Современная бытовая и компьютерная техника не может нормально функционировать без защитного заземления. При его отсутствии в определенных условиях электроника просто выйдет из строя. Это особенно актуально для загородных районов и сельской местности, где до сих пор используются старое оборудование и линии для электропередачи. Многие из них находятся в неудовлетворительном состоянии и не обеспечивают необходимый уровень электробезопасности. Поэтому хозяева, проживающие в таких местах, вынуждены самостоятельно делать защитное заземление в частном доме или на даче, поскольку не всегда имеется возможность привлечь для этих работ квалифицированных специалистов.
Если все сделано правильно, в том числе и ввод, то при возникновении токовых утечек происходит мгновенное срабатывание устройства защитного отключения УЗО и опасный участок оказывается обесточенным. Точно такие же мероприятия проводятся и в деревянном доме.
Необходимость заземления в частных домах
Среди мероприятий по обеспечению электробезопасности загородного домовладения, важнейшей составляющей является защитное заземление в частном доме, наполненном большим количеством современной бытовой техники. Кроме того, схема домашней электрической сети не пройдет согласование и утверждение, если в ней отсутствует система защитного заземления.
Правильное заземление позволяет эффективно решать следующие задачи:
- Защита от поражения током людей, проживающих в доме, в случае их соприкосновения с приборами, у которых нарушена изоляция. В случае необходимости выполняется даже заземление электрощита.
- Обеспечение корректной и безопасной работы современного оборудования и бытовых электроприборов.
- Газовое оборудование (котлы) будут эксплуатироваться в безопасных условиях.
- Существенно повышается эффективность молниезащиты, заземляемой и соединенной в единое целое со всей системой.
Организация заземления и его необходимость основаны на физических законах, определяющих движение электрического тока в сторону с минимальным сопротивлением. Когда у прибора повреждается изоляция, он выходит наружу и замыкается на корпус. Оборудование перестает нормально функционировать, а человек рискует попасть под действие электротока при случайном касании такой поверхности.
Если же заземление в частном доме установлено и смонтировано по всем правилам, распределение электрического тока будет происходить с учетом сопротивлений человеческого тела и заземляющего контура. Поскольку сопротивление заземления существенно ниже по сравнению с телом, ток начнет протекать именно по этой цепочке и уйдет в землю, не причинив человеку никакого вреда. Это самый простой ответ на вопрос, для чего нужно заземление.
Принцип работы заземляющих систем
Главная функция любой заземляющей системы заключается в том, чтобы соединить между собой электропроводящие части приборов и оборудования со специальной металлической конструкцией, вплотную контактирующей с грунтом. В электротехнике данная конструкция известна как заземлитель, заземляющее устройство или заземляющий контур. В его состав входят металлические детали, изготовленные из уголков, труб, и других профильных материалов, соединяемые друг с другом с помощью сварки.
Защитные устройства заземления снижают потенциал в точке соприкосновения человека с корпусом устройства и выводят его на безопасный уровень. В этом и заключается принцип работы данных систем, основанный на движении электрического тока в направлении минимального сопротивления. Весь процесс занимает очень короткое время, в течение которого происходит срабатывание защитного автоматического устройства УЗО, полностью отключающего подачу напряжения.
Современные стандарты предусматривают использование во внутренней электрической сети трехжильного провода. В числе трех жил имеется проводник, с помощью которого осуществляется заземление розетки в частном доме и последующее соединение приборов и устройств с защемляющим контуром, расположенном в грунте. При использовании вместе с молниеприемниками, защитные системы дополнительно оборудуются разрядниками, способными выдерживать токи и напряжения с большой величиной.
Основным требованием к заземляющей конструкции коттеджа является ввод металлических деталей в грунт. Улучшению такого контакта способствует повышение электропроводности почвы возле заземлителя, осуществляемое различными способами. Одним из них служит непосредственное химическое воздействие на грунт различными реактивами, в том числе и солью. Данный фактор нужно учесть при устройстве заземления частного дома своими руками. Если конструкция выполнена правильно, ток будет свободно стекать в почву.
Типы заземления для частного дома
При возведении нового здания или замене старой проводки, хозяевам приходится решать проблему, какое заземление в частном доме выбрать в конкретном случае. Для современных объектов больше всего подходят системы ТТ и TN-C-S. Каждая из них имеет свои характерные особенности, а также положительные и отрицательные стороны. Рассмотрение их поможет разобраться, какое заземление выбрать.
