Как правильно сделать контур заземления в частном доме своими руками

Материал заземлителей

В качестве электродов заземлителей допускается использование следующих материалов:

Железных, оцинкованных, медных или стальных труб с диаметром от 2-3 см. и толщиной стенок от 4 мм.
Стержней или арматур 12-16 мм в диаметре;
Уголков, квадратных или прямоугольных профилей.

Площадь сечения вертикальных заземлителей должна составлять от 100 мм2 у железа и 50 мм2 у меди. Длина заготовок должна составлять от 2,5 до 3 м.

Материал горизонтальных заземлителей

Для горизонтