Схема контура заземления: Контур защитного заземления: устройство, расчет, испытания, нормы

Содержание

Контуры заземления – что это и как правильно выполнить

Если вы читаете эту статью значит уже знаете, что вам нужен контур заземления. Но возможно не до конца представляете, что он собой представляет, как работает и как его сделать правильно раз и навсегда, можно ли «сэкономить» и ут.д. Начнем с небольшого блока теории.

Что такое заземление и зачем оно нужно в частном доме

Мы разбираем конструкцию и схемы контуров заземления для электросетей с глухозаземленной нейтралью. Это значит, что на стороне подстанции нейтральный провод заземлен, то есть присоединен к заземляющему контуру.

Заземление – это подключение корпусов электроприборов к заземлителю. Заземлитель же – это один или несколько проводников, которые находятся в земле, в непосредственном контакте с грунтом. На рисунке изображено два контура заземления один возле подстанции, второй возле производственного помещения или частного дома где нужна защита.


Сопротивление контура заземления очень низкое (не больше 4 Ом по правилам). Это значит, что если на корпусе электроприбора окажется напряжение, например, произойдет пробой обмотки электродвигателя, то по корпусу оборудования через заземляющий проводник и контур пойдет очень большой ток. По сути пробой на заземленный корпус вызовет короткое замыкание. А ток короткого замыкания спровоцирует срабатывание автомата защиты или перегорание предохранителя.

Похожим образом работает и контур заземления подстанции. Например, при обрыве и падении фазного провода на землю возникнет короткое замыкание между фазой и заземлением, и сработает защита на подстанции.

Даже если случится так, что защита не сработает, например, произошел пробой в конце обмотки и ток утечки оказался недостаточным для срабатывания защиты, то сопротивление контура заземления намного ниже чем сопротивление человеческого тела. И если человек прикоснется к заземленному оборудованию, то или почувствует слабый удар электрическим током или не почувствует его вовсе. Электрический ток идет по пути наименьшего сопротивления, а меньшее сопротивление у контура заземления.


Если для промышленности все понятно, то зачем контур заземления в частном доме, какие тут моторы и где тут опасность? Корпуса большинства электроприборов вообще пластиковые.

И это хороший вопрос. Неужели требования что к электросети нельзя подключить новый дом без контура заземления – это просто бюрократическая фикция.

На самом деле нет. Раньше в частных домах из электроприборов были только свет да утюг, ну еще радиоприемник с телевизором. Сейчас количество и качество бытовых приборов изменилось кардинально, и пробой на корпус во многих из них может стать смертельным. Вот некоторые из них:

  1. Бойлер – под напряжением окажется не только корпус, но и вся водопроводная система. Можно получить поражение электрическим током просто открыв воду на кухне.
  2. В меньшей степени, но все же это относится и к скважинному насосу.
  3.  Автоматические стиральные машинки представляют похожий тип опасности с выходом через воду в любую точку, любой санузел в доме.
  4. Нагревательные приборы — масляные нагреватели и электроконвекторы опасны прикосновением к корпусу.
  5. Микроволновки, электродуховки и холодильники – также не нужно сбрасывать со счетов.
  6.  Все приборы с импульсными блоками питания: компьютеры, современные телевизоры те же стиральные машины. Конденсаторы в этих блоках питания соединены с заземляющим выводом PE, а он в свою очередь с корпусом прибора. И на корпус того же домашнего ПК может попасть напряжение в 100-110В. Чаще всего мы этого не замечаем из-за того, что стоим на сухом полу в обуви на резиновой подошве, да и большой ток через конденсаторы и такую паразитную наводку не пройдет, но все же есть реальный риск получить удар электрическим током от незаземлённого ПК с импульсным блоком питания.

Поэтому крайне не рекомендуем делать контур заземления формально лишь бы сдать. Кроме этого настоятельно рекомендуем подключать все розетки в доме не через обычные автоматические выключатели, а через дифференциальные автоматы или комбинацию автоматического выключателя и дифференциального реле.

Дифференциальная защита кроме стандартных функций защиты от к.з. и перегрузки реагирует на токи утечки. Заземляющий контур и дифференциальная защита не заменяют, а прекрасно дополняют друг друга. Ведь заземление не защитит, если ребенок сунет гвоздь в розетку, а дифавтомат успеет сработать до того, как будет причинен существенный вред здоровью.

Расчет контура заземления

Размер и глубина зависят от типа грунта. Меньше всего проблем будет если у вас:

  • торфяные грунты
  •  суглинки
  •  влажные глинистые почвы.

Хуже если это песок тогда нужно больше проводников и забивать их нужно на большую глубину. Совсем не получится устроить контур заземления в скальных или горных грунтах.

В идеале нужно иметь геологические карты местности тогда получится сделать расчет контура заземления. Но на практике просто делают стандартный контур по общим рекомендациям, замеряют сопротивление, и, если оно недостаточно низкое, добавляют еще один или несколько электродов.

На иллюстрации ниже обычная схема контура заземления, которая сработает в 90% случаев.


Это равносторонний треугольник со стороной 1,5-3 метра, но, если площадь участка не позволяет сделать треугольник можно закопать и соединить вертикальные проводники в ряд, но так выше вероятность, что будет нужно больше вертикальных заземлителей.

Материалом для контура заземления может быть медь, оцинкованная и черная сталь. Форма и размеры не особо регламентируется, но важным является сечение и толщина элементов заземления. Вот рекомендации для черной стали:


Толщина и сечения заземляющего контура рассчитываются так, чтобы не только дать нужное сопротивление, но и обеспечить долговечность. Ведь сталь неизбежно будет ржаветь, и чтобы контур заземления прослужил как минимум 30-40 лет должен быть хороший запас по толщине и сечению стали.

Монтаж контура заземления — из чего и как сделать

Мы разберем монтаж контура заземления из классического стального проката на сварном соединении. Конечно можно купить набор специальных штырей-электродов, с наконечником которые можно завинчивать в землю перфоратором. Они состоят из нескольких секций (прутов круглого сечения) и по мере погружения добавляется следующая.

Но, во-первых, цена таких комплектов для заземления неоправданно высока. Во-вторых, муфты для соединения наборных электродов резьбовые и со временем электрических контакт сильно ухудшится. А старая добрая сварка — это монолитное соединение и прослужит столько же сколько и весь заземляющий контур.

ВАЖНО! Не нужно и даже запрещено красить элементы, из которых собирается контур заземления. Железо должно быть «голым» чтобы ничего не мешало контакту с грунтом.

А вот сварные швы нужно прокрасить нитрокраской или чем-то подобным, поскольку они наиболее подвержены коррозии, и контур может выйти из строя через 5-6 лет только потому что проржавели сварные швы.

Также обязательно нужно покрасить черной краской (это важно, краска по нормативам должна быть именно черной, даже если это ваш частный дом) полосу которая выходит из-под земли и соединяется с проводником

По сути монтаж контура заземления сводится к несложным хотя и трудоемким операциям:

  1. Выкопать траншею глубиной 0,4-0,7 метра, в форме треугольника или прямую если не площадь не позволяет выкопать треугольник. Место для монтажа контура заземления нужно выбирать как можно ближе к вводному щитку. Ведь именно с заземляющей шиной вводного щитка нужно будет соединить контур заземления, и чтобы не тянуть стальную полосу или заземляющий проводник через весь дом, нужно максимально сократить это расстояние. Размер стороны треугольника в среднем 2-3 метра.
  2. В углах треугольника нужно сделать углубления. Идеально подойдет мотобрур с удлиненным валом для бура. Глубина «шахты» должна быть не менее 2 метров. Если этого не сделать, забить 3-х метровую трубу или угольник в грунт будет трудно, а в случае глинистого грунта и вовсе невозможно. Легче пойдет в песчаный грунт, но скорей всего электродов понадобится больше.
  3. Забить вертикальные части заземляющего контура. По мере погружения засыпать и утрамбовывать грунт в пробуренную нишу, чтобы контакт электрода с грунтом был плотным на всю глубину. Забивать нужно так, чтобы выше уровня дна траншеи осталось около 20 см уголка или трубы.
  4. Соединить вместе забитые электроды заземление полосой или круглым проводником. Соединить с помощью сварки. Учтите, что полосу легче согнуть и проложить в нужном направлении.  Конец полосы вывести к фундаменту в той же части нужно проделать в стене отверстие для заземляющего проводника. Или провести его по поверхности, если вводно распределительный щит находится снаружи здания.
  5. Закрепить вывод стальной полосы к фундаменту. К концу стальной полосы (шины) приварить болт или шпильку. Можно сделать отверстие и прикрутить шину или кабельный наконечник заземляющего провода болтом, но в таком варианте больше переходных сопротивлений и добиться нужного сопротивления будет сложнее. В крайнем случае делайте два отверстия рядом и прижимайте стальную шину к медной двумя болтами. Но если заземляющий проводник у вас из провода, то нужно приварить болт, а на конец провода запрессовать кабельный наконечник. Сечение заземлящего провода который идет к вводному щитку должно быть:
  • не меньше 10 мм2 – для медных шин и проводов;
  • не меньше 16 мм2 – для алюминиевых шин и проводов;
  • если внутрь здания уходит стальная полоса или круглый проводник, то его сечение должно быть не меньше 75 мм2.

7. Проверка. Прежде чем вызывать электролабораторию можно предварительно проверить контур обычным мультиметром, причем в режиме вольтметра. Для этого нужно замерить напряжение между фазой и нулем, а потом между фазой и шиной заземления. Оно должно быть практически одинаковым, например, 221 и 216 Вольт, соответственно. Если прибор показывает, что напряжение между фазой и заземляющим контуром значительно ниже, например, 220 и 180 Вольт, нужно добавить еще один вертикальных проводник и приварить его к существующим. После этого повторить измерения. Разница уменьшится.  Если удалось получить разницу в пределах 10 Вольт, скорей всего сопротивление контура заземления находится в пределах нормативных 4 Ом, и можно вызывать специалистов местного РЭС для проверки и выдачи заключения на подключение дома к электросети.

 

Надеемся материал этой статьи был для вас полезен. До следующих публикаций.

Схема заземления частного дома

Одним из основных элементов частного дома по праву считаются электрические сети. Без них не сможет функционировать ни одно установленное оборудование. Однако, следует помнить, что электричество, само по себе, является источником повышенной опасности. Поэтому, чтобы безопасно пользоваться электрическим током, существует специальная схема заземления частного дома, объединяющая в своем заземляющем контуре все бытовые приборы и оборудование, установленные в помещениях.

Содержание

Общее устройство заземления

Контур заземления имеет очень простое устройство, что не мешает ему выполнять большое количество различных функций.

Наиболее важными из них, являются:

  • Защита от поражения электротоком в случае соприкосновения человека с неисправным электрическим прибором.
  • Магнитные помехи высокой частоты, излучаемые электрическими сетями и приборами, снижаются до нормального уровня.
  • Обеспечивается безопасная эксплуатация бытовых приборов, функционирующих при повышенной влажности. Это относится к стиральным и посудомоечным машинам, различным видам бойлеров и водонагревателей.
  • Ликвидация шумовых помех в электрических сетях.

Основной частью заземления является заземляющий контур, совершенно несложный в изготовлении. В частном доме он устраивается в соответствии с правилами, определенными в ПУЭ.

В состав контура входят три заземляющих электрода, которые вкапываются в землю. Его составной частью, также является сварная конструкция из металла, играющая роль шины, для отвода электричества.

С помощью одного электрода невозможно создать нужную площадь, обеспечивающую полноценную защиту. Поэтому, в конструкцию входит несколько электродов заземления, которые связаны друг с другом. Расположенные на определенном расстоянии между собой, они полностью компенсируют недостаток площади.

При монтаже конструкции контура следует помнить, что не должно быть слишком большого расстояния между электродами. В противном случае, произойдет нарушение поверхности оптимальной площади. Из-за этого может произойти многократное уменьшение эффективности контура заземления. Материалом для контура заземления могут быть различные виды стальных металлов, а также медь, оцинкованная или луженая.

Выполнение подготовительных работ

Перед тем, как выполнять подготовительные работы, необходимо более подробно рассмотреть конструкцию контура заземления. В его состав входят вертикальные заземлители, вбиваемые в грунт. Их соединение между собой осуществляется с помощью горизонтальных заземлителей. Вся конструкция представляет собой одно целое с заземляющим проводником, соединяющим контур и электрический щит.

Вертикальные заземлители изготавливаются, чаще всего, из стального уголка, с размерами полок 50х50 мм и толщиной 5 мм. Горизонтальные заземлители можно сделать из полосовой стали 40х4 мм. Для заземляющих проводников лучше всего подходит сталь круглая, сечение которой составляет от 8 до 10 кв. мм. Для данных элементов нельзя применять арматуру, поскольку она имеет каленый наружный слой. В связи с этим, ток по сечению распределяется неправильно. Кроме того, арматура намного быстрее ржавеет.

Вся конструкция заземляющего контура представляет собой треугольник с равными сторонами. Точно такая же разметка делается на земле во дворе дома. Рекомендуемое расстояние от фундамента до контура не должно превышать одного метра. После того, как выполнена разметка, по всему периметру разметки отрывается траншея на глубину до 1 метра. Ширина траншеи должна быть удобной для производства сварочных работ, для этого вполне достаточно около 70 сантиметров. Данная траншея предназначена для прокладки горизонтальных заземлителей.

Забивание в землю вертикальных заземлителей производится в каждой вершине треугольника, на глубину от 2 до 3 метров. Для забивания используется обычная кувалда. Чтобы уголки лучше входили в землю, их концы необходимо заострить. В местах забивания можно заранее пробурить шурфы, чтобы уголки входили в более тонкий слой твердого грунта.

