Делаем контур заземления в частном доме своими руками для сети 220в

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:

  1. Вибрация от работы.
  2. Конденсат влаги из воздуха,
  3. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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 поражения электрическим током.

Только установка всех систем защиты позволит обезопасить проживающих в доме людей, поэтому не стоит пренебрегать техникой безопасности.

Необходимые материалы и инструменты

Для монтажа потребуется:

  1. Металлические штыри (арматура, трубы, профиль или уголки) в количестве, достаточном для создания электродов.
  2. Металлическая полоса шириной 50 – 100 мм, толщиной не менее 3 мм. Длина полосы определяется длиной контура заземления и рассчитывается заранее.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Болгарка. Металл необходимо будет нарезать и заточить электроды, чтобы облегчить процесс их забивания.
  6. Кувалда. Проще всего выкопать яму глубиной полметра – метр и забить штыри на нужную длину, чем закапывать их или бурить скважины.
  7. Болт М8-М10. В конце полосы из нержавеющей стали устанавливается болт, для присоединения провода, выведенного из здания.
  8. Медный провод, сечением не менее 6 мм2. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Закапывание ям. Весь монтаж произведен, и ямы можно засыпать.
  6. 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:

  1. Для этого устанавливается розетка, в которой фаза подключена как обычно, а вместо ноля подключается провод, ведущий к заземлению.
  2. Затем в эту розетку включается обыкновенная настольная лампа с лампой накаливания. Чем ярче горит лампа, тем лучше работает контур.
  3. Соответственно, если установлено УЗО, то будет яркая вспышка, а потом сработает автоматика.
  4. 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:

  1. По какой-то причине произошел пробой тока. Не важно, будь это пролитая вода, облезлая от времени электропроводка или какая-то еще причина, пробой произошел.
  2. Так как корпус заземлен, ток начинает уходить по проводу заземления на электроды, вкопанные на улице.
  3. Благодаря большой площади электродов, напряжение падает и рассеивается в окружающем грунте.
  4. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Прямоугольная. Аналогична треугольной, но контур варится в виде квадрата или прямоугольника.
  4. 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:

  1. Если почва песчаная или супесчаная, содержит камни и гравий, то она обладает высоким сопротивлением.
  2. Глинистая почва и различные суглинки лучше подходят.
  3. 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

  1. 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.
  2. 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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Применение конструктивных элементов защиты от поражения током (так называемых заземлителей) – гарантия безопасной эксплуатации современных бытовых электроприборов и оборудования. Устройство заземления в частном доме имеет ряд особенностей, связанных с тем, что в сельской местности при организации электросетей до сих пор используются схемы старого типа. В кабельной подводке линий электропитания в частном секторе специальная заземляющая жила, как правило, не предусмотрена, что требует принятия особых мер защиты.

Дополнительные меры защиты

В основе этих мер лежит организация на стороне потребителя (в его частном доме) так называемого «повторного заземления», с помощью которого удаётся существенно снизить риск поражения током.

Реальная угроза такого поражения возможна при случайном обрыве шины PEN, заземлённой лишь на питающей подстанции.

Использование повторного заземления совместно с УЗО повышает эффективность работы всей системы в целом и гарантирует моментальное снятие напряжения с питающей линии. Такое заземление обеспечивает защиту частного дома от удара молнии вместе со смонтированным на крыше громоотводом (при условии, что тот с помощью медной шины подключается непосредственно к контору заземления). Сделать контур можно своими руками.

Общие принципы

Надёжное заземление дома в сельской местности предполагает обустройство специального защитного контура, основу которого составляет заземлитель. Последний представляет собой сборное сооружение, изготавливаемое из прутков арматуры, стальных труб небольшого диаметра или типовых металлических профилей. После закапывания или забивания на глубину сварная конструкция обеспечивает надёжный контакт металлических частей с грунтом, достаточный для стекания тока в землю. При наличии связки «контур заземления + УЗО» в случае прикосновения голыми руками к открытым токоведущим частям электропроводки или приборного кабеля автомат мгновенно обесточит цепь и снимет напряжение.

