилище существует множество электроприборов, имеющих металлический корпус.
Системный блок персонального компьютера, холодильник, электрическая духовка, водяной бойлер, утюг, и множество других устройств. Распространенная поломка бытовых приборов – так называемое пробитие электротока на корпус. Иными словами – внешние панели устройства становятся фазным контактом.
Если вы коснетесь корпуса, на котором есть напряжение, через вас на физическую землю будет протекать электрический ток. В зависимости от влажности, вашей обуви и покрытия пола – сила тока будет разной. Но опасность поражения электротоком очень велика. Достаточно при этом коснуться водопроводного крана или батареи отопления, и удар током может стать смертельным.
Если заземление в частном доме присутствует, и ваши электроприборы к нему подключены – электроток будет течь по заземляющему проводу.
Почему? Сейчас поймете. Закон Ома гласит – сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Корпус электроприбора заземлен. Сопротивление проводника составляет 2-5 Ом.
Сопротивление вашего тела измеряется килоОмами, то есть в тысячи раз больше. Даже если вы стоите босиком на мокром бетонном полу, электроток через ваше тело будет мизерным, если вообще он будет.
Важно! Все вышесказанное справедливо лишь для электроприборов, правильно подключенных к заземляющему контуру.
Предположим, что питающий провод перетерся, и касается оголенной жилой металлического корпуса.
Может возникнуть искрение, перегрев и в результате – пожар. Или схема внутри электроприбора выйдет из строя.
Если корпус устройства будет штатным образом подключен к земляному проводу – произойдет короткое замыкание. В тот же момент автомат на входе в дом разомкнет электрическую цепь, и опасность будет отведена.
Заземление частного дома необходимо не только для обеспечения безопасности.
Все современное электрооборудование является мощным генератором радиоволн, читайте – помех. Шумы при телефонном разговоре, рябь на экране телевизора, снижение скорости WiFi интернета, потрескивания в динамиках при прослушивании музыки.
Все это, результат неконтролируемого наполнения вашего жилища электрическими полями. Для здоровья они тоже, мягко говоря, неполезны.
Наверное, вы заметили, что питающая вилка компьютерного монитора, телевизора или музыкального центра имеет третий вывод – для подключения заземления.
Казалось бы, зачем? Ведь у них пластиковые корпуса, поражение электротоком исключено.
Важно! Эффективность заземления (в смысле безопасности) можно повысить, если на вводных цепях установить устройства защитного отключения (УЗО). Автоматы реагируют на утечку тока и моментально обесточивают опасный участок.
С необходимостью организации заземления в доме мы разобрались. Теперь поговорим о его наличии в уже построенном жилище. Если вы только проектируете загородный дом – электропроводка будет соответствовать нормам ПУЭ, СНиП и ГОСТ.
Заземление является одним из важнейших элементов в области электротехники. В заземляющих проводниках нет напряжения, и в них не должно быть электрического тока, но все же важность их ещё более высока чем у фазных линий. В каждой квартире и частном доме пропускаются сотни метров заземляющих проводников. С какой целью это делают и что означает сама суть заземления? Каковы риски, связанные с отсутствием заземления и как электрическая сеть 220V может быть заземлена без привлечения опытных электриков (своими руками)? Эти и многие другие вопросы будут подробно рассмотрены в этой статье-инструкции.
Что означает заземление сети?
Представьте себе дом, в котором каждая розетка, каждая лампа, помимо фазных и нейтральных проводов, через которые подключают электрические компоненты сети, подключена к проводам заземления. Эти кабели обычно не влияют на работу устройств.
Соединение заземляющих (защитных) проводов обычно выполняется в домашнем коммутационном (распределительном) щитке, а оттуда через один кабель идёт напрямую к металлическому элементу, подключенному к земле.
Какова цель заземления в доме?
Заземление осуществляется по двум причинам:
- защита — основная причина использования заземления в домашних сетях.
- работа — для правильного функционирования электрических устройств (в домах всего несколько устройств требуют заземления для правильной работы, например, источники питания компьютера).
Нас в основном интересует безопасность, что порождает другой вопрос: как штырь из железа закопанный в земле защищает нас от чего-либо?
Предположим что земля (почва, грунт) имеет электрический потенциал на уровне 0V (это верно в 99,99% случаев). Поэтому, если закопать провод в землю, тогда не будет никакого электрического потенциала во всех заземленных проводах проложенных в доме и присоединённых к нему.
Далее через электрические разъемы подключаем эти провода к устройствам. Внутри этих устройств защитные (заземленные) проводники обычно соединены с корпусом (металлом) или с любым другим металлическим элементом, который при работе прибора легко доступен для человека и, следовательно, не должен ни в коем случае находиться под напряжением.
Поскольку подключили корпус к земле, потенциал которой равен 0V, корпус будет иметь такой же потенциал. Если корпус имеет нулевой потенциал и подходит к нему нулевой потенциал — ток не течет, то есть электрический удар не будет угрожать человеку.
Если корпус аппарата не подключен к заземляющему проводу и внутри по неизвестным причинам будет пробой — возникнет электрический потенциал, и так как он не связан каким-либо образом с землей (прямо или косвенно), ему не некуда «убежать». Поэтому риск очевиден: человек, у которого есть электрический потенциал на уровне 0 В, касаясь корпуса который имеет потенциал 220 В, фактически становится проводником тока с этим напряжением, со всеми вытекающими последствиями.
Итого, в результате соединение всех устройств с землей предотвращается долгосрочное поддержание электрического потенциала на корпусах (и других элементах), которые доступны человеку при нормальной работе устройства. В случае электрического пробоя в корпусе где последний заземлен, формирование короткого замыкания приведет к отключению автоматического выключателя (не говоря уже о дифференциальном выключателе тока, если таковые имеются) на домашнем распределительном щитке и отключит питание прежде чем кто-то коснется корпуса.
Символы и обозначения на схемах
В случае маркировки проводов сети можно встретить два основных признака массы:
- PE — маркировка защитного проводника ()
- PEN — обозначение нейтрального проводника, который одновременно действует как защитный проводник (синий)
В случае обозначения заземления на принципиальных схемах вы столкнетесь с двумя:
 |
Общий символ массы (заземления) |
 |
Символ обозначающий заземляющий зажим, имеющий защитную функцию от поражения током |
Во многих устройствах вместо вилки питания с заземлением видна вилка, в которой нет отверстия для заземляющего штыря (лепестка). Это не означает что устройство не имеет защиты от поражения электрическим током. Корпус прибора обычно имеет так называемую паспортную табличку, на которой можно встретить символ двух квадратов (один внутри другого).
Это означает что устройство не имеет доступных внешних токопроводящих элементов (корпус выполнен из пластика), и поэтому нет необходимости его заземлять.
Внимание! Наличие штепселя без отверстия на штыре заземления не является признаком того, что устройство имеет надлежащую защиту от поражения электрическим током. Об этом свидетельствует только указанный выше символ.
Электрические сети и схемы заземления
Когда речь заходит о домашних электроустановках, есть четыре основных схемы разводки сети. И основное различие между ними заключается как раз в способе заземления:
- Сеть питания без заземления (TN-C).
- Сеть с отдельной заземляющей установкой в??квартире / доме. В домашнем щитке нейтральные и защитные проводники соединены друг с другом (TN-CS).
- Сеть питания с отдельной заземляющей установкой, заземленной в том же месте что и нейтральная точка трансформатора (TN-S).
- Сеть с отдельной заземляющей установкой заземленной в другом месте, чем нейтральная точка трансформатора (TT).
Подробнее объясним это на базе первой обсуждаемой сетевой системе.
Сеть без заземления TN-C
Вот схема, на которой будем базироваться во всех последующих примерах. Допустим есть трансформатор, то есть элемент, расположенный рядом с квартирой дома, который снабжает электроэнергией этот и соседние дома. Для простоты установим здесь однофазный трансформатор вместо трехфазного.
Через обмотку трансформатора напряжение подается на фазовый провод (коричневый). Синий — нейтральный провод — подключен с другой стороны обмотки и также заземлен на трансформаторе (это так называемая нейтральная точка). В результате электрический потенциал на нейтральном проводнике равен 0V, а напряжение между фазным и нейтральным проводами зависит только от электрического потенциала создаваемого трансформатором.
Мы упростили чертеж до максимума и удалили все элементы, которые расположены между трансформатором и бытовым прибором (прямоугольник это стиралка), то есть предохранители, выключатели тока, разъемы и так далее. Поскольку нейтральный проводник (N) также имеет защитную функцию (PE), здесь он обозначается аббревиатурой PEN.
Имеется стиральная машина из которой выводятся три провода:
- фазный и нейтральный проводники, используемые для питания двигателя и электроники устройства
- защитный проводник, подключенный внутри стиральной машины к её корпусу
Система сети 220V TN-C чаще всего встречается в старых советских домах, где концепция защитного элемента была неактуальна.
Сначала можете подумать, что поскольку нейтральный проводник заземлен, зачем ещё защитный проводник который также должен быть заземлен? Потому что если нейтральный проводник будет оборван по какой-либо причине, например из-за перегрева и сгорания, само устройство отключится, так как электрическая цепь будет прервана, но из-за отсутствия заземления нейтрального проводника есть вероятность, что через стиральную машину (или любое включенное в 220V устройство) напряжение на фазовом проводе появится и на нейтральном проводнике. Поскольку фаза появится на нейтральном проводе, оно будет и на защитном кабеле, подключенном к корпусу стиральной машины, что является смертельной угрозой.
Сети с отдельной заземляющей линией TN-CS
Тут в домашнем коммутаторе щитке нейтральные и защитные проводники соединены друг с другом (TN-CS).
Некоторое улучшение — это внедрение электрической схемы по системе TN-CS. Допустим имеется всего два провода к квартире, но в домашнем коммутаторе нейтрально-защитный проводник (PEN) можно разделить на два (так называемая точка разделения), нейтральный провод и защитный. Что это дает с точки безопасности?
Прежде чем ответить на данный вопрос, на приведенном выше рисунке посмотрите на две клеммные колодки . Все защитные проводники подключены к одной, а все нейтральные — к другой. В системе TN-CS именно тут провода PE подключены к N проводникам.
Если обрыв нейтрального проводника происходит до точки разделения, то напряжение через фазный проводник и устройство, входит в нейтральный, а оттуда — к защитному проводнику.
Но если повреждение нейтрального проводника происходит после точки разделения, то есть где-то в квартире / доме, независимо от того где происходит сбой на защитном проводнике и, следовательно, на корпусах устройств не будет опасного электрического напряжения.
Лучшее решение при использовании этого типа схемы — это заземление точек разделения. Независимо от места повреждения нейтрального проводника, на PE-проводнике не появится напряжение. Проблема в том, что заземление точки соединения клеммного блока PE и N иногда сложно реализовать, особенно в многоэтажных жилых зданиях.
Сеть с отдельным заземляющим контуром TN-S
Эта сеть заземлена в том же месте, что и нейтральная точка трансформатора (TN-S).
Такая сетевая система имеет три провода идущие от самого трансформатора к устройству. Нейтральные и защитные проводники заземлены в одном месте на трансформаторе. При этом электрический ток протекает в нейтральном проводнике во время нормальной работы. Однако в защитном проводнике (когда все в порядке) кроме нулевого потенциала ток не течет по всей длине.
Повреждение нейтрального проводника в любом месте никак не влияет на защитный провод, за исключением того, что электрооборудование перестает работать. Людям ничего не грозит.
Сеть питания с отдельным заземлением TT
Сеть с отдельной линией, заземленной в месте отличном от нейтральной точки трансформатора (TT).
Схема электрической сети TT с точки зрения безопасности очень похожа на систему TN-S. Разница лишь в том, что защитный проводник (с синей втулкой) выводится из защитной клеммной колодки, которая заземлена в совершенно другом месте, чем нейтральная точка трансформатора. Эта сетевая система часто используется в домах с одной семьей, где заземление делается для каждого дома отдельно.
Для примера разомкнем нейтральный проводник. Это не оказывает ни малейшего влияния на защитную линию.
Как быстро проверить качество заземления
Допустим вы недавно купили квартиру в старом доме и хотите заменить лампу в люстре с металлическим корпусом, который помнит времена Великой Отечественной. У вас нет (или вы не знаете о ней) контура заземления. Как узнать нет ли на корпусе лампы опасного электрического потенциала?
Сначала коснитесь корпуса люстры ладонью в течение секунды. Если есть даже небольшой электрический потенциал, вы почувствуете это, но доля секунды не представляет угрозы для здоровья человека.
В общем нужно быть осторожным в таких делах. Устройства с металлическим корпусом есть повсюду (например, холодильники, стиральные машины, бойлеры), независимо от года постройки здания в котором мы находимся.
Способы создания заземления
Все электрические компоненты заземлены таким образом, что они физически связаны с землей (почвой). Сразу предупредим, что выводить заземляющий провод из дома и втыкать прямо на землю не является хорошим и эффективным решением. Провод заземления должен быть соединен с чем-то, что будет иметь гораздо большую площадь контакта с землей и устойчиво к изменениям влажности и температуры на протяжении десятилетий. Этот элемент называется электрод заземления.
Поверхность контакта с грунтом важна когда дело доходит до сопротивления заземления. Чем ниже сопротивление — тем лучше (быстрее электрический потенциал при проблемах будет равен нулю).
В настоящее время существует несколько популярных решений для изготовления земляных электродов, упомянем несколько из них:
- Железный стержень на несколько метровый засунутый в землю, оканчивающийся сверху соединением для подключения заземляющего проводника. Длина стержня зависит от типа почвы. Чем ниже электрическое сопротивление земли, тем короче может быть стержень. Во многих случаях использование такого типа заземляющего электрода может быть недостаточным из-за слишком малой поверхности контакта с землей и, как следствие, высокого электрического сопротивления.
- Использование ленты из стали. Оберните вокруг дома около 80-100 см под землей. В одном месте она соединяется с основным заземляющим проводником, выведенным из электрической системы с помощью разъема.
- Подключение заземляющего проводника к стержню, который выходит от железобетонного основания здания. То есть соединение земли с фундаментом, который имеет большую площадь контакта с землей и, кроме того, не требует дополнительных затрат на установку. Просто нужно подумать об этом на стадии постройки дома.
Итоги и пожелания
Конечно на этом тема не исчерпана. Мы не упомянули поперечные сечения защитных проводников, основных стержней заземления, уравнения и формулы… Но для начала этого достаточно и в копилку ваших знаний уже поступило немало полезной информации.
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.
Схема устройства заземления частного дома Источник tirez.ru
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.
Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением Источник plotnikov-pub.ru
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.
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.
Системы заземления в сетях переменного тока Источник zen.yandex.uz
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.
На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу электротехнических работ . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».
Отличия системы TN-C-S Источник keaz.ru
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.
Из чего состоит модульно-штыревое заземление Источник ecoask.ru
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.
Комплект модульного заземления Источник tirez.ru
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
В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).
По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.
Схема разделения проводника PEN Источник tirez.ru
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.
Источник tirez.ru
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.
Все детали газового котла заземлены в обязательном порядке Источник pinterest.com
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.
Заземление в частном доме, схема контура Источник asutpp.ru
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.
При проживании в многоквартирном доме проблем с заземлением нет - каждый этажный электрощит - готовый заземляющий контур. Но если вы живете в частном доме или на даче, приглашать платных специалистов совсем необязательно, ведь можно сделать устройство заземления в частном доме своими руками. 220 в - сильная подача тока, поэтому игнорировать заземление опасно для жизни.
Прежде чем взяться за самостоятельное изготовление заземляющего контура, нужно разобраться, зачем вообще нужно заземлять электроприборы . Это поможет ответственно отнестись как к выбору схемы и материалов заземляющего контура, так и к процессу его изготовления.
Защита от помех
Проблема помех касается в основном владельцев высококачественной звуковоспроизводящей/звукозаписывающей аппаратуры и ПК. Встроенные в такие приборы сетевые фильтры «собирают» импульсные помехи из питающей сети и отправляют их на шасси прибора, а в случае с ПК и на металлический кожух.
Фрагмент схемы блока питания ПК (фильтр обведен красным)
Если корпус прибора не соединен с землей (клемма PE на сетевой вилке), то все помехи остаются на кожухе и создают вокруг него электромагнитное поле, которое наводит помехи на сигнальные провода, микрофоны, наушники.
Каждый, кто сталкивался с такой проблемой, знает, что избавиться от подобных помех сложно. Никакое экранирование и суперкабели проблему не решают - наводка с корпуса проникает во внешние устройства даже по экранирующей оплетке соединительного провода. Но стоит соединить корпус того же ПК с батареей централизованного отопления или водопроводом, как фон в наушниках или колонках исчезает самым чудесным образом.
Если помеха при звуковоспроизведении представляет хоть и серьезное, но всего лишь неудобство, то напряжение, попавшее по той или иной причине на кожух устройства, может угрожать жизни. Хуже всего то, что неисправность оборудования при пробое изоляции на корпус нередко никак не проявляется - устройство работает и с виду абсолютно исправно. Но стоит человеку коснуться кожуха той же стиральной машины, как через его тело в землю (сырой пол, плитка, бетон) начинает течь ток, величина которого даже в 50−80 мА является смертельной:
Поражение человека электрическим током при прикосновении к неисправному оборудованию
Для устранения подобной ситуации достаточно соединить корпус прибора с землей, и даже неисправная стиральная или посудомоечная машина не будет представлять никакой угрозы человеку. При неполном пробое напряжение с кожуха будет просто стекать в землю по специальной шине, полный же пробой изоляции вызовет короткое замыкание и срабатывание защитного оборудования - предохранителя в приборе, автомата на лестничной площадке или в домовом щите.
Прикосновение к неисправному, но заземленному оборудованию абсолютно безопасно
Для быстрого и простого соединения с землей все приборы, требующие заземления, снабжаются специальной сетевой вилкой с заземляющими контактами или клеммой для подключения заземления.
Контакты, помеченные стрелками, являются заземляющими
Как сделать контур заземления
Из всего вышесказанного видно, что от надежности заземления зависит не только удобство и спокойствие, но и жизнь людей. Поэтому к изготовлению контура нужно подойти исключительно серьезно. Вы умеете держать в руках лопату и ножовку по металлу и уверены в своих силах? Тогда за дело! Но до выяснений, как правильно сделать заземление в частном доме, необходимо решить вопрос, из чего его смастерить и какую конструкцию выбрать.
Выбор конструкции
Основная задача, которую нужно решить при изготовлении заземления - хороший электрический контакт контура с землей. Казалось бы, самое простое решение - вкопать объемный металлический предмет.
Если в вашем распоряжении есть пара старых, но крепких бочек, задний мост от КАМАЗа или нечто подобное, то вариант вполне осуществим. Привариваете металлическую шину к предмету, сам предмет вкапываете, а шину выводите на поверхность. Но, простой с виду, этот способ имеет массу недостатков:
Гораздо более надежное и долговечное заземление можно получить при помощи длинных штырей, вбитых в землю на определенную глубину и электрически соединенных между собой. Ключевым фактором здесь являются количество штырей и их длина. По конструкции такие типы заземлений разделяются:
- линейные;
- объемные.
Линейное заземление состоит из ряда штырей, вбитых в землю и соединенных последовательно. Объемный тип подразумевает несколько штырей, вбитых по кругу и соединенных в кольцо.
Линейный (слева) и объемный типы заземляющих контуров
В принципе, и тот, и другой тип обеспечивает качественное заземление оборудования, небольшая разница состоит лишь в надежности. При обрыве одной из перемычек в линейном заземлении некоторое количество заземляющих штырей исключаются из работы, что ведет к увеличению сопротивления заземляющего контура.
Электрические характеристики объемной конструкции при этом практически не пострадают. Тем не менее при качественно выполненных перемычках вероятность подобной аварии невелика, поэтому при выборе типа заземления имеет смысл руководствоваться лишь целесообразностью и удобством изготовления той или иной конструкции в зависимости от конкретных условий.
Варианты материалов
Не стоить экономить на материалах - ведь от их правильного выбора зависит ваша безопасность. В качестве штырей идеально подойдет уголок от 40х40 и выше . Он достаточно прочен, что важно при забивании, и имеет большую площадь поверхности, обеспечивающую минимальное переходное сопротивление. Если уголка в вашем распоряжении нет, то подойдет толстостенная водопроводная труба или штырь диаметром не менее 15-20 мм.
Бытует мнение, что в качестве заземляющих штырей нельзя применять арматуру - она якобы быстро ржавеет. Заявление это абсолютно беспочвенно - коррозийная стойкость арматуры ничуть не хуже стойкости того же уголка или трубы, а вбить арматуру намного проще, чем, скажем, мягкий прут. Так что если в вашем распоряжении есть арматура диаметром 16 мм и выше, то можете смело ее использовать. Длина штырей при этом должна быть не менее 2 м, а их количество зависит от выбранного вами типа заземления, но не менее трех штук.
В качестве перемычек идеально подходит железная полоса (шина) шириной от 15 и толщиной от 5 мм. Такое сечение выбрано исключительно из соображений долговечности, поскольку ток аварийного короткого замыкания выдержит даже восьмимиллиметровая катанка. Просто она быстрее сгниет и варить ее сложнее. Пойдет для перемычек и обычный уголок или арматура соответствующего сечения, но обойдется это, естественно, дороже. В любом случае все материалы не должны иметь диэлектрического покрытия - краски, мастики и пр.
Процесс изготовления
Если вы подобрали нужные материалы, в вашем распоряжении есть лопата, сварочный аппарат, кувалда и ножовка по металлу, то можно начинать работу. Весь процесс изготовления контура можно свести к следующим основным операциям:
- Разметка.
- Копка траншеи.
- Вбивание заземляющих штырей.
- Соединение штырей между собой перемычками и вывод заземляющей шины на поверхность.
- Засыпка траншеи.
- Проверка качества заземления.
Независимо от выбранной вами конструкции контура, необходимо использовать минимум 3 штыря, расположенных друг от друга на расстоянии не менее 1.5−2 м. Если ваш приусадебный участок - сплошной газон, то удобнее всего использовать линейную схему, вкопав контур вдоль стены здания или садовой дорожки.
Разметив место под штыри, можно переходить к рытью неглубокой (20−30 см) траншеи, соединяющей места разметки. Рыть глубже смысла нет - уложенная в траншею шина будет исполнять роль перемычек, а не заземления. Ржавеет же она вопреки мнению «специалистов» абсолютно одинаково на любой глубине. Основная задача траншеи - спрятать шину, чтобы люди об нее не спотыкались.
Поскольку возле дома много свободного места, была выбрана схема «треугольник»
Теперь самая ответственная и сложная операция - вбивание заземляющих штырей. Для этого их концы нужно срезать под углом примерно 30 градусов. Вбивать можно обычной кувалдой, но некоторые используют для этих целей обычный перфоратор.
Заземляющие штыри можно вбить кувалдой или перфоратором
Штыри забиваются на всю длину, на поверхности остаются лишь концы длиной 10−20 см. К ним будут привариваться перемычки. После того как все штыри забиты, их нужно соединить между собой шиной. Для этого лучше воспользоваться сваркой - она намного долговечнее и надежнее болтового соединения.
Сварное соединение (слева) менее эстетично, но намного надежнее болтового
Сразу же к почти готовой конструкции приварите отводную шину - к ней будет подключаться домовой контур.
Отводящая шина и вариант подключения к ней домового контура
Осталось закрасить места сварки любой краской или мастикой, дождаться ее высыхания и засыпать траншею. Если есть возможность, то желательно это сделать песком для лучшего дренажа - и шина прослужит дольше, и земля вокруг штырей будет более влажная. Если песок неприемлем по техническим или эстетическим соображениям, то можно воспользоваться землей - ничего страшного. Засыпайте, сажайте травку. Вопрос. как в частном доме сделать заземление вы решили, но контур необходимо проверить.
Теперь нужно удостовериться, что контур надежно соединен с землей электрически и может выполнять функции аварийного заземления. Для проверки можно вызвать энергетиков со специальным оборудованием за отдельную плату, но вполне реально провести качественные испытания и собственными силами .
Для этого вам понадобится любой мощный электроприбор мощностью около 1 кВт. Подойдет электроплитка, утюг, обогреватель и т. п. Еще нужны указатель напряжения (отвертка-индикатор), кусок провода и вольтметр переменного тока.
При помощи указателя находите в розетке фазу и измеряете напряжение между ней и вашим заземлением. Показания прибора записываете. Теперь подключаете прибор между фазой и контуром. Он должен заработать вполне нормально. Повторяете измерение и сравниваете с показаниями, полученным без нагрузки. Если напряжение под нагрузкой упало не более чем на 10−15 В, то заземляющий контур можно считать рабочим.
Схема проверки заземления (в качестве нагрузки условно изображена лампочка)
Если падение напряжения больше, повторите операцию измерения, но теперь вместо контура используйте штатный ноль в розетке. Тоже сильно падает - ваша электропроводка не справляется даже с относительно небольшой нагрузкой и дело не в заземлении. Если большого падения нет, то придется добавить к вашему контуру еще несколько заземляющих штырей и повторить испытания.
