Как сделать заземление в частном доме своими руками 220в

Почему не обойтись без монтажа контура заземления в частном доме?

Незащищенная электрическая сеть несет угрозу поражения людей и бытовых приборов электротоком. Это может произойти по разным причинам: устаревание и износ изоляционных материалов, разрыв электропроводки, вандализм и несанкционированные работы на внешней линии электропередач, некачественная бытовая аппаратура, грозы, аварии и так далее.

За защиту электросети отвечает изоляция проводников, система уравнивания потенциалов, аппаратура УЗО и дифавтоматы. При этом необходимо озаботиться тем, чтобы лишние токи отводились в почву. Для этого оборудуется заземляющая система.

Напряжение прикосновения и напряжение шага

Если человек касается корпуса рассматриваемого в примере электроприбора, он имеет большее сопротивление, чем часть земли, на которой он стоит, и ток по нему идёт небольшой. Но он стоит на земле в зоне растекания тока короткого замыкания. А это значит, что присутствует какое-то напряжение между контактирующими частями тела. Не всегда это руки и ноги, но и рассмотрения этого частного случая достаточно для понимания процесса. Напряжение, действующее на человека через эти точки – напряжение прикосновения.

Для него существуют определённые нормы. Его стремятся уменьшить на сколько возможно, поэтому расчётным путём достигаются допустимые параметры для заземляющего устройства.

Для простоты возьмём только один заземлитель, рассмотрим, что происходит непосредственно на земле. Чем больше удаление от заземляющего электрода, тем меньше напряжение, потенциал относительно удалённой точки, где он равен 0. Непосредственно у самого заземляющего электрода он максимально возможный. Если абстрактно соединить точки с одинаковым потенциалом, образуются так называемые эквипотенциальные линии – окружности. Очевидно, что приближаясь к заземлителю, который проводит ток короткого замыкания, на каком-то удалении человек между ступнями получает какое-то напряжение – разность потенциалов от положения ступней. Это напряжение шага.

Конечно, в электроустановках где стремятся ток замыкания на землю как можно скорее отключить это напряжение не является слишком опасным, даже если оно будет существовать какие-то секунды, человек возможно и получит какие-то неприятные ощущения, но только и всего.

В иных электроустановках, где ток замыкания на землю может существовать длительное время, на это тоже обращают особое внимание. Кстати, шаговое напряжение – термин, который активно используют в электробезопасности в части приближения к токоведущим частям, замыкающимся с землёй в открытых и закрытых распределительных устройствах

И существует допустимое расстояние приближения к этим устройствам – 4 м для закрытых и 8 для открытых. Они связаны с тем, как ток замыкания на землю растекается по земле.

Напряжения прикосновения и шага стремятся сделать минимальными, чтобы не пострадал человек. Для этого и получены, опубликованы в ПУЭ нормы – для практического применения.

А когда от подстанции отходит воздушная линия, то через определённые расстояния для обеспечения тока короткого замыкания, достаточного для срабатывания защиты, на опорах устраиваются повторные заземляющие устройства.

На вводе в бытовые здания: дома, коттеджи, также устраивается контур заземления, который тоже является повторным. Как только его подключили померять его индивидуальные параметры невозможно – он становится составной частью всей системы.

Конечно частника интересует только его «собственный» контур, точнее, как сделать заземление в доме. Чтоб оно было эффективным, а силы и средства небыли потрачены впустую. значение сопротивления повторного заземляющего устройства для частного дома тоже, как и для всех остальных. Это 15, 30, 60 ом соответственно напряжениям 660, 380, 220 В. источника трёхфазного тока или 380, 220, 127 В. источника однофазного тока

И неважно, что зачастую это бывает однофазное напряжение 220в – 30 Ом, когда контур не подключен, 10 Ом у подключенного в сеть устройства заземления

Однако может выясниться, что при некоторых условиях экономическая составляющая расчётного заземления зашкаливает разумные пределы. Например, удельное сопротивление грунта настолько велико, что даже многократное увеличение числа заземляющих электродов не приносит желаемый результат. Поэтому при удельном сопротивлении грунта более 100 Ом на метр, норму для устройства заземления можно превышать, но не более чем в 10 раз.

Расчет заземления на даче, в частном доме

Чтобы заземляющий контур функционировал правильно, потребуется провести ряд расчетов. Способы и формулы приведены ниже.