Следует учитывать тот фактор, что для подачи питания используются трансформаторные подстанции с глухо заземленной нейтралью и ЛЭП с четырьмя проводами. Это особенно важно, когда делается заземление в частном доме своими руками на 380 вольт с использованием трех фазных и одного PEN-проводника, объединяющего в себе землю и ноль.
Если используется схема заземления частного дома TN-C-S, то ввод оборудуется повторным заземлением проводника PEN. Если же применяется система TN, в этом случае этот объединенный проводник разделяется на РЕ и N. При этом используется уже трех- или пятижильная проводка. Соединение между собой проводников РЕ и PEN строго запрещается. В связи с этим, точка их разделения должна находиться перед коммутирующими устройствами.
Серьезным минусом таких систем является возникновение опасного напряжения на корпусах электроприборов в случае обрыва проводника PEN. Поэтому данная схема используется лишь на современных ЛЭП, оборудованных СИП-проводом с низкой вероятностью обрыва.
В системах ТТ отсутствует соединение между заземлением здания и PEN-проводником. Этим и отличается данный контур заземления в частном доме от предыдущей схемы. Основным недостатком такой системы является появление опасного потенциала на корпусе устройства в случае короткого замыкания фазы на землю. Для срабатывания автомата тока короткого замыкания оказывается недостаточно, поэтому дополнительно подключаются УЗО, обеспечивающие гарантированное прекращение питания. Такая схема подходит не только частному дому, но и дачному участку.
Заземление в частных домах со старой проводкой
Многие хозяева дач и частных домов сталкиваются с проблемой подключения индивидуального заземления при наличии старых схем электропроводки, зачастую находящейся в ветхом и даже неисправном состоянии. В подобных случаях наиболее приемлемым вариантом считается полная замена домашней сети, когда меняется весь провод и кабель.
Данный вариант считается дорогим, и не все имеют финансовые возможности для его осуществления. Поэтому приходится использовать уже имеющиеся ресурсы и решать проблему путем их улучшения и совершенствования.
Начинать ремонт рекомендуется с установки новых распределительных коробок, розеток и выключателей. Места их установки и сам ввод можно оставить прежними, обращая лишь внимание на наличие или отсутствие заземляющих проводов. Перед тем как подключить заземление, они через распределительную коробку соединяются с шиной заземления, устанавливаемой в щитке.
В другом случае можно полностью отключить старую сеть и оставить ее внутри стены. Взамен прокладывается наружная проводка в пластиковых кабель-каналах. Для установки новых розеток и выключателей можно использовать старые отверстия или просверлить новые в более удобных местах. Распределительные коробки должны быть также освобождены от старой проводки.
При желании старый провод можно не отключать, а использовать ее для подсоединения маломощных бытовых приборов. Для новой линии, оборудованной заземлением, потребуется установка более современного распределительного щита. Если нет желания менять всю проводку, подключение заземления можно выполнить одной лишь прокладкой заземляющего провода, уложенного в пластиковый кабель-канал.
Основные компоненты заземления для частного дома
Перед тем как приступать к устройству заземления, нужно изучить все детали и элементы, что потребуются для заземления в частном доме и определиться с местами их установки и монтажа.
В первую очередь обустраивается заземляющий контур, представляющий собой сборную конструкцию. Для ее изготовления используются гладкие прутки, стальные трубы, уголки и прочие типовые профильные материалы, а также заземляющий провод. После размещения в грунте, отдельные детали свариваются между собой, обеспечивая качественный контакт с землей и быстрое стекание в нее электрического тока. В связке с контуром заземления обычно устанавливается УЗО, мгновенно отключающее сеть в случае соприкосновения с токоведущими частями.
Кроме того, при устройстве заземления потребуется выполнить следующие действия:
- На главной заземляющей шине ГЗШ, установленной внутри щитка, создается отдельная клемма РЕ, которая будет использована для подключения повторного заземления.
- От этой же клеммы отводится медный провод, предназначенный для соединения с заземлителем.
- Далее выполняется изготовление самой заземляющей конструкции, устанавливаемой с непосредственной близости от дома.
Заземлители бывают искусственными, создаваемые специально, при отсутствии имеющихся условий, и естественными, когда используются уже имеющиеся строительные конструкции, детали и элементы, подходящие для этих целей.
Если планируется заземление на даче своими руками, схема в этом случае рекомендуется с использованием естественных элементов. Лучше всего подходят металлические или железобетонные элементы самого здания. Можно воспользоваться стальными трубопроводами, свинцовой защитой силового кабеля и другими металлическими сооружениями в виде опор и столбов.
Конструкция контура заземления
Поскольку заземляющий контур является основным элементом системы, его конструкцию следует рассмотреть более подробно.
