Заземление в частном доме — как сделать своими руками

Металлическая поверхность любого электроприбора, так же как и другие металлические элементы сети при пробое изоляции могут поразить электрическим током. Чтобы предотвратить травмы людей и неисправности приборов в частном доме обустраивают заземление, которое можно сделать своими рукам.

Общая информация про заземление

Любой электрический аппарат работает при замыкании контура. В этот момент электрический ток идёт по проводам. Если с прибором и с проводкой всё в порядке, утечка тока невозможна и никакой опасности не существует.

Если изоляция провода повреждена, если нарушена плотность прижима контактов, если в самом приборе имеются повреждения, происходит пробой. При тяжёлых неисправностях кабеля или аппаратов возникает короткое замыкание, возможно возгорание и пожар.

При небольших утечках ток накапливается на металлических поверхностях и частях оборудования. При прикосновении с проводником контур замыкается и ток передаётся через этот новый проводник. В качестве последнего чаще всего и выступают люди и домашние животные.

Заземление – приспособления, обеспечивающие отвод статического электричества от сети и подключённой техники. В многоквартирных домах обычно заземляется только проводка. В частном доме, особенно если здесь используется сеть в 380 В, заземляются все аппараты.

Предназначение

Электрический ток всегда двигается по пути наименьшего сопротивления. В рабочей изолированной проводке кабель, прибор, щиток – единственный маршрут. Но когда изоляция пробита, появляются альтернативы.

Металлический корпус любого аппарата намного лучше проводит ток, чем изоляция, так что последний устремляется на корпус как на более токопроводящий элемент.

Заземление выполняется для предотвращения этой ситуации. Отдельная жила в кабеле соединена через щиток с заземляющим контуром. При пробое или других неполадках ток идет по ней, так как здесь сопротивление оказывается наименьшим. Собственно отводящая конструкция располагается на улице, так что ток уходит в почву.

Главные требования и нормы

Защита от опасного напряжения – 220/380 В, регламентируется ПУЭ. Установка её обязательна для частного дома или даже дачи, если к постройке подведено электричество.

Главный элемент системы – конструкция, контактирующая с почвой. Большинство требований, предъявляемых к ней, описывают её параметры. Нормативы таковы:

• сопротивление для частной постройки при напряжении в 220/380 В должно составлять не более 30 Ом;
• если подключён газовый котел, допустимое сопротивление составляет 10 Ом;
• соединяющая полоска между штырями должна иметь поперечное сечение не меньше 14 кв. мм;
• штыри из уголков имеют стороны 4*4 мм;
• если используется круглый пруток, его сечение должно составлять не меньше 10 кв. мм;
• толщина стенки стальной трубы должна составлять не меньше 3,5 мм.

Размеры заземляющего устройства не регламентируются. Они зависят от величины сопротивления. Приведенные рекомендации касаются минимальных размеров конструкции.

Чем ниже сопротивление защитной системы, тем она надёжней.

Устройство контура заземления и элементы

Это конструкция из токопроводящего материала с небольшим сопротивлением. Она обеспечивает мгновенный отвод электричества в землю. Включает 2 системы: наружную и внутреннюю.

1. Наружная – элемент, обеспечивающий переход тока в грунт. Её базой выступают несколько связанных друг с другом электродов. Последние обычно выполняются в виде штырей, скрепляются с помощью пластин. К полоске крепится шина достаточного размера, которая подводится к электрощитку. Через него она подключается к внутренней системе.
2. Внутренняя – заземляющая разводка в здании. Проводники подводятся к розеткам, выключателям, корпусам мощных электроустановок, металлическим магистралям. Проводники объединены в общую шину, которая подключается к внешней.

При пробое изоляции или неполадках с прибором ток устремляется по пути наименьшего сопротивления – через заземляющую жилу. Он выводится через внутреннюю шину к внешней, а оттуда через электроды уходит в грунт.

Основные виды контуров заземления

Для быстрого отвода тока нужно использовать несколько электродов – хотя бы 2. Чтобы увеличить площадь рассеивания, заземлители монтируют в определённом порядке. По этому признаку различают 3 типа.

Треугольный

Самый популярный вариант представляет собой замкнутый контур из 3 штырей, скреплённых полосками стали в равнобедренный треугольник. Дистанция между электродами составляет не менее 1 длины подземной части штыря и не более 2 длин. Так, стандартное решение для средних широт – заглубление на 2,5 м. Соответственно, сторона треугольника будет составлять величину от 2,5 до 5 м.