Сопротивление грунта

Для монтажа одного стержня используется формула:

Разновидность грунта	Сопротивление (Ом/м)
Торфяник	20
Песок с залеганием подземных вод до 5/глубже 5 м.	500/1000
Чернозем и плодородная земля	50
Суспеси	150
Суглинки	60

Общее сопротивление стержней меньше одного штыря, соизмеримо количеству элементов:

Коэффициент компенсации в замершем грунте и корректировку на использование проходимости рассчитываются по формуле:

Размеры и расстояния до электродов заземления

Число контурных стержней вычисляют по формуле:

Rн — предельно допустимое суммарное сопротивление (127-220 В – 60 Ом, для 380 В – 15 Ом), Ψ — погодный коэффициент (в таблице).

Разновидность заземлителя	Зона по климатическим условиям
	1	2	3	4
Полоса	4,6/7,1	3,4/4,6	2,1/2,6	1,4-1,6
Стержень	1,9/2,1	1,6/1,9	1,4/1,7	1,1/1,5

Рекомендуемые минимальные размеры (сечения) электродов в мм:

стенки по толщине – 3,0, диаметр – от 4,0;
прут стальной – от 14;
уголок – от 4,0;
увязывающая полоса – по ширине/толщине – от 10/3,0 мм.

Забивка осуществляется на глубину не менее 15-25 см. ниже степени промерзания. Длина по минимуму – 1,5 м., шаг монтажа стержней – 1-2 длины штырей при минимальной дистанции 2 м.

Отличия между традиционным и штыревым заземлением

Традиционный контур заземления, который обычно монтируют самостоятельно, представляет из себя весьма громоздкую и трудоемкую подземную конструкцию.

Забивается несколько вертикальных электродов (уголок, труба, прут), между ними прокапывается траншея, и все они соединяются между собой горизонтальными связями (шиной или прутком).

Расстояние между вертикальными электродами должно быть не меньше их длины. Чем же плох такой способ?

Во-первых, мало кому охота перекапывать свой участок метровыми траншеями, а если территория оказалась уже облагорожена, то вообще возникает тупиковая ситуация. Кроме того, все эти ржавые металлические уголки, трубы и шины, находясь в земле, через несколько лет эксплуатации (буквально за 5-7 лет) начинают усиленно разрушаться.

Поэтому на сегодняшний день большую популярность получила другая система заземления, а именно — модульно штыревая или глубинная. Наиболее известные фирмы производители в наших краях Galmar и ZandZ.

Как известно, сопротивление заземляющего устройства зависит от:

типа грунта

времени года

глубины залегания электродов

Таким образом, если один электрод путем постепенного наращивания, забить на максимально возможную глубину, то можно получить идеальные показатели сопротивления. На этом принципе и работает глубинное заземление.

Кроме того, оно:

намного долговечнее

на порядок проще в монтаже

и при этом стоит уже не так дорого (можно найти комплекты порядка 5000 рублей)

Плюс ко всему этому, весь монтаж обходится без сварочных работ.

Именно необходимость сварки многих останавливает от самостоятельного выполнения данной работы. Либо нет аппарата, либо нет необходимых навыков.

Вот и приходится нанимать сторонних электриков.

Все заземление занимает место на территории вашего дома, буквально несколько квадратных сантиметров.

А еще его без проблем можно сделать прямо в подвале здания.

В среднем выходит, что в частном доме без котла для достижения требуемых 30 Ом, придется забить электрод общей длиной на 6-9 метров. Для дома с газовым отоплением (R=10 Ом) – на 9-15 метров.

Это усредненные показатели. Более точные данные всегда индивидуальны и напрямую зависят от региона, где вы проживаете, качества и состава грунта.

Если ваш дом построен на песке, однозначно покупайте 15-ти метровый комплект. Даже без наличия газового котла.

Расстояние трассы заземлителя от стены также регламентируется. В отличие от вводного кабеля оно должно быть не менее 1 метра.

Для подземного кабельного ввода этот показатель – 0,6м. Почему так, подробно читайте об этих и других требованиях в отдельной статье.

Виды контуров заземления

При обустройстве контуров заземления в доме своими руками исполнители работ могут воспользоваться следующими вариантами их изготовления:

Подготовка треугольного сооружения со сторонами равной длины, выбираемой в зависимости от предъявляемых к заземлителю требований.
Сборка ЗК в виде линейной (протяженной) конструкции, обустроенной по периметру защищаемого строения.
Применение так называемого «модульно-штыревого» варианта исполнения.

Три вида контура заземления: треугольник, линейная схема, модульно-штыревое заземление

Рассмотрим каждый из этих подходов к изготовлению заземления в частных владениях более подробно.

Треугольник

Заземляющий контур в виде равностороннего треугольника – самый распространенный тип ЗУ, чаще всего обустраиваемый в частных домах. Для его изготовления потребуется приготовить следующий комплект составляющих конструкцию элементов:

Заземляющий контур в виде равностороннего треугольника – самый распространенный тип заземляющего устройства

Три металлических штыря (прутка) длиной не менее 2,5 метра.
Стальные перемычки, соединяющие прутья в единую конструкцию (они заготавливаются в том же количестве).
Толстая медная или стальная шина, необходимая для подключения выносной конструкции к главному заземляющему контакту, имеющемуся в распределительном шкафу.

Плоскость треугольного контура, образованного стальными полосами с расположенными по углам штырями должна располагаться в заранее вырытой траншее глубиной примерно 50-60 см.

Линейный контур

Этот тип защитного сооружения обустраивается в ситуациях, когда к ЗУ предполагается подключать сразу несколько устройств или единиц оборудования, размещенных на значительном удалении один от другого. Он представляет собой линейную конструкцию, состоящую из целого ряда вбитых в землю штырей, расстояния между которыми рассчитываются по классическим формулам.

Линейная схема контура заземления для частного дома

От полученной конструкции подобно предыдущему случаю делается отвод (2) в сторону распределительного щитка с главной заземляющей шиной (ГЗШ). Перед расчетом такого заземления следует помнить о том, что число используемых стальных заготовок ограничено особенностями растекания аварийного тока. Ознакомиться с параметрами линейного ЗУ можно в соответствующих разделах ПУЭ.

Модульно-штыревое заземление

Модульно штыревая система представляет собой образец современного подхода к решению технического вопроса. Она включает в свой комплект следующие обязательные элементы:

Металлические стержни полутораметровой длины с нарезанной на их рабочей части резьбой (поверхность этих заготовок сверху покрыта слоем меди).
Резьбовые муфты, изготовленные из латуни и служащие элементами соединения вертикально вбиваемых штырей.
Особой конструкции латунные зажимы, обеспечивающие сочленение металлических штырей с перемыкающей полосой.
Наконечники стержней, вбиваемых вертикально в грунт.
Рабочая насадка с ударным винтовым наконечником, обеспечивающая передачу импульса от вибрационного инструмента (вибромолота).

Устройство модульно-штыревого заземления для частного дома

Она хорошо сохраняется при эксплуатации конструкции и не растекается при сильном нагревании элементов, обеспечивая требуемое сопротивление растеканию аварийного тока. Входящая в его состав антикоррозийная лента обладает высокой устойчивостью к воздействию агрессивных растворов и надежно защищает от разрушения стальные элементы заземления. Остальные детали имеют типовое исполнение и стандартные размеры, задаваемые технологией сборки модульно-штыревой конструкции.

Что называется защитным заземлением, а что рабочим?

Заземление как мера обеспечения безопасности при использовании различных видов электроприборов делится на защитное и рабочее, кроме того, особняком стоит и молниезащита, подключать которую с землей необходимо с помощью отдельного контура. Использование общего заземления не рекомендуется, так как в этом случае при попадании молнии на громоотвод электричество будет вынужденно пройти через дом.

Чаще всего это происходит незаметно, но при возникновении внештатной ситуации возможен пожар и другие негативные последствия. Учитывая основную функцию заземления – обеспечение безопасности, теряется смысл таких мероприятий.

Основным отличием защитного заземления от рабочего является то, что оно представляет собой преднамеренное обеспечение электрического соединения с землей (или иными нетоковедущими элементами). И, как уже указывалось выше, его основная функция состоит в защите от возможного поражения человека током.

А вот то, что называется рабочим заземлением, имеет принципиальное отличие, заключающееся в том, что преднамеренно с землей соединяется не прибор в целом, а его отдельные элементы, например, обмотки трансформатора или генератора и других приборов.