Монтаж заземляющего контура

После выполнения всех подготовительных работ, можно осуществлять непосредственный монтаж заземляющего контура. В вершины треугольника уголки забиваются не полностью, их края должны выступать из грунта примерно на 25 см. После вбивания в землю вертикальных заземлителей, производится их соединение друг с другом при помощи горизонтальных заземлителей. После всех соединений происходит образование замкнутого контура.

Для соединения используется обыкновенная сварка, с помощью которой к концам уголков привариваются стальные полосы. Соединение уголка и полосы должно быть именно сварочным. Не допускается применение болтовых соединений, так как постепенно такие места окислятся, и будет утерян контакт. В результате, функционирование заземляющего контура станет неэффективным.

После полной сборки контура, его нужно соединить с электрическим щитом. Заземляющий проводник приваривается одним концом к контуру и, далее, прокладывается в траншее, в направлении электрощита. На конец проводника приваривается болт, диаметром 6 или 8 миллиметров для того, чтобы закрепить провод в щите. Если стальная проволока отсутствует, то можно воспользоваться такой же стальной полосой, как и в горизонтальном заземлителе. Полоса будет даже более эффективной, чем проволока, поскольку она обладает большей площадью соприкосновения с землей. Единственная проблема заключается в сгибании полосы, поскольку она гораздо жестче, по сравнению с проволокой.

После того, как закончены все сварочные работы, свариваемые места обрабатываются специальными составами, защищающими металл от коррозии. Ни в коем случае нельзя использовать для этих целей обычные лакокрасочные материалы. Контур перестанет работать, поскольку будет потеряна связь с землей из-за высокого сопротивления, создаваемого краской.

После засыпки выкопанных траншей, можно выполнять подключение контура заземления к электрощиту.

Способы подключения контура заземления

В большинстве случаев, электрический ток к частному дому подводится с помощью воздушных линий. Заземление нейтрального провода в этих линиях осуществляется по системе TN-C, а к самому дому подходит провод фазы L и провод PEN, соединяющий в себе функции нулевого и рабочего провода. Поэтому, когда в частном доме установлен собственный заземляющий контур, его необходимо правильно подключить ко всем приборам и электроустановкам. Для такого подключения существует два основных способа.

Подключение домашнего оборудования к заземляющему контуру по системе TN-C-S

В системе заземления по варианту TN-C конструктивно не предусматривается отдельный защитный провод. Поэтому, необходимо сделать изменения и переделать существующую систему на TN-C-S. Для этого, в электрическом щите необходимо разделить совмещенный PEN проводник. Получится два раздельных провода: N – рабочий, РЕ – защитный.

К дому от ЛЭП подведено всего два провода, а в дом должна заходить уже трехжильная проводка, в которой отдельно имеется фаза, ноль и защита. Для того, чтобы правильно разделить старую систему, в электрощит устанавливается шина, имеющая с ним металлическую связь. Она будет играть роль шины заземления РЕ, и сюда необходимо подключить проводник PEN, идущий со стороны ЛЭП.

Шина РЕ соединяется с нулевым рабочим проводом N при помощи перемычки. Сама шина N не должна соединяться с электрощитом. Подключение фазного провода осуществляется также на отдельную шину, изолированную от щита.

После того, как выполнены все необходимые подключения, необходимо соединить электрический щит и заземляющий контур. Для этого используется многожильный медный провод, один конец которого соединяется со щитом, а другой, с помощью болта, соединяется с заземляющим проводником.

Соединение дома с контуром заземления с помощью системы ТТ

Данный вид подключения может производиться без разделения PEN проводника. Подключение фазного провода осуществляется к шине, изолированной от электрощита. Сам PEN проводник также подключается к изолированной шине и в дальнейшем играет роль нулевого провода. После этого, корпус щита соединяется с заземляющим контуром.

Таким образом, схема заземления частного дома этим способом показывает полное отсутствие связи PEN проводника и контура заземления. Данный способ имеет свои преимущества, по сравнению с первым вариантом. Однако, он и значительно дороже, поскольку предполагает установку дополнительных защитных устройств в виде УЗО и реле напряжения.

Что касается самого заземляющего контура, то его вовсе необязательно располагать в форме треугольника. Учитывая внешние условия, заземлители могут располагаться как угодно, в том количестве, которое способно обеспечить минимальное сопротивление заземления.

Проверка готовой системы заземления

Перед началом эксплуатации, готовая система заземления должна пройти проверку на способность выполнять свои функции. Для того, чтобы протестировать работоспособность системы, применяется электрический тестер (Омметр), с помощью которого измеряется сопротивление. Если к частному дому подключена электрическая сеть, напряжением 220 вольт, то сопротивление заземления должно быть не более 30 Ом.