В качестве конфигурации применяется треугольник, прямоугольник, прямая линия, дуга или овал. Чаще всего устройство заземления в частном доме выполняется с контуром в виде треугольника, поскольку это наиболее оптимальный вариант, подходящий лучше всего. Его равнобедренная конфигурация способствует созданию наибольшей площади рассеивания токов. Параметры конструкции отвечают всем нормативам, а затраты на обустройство минимальные.
Расстояние между отдельными штырями может составлять от единичной до двойной длины такого штыря. То есть, при забивании элемента на 3 метра в грунт, расстояние между ними получится от 3 до 6 метров. Такие показатели обеспечивают нормальное сопротивление контура заземления. Стороны треугольника не всегда получаются ровными. Допускается сдвиг штырей при наличии камней и других препятствий внутри грунта.
Нередко естественные условия позволяют использовать для подключения только схему полукругом или в линию, когда штыри выстраиваются в линию. Такая схема предполагает использование большего количества электродов, обеспечивающих достаточную площадь рассеивания токов. Это является серьезным недостатком в связи с увеличением материалоемкости конструкции и проблем при забивании в землю. Поэтому, по возможности, хозяева любого загородного дома стараются сделать контур в виде треугольника.
Для достижения максимальной эффективности заземления, сопротивление контура не должно превышать 4 Ом. Это условие обеспечивает качественное и надежное соединение и контакт заземлителей с грунтом. Многое зависит и от материалов, используемых в качестве соединяющего средства для штырей. Обычно для этих целей применяется стальная полоса или уголок, соединяемые с электродами при помощи сварки.
Следует обращать особое внимание на качество сварных швов. Для связки в качестве проводника также можно воспользоваться медным проводом, сечение которого не ниже 10 мм2, или алюминиевым сечением не ниже 16 мм2. В качестве креплений используются крупные болты, привариваемые к штырям. Провод накручивается на болт, прижимается шайбой и фиксируется гайкой.
Монтаж контура заземления в частном доме
После изучения теоретических вопросов, в том числе и для чего нужно заземление в доме, можно приступать к непосредственному монтажу контура.
Процедура заземления жилого дома начинается с выбора места установки. Данный участок должен быть свободен от любых коммуникаций, поэтому предварительно следует выполнить все необходимые согласования с соответствующими службами. Далее выбирается одна из конфигураций заземлительного контура, рассмотренных ранее. После этого можно приступать к установке электродов самому без помощников.
Для облегчения этой процедуры рекомендуется использовать ручной бур. С помощью бура в грунте делается первое отверстие на глубину около 2-х метров, после чего туда вбивается первый штырь. Если он легко входит в землю, то все последующие электроды можно вбивать глубже, но не более чем на 3 метра. В этом случае штырь просто застрянет и дальше не пойдет.
По завершении забивки, все заземлители обрезаются в верхней части на 15-20 см вниз от уровня земли. Между ними на эту же глубину прокапывается канавка для укладки соединительных элементов. Затем выполняется соединение всех деталей болтами или сваркой. К самой ближней части от дома подключается специальный провод заземления. Недостатком болтовых соединений является необходимость их периодической проверки, подтягивания контактов и очистки от ржавчины.
Советы и рекомендации
При решении задачи как правильно сделать заземление, следует учитывать, что в основе его работы лежат элементарные физические законы. Их точное соблюдение на всех этапах устройства системы гарантирует ее дальнейшую устойчивую и эффективную работу. Ее эффект будет тем выше, чем больше площадь соприкосновения контура и грунта.
В связи с этим владельцам таких объектов рекомендуется соблюдать следующие правила:
- Система заземления в частном доме не может обходиться единственным металлическим штырем. Даже если его вбить слишком глубоко, он не создаст полноценного контура. В некоторых случаях решение задачи, как сделать заземление в частном доме становится возможным лишь несколькими заземлителями с помощью не менее чем двух треугольных контуров, расположенных на глубине до 3 метров.
- Нельзя делать заземление дома с использованием для контура деталей с повышенной плотностью поверхности. К ним относится профильная арматура, рельсы, швеллеры и т.д. Контур, сделанный из этих материалов, очень плохо контактирует с грунтом, а иногда контакт и вовсе отсутствует.
- При выборе количества контуров и расчете их общей площади, следует исходить из общей мощности приборов, установленных в доме. Чем больше таких устройств, тем крупнее должно быть и все заземление частного дома.
- Для защиты металлических деталей контура от действия коррозии, перед помещением в грунт на них должно наноситься специальное защитное покрытие, проводящее электрический ток. Запрещается использовать для этой цели обычные лакокрасочные материалы.