То есть соединяются несколько точек одновременно. Исходя из этого определяется и основное значение рабочего заземления – гарантия нормальной и безопасной работы оборудования, особенно точного, для которого любые критические моменты могут стать фатальными.

Непосредственно соединение производится между заземляемыми точками и заземлителем, допускает использование вспомогательных монтажных элементов: резисторов, предохранителей и т. д.

Конечно, выбор защиты – вопрос весьма ответственный, и его вид определяется исходя из особенностей электросети дома, разнообразия используемых приборов, конструктивных особенностей строения и т. д. Для большинства бытовых приборов в доме достаточным оказывается заземление с помощью евророзетки, один кабель которой имеет соединение с землей.

Но для стиральной или посудомоечной машины, микроволновой или конвекционной печи, а тем более для бойлера следует предусмотреть возможность использования рабочего типа заземления.

ТОП-10 ошибок монтажа заземляющего устройства, видео:

В каких случаях обязательно требуется проведение мероприятий по заземлению?

После того, как стало понятно, для чего нужно заземление, следует выяснить, когда и где оно применяется:

в однофазных сетях с переменным током и напряжением до 1 кВт и имеющих естественную изоляцию от земли;
с постоянным током в двухпроводных сетях, у которых имеется изоляция источника тока и средней точки обмотки;
в трехфазной сети с переменным током, с нейтралью и напряжением до 1 кВт;
при напряжении свыше 1 кВт – для сетей переменного и постоянного тока, с различными видами и режимами функционирования обмоток.

Для монтажа защитной или рабочей системы заземления используются специальные элементы – «заземлители», которые представлены в двух видах:

естественные – то есть любые токопроводящие элементы конструкции дома, коммуникаций, но обязательно имеющие непосредственное соприкосновение с землей. Но не допускается использовать в роли естественного заземлителя магистральные конструкции, представляющие опасность возгорания или взрыва, например, газовую трубу с этой целью использовать категорически нельзя.
искусственные – представляют собой конструкции, изготовленные из неокрашенного металла. В некоторых случаях для обеспечения антикоррозийной защиты можно использовать защитные составы, не снижающие их токопроводящую способность. Как вариант искусственного заземлителя можно считать специальный токопроводящий бетон.

При использовании искусственных заземлителей следует учитывать, что потребуется использовать металлические пластины или прутья для создания так называемой металлосвязи.

Она представляет собой соединение верхних концов заземлителей с помощью сварки в единый конструктивный элемент, который заводится непосредственно в дом, для чего и используется шина заземления, являющаяся завершающим элементом, необходимым для обеспечения цельности и жесткости контура.

Расчёт заземления и его особенности

Важнейшей функцией заземления является электробезопасность. Перед его установкой в частном доме, на подстанции и в других местах необходимо произвести расчёт заземления.

Как выглядит заземление частного дома

Электрический контакт с землёй создаёт погруженная в грунт металлическая конструкция из электродов вместе с подключёнными проводами – всё это представляет собой заземляющее устройство (ЗУ).

Места соединения с ЗУ проводника, защитного провода или экрана кабеля называются точками заземления. На рисунке ниже изображено заземление из одного вертикального металлического проводника длиной 2500 мм, вкопанного в землю. Его верхняя часть размещается на глубине 750 мм в траншее, ширина которой в нижней части составляет 500 мм и в верхней – 800 мм. Проводник может быть связан сваркой с другими такими же заземлителями в контур горизонтальными пластинами.

Вид простейшего заземления помещения

После монтажа заземлителя траншея засыпается грунтом, а один из электродов должен выходить наружу. К нему подключается провод над поверхностью земли, который идет к шине заземления в электрощите управления.

При нахождении оборудования в нормальных условиях на точках заземления напряжение будет нулевым. В идеальном случае при коротком замыкании сопротивление ЗУ будет равно нулю.

При возникновении в заземлённой точке потенциала, должно произойти его зануление. Если рассмотреть любой пример расчёта, можно увидеть, что ток короткого замыкания I_з имеет определенную величину и не может быть бесконечно большим. Грунт обладает сопротивлением растекания тока R_з от точек с нулевым потенциалом до заземлителя:

Решение задачи правильного расчёта заземления особенно важно для электростанции или подстанции, где сосредоточено много оборудования, работающего под высоким напряжением. Величина Rзопределяется характеристиками окружающего грунта: влажностью, плотностью, содержанием солей

Здесь также важными параметрами являются конструкции заземлителей, глубина погружения и диаметр подключённого провода, который должен быть таким же, как у жил электропроводки. Минимальное поперечное сечение голого медного провода составляет 4 мм 2 , а изолированного – 1,5 мм 2

Величина R_зопределяется характеристиками окружающего грунта: влажностью, плотностью, содержанием солей. Здесь также важными параметрами являются конструкции заземлителей, глубина погружения и диаметр подключённого провода, который должен быть таким же, как у жил электропроводки. Минимальное поперечное сечение голого медного провода составляет 4 мм 2 , а изолированного – 1,5 мм 2 .

Если фазный провод коснётся корпуса электроприбора, падение напряжения на нём определяется величинами R_з и максимально возможного тока. Напряжение прикосновения U_пр всегда будет меньше, чем U_з, поскольку его снижают обувь и одежда человека, а также расстояние до заземлителей.

На поверхности земли, где растекается ток, также существует разность потенциалов. Если она высокая, человек может попасть под шаговое напряжение U_ш опасное для жизни. Чем дальше от заземлителей, тем оно меньше.

Величина U_з должна иметь допустимое значение, чтобы обеспечить безопасность человека.

Снизить величины U_пр и U_ш можно, если уменьшить R_з, за счёт чего также уменьшится ток, протекающий через тело человека.

Если напряжение электроустановки превышает 1 кВ (пример – подстанции на промышленных предприятиях), создаётся подземное сооружение из замкнутого контура в виде рядов металлических стержней, забитых в землю и соединённых сваркой между собой при помощи стальных полос. За счёт этого производится выравнивание потенциалов между смежными точками поверхности.

Безопасная работа с электросетями обеспечивается не только за счёт наличия заземления электроприборов. Для этого ещё необходимы предохранители, автоматические выключатели и УЗО.

Заземление не только обеспечивает разность потенциалов до безопасного уровня, но и создаёт ток утечки, которого должно хватать для срабатывания защитных средств.

Соединять с заземлителем каждый электроприбор нецелесообразно. Подключения производят через шину, расположенную в квартирном щитке. Вводом для неё служит провод заземления или провод РЕ, проложенный от подстанции к потребителю, например, через систему TN-S.

Устройство заземления своими руками: поэтапная инструкция

Если Вы задаетесь вопросом: «как сделать заземление на даче?», то для выполнения данного процесса потребуется следующий инструмент:

сварочный аппарат или инвертер для сварки металлопроката и вывода контура на фундамент здания;
угловая шлифмашинка (болгарка) для разрезания металла на заданные куски;
гаечные глючи для болтов с гайками М12 или М14;
штыковая и подборная лопаты для рытья и закапывания траншей;
кувалда для вбивания электродов в землю;
перфоратор для разбивания камней, которые могут встречаться при рытье траншей.

Чтоб правильно и согласно нормативным требованиям выполнить контур заземления в частном доме нам потребуются следующие материалы:

Уголок 50х50х5 — 9 м (3 отрезка по 3 метра).
Сталь полосовая 40х4 (толщина металла 4 мм и ширина изделия 40 мм) — 12 м в случае вывода одной точки заземлителя на фундамент здания. Если же Вы хотите выполнить контур заземления по всему фундаменту к указанному количеству добавьте общий периметр здания и еще возьмите запас для подрезки.
Болт М12 (М14) с 2 шайбами и 2-я гайками.
Медный заземлитель. Может быть использована заземляющая жила 3-х жильного кабеля либо провод ПВ-3 с сечением 6–10 мм².

После того как все необходимые материалы и инструменты есть в наличии можно переходить непосредственно к монтажным работам, которые детально расписаны в следующих главах.

Выбор места для монтажа контура заземления

В большинстве случаев рекомендуется монтировать контур заземления на расстоянии в 1 м от фундамента здания в месте где оно будет скрыто от человеческого глаза и к которому будет сложно добраться как людям, так и животным.

Такие меры необходимы для того, что при повреждении изоляции в электропроводке потенциал будет идти на контур заземления и может возникнуть шаговое напряжение, которое может привести к электротравме.