Линейный

Если из-за небольшого размера участка установить замкнутый контур невозможно, ставят более простой – не замкнутый. Он имеет вид линии или полукруга. Дистанция между электродами в пределах 1–1,5 м. Недостаток такого способа – большее количество штырей, так как увеличить площадь рассеивания здесь не удаётся.

Модульно-штыревой

Собранная конструкция, которую можно смонтировать в виде любой фигуры и с любым количеством электродов. Состоит из следующих элементов:

• металлические штыри с длиной в 1,5 м с резьбой на рабочем конце;
• резьбовые муфты из латуни, на которые собираются вертикально установленные электроды;
• латунные зажимы, гарантирующие контакт штырей с пластиной;
• наконечники – вбиваются вертикально в грунт;
• насадка с винтовым наконечником, с помощью которой штыри углубляются в землю.

Комплект представляет собой как собственно контур, так и приспособления для его монтажа. Все резьбовые элементы обрабатываются антикоррозийной графитовой пастой, что защищает конструкцию от ржавления.

Схемы заземления

План защитной системы зависит от особенностей линии электропередачи, обслуживающей дом. Маркируется следующим образом:

• первый символ указывает на источник питания – Т, например, это земля;
• второй указывает на параметры защиты электроустановок в доме. Так, N означает, что оборудование не заземлено, а занулено, то есть объединяется с нейтралью;
• литера S или C через тире обозначает подвид системы, в которой зашита выполняется через источник питания.

Есть 3 вида нулевых проводников: N – ноль, PE – защитный ноль или заземление, PEN – сочетание защитного нуля и функционального. Если от столба на улице проведены 2 кабеля, то один из них фаза, а второй PEN – защитный и рабочий ноль одновременно.

В трёхфазной сети рабочих жил будет 3 и 1 PEN-проводник. Если к зданию ведут 3 кабеля в однофазной сети или 5 кабелей в трёхфазной, то защитных проводников здесь 2: N – ноль, и PE – защитный ноль. Второй вариант куда надёжней.

TN-C

Рабочий и защитный ноль совмещены в одном кабеле. Подключается она рядом с подстанцией.

В помещениях, наподобие бани, в такой сети технику нужно заземлять отдельно. То есть ставить розетку с заземлением для стиральной машины и от этой розетки тянуть кабель до самого защитного контура.

Эта схема считается самой ненадёжной.

TN-S

Модификация TN-C-S. Здесь рабочий ноль и защитный разделены еще на подстанции. Если сеть однофазная, к жилищу подходят 3 провода, если трёхфазная – 5.

TN-C-S

Рабочий и защитный ноль до ввода в здание совмещаются. На входе PEN разделяется на N – ноль, и заземление PE. В щитке заземляющая шина и нейтраль объединены перемычкой.

Недостаток решения в том, что кабель не защищён от обрыва или обгорания на пути к дому. Это опасно для здания, обслуживаемого старой советской проводкой. При обрыве нуля на шине увеличивается напряжение и все заземлённые корпуса тоже оказываются под напряжением. Тем не менее система считается надёжной и наиболее популярна.

TT

Предполагает организацию собственного заземления, действующего отдельно от защиты на станции. В здании при трёхфазной сети заводятся 4 провода: 3 рабочих и ноль. На участке устанавливают собственный токоотводящий контур и выводят на него отводящую плату из дома. К последней подключают корпуса приборов. Глухое заземление исключает опасность.

В схеме ТТ обязательно монтируют защитные устройства – УЗО. Пороговый показатель тока на вводном УЗО указывают в 100–300 мА. Это предупреждает возгорание. На линии УЗО настраивают на 10–30 мА и совмещают устройства с автоматическими выключателями.

IT

В такой системе нейтраль изолирована, а все токопроводящего детали надёжно подсоединены к контуру. Нулевой функциональный проводник отсутствует. Систему оборудуют после трансформатора либо организуют при помощи вторичной обмотки, которая создаёт искусственную фазу ноль.

IT устанавливают в зданиях, где есть повышенные требования к электробезопасности: на рудниках, шахтах, на взрывоопасных объектах, в реанимационных и хирургических отделениях больницы.

Монтаж своими руками в частном доме

Защита от утечки тока – обязательный элемент строительства частного дома. Жилой объект попросту нельзя сдать в эксплуатацию, если установленная электросеть не соответствует нормам противопожарной и электрической безопасности.

Сделать заземление самостоятельно не сложно. Для установки потребуются минимальные навыки работ со сварочным аппаратом.

Необходимые материалы и инструменты

Для сооружения заземляющего устройства и его установки нужно следующее:

• сварочный аппарат или инвертор для сварки – если используется модульный вариант, то сварка не потребуется;
• угловая шлифмашинка или болгарка с диском для резки металла;
• гаечные ключи для болтов М12 и М14;
• обычная и штыковая лопаты;
• кувалда;
• перфоратор.

Материалы для заземляющей конструкции нужны самые обычные.

Штыри

Они же электроды. Должны обладать механической прочностью, максимально низким сопротивлением и устойчивостью к коррозии. Применять можно следующий металлопрофиль.

1. Прутки – стержни диаметром в 16–18 мм. Прутки нужно выбирать гладкие: рифлёная поверхность в этом случае не является достоинством. Кроме того, арматура изготавливается из калёного железа, а у него выше удельное сопротивление.
2. Уголок – используют уголки в 50*50 мм с толщиной стенки в 4–5 мм. Нижнюю часть электрода заостряют, чтобы проще было вбивать в землю.
3. Труба – с толщиной стенки не менее 4–5 мм и диаметром более 50 мм. Более толстостенные трубы используют на твёрдых грунтах. В нижней части просверливают отверстия, чтобы при пересыхании почвы заливают внутрь солёную воду: она улучшает рассеивающую способность земли.

Применяют металлопрофиль из чёрной стали.

Металлосвязь

Электроды связаны между собой перемычками. В качестве металлосвязи используют:

• стальную полоску сечением не менее 48 кв. мм;
• алюминиевые полоски или провод с поперечной площадью не менее 16 кв. мм;
• медную шину или провод сечением в 10 кв. мм.

Чаще всего берут стальную полоску, так как её легче всего приварить. Если используют алюминиевую или медную шину, на электроды сначала приваривают болты, а на них крепят металлосвязь.

Выполнение расчётов

Чтобы знать, как правильно сделать заземление, нужно верно рассчитать габариты системы. Размеры защитной конструкции и величину всех элементов рассчитывают, исходя из сопротивления растеканию тока.

Нужно учитывать характеристики грунта и материалов, а также погодные условия: высокий уровень влажности почвы существенно влияет на её проводимость.

Сопротивление грунта

Рассчитывается на примере одиночного электрода по следующей формуле:

Где:

ρ – удельное сопротивление грунта (в Омах на·м);

L – общая длина стержня, в м;

d – диаметр, в м;

Т – дистанция от поверхности до середины электрода.

Удельное сопротивление почв находят в справочнике. В таблице приведены средние значения.

Грунт	Ρ, Ом*м
Торф	20
Чернозём	50
Глина	60
Супесь	150
Песок на грунтовых водах (до 5 м)	500
Песок с грунтовыми водами более 5 м	1000

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Контур редко когда представляет собой одиночный стержень. Даже в линейной конструкции их хотя бы 2. Дистанцию между штырями рассчитывают по формуле:

Где:

Rн —допустимое сопротивление всей системы (для сети 127–220 В – 60 Ом, для 380 В – 15 Ом),

Ψ — климатический коэффициент.

Последняя величина тоже разыскивается в таблице.

Электрод	Климатическая зона
	1	2	3	4
Вертикальный	1,8–2	11,5–1,8	1,5–1,6	1,2–1,4
Горизонтальный	4,5–7	3,5–4,5	2–2,5	1,5

Глубина погружения электродов зависит от уровня промерзании грунта – длина штыря должна превышать глубину промерзания на 15–20 см. Минимальная длина составляет 1,5 м.

Порядок действий

После выбора схемы контура и расчёта его величины, приступают к работам по монтажу и установке.

Выбор места

Заземляющая конструкция обеспечивает отвод электричества в землю и её рассеивание. Поэтому этот участок представляет собой некоторую опасность, особенно во время дождя. Место для него выбирают с учётом следующих требований:

• дистанция до фундамента жилого здания составляет не менее 1 м;
• этим участком не пользуются обитатели дачи и домашние животные;
• запрещается садить в этом месте деревья, кусты, огородные растения, а также выбрасывать мусор;
• конструкция с электродами помещается на участке свободном от других коммуникаций.

Рекомендуется отгородить площадку над контуром оградой.

Земляные работы

На выбранном участке копают траншею глубиной в 50–60 см – в средних широтах. Форма ямы соответствует конфигурации установки. Такую же траншею копают под шину, соединяющую контур с электрощитом в доме. Подсыпать песок на дно нельзя.

Сборка конструкции

Установку не собирают заранее, а монтируют по мере сооружения.

1. По углам треугольника или по линии полукруга вбивают вертикальные электроды. Так как концы их заострены, то кувалдой вбить их несложно. Над дном ямы должны выступать концы длиной около 30 см.
2. Верхние части электродов соединяются перемычками – стальными, алюминиевыми или медными. Полоски приваривают – к штырям или болтам.
3. К заземлителю, который находится ближе всего к дому, приваривают стальную полоску. Её подводят как можно ближе к распределительному щиту.

Сразу после установки засыпать траншею нельзя. Нужно проверить работу защиты.

Ввод в дом

На конец шины приваривают стальной болт. К нему прикручивают медный провод площадью не менее 16 кв. мм. Второй конец проводника заводят в щиток и крепят на главную заземляющую шину, соединяя таким образом внешнюю и внутреннюю часть защиты.

Контрольная проверка

Перед тестированием системы сначала проверяют надёжность контактов на месте стыковок и отсутствие следов разрушения на видимых участках шины и стержней. Рекомендуется предварительно наносить на защитную окраску.

Проверяют показатели системы. Самая простая методика сводится к подключению лампы накаливания в 100–150 Вт на один конец фазы и второй – на заземляющий ноль. Если хорошо горят – контур рабочий. Если тускло – сборка выполнена неправильно, потому что конструкция не является путём с наименьшим сопротивлением.

После тестирования канавы засыпают грунтом.

Заземление отдельных бытовых приборов и оборудования на даче

В частном доме подлежат заземлению следующие объекты:

• электрощиток, если корпус шкафчика сделан из стали;
• электротехническое оборудование, трансформаторы;
• мастерские, где есть станки, осветительные установки;
• участки с металлическими конструкциями – проводами, кабелями, защитными трубопроводами;
• вторичная обмотка трансформаторов.

Штыри и изоляторы крепления не заземляются. Если бытовой прибор подключается через розетку с заземлением, дополнительные мероприятия тоже не нужны.

Распространённые ошибки

При монтаже заземляющих конструкций нередко допускаются ошибки. Избежать их несложно.

1. Чтобы защитить электроды от влаги, их нередко красят. Но обычная краска снижает проводимость, то есть мешает контуру.
2. Сварочный аппарат дорог и его не всегда можно взять в аренду. В итоге штыри нередко соединяют с пластиной болтами – прикручивают. Такое крепление сохраняет электропроводность не более нескольких недель. На месте контакта протекает электрохимическая реакция, ведущая к коррозии, после чего проводимость падает.
3. Наружный контур нельзя выносить далеко от здания. Чем длиннее шина из дома, тем больше общее сопротивление системы.
4. Нельзя изготавливать штыри и соединяющие шины из металлопроката меньшего сечения, чем требуется по расчётам. Элементы при пропускании слишком большого для них тока перегреваются и перегорают.
5. Медные и алюминиевые провода используют только при условии приваривания к болтам.

При любых подозрениях в неисправности контура, необходимо немедленно проверить работу системы.

Полезные советы и общие рекомендации

Заземляющая система включает не только электродную внешнюю часть. Необходимо и при обустройстве защиты в доме соблюдать рекомендации специалистов.

1. Нельзя стыковать кабель с водопроводом или трубами обогрева. Это чревато организацией проводящего контура через отопление.
2. Запрещается соединять заземляющую жилу с нулевым контактом в розетке. Если нейтраль сгорит, то электрическое напряжение будет распределено на все электроприборы в сети.
3. Нежелательно подсоединять больше 1 жилы к клемме PE. При пробоях или утечки тока электричество перейдёт на бытовое оборудование.

К водопроводу и отопительной системе подключаться не рекомендуется еще и потому, что системы нередко включают вставки и детали из пластика, не проводящие электричество.

Что лучше: купить готовый комплект заземления или сделать самостоятельно

Как готовая заземляющая конструкция, так и изготовленная самостоятельно имеет свои плюсы и свои минусы.

Преимущества готового комплекта:

• материал полностью соответствует нормативам и требованиям ПУЭ;
• сборный контур дольше служит;
• имеет стабильные и одинаковые показатели сопротивления растеканию тока при любой влажности и температуре;
• простой монтаж – на соединения, не требует сварки;
• не нуждается в регулярном обслуживании.

Достоинства самостоятельной конструкции таковы:

• расчёты и собственноручное изготовление позволяет точнее учесть характер грунта, особенности электросети и другие факторы;
• низкая цена – владелец платит только за металлопрофиль;
• сварка штырей и пластин гарантирует достаточную проводимость конструкции и отсутствие ржавчины в местах соединения.

По сравнению с готовым комплектом вариант своими руками обладает лишь одним существенным недостатком: для его монтажа нужно иметь навыки работы со сварочным аппаратом.

В частном доме заземление обустраивается в обязательном порядке. Самый надёжный вариант – установка собственного заземляющего контура, не зависимого от подстанции. Работа не слишком сложна, но требует расчётов и некоторой квалификации.