Правильное заземление в загородном частном доме с питающей сетью 220 В предполагает выполнение следующих операций:

  • на планке ГЗШ (главная заземляющая шина) во вводном щитке следует создать отдельную клемму PE, которая и будет использована для организации повторного заземления;
  • затем от этой клеммы медным проводом необходимо будет сделать отвод в сторону намеченного места расположения заземлителя;
  • после этого возле частного дома изготавливается сама заземляющая конструкция, требования к которой будут подробно рассмотрены далее.

Иллюстрацией всех перечисленных операций может служить рисунок контура.

Обратите внимание! На рисунке указываются уже разделённые PE и N проводники.

Заземляющее устройство устанавливают неподалёку от частного дома, что позволяет сократить длину соединительных шин заземления и минимизировать токовые потери в них.

Варианты самостоятельного изготовления

Для частного дома металлическую сварную конструкцию заземления (заземлитель) удобнее всего изготовить из обрезков стальных труб или металлических профилей. При их отсутствии могут применяться металлические штыри диметром порядка 16-ти миллиметров.

Обратите внимание! Использование для заземления специальных арматурных прутьев с калёной поверхностью не допускается действующими нормативами, поскольку имеющееся на них покрытие влияет на распределение стекающих в землю токов.

К тому же калёный слой арматуры в условиях повышенной влажности способствует быстрому разрушению металла в почве и нарушению режима стекания.
Еще один вариант устройства в частном доме заземления предполагает использование металлического уголка с полочками или схожего с ним профиля. Для их погружения в мягкий грунт достаточно воспользоваться обычной кувалдой, предварительно срезав под углом один из концов заготовки.

Нередко, делая заземления своими руками, в качестве размещаемых в земле элементов используют металлические трубы, один конец которых сплющен или заварен «под конус». В нижней части трубных заготовок для заземления рекомендуется просверлить несколько отверстий, через которые можно будет насыщать грунт соляным раствором. Необходимость в этом возникает в случае пересыхания грунта и заметного ухудшения распределения тока стекания в почву. При увлажнении почвы посредством соляного раствора требуемый режим распределения обычно восстанавливается.

Недостаток такого заземлителя в деревянном доме – большие трудовые издержки на его изготовление, связанные с необходимостью подготовки отдельного приямка для каждого элемента. Забить их кувалдой на требуемую глубину не всегда представляется возможным.

Особенности конструкции

Штыри или отрезки труб, из которых будет собираться заземлитель, должны углубляться в грунт ниже уровня промерзания почвы для данного региона как минимум на 0,6-0,8 метра. В местностях с засушливым летом заземляющее устройство должно собираться из металлических заготовок, достигающих своим нижним концом влажных слоёв почвы. По этой причине для его сборки предпочтительнее использовать уголки или металлические прутки длиной 2-3 метра и значительной площадью соприкосновения с грунтом. Указанные параметры обеспечивают необходимую проводимость получившегося контакта заземления и создают оптимальные условия для стекания тока.

Правила устройства электротехнических установок (ПУЭ) в разделах, посвящённых изготовлению зазаемлителя, особо отмечают то, что составляющие его элементы не должны иметь какого-либо покрытия.

Именно по этой причине контур заземления в частном доме (точнее – погружаемая в землю часть) никогда не покрывается защитной краской, которая снижает проводимость перехода металл-земля. Для защиты зон сварки от разрушения в этом случае используются специальные антикоррозионные составы.

Также обратите внимание на то, что заземлитель должен иметь минимально возможное сопротивление, что обеспечивается идеальным контактом между всеми его составляющими. Его надёжная установка в грунте возможна лишь при условии использования сварки, как основного метода сочленения. Причём все швы должны выполняться профессионально, а их качество не должно вызывать каких-либо сомнений.

Важно! Заземление в частном доме не допускается делать с использованием резьбовых соединений. Со временем металл в местах таких сочленений постепенно окисляется (разрушается), а переходное сопротивление контактов резко возрастает.

По этой же причине крайне неразумно использовать в качестве заземлителя отводы трубопроводов, проложенных в земле. С течением времени стыки таких труб сильно окисляются и начинают разрушаться, что делает эти элементы совершенно непригодными для растекания тока. Да и сам трубопровод, использованный для заземления, портится.

Как сделать простейшее устройство

Самая простая конструкция заземления частного дома может быть представлена в виде равностороннего треугольника, образуемого тремя забитыми в землю металлическими штырями и горизонтальными перемычками. Штыри или трубы забиваются в землю рядом с домом таким образом, чтобы их верхний срез располагался примерно на 0,5 метра ниже уровня земли.

На этом же уровне они свариваются между собой нарезанными по длине металлическими полосами (металлосвязью).

Порядок сборки такой конструкции заземления для частного дома следующий:

  1. сначала на удалении не менее чем 1,5 метра от края отмостки дома намечают место для обустройства конструкции заземления. На выбранном участке выкапывают траншеи по контуру треугольника со сторонами порядка 1,2 метра. Глубина траншей для заземления выбирается равной 70-ти, а ширина 60-ти сантиметрам, что обеспечивает необходимый простор для проведения сварочных работ;
  2. вслед за тем от одной из вершин треугольника, обращённой к дому, по направлению к нему прорывается ещё одна траншея глубиной не менее 50 сантиметров;
  3. после этого по углам забиваются трубные заготовки, круглые прутки или уголки длиной три метра;
  4. затем к вбитым заготовкам для заземления привариваются элементы металлосвязи, выполненные в виде полос 40х4 миллиметра, после чего от получившейся конструкции нужно провести такую же полосу по направлению к частному дому.

По завершении этих операций все образовавшиеся в места сварки наплывы тщательно очищаются от шлака, а затем покрываются специальным антикоррозионным составом. На вводе в здание к металлической полосе приваривается подходящий по размеру болт, на котором впоследствии фиксируется медный проводник сечением не менее 4 квадратных миллиметров, идущий от ГЗШ.

После засыпки получившейся конструкции выбранным ранее грунтом и его тщательной утрамбовки, работы по обустройству заземлителя можно считать завершёнными.

Сегодня в каждом доме есть холодильник, печь СВЧ и телевизор. Другие добавят к этому списку стиральную машину, водонагреватель, пылесос, кондиционер и т. п. Все эти приборы требуют много качественной электроэнергии. При этом и домашняя техника, и система защиты людей от поражения электрическим током будут функционировать нормально только при наличии надежного заземления.

Почему необходимо качественное заземление

Заземление – это электрическое соединение металлических поверхностей приборов с землей. Физически оно состоит из ряда последовательно соединенных конструктивных элементов, которые называют системой заземления.

Его электрическое сопротивление в сетях 220В, 380В не должно быть выше 4 Ом.

Многим известно, что правила организации рабочего места на предприятии требуют заземления металлических корпусов компьютеров. Конечно, это делается для повышения электробезопасности. Однако при этом улучшается и помехоустойчивость электроники, что увеличивает скорость работы компьютера. Так почему бы не провести в дом заземление, чтобы обеспечить лучшие условия для работы и себе, и технике?

Так бывает, что при касании металлического корпуса водонагревателя или стиральной машины ощущается пощипывание током. Неприятность данного вида также устраняется при заземлении корпуса агрегата.

Известно, что исправная микроволновая печь не создает опасного излучения для людей, находящихся рядом. При этом действительно надежная защита обеспечивается только при надежном заземлении ее корпуса. Если же в доме установлен газовый котел, его эксплуатация без заземления вообще не допускается из соображений безопасности.

Во вновь строящемся жилье всегда устанавливается устройство защитного отключения, которое предотвращает возгорание проводки и поражение людей электричеством. Его полноценная работа возможна только при наличии контура защитного заземления. Читайте о подключении УЗО в статье «Схема подключения автоматов и УЗО в однофазной и трехфазной сети с заземлением в частном доме и квартире».

Как известно, громоотвод защищает строения от пожара, а электроприборы — от повышенного напряжения. Монтаж молниеотвода у деревянного дома выполняется только при наличии контура заземлителей.

Приведенная иллюстрация наглядно демонстрирует механизм защиты людей от поражения электрическим током при наличии заземления. Суть его заключается в том, чтобы тело человека не подвергалось воздействию недопустимого напряжения и тока.

Системы энергоснабжения и контур заземления в частном доме

Всем известно, что далеко не в каждом жилье имеется защитный проводник. Может показаться, что в существующих линиях электропередачи уже заложено решение всех вопросов безопасности. Однако зачастую системы подачи электроэнергии либо устарели, либо находятся не в должном состоянии.

В настоящее время огромное количество жилья получает электроэнергию по двухпроводной линии системы TN-C. В данной схеме защитный проводник PE и нулевой N объединены на подстанции в провод PEN.

На производстве с целью защиты применяют так называемое зануление, то есть корпус оборудования соединяют с проводом PEN. В жилых помещениях так делать нельзя, так как в ряде аварийных ситуаций поверхность прибора может оказаться под напряжением. Вывод: для надежной защиты людей и техники необходимо заземление.

Эффективное и правильное решение – это преобразовать систему TN-C в TN-C-S. В этом случае на входе в здание проводник PEN расщепляют на PE и нулевой N, и в этом месте производят подключение местного заземления (снова!) Для практического осуществления на вводном щите устанавливают шину заземления, контактирующую со щитком и шину зануления, изолированную от его корпуса.

К шине нуля подключают проводник PEN линии электропередачи, а к шине земли подключают местный защитный контур. Между шинами устанавливают перемычку. Со стороны внутренней электропроводки к шине нуля подключают проводники N, а к шине — провод PE.

Данный способ обеспечения защиты имеет недостаток: при плохом контакте или обрыве общего проводника PEN все подключенные к данной линии электроснабжения объекты будут соединены с Вашим контуром. Это может привести к появлению опасного напряжения на проводнике PE, или он перегорит.

Подобных неприятностей можно избежать, если использовать еще один метод защиты – преобразовать систему TN-C в TT. Такое решение чаще применяют в производственных условиях. В этом случае проводник PEN считают нулевым N, а корпуса потребителей заземляют отдельно.

В практическом плане преобразование сети следует выполнить так же, как и в предыдущем случае, однако перемычку между шинами не ставят. В этом случае корпуса приборов будут всегда под потенциалом земли, однако в данной схеме обязательно применение УЗО и реле напряжения.

Заметим, что в двухпроводной схеме отсутствует защитный провод и возникает вопрос: какой можно применить? При этом, по правилам устройства электроустановок он должен быть в составе общего кабеля, и электропроводку в доме следует заменить. Иногда его все же прокладывают отдельно в кабель-канале. Конечно, сечение защитного провода должно быть не меньше, чем у проводников нуля и фазы.

Самая надежная система электроснабжения — TN-S. В этом случае от подстанции идут отдельно защитный проводник PE, нулевой N и провода фазы L (один или три). Однако и в этом случае надежность линии электропередачи может вызывать сомнение, так что лучше на входе в дом проводник PE соединить с контуром местного заземления. Как видите, практически в любом случае, если речь идет о частном доме, полноценную защиту можно обустроить только при наличии собственного защитного контура.

Варианты устройства заземляющего контура

Далеко не всегда необходимо обустраивать так называемое искусственное заземление. Возможно, в Вашем случае уже существует естественный заземлитель, который и нужно использовать. В качестве естественного заземлителя могут выступать:

  • труба водопроводной скважины;
  • заложенный в грунт трубопровод из металла;
  • сваи и другие железобетонные элементы;
  • стальные рельсы, трубы и другой профиль, заглубленный в грунт.

