Как сделать заземление самому. Защитное заземление: как правильно соорудить и подключить надежный защитный контур. Для чего необходимо заземление

В статье будет затронут вопрос устройства заземления в частном доме, даче или на небольшом производстве своими руками. Многие ошибочно полагают, что заземление — это ненужная, дополнительная вещь, которую из вредности, требует энергоснабжающая организация или проверяющие инспектора.

Самое главное, что должен понять любой потребитель электроэнергии — заземление это неотъемлемая часть любого электроснабжения. Это такая же необходимость, как установка автоматических выключателей в распредщитке, прибора учета и другой аппаратуры.

Чтобы качественно выполнить заземление, необходимо произвести большой объем земляных работ. Грубо рассчитывайте, что минимум, Вам придется вручную вырыть один кубометр земли. Также необходим будет сварочный аппарат и умения сварочных работ.

Самый оптимальный вариант выполнить заземление собственными руками, так как не все электрики любят это делать, да и те кто берется, в большинстве своем делают это не качественно.

И так, как же правильно делается контур заземления?

Существует два самых распространеных варианта контура заземления — треугольником и линейный, в виде сплошной полосы вдоль дома.

Оба правильные. Какой выбрать, решать Вам самим, исходя из свободного пространства возле дома.

Материал для контура заземления

Контур заземления состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей.
Материал из которого не рекомендуется делать вертикальные заземлители:

Из чего можно делать:

Конец уголка или круглой стали срезают на угол в 30 градусов. Это наиболее оптимальный угол для вхождения стали в землю.

Горизонтальный заземлитель делают из стальной полосы 40*4.

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Обязательные условия которые необходимо соблюдать при устройстве заземления в частном доме:

- ⚡ длина электрода, который забивается в землю. Он должен быть минимум 2,5-3 метра

Изначально лучше брать электрод длиной 3м. Так как в процессе забивания его кувалдой, будет расплющиваться та часть, по которой наносится удар. В конце Вам придется болгаркой несколько сантиметров такого расплющенного электрода срезать.

- ⚡ расстояние между электродами. Оно также должно быть 2,5-3 метра

Вне зависимости от того, какого вида у Вас контур — в виде треугольника или прямой линии. Это связано с явлением растекания тока от заземлителей. Если электроды будут забиты ближе чем 2,5м то получается нет никакой разницы, сколько электродов Вы забили.

Работать они будут почти как один электрод.

- ⚡ заглубление траншеи от планировочной отметки земли — 0,7-0,8м

Траншея — это место для укладки полосы, связывающей электроды. При меньшем углублении траншеи, полоса будет подвержена воздействию осадков и быстрому процессу коррозии. При большем углублении — опять возникает риск воздействия сырости от грунтовых вод.

⚡ расстояние контура заземления от фундамента дома — не менее 1м
⚡ после раскопки траншеи ее подсыпают песком для лучшего отвода воды от горизонтального заземлителя.

Заглубление электродов

Когда весь материал и траншеи готовы приступают к процессу забивания электрода. Для облегчения процесса в яму подливают немного воды. Вертикальный электрод можно забивать двумя способами:

Первоначально верхний конец электрода будет на большой высоте. Поэтому потребуется стремянка.

Забивать до конца весь электрод в землю не надо. Минимум 20см оставляйте на поверхности, так как в этом месте нужно будет приварить полосу. Длина сварочного шва — не менее 6-10см. Сам шов прокрашивается.

Ни в коем случае не красьте горизонтальные и вертикальные заземлители.

Тем самым Вы увеличите сопротивление заземления и ухудшите связь с землей.

Чтобы улучшить контур заземления, можно его соединить с уже существующими металлическими конструкциями заглубленными в земле — например с забором.

Соединение заземления с электрощитом

Когда контур сделан, его необходимо соединить с электрощитом. Здесь уже можно использовать не полосу, а проволоку диаметром 10мм. С горизонтальным заземлителем ее связывают сваркой, а с корпусом щита при помощи болтового соединения.

Также Вы можете вывести полосу горизонтального заземлителя на поверхность возле щита, и приварив к полосе болт, медным проводником сечением 10мм2 соединить контур с щитовой. Болтовое соединение должно быть на поверхности и доступно для ревизии.

Проверив надежность соединения сварочных швов, траншею засыпают землей. На этом монтаж контура заземления окончен.

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.

Согласитесь: с заземлением дом становится надежнее!

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.

Так выглядят заземляющие контакты защитного провода

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.

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

Защита человека от поражения электрическим током

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.

Система электроснабжения TN-C

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.

Система электроснабжения TN-C-S

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.

Система электроснабжения ТТ

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.

Система электроснабжения TN-S

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.

Стандартный вариант подключения защитного провода

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%.

Основные варианты заземления частного дома

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.

Общая схема исполнения заземления

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.

Земляные работы при обустройстве заземления

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.

Элементы заземляющего контура

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.

Размеры контура заземления в виде треугольника

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%.

Этапы обустройства треугольного контура заземления

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.
Варианты ввода заземления в здание

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.

Фабричный набор для монтажа 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.

Этапы монтажа модульного заземления своими руками

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.

Согласно электротехническим нормативам прошедшего века сооружение защитного заземления в частных владениях считалось делом необязательным. Нагрузка была невелика, с задачами отвода электроутечек сносно справлялись стальные трубопроводы. Время идет. Сталь и чугун коммуникаций заменил пластик и композиты. Загородная собственность наполнилась многочисленной бытовой техникой. Вода и тепло поставляются с помощью мощных насосов, работают нагревательные приборы. Пора защищать себя лично и агрегаты от капризов полезного, но своенравного электротока. Сделаем заземление своими руками! Работа не сложная, у мастеровитого хозяина проблем с выполнением не возникнет.

Задача и устройство защитного заземления

Цель заземления заключается в отводе электротока, нашедшего в изоляции лазейку для выхода на поверхность. Поверхностью этой являются металлические корпуса и крепежные детали стиральных машин, компьютеров, СВЧ-печей, электронагревательного оборудования. Согласно функциональным обязанностям ток проводить они не должны, но свой металлический «бочок» утечкам и току замыкания всегда готовы подставить. Этот радушный прием нередко ощущают хозяева прохудившейся или излишне нагруженной техники в виде легких ударов, щипков и покалываний.

Пробои на корпус бытовых агрегатов редко вызывают серьезные опасения. Ну, шарахнуло слегка: типа взбодрило. Однако видимое отсутствие серьезных рисков не повод расслабляться. Вырвавшиеся наружу блуждающие токи способствуют , дискомфорту и необоснованному ощущению тревоги. Кроме того, незаземленное оборудование шумит, в нем возникают помехи, снижающие скорость и качество получения, обработки и передачи сигнала. Подобные передряги не выведут технику моментально из строя, но ощутимо помогут сократить ее рабочий ресурс.

Значит, заземляющий контур необходим:

для защиты хозяев от электромагнитного излучения, негативного настроения и недомоганий;
для устранения помех в электрической сети;
для сохранения рабочих характеристик оборудования.

Защитное заземление устранит перечисленные невзгоды посредством предоставления току наиболее привлекательных путей для выхода. По принципу движения электричество очень напоминает воду. Течет туда, где нет преград, где меньше сопротивление и где ему легче пройти. Т.е. для того чтобы не пострадали люди и агрегаты, нужно банально проложить электротоку беспрепятственную тропинку «налево», в случае с заземлением по определению в землю.

Сопротивление сооружаемого пути должно быть меньше, чем у человека и подключаемой к защитному заземлению аппаратуры. Вот тогда и потечет большая часть пробившегося электричества по намеченной дорожке с наименьшими барьерами, выйдет за пределы здания и рассеется в грунте. А владельцу и технике достанется лишь нормативный минимум.

Система заземления представляет собой замкнутый или линейный контур, в составе которого:

два или более металлических стержня-заземлителя, строго вертикально погруженных в грунт;
горизонтальный заземляющий проводник, который объединяет стержни-электроды в общий контур;
шина, обеспечивающая вход в дом и подключение заземления к оберегаемым агрегатам.

Систем заземления у автономного строения может быть несколько, но одно из них в обязательном порядке подводится к главной заземляющей шине или к главному элементу – к распределительному щитку с формированием металлической связи между щитком и выведенным на него заземляющим проводником.

Выбор геометрической формы для системы заземления

Самая распространенная конфигурация, согласно которой проще всего осуществить устройствозащитного контуразаземления собственными руками – равносторонний треугольник. Треугольный в плане контур образуют три загнанных кувалдой в землю металлических стержня, расстояние между парой которых должно быть равным. Кроме треугольников системы заземления сооружаются в форме квадратов, прямых или округлых линий либо иных геометрических фигур. Соблюдение равных расстояний между заземлителями – условие обязательное, четкая геометрия желательна, но не принципиальна.

Нередко автономные строения, наполненные всевозможной техникой, просто окружают заземляющим контуром. Прекрасный, эффективный вариант, если для этого имеются средства и достаточно свободного места на участке. Точнее, денег особых на самостоятельную организацию заземления не нужно, а вот выбор формы контура чаще всего продиктован запланированной под устройство заземления площадкой. Однако не стоит забывать, что при параллельном соединении заземлителей в один ряд эффективность системы будет снижена из-за влияния электродов друг на друга. В приоритете замкнутые контуры.

В комплексе защитного заземления три и более заземляющих электрода. Рабочее заземление, создаваемое для оптимизации поставляемого на приборы сигнала, может иметь два заземляющих стержня. Т.к. грунт – проводник нелинейный, заземлителей должно быть как минимум два. Так нужно, чтобы в пространстве между ними формировалась потенциальная поверхность, способствующая растеканию тока. Единственного стержня для этого недостаточно.

На рабочий потенциал заземляющей системы влияет расстояние между вертикальными электродами. Чем чаще они установлены, тем действенней заземление. Рекомендуемый минимум расстояния 1,0м, максимум 2,0м. При увеличении максимального предела между металлическими стержнями образуется разрыв потенциальной поверхности, он сведет к нулю все усилия по обустройству.

Между крайней точкой заземления и фундаментом расстояние должно быть более 1,0м. Безупречно система будет работать при удалении от дома на 4-6м. Дальше 10м от строения устраивать заземление бессмысленно.

Подробно об составляющих контура

Выше упоминалось, что заземление состоит из горизонтальных и вертикальных компонентов. По аналогии производят готовые наборы для оперативного устройства контуров заземления. Следуя приложенной инструкции, сооружать заземление из заводских элементов легко и приятно, но дорого.

Вертикальные проводники заземления

В качестве заземляющих вертикальных стержней для самодельного заземления могут использоваться любые длинномерные изделия из черного металлопроката без оцинковки. Данная обработка не нужна для расположенных в земле деталей, она снижает потенциал. Нежелателен арматурный пруток с ребрами, его сложно забивать в грунт. Подойдет квадрат, полоса, швеллер и его двутавровый собрат. Металлопрокат со сложным профилем применим, если предполагается перед монтажом системы пробурить скважины для закладки вертикальных электродов.

Совет. Для того чтобы процесс забивки заземлителей в грунт не был излишне трудоемким, лучше приобрести металлопрокат с гладкой поверхностью. Перед работой его нижний край нужно заострить болгаркой. В процессе работы землю вокруг стержня надо периодически «орошать» водой. Так забивать будет легче.

Распространенными материалами для изготовления вертикальных проводников являются:

труба с толщиной стенки не меньше 3,0мм, рекомендованный диаметр 32мм;
уголок с равными или разными полками с предпочтительной толщиной 5мм;
круг с диаметром от 10мм.

Оптимальная площадь сечения вертикального электрода 1,6 см². Отталкиваясь от этого размера, следует подбирать материал. Длина заземлителя определяется в соответствии с местной геологической ситуацией. Необходимо углубиться как минимум на полметра ниже уровня сезонного промерзания.

Второе условие, влияющее на длину металлических стержней – водонасыщенность вмещающих пород. Проще говоря, чем ниже грунтовые воды, тем длиннее нужны электроды.

Для того чтобы не мучиться с геологическими характеристиками и расчетами, сведения о глубине закладки заземлителей нужно узнать в местном энергоуправлении у дежурных электриков. Ориентировочные данные помогут в любом случае, т.к. у них есть некоторый расчетный запас эффективности.

Среднестатистический стандарт длины заземлителя варьирует от 2х до 3х метров с полуметровыми вариациями. Благоприятной для сооружения заземления средой являются суглинки, торф, насыщенные водой пески, супеси, трещиноватые обводненные глины. Совершенно самостоятельно устроить заземление в скальных породах нереально, но способы для создания электрозащиты есть. Перед сооружением контура бурятся скважины требующейся глубины. В них и производится установка стержней, а свободное пространство заполняется песком или супесью, перемешанной с солью или предварительно залитой соляным раствором. Приблизительно полпачки на ведро.

При недостаточной электропроводности грунтов на участке в качестве вертикальных заземлителей лучше использовать трубы. В нижней части их нужно произвольно высверлить несколько технологических отверстий. Через трубы с отверстиями можно периодически заливать соляной раствор для уменьшения сопротивления. Соль, безусловно, поможет разрушиться электродам от коррозии, зато заземление достаточно долго будет действовать безупречно. Потом надо будет просто стержни заменить.

Самостоятельные мастера для изготовления электродов чаще всего используют черный стальной металлопрокат. Ведь во главе собственноручных усилий заложена экономия. Отличный, но недешевый материал для вертикальных электродов – сталь с электрохимическим медным покрытием или медь. Заложенные в землю элементы заземления нельзя окрашивать, краска ухудшит электрохимический контакт металла с грунтами.

Заземляющая металлосвязь - горизонтальный проводник

Горизонтальный элемент заземления, объединяющий систему и подводящий ее к щитку, чаще всего выполняют из полосы шириной 40 мм, толщина полосы 4 мм. Используют также круглую сталь, реже уголок или рифленую арматуру. Полоса приваривается к верхнему краю вертикальных заземлителей или крепится болтами. Преимущества у сварки, она надежней. Места сварных и болтовых соединений щедро обрабатываются противокоррозионной битумной мастикой или просто битумом. Соединять обжимным способом подземные элементы заземления нельзя!

Для сооружения горизонтальной составляющей, расположенной под землей, нежелательно менять материал, чтобы при неизбежном увлажнении не формировалась гальваническая пара с ее традиционными коррозионными последствиями. К выведенному из земли горизонтальному компоненту заземления можно присоединить алюминиевый, медный или стальной проводник. Далее проводом для заземления вся система через приваренный болт подключается к шине, а уже от нее подается на каждый из заземляемых приборов по отдельности.

Алгоритм устройства треугольного контура

Порядок работ:

На выбранной для устройства системы заземления площадке размечаем точки закладки вертикальных проводников. Это вершины треугольника со сторонами примерно 1,2-1,4м.
Наметили контур будущей траншеи. Она будет треугольной с «отростком» для подведения заземления к точке входа в дом или в наружный щиток. Выбор минимального расстояния от контура до щитка обеспечит экономию материалов. Ширина траншеи произвольная, но учитывающая необходимость проведения в ней сварных работ. Глубина зависит от местных условий. К рекомендованному электриками уровню установки горизонтального проводника нужно прибавить 20 см. Например, если глубина расположения горизонтальной металлосвязи 0,8м, заглубить траншею нужно на 1,0м.
Предварительно заостренные стержни забиваем в точки их установки, периодически смачивая водой почву вокруг точки забивки. Вертикальный заземлитель должен погрузиться в землю практически весь за исключением крайних 20 см.
Привариваем к торчащим из земли отрезкам электродов горизонтальную связующую планку.
От ближайшей к заземляемому строению точки ведем планку по отрезку траншеи, прорытому к силовому шкафу. Ее выводим на стену.
В удобной для подключения точке подведенной к шкафу планки привариваем стальной болт резьбой наружу. Т.е. к планке будет привариваться шляпка болта, с которой нужно счистить ржавчину и оцинковку, если имелась. Для подключения заземления к расположенному внутри дома щитку в стене нужно будет выбурить отверстие, через которое будет проводиться заземляющий кабель.
К приваренному болту присоединяем заземляющий провод, крепим его гайкой.
Затем густо обрабатываем сварные швы подземных соединений битумом, наружные ботовые соединения заливаем автомобильным силиконовым герметиком.
Вызываем электрика с омметром и проверяем работу созданной системы заземления. Проверку проводят в сухую погоду, чтобы атмосферная влага не внесла коррективы в показания. По нормативам сопротивление контура не должно превышать 4 Ом. Если прибор подтвердил превышение сопротивления, заземление придется доработать: установить дополнительный вертикальный заземлитель и превратить треугольник в ромб.
Если показания прибора удовлетворят требования ПУЭ-7 и подтвердят формирование контура с достаточно низким сопротивлением, зарываем траншею, оборудование подключаем к заземлению не параллельно, а в отдельности каждую техническую единицу.

Все. Процесс сооружения заземления можно считать завершенным.

Жизнь насыщается электроприборами. «Хрущевская» норма энергопотребления в 1,3 кВт на квартиру (220 В; пробки – 6 А) ныне вызывает смех. Электроприборы дают комфорт и экономят немало денег, но есть оборотная сторона медали: возрастает опасность электрошока. Поэтому без защитного заземления (а для стиральной машины – и рабочего) теперь не обойтись. Но в старых домах его нет, а частнику нужно делать самому; цены же в специализированных организациях соответствуют объему работы. Чем платить такие деньги, проще сделать заземление в доме своими руками – работа не легкая, но и не сложная.

Можно ли делать заземление самому?

Но не будет ли проблем с электриками? Штрафовать они любят.

Если заземление сделано правильно, а измерения показали сопротивление растекания тока не более 4 Ом, формального повода для придирок не возникнет. Устройство заземления дома подробно регламентируется следующими нормативными документами:

ПТБЭ – Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.
ПУЭ – Правила устройства электроустановок потребителей.
ПТЭЭ – Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Однако ни в одной из этих книжек ни сном, ни духом, ни прямым текстом не сказано, что заземление должна делать специализированная организация. Сделано по правилам, нормам соответствует – защищайтесь на здоровье, претензий быть не может. В настоящей статье описывается, как правильно сделать заземление частного дома и устроить заземление в квартире, если дом не заземлен.

Но! Если заземление сделано специализированной организацией по проекту, проверено и принято энергослужбой, и все-таки случилась авария, вы имеете полное право требовать возмещения ущерба. При самодельном заземлении такая возможность, разумеется, исключается. Можно заказать у энергетиков проект, оплатить приемку готового, получить на руки акт ввода в эксплуатацию. Однако практика показывает, что, если «шарахнуло», судиться с энергетиками бесполезно. А в договоре с коммерческой фирмой возмещение ущерба прописывается. Но и работа выходит очень дорогая.

Защитное и рабочее заземления

Защитное заземление спасает людей от электрошока, а включенную в сеть аппаратуру от выхода из строя при пробое какого-либо электроприбора на корпус. При наличии молниеотвода – также при ударе молнии.

Рабочее заземление при электрическом ЧП выполняет роль защитного, но оно же обеспечивает нормальную работу электрооборудования. Постоянное рабочее заземление применяется только в промышленном оборудовании. Для бытовой техники считается достаточным заземление через евророзетку. Но в реальных условиях кое-что из «бытовухи» полезно все же заземлить наглухо:

Стиральную машину. У нее большая собственная электрическая емкость, и во влажном помещении вполне исправная машина, даже включенная в надежно заземленную евророзетку, может безвредно, но ощутимо «щипаться».
Микроволновая печь. В ней, как известно, работает источник СВЧ – магнетрон большой мощности. При плохом контакте в розетке микроволновка может «сифонить» на опасном для здоровья уровне. На многих микроволновках сзади можно увидеть винтовую клемму под отдельный заземлитель, причем инструкция об этом стыдливо умалчивает: наличие такой клеммы переводит устройство из разряда бытовой техники в промышленное оборудование. А так – ну, это такой декоративный элемент.
Электродуховка и индукционная плита (варочная поверхность). Внутренняя проводка в них работает в тяжелых условиях, мощность же велика, так что высока и вероятность пробоя.
Настольный компьютер. Его импульсный блок питания (ИБП) компактности ради устроен так, что нормальную рабочую утечку дает побольше стиралки. От таких плавающих потенциалов на корпусе и производительность снижается, и «глюков» добавляется, и скорость интернета падает. Наглухо заземлить компьютер можно за любой крепежный винт сзади.

Части заземления

Заземлители – вбитые или врытые в землю металлические проводники. Не менее полуметра заземлителя должно находиться ниже максимального горизонта промерзания; в местах с плюсовой зимой – ниже горизонта просыхания, т.е. в слое почвы со стабильной влажностью. Чаще всего это обеспечивается при длине заземлителя в 2-3 м. Точные данные о необходимой длине и количестве заземлителей можно получить в местной энергослужбе.

Металлосвязь – сварная металлическая конструкция, соединяющая между собой верхние концы заземлителей и заведенная в дом в виде шины заземления. Вводов шин заземления в доме может быть несколько, но одна непременно должна заземлять вводный щит (ВЩ, или вводно-распределительное устройство – ВРУ). Заземлители с металлосвязью образуют жесткий цельный контур заземления.

Заземляющие проводники соединяют заземлительные клеммы электроустановок с шиной заземления. Они могут быть как голыми жесткими, так и гибкими многожильными в изоляции. В последнем случае их сечение должно быть не менее 4 кв.мм, а расцветка оболочки – желтая с продольной зеленой полосой. Допустим перенос заземляющего проводника с шины на шину заземления.

К шине заземления заземляющие проводники подключаются на специальные контактные площадки: зачищенные до блеска и смазанные консистентной смазкой ее участки с резьбовыми отверстиями не менее М4 под болты. Смазка, помимо защиты от окисления, нужна для предотвращение электрокоррозии (см. след. разд).

Ряд контактных площадок обозначается с одной или с двух сторон, если он на транзитном участке шины, парами косых, под углом 45 градусов, черными полосами. Сплошное окрашивание шины заземления недопустимо, но допустимо ее замоноличивание, кроме контактных рядов, в стену.

Электрическое сопротивление металлосвязи измеряется от ЗАЗЕМЛИТЕЛЬНОЙ КЛЕММЫ электроустановки до наиболее удаленной от нее наземной части контура заземления. То есть, заземляющий проводник электрически считается частью металлосвязи. Сопротивление любой металлосвязи не должно превышать 0,1 Ом.

Зачем несколько заземлителей?

Одним заземлителем нельзя обойтись, потому что земля – проводник нелинейный. Ее сопротивление сильно зависит от приложенного напряжения и площади контакта с заземлителем. У одного заземлителя площадь поверхности слишком мала, чтобы обеспечить надежную защиту. Между двумя заземлителями, разнесенными на 1-2 м, возникает потенциальная поверхность, и эффективная площадь контакта с землей возрастает в сотни раз. Но разносить заземлители слишко далеко нельзя: потенциальная поверхность разорвется, и останется просто два заземлителя. Оптимальное расстояние между заземлителями в рыхлом грунте вне зоны вечной мерзлоты – 1,2 м.

Как нельзя заземлять

П. 1.7.110 ПУЭ категорически запрещает заземлять электроустановки на любые трубопроводы. «Радиолюбительское» заземление на водяную трубу теперь также недопустимо: любой кусок пластиковой трубы в домовой разводке многократно увеличивает поражающее действие тока пробоя. А что будет, и по закону и по-свойски, если пробой у вас убьет принимающую душ жену соседа, объяснять не нужно.

Также запрещено выводить наружу заземляющие проводники и подключать их к шине заземления на неподготовленные контактные площадки. На рисунке справа – дважды непригодное к использованию заземление.

Дело тут в том, что каждый металл имеет свой электрохимический потенциал. При неизбежном снаружи увлажнении образуется гальваническая пара и начинается электрокоррозия; смазка спасает от нее только в сухом помещении. Коррозионный процесс распространяется под оболочку заземляющего проводника. Хозяин пребывает в полной уверенности, что «его заземление его бережет», но при аварии заземляющий проводник мгновенно отгорает.

Также запрещено заземлять электроустановки последовательно, друг через друга, и подключать более одного заземляющего проводника на одну контактную площадку шины заземления (рис. ниже). В первом случае одна аварийная установка «потянет» за собой другие, и все они будут создавать помехи друг другу; это называется – электромагнитная несовместимость. В обоих случаях работы по устранению аварии связаны с риском для жизни.

О молниеотводах

По ПУЭ объект, снабженный контуром заземления, обязательно должен оборудоваться и молниеотводом. Особенно необходим молниеотвод на даче. Дачные поселки и так места, предпочтительные для ударов молний: ведь дачники, стараясь снабдить себя водой, копают , забивают , прокладывают водопроводные трубы неглубоко или вообще по поверхности почвы. Дачные же строения большей частью возводятся из горючих материалов, а пожарная охрана далеко, и грозу всегда сопровождает сильный ветер.

Известны случаи, когда целые дачные поселки выгорали от удара молнии. И если на пожарище обнаружится контур заземления, но не найдется остатков молниеотвода, и властям, и соседям виновника долго искать не нужно.

Простейший молниеотвод – две заостренных арматурины, торчащие вверх от концов конька крыши на 1,2–1,5 м. С контуром они соединяются стальной проволокой не менее 6 мм, или стальной же шиной 15х3 мм, или полосой из нескольких слоев оцинковки, набранной до нужного сечения – 45 кв.мм.

Шина молниеовода не должна быть шире 60 мм, иначе при ударе молнии произойдет разбрызгивание плазмы, последствия которого разрушительны. Попросту говоря, слишком широкая шина сработает как своего рода антенна, не отводящая молнию в землю, а распространяющая ее в стороны.

Все детали молниеотвода соединяются только сваркой. Слоеную шину нужно по краям проварить прихватами с шагом 50-60 см с захватом всех слоев.

Заземление частного дома

Контур заземления частного дома может быть выполнен различными способами в зависимости от особенностей строения и свойств грунта. Три наиболее распространенных показаны на рисунке. Во всех случаях заземлители лучше делать из труб со сплющенным в острие концом. На нижнем полуметре трубы насверливают вразброс десяток-полтора отверстий 5-8 мм. Летом, в жару и сушь, в такой заземлитель можно заливать раствор соли (полпачки на ведро воды), чтобы сопротивление растекания держалось в норме.

Также во всех случаях шина заземления такая же, как для молниеотвода. Но использовать для металлосвязи «слойку» из оцинковки нельзя: быстро проржавеет.

Различные виды контуров заземления

Для дачного дома или аналогичного ему жилья, а также в качестве рабочего заземления при наличии защитного зануления строят простейший контур (на рисунке – справа). В постоянно влажном грунте или для рабочего заземления можно обойтись двумя заземлителями; для защитного заземления нужны три, расположенные в ряд или, лучше, треугольником. Размещают заземлители не ближе 1,2 м от края отмостки.

Линейный контур с двумя группами заземлителей (средний рисунок) нужно делать если присутствует хотя бы один из следующих факторов:

Электроввод – подземный через ВЩ.
В дом заведены коммуникации: вода, канализация, газ, связь, в любом сочетании или хотя бы одна из них.
Долговременно (свыше 20 мин.) потребляемая мощность превышает 1 кВт.

И, наконец, полный контур заземления (левый рисунок) необходим при наличии любого из следующего:

Электроввод – 220/380 В через ВРУ или ЩВС (щит вводный силовой).
Общая площадь помещения – свыше 100 кв. м.
Долговременно потребляемая мощность – свыше 3 кВт.
Наличие стационарных электроустановок промышленного типа (с клеммой заземления; напр. – сверлильный станок, циркулярка и т.п.).
Наличие ДГУ резервного электропитания.

Измерение заземления

Сделали вы себе контур, и вам, разумеется, хочется убедиться, надежно ли он вас защитит. Для этого нужно измерить сопротивление растекания тока в почве и сопротивление металлосвязи. Профессионалы для этого пользуются специальными приборами, как старыми советскими ПКП-3, так и современными электронными.

Вам же измерить заземление бытовым тестером нельзя: данные будут достоверными при подаче измерительного напряжения в 600 В. Вспомним: земля – нелинейный проводник. Поэтому одолжите или возьмите напрокат электронный измеритель заземлений или старый, но надежный электроиндукционный ручной мегомметр – меггер. Меггеры до сих пор в употреблении: в них нет никакой электроники, они не требуют элктропитания, нечувствительны к наводкам в измерительных проводах и не создают шумов в измеряемой цепи. Правда, металлосвязь меггером не промеряешь, но у сварного контура и правильно подключенных заземляющих проводниках она десятилетиями держится в норме.

Сопротивление же растекания меггером, включенным на омы, измеряют по схеме на рисунке. Расстояние пары измерительных электродов (они справа) до угла или края металлосвязи – 12-15 м. Электроды должны быть голыми и зачищенными до блеска; металл – любой. Электроды погружают в грунт на 0,6-1 м на расстоянии 1,2-1,5 м друг от друга.

Полярность подключения меггера нужно соблюдать: защитное заземление должно выдерживать удар молнии. Обычные молнии – отрицательные, т.е. представляют собой поток электронов. Отмечены единичные случаи положительных молний: из земли прямо в небо бьет толстенный столб огня. Но разрушительная сила такой природной катастрофы примерно равна взрыву тактического ядерного заряда, только без проникающей радиации и радиоактивного загрязнения местности, так что заземление от положительной молнии не спасает.

Собственно же процедура измерения элементарна: крутят ручку меггера и смотрят, сколько показала стрелка на шкале.

Предупреждение: использовать для измерения заземления сетевое напряжение, гасящий резистор и миллиамперметр смертельно опасно!

Видео: пример монтажа комплекта заземления

Квартирное заземление

В СССР и РФ до 1997 г. электроснабжение многоквартирных домов осуществлялось по схеме с глухозаземленной нейтралью (схема TN–C). В этой схеме домовый проводник защитного заземления (PE) совмещен в нейтралью трехфазного ввода (N). Эта схема дает большую экономию металла, и в огромном СССР, при необходимости интенсивного жилищного строительства и жестком централизованном управлении энергослужбами, во времена слабой насыщенности жилья электроприборами была вполне оправдана. Но у нее есть два существенных недостатка, «во всей красе» проявивших себя в рыночном обществе века электроники:

Схема TN–C мало пригодна в качестве рабочего заземления: ток в нейтрали – сам по себе электропомеха.
В случае отгорания нуля на подстанции происходит тяжелая авария: в розетках дома оказывается фазное напряжение 380 В; электроприборы взрываются и возгораются; в доме возникает пожар. На металлических же корпусах электроустановок появляется линейное напряжение 220 В; отсюда – массовый электротравматизм со смертельными случаями.

Энергетики, нужно отдать им должное, прекрасно, как профессионалы, понимая ситуацию, даже во время ельцинской «демократии» насколько могли, ноль держали. Ныне энергоснабжающие предприятия в достаточной степени обеспечены финансами на зарплату специалистам и материалы для ремонта. Случаев отгорания нуля не отмечено уже несколько лет.

Но проблема электромагнитной совместимости из-за отсутствия рабочего заземления остается. Поэтому с 1997 г. новыми СНиП и ПУЭ предусматривается запитка многоквартирных домов по схеме TN–C–S. При этом каждый дом снабжается контуром заземления, а защитный проводник PE разводится по квартирным евророзеткам.

Как узнать, есть ли заземление в доме? Для этого нужно открыть домовый ЩВС. Этого на полном законном основании может потребовать любой владелец приватизированной квартиры, но открывать должен ДЭЗовский электрик; вы можете только смотреть в его присутствии. Даже если у вас группа допуска к электроустановкам IV или V, дающая право единоличного их осмотра.

Осмотра достаточно: если от подстанции приходят пять жил кабеля, у вас система TN–C–S, и вам эта статья вообще не нужна. Если же жил четыре – у вас TN–C, и нужно думать, как заземлиться.

Скажем сразу: сделать контур заземления для многоэтажки своими силами нереально: нужно разрешение ДЭЗа, нужен утвержденный проект, нужен большой объем земляных работ с применением спецтехники на придомовой территории (а если там детская площадка?) Если вопрос решается поквартирно, то единственный выход: защитное зануление и .

Защитное зануление

В качестве рабочего заземления защитное зануление пригодно лишь для стиральной машины. Микроволновка от него только больше «засифонит», а компьютер – заглючит. Но при нуле, соответствующем ПТБ и ПУЭ, защиту оно даст надежную.

Устройство защитного зануления сводится к подведению заземляющего проводника от этажного щитка к заземляющим контактам евророзеток. Самому заниматься этим нет смысла: за такую работу охотно и за небольшую плату берутся ДЭЗовские или РЭСовские электрики (РЭС – район электросетей; районное энергоснабжающее предприятие). Но если ноль (нейтраль) слабоват, нужно еще и ставить УЗО.

Как узнать, хороша ли у вас нейтраль? Верный признак плохого нуля – бессистемные колебания напряжения в сети при стабильной погоде. Или внезапное повышение напряжения сети вечером, при максимальной нагрузке. Если это наблюдается сразу во всем доме – ноль плохой, и нужны УЗО.