Выполнение земляных работ

После того как было выбрано место, выполнена разметка (под треугольник со сторонами 3 м), определено место вывода полосы с болтами на фундамент здания можно приступать к земляным работам.

Для этого необходимо с помощью штыковой лопаты по периметру размеченного треугольника со сторонами по 3 м снять слой земли в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем без особых трудностей к заземлителям приварить полосовой металл.

Также стоит дополнительно прокопать траншею такой же глубины для подвода полосы к зданию и выводу ее на фасад.

Забивание заземлителей

После подготовки траншеи можно приступать к монтажу электродов контура заземления. Для этого предварительно с помощью болгарки необходимо заточить края уголка 50х50х5 или круглой стали диаметром 16 (18) мм².

Далее выставить их в вершины полученного треугольника и с помощью кувалды забить в землю на глубину 3 м

Также важно чтоб верхние части заземлителей (электродов) находились на уровне выкопанной траншеи чтоб к ним можно было приварить полосу

Сварные работы

После того как электроды будут забиты на необходимую глубину с помощью стальной полосы 40х4 мм необходимо сварить между собой заземлители и вывести данную полосу на фундамент здания где будет подключен заземляющий проводник дома, дачи или коттеджа.

Там, где полоса будет выходить на фундамент на высоте 0.3–1 мот земли, необходимо приварить болт М12 (М14) к которому в дальнейшем будет подключено заземления дома.

Обратная засыпка

После выполнения всех сварных работ полученную траншею можно засыпать. Однако перед этим рекомендуется залить траншею соляным раствором в пропорции 2–3 пачки соли на ведро воды.

После полученную почву необходимо хорошо утрамбовать.

Проверка контура заземления

После выполнения всех монтажных работ возникает вопрос «как проверить заземление в частном доме?». Для этих целей конечно обычный мультиметр не подойдет, поскольку у него очень большая погрешность.

Для выполнения данного мероприятия подойдут приборы Ф4103-М1, Клещи Fluke 1630, 1620 ER и так далее.

Однако эти приборы очень дорогие, и если Вы выполняете заземление на даче своими руками, то для проверки контура Вам будет достаточно обычной лампочки на 150–200 Вт. Для данной проверки Вам необходимо один вывод патрона с лампочкой подключить к фазному проводу (обычно коричневого цвета) а второй — к контуру заземления.

Если лампочка будет ярко светить — все отлично и контур заземления полноценно функционирует, если же лампочка будет тускло светить или вообще не испускать световой поток — значит контур смонтирован неверно и нужно либо проверять сварные стыки или монтировать дополнительные электроды (что бывает при низкой электропроводимости почвы).

Контроль качества заземления

Нет смысла делать заземление, если вы не будете уверенными в его эффективности. Для полной гарантии рекомендуется вызывать специалистов, они должны составить акт проверки. Ответственность за выполненные работы несет только исполнитель.

В случае самостоятельного изготовления, соответственно, за результаты работ отвечаете лично вы. Обыкновенными бытовыми приборами замерить эффективность заземления невозможно, надо иметь старые мегомметры или современные электронные устройства,технические возможности которых дают возможность замерять такие данные.

Мегомметр

Надо помнить, что грунт не является линейным проводником, это значит, что параметры сопротивления могут значительно отличаться по длине при равных всех остальных условиях. Кроме этого фактора, существенное влияние оказывает скорость окисления поверхности штырей.Со временем окислы увеличиваются по толщине,а это влияет на показатели проводимости, во время расчетов учитываются эти особенности в исходных данных.

Защитное заземление

Заземление делается с большим запасом, что покрывает как риски значительных колебаний нелинейной проводимости, так и ухудшения проводимости тока штырями. Сопротивление токам растекания измеряется по регламентной схеме, в качестве противоположных электродов используются металлические штыри, вбиваемые на расстоянии до 1,5 метров на глубину до одного метра. Для частных домов сопротивление тока не может превышать 4 Ом. Сопротивление шины соединения проводки в доме с металлическими штырями не может превышать 0,1 Ом. Есть методы проверки без приборов, они носят ориентировочный характер и не могут отражаться в официальных протоколах. О способе примерного определения эффективности заземления мы расскажем в этой статье немного ниже.