Разумеется, в случае использования естественного заземлителя следует обеспечить его надежное электрическое соединение с шиной РЕ вводного щита. Лучше всего в качестве соединителя подойдет стальная полоса сечением 40х5мм, которую необходимо приварить к конструкции в грунте.

Ее прокладывают до цоколя здания. Здесь к полосе приваривают болт диаметром 10мм, на который наворачивают две гайки с двумя шайбами между ними. Между шайбами зажимают медный провод сечением не менее 10мм2, который подключается к шине РЕ входного щита. Не допускается использовать в качестве заземлителей:

  • трубы отопительной системы;
  • водопровод;
  • канализационные трубы;
  • трубопроводы горючих и токсичных веществ.

Один из вариантов естественного заземления – железобетонный фундамент здания. При этом необходимо соблюсти ряд условий:

  • отдельные металлические элементы фундамента должны быть соединены с помощью сварки;
  • его поверхности не должны быть обработаны изолирующими гидроизоляционными материалами;
  • фундамент не должен находиться в агрессивной среде;
  • влажность грунта должна быть не более 3%.

Если нет ничего, что можно использовать в качестве естественного заземлителя, придется сделать искусственный своими руками. Схему контура заземления можно выполнить в виде:

  • контура вокруг здания из большого количества элементов, забитых на небольшую глубину;
  • конструкции из трех и более штырей, забитых на глубину порядка 2-3м в виде треугольника, квадрата и т. п;
  • одного электрода, заглубленного на несколько метров.

Теоретически все варианты имеют право на существование. Практически, наиболее популярна схема из трех штырей, размещенных в углах треугольника. Заметим, если сделать своими руками конструкцию в цокольном этаже здания, можно не опасаться увеличения сопротивления растеканию тока в результате промерзания грунта.

Расчет параметров заземляющего контура

Как мы уже отмечали, в сети 220 В и 380 В сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Данная величина зависит от целого ряда параметров:

  • глубины заложения, количества и площади электродов;
  • проводимости поверхности заземлителей;
  • глубины заложения и размеров горизонтальных элементов;
  • состава грунта и его увлажненности.

Кроме того, сопротивление грунта заметно увеличивается при его замерзании, так что необходимо принимать во внимание климатическую зону. Исходя из необходимых электрических характеристик, а также перечисленных параметров, и происходит расчет заземления. При этом, расчетные формулы имеют немало составляющих и достаточно громоздки.

Разумеется, сложные расчеты необходимо производить в промышленных условиях, когда речь идет о большом количестве материалов и значительных размерах конструкций. В условиях частного дома заметно проще выполнить оценочные расчеты, проконсультироваться в местной организации электроснабжения и у соседей. Мы же подготовили для Вас справочную таблицу расчета количества заземлителей.

Таблица расчета параметров заземления
Тип грунта Удельное сопротивление грунта, Ом*м Количество заземлителей
Солончаковые почвы 25 2
Торф 50 3
Садовая земля 40 3
Чернозем 50 3
Песок сильно увлажненный 60 4
Глина 60 4
Песок умеренно увлажненный 130 10
Супесь влажная 150 12

Данная таблица составлена для условий 3-й климатической зоны с возможными температурами до -40°С. Состав грунта условно принят одинаковым по всей глубине закладки контура. При этом выбраны следующие параметры конструкции:

  • штыри из стального уголка сечением 50х50х5мм и длиной 3м;
  • расстояние между заземлителями 2м;
  • горизонтальная соединительная полоса из стали сечением 40х4мм;
  • глубина закладки горизонтальных элементов 0,5м.

Из таблицы следует, что соль и влага способствую растеканию тока в грунте, тогда как сухой песок имеет большое сопротивление. Следовательно, правильно обустроить заземление в сухой сезон, тогда в другие периоды его параметры только улучшатся. На практике следует выполнить заземляющий контур в соответствии с таблицей, предусматривая возможность добавления штырей. После завершения работ его сопротивление измеряют и, при необходимости, монтируют дополнительные заземлители.

Инструкция обустройства треугольного контура заземления

На практике наиболее популярна схема выполнения заземляющего контура в виде треугольника, хотя возможны любые другие варианты его геометрии. Три штыря одинаковой длины забивают в грунт в углах равностороннего треугольника и соединяют их горизонтальной шиной.

В замкнутой системе при нарушении одного из контактов контур продолжает работать. В случае последовательного размещения заземлителей при разрыве горизонтального соединителя сопротивление контура заметно возрастает. В таком варианте для увеличения надежности можно подключить горизонтальный соединитель в середине конструкции и выполнить несколько линий.

Чтобы обустроить контур защитного заземления, потребуются следующие материалы:

    • уголок стальной 50х50х5мм, длина каждого штыря 3-5м;
    • полоса из стали сечением 40х4мм;
    • комплект оцинкованных метизов М10 из болта, двух гаек и двух шайб;
    • антикоррозийный состав или краска для наружных работ.

В качестве штырей может также выступать пруток диаметром не менее 12мм. При этом использование арматуры не приветствуется, так как она имеет повышенное сопротивление поверхности. Уголок, напротив, подходит очень хорошо, так как имеет большую площадь контактной поверхности, не изгибается при забивании в землю, обладает небольшим сечением и легко входит в грунт.

Выше представлен перечень основного инструмента, необходимого для выполнения работ. Сначала необходимо вырыть траншею глубиной 0,7м в виде треугольника со стороной 2,5м на расстоянии 1-2м от здания. Одна из вершин треугольника должна быть соединена канавкой той же глубины со стеной дома. При этом необходимо предусмотреть возможность размещения дополнительных стержней, если сопротивление контура заземления окажется больше 4Ом.

Его следует измерить по мере готовности конструкции.Стальной профиль длиной 3-5м обрезают болгаркой под углом для облегчения забивания в грунт. Отметим, что для уменьшения сопротивления растекания тока следует выбрать максимально длинные стержни, которые удастся загнать в землю. В любом случае они должны заходить ниже глубины промерзания не менее, чем на 1м. Для облегчения работы можно предварительно пробурить отверстия в земле на длину бура.

Уголки забивают в грунт кувалдой, разместив их в вершинах треугольника со стороной 2м. В итоге, верхний срез уголков должен выступать над дном траншеи на 20см. Учтите, при увеличении или уменьшении расстояния между штырями на 1м, общая эффективность контура соответственно возрастает или падает на 10-20%.

Выступающие части уголка соединяются полосой 40х4мм с помощью сварки. Далее горизонтальный соединитель выводится на цоколь здания, где к нему приваривается болт. Надежность конструкции будет выше, если соединительная полоса является единым куском. Места сварки следует обработать антикором или покрыть краской.

Больше ничего красить не следует, так как это ухудшит электрический контакт заземления с грунтом.

После выполнения монтажных работ рекомендуется сфотографировать конструкцию, а затем траншеи засыпают грунтом без камней и мусора. Места бурения земли уплотняют.На приваренный к полосе болт наворачивают две гайки с двумя шайбами между ними. Между шайбами зажимают кольцо медного провода сечением не менее 10мм2, который подключается к шине заземления входного щита.

Как вариант, в цоколе здания можно просверлить отверстие, в которое вставляется металлический штырь или шпилька, приваренный к полосе заземляющего контура. В этом случае медный проводник подсоединяется с внутренней стороны здания.

Монтируем заземление промышленного изготовления

Рассмотренная выше система защиты хороша тем, что ее можно обустроить из стандартных материалов самостоятельно. Придется повозиться с земляными работами и сваркой, зато результат достигается сравнительно небольшими средствами. Альтернативный вариант – приобрести специальный комплект для обустройства заземления.

Комплекты, один из которых представлен на фото, рассчитаны на суммарную длину от 6 до 45м и состоят из различного количества следующих элементов:

  • штырь стальной омедненный длиной 1,5м;
  • муфта соединительная;
  • наконечник стартовый;
  • головка направляющая для насадки перфоратора;
  • зажим для подключения провода;
  • смазка токопроводящая;
  • лента гидроизоляционная;
  • насадка на перфоратор.

Рассматриваемая система защиты хороша тем, что не требует сварочных работ и занимает минимальную площадь. Покрытые медью стержни имеют очень хороший контакт с землей. В этом случае в небольшой ямке можно установить всего один достаточно длинный заземлитель (до 40м).

Однако стоит такой комплект немало. Кроме того, забивая стержни в грунт, можно попасть на камень. Извлечь детали из земли без повреждения проблематично. Кроме того, при устройстве заземления нужно проверять его сопротивление после забивания очередного штыря.

Монтаж модульного заземлителя производится в следующем порядке:

  • резьбовые части стержня покрывают токопроводящей смазкой;
  • наворачивают на стержень наконечник стартовый и муфту соединительную;
  • в муфту закручивают головку направляющую;
  • в перфоратор зажимают специальную насадку, которую устанавливают в гнездо направляющей головки;
  • один человек удерживает штырь в вертикальном положении, другой включает перфоратор и забивает штырь в землю;
  • резьбовые части следующего стержня покрывают токопроводящей смазкой;
  • наворачивают на стержень муфту соединительную;
  • направляющую головку переставляют на новый стержень, а его вкручивают в муфту предыдущего;
  • проверяют сопротивление растеканию тока измерителем Ф4103-М1;
  • по достижении значения менее 4Ом на стержень закрепляют зажим для подключения провода;
  • детали зажима предварительно смазывают токопроводящей смазкой и подсоединяют медный провод сечением не менее 10мм2;
  • зажим вместе с проводом плотно обматывают лентой гидроизоляционной.

Проверка характеристик заземляющего контура своими руками

Наиболее просто и правильно проверить результаты своего труда, пригласив специалиста с измерителем сопротивления заземления. Необходимый для этого прибор Ф4103-М1 стоит дороже, чем конструкция контура, так что покупать его Вы не будете.

Если не удалось получить значения менее 4 Ом, необходимо забивать и приваривать дополнительные штыри.

Возможно, Вам посоветуют добавить в почву соль или подлить воды для улучшения растекания тока. Прокомментируем такие идеи в стихах: соль и вода ведут в никуда. Вода скоро высохнет, и заземление уже не будет обеспечивать должную защиту Вашей семьи. Соль вызовет коррозию стали, и работу придется переделывать через непродолжительное время.

Проверить защитный контур в частном доме можно и самостоятельно, подключив нагрузку к проводнику фазы и заземлению. Так, при мощности нагрузки 2019 Вт и сопротивлении заземляющего контура 4 Ом разница напряжения составит 18 В при включении и отключении потребителя. Соответственно, если получается больше 18 В, сопротивление растеканию тока выше нормы.

Отметим, что нестандартные эксперименты с высоким напряжением опасны для жизни. Производить проверку сопротивления защитного заземления не следует, не имея соответствующих знаний. Во время измерения сопротивления заземления рядом с ним не должно быть людей. Не допускается прикосновение к оголенным проводам и заземлению. Нельзя выполнять электрические соединения, не отключив напряжение в сети.

Надеемся, что приведенные рекомендации помогут Вам надежно заземлить собственный дом, обеспечив защиту людей, жилья и бытовой техники. Заметим, что внешний осмотр видимых частей заземляющего контура рекомендуется два раза в год, а выборочный контроль элементов в земле — раз в десять лет.

Следующий видеоролик иллюстрирует опыт самостоятельного обустройства заземления для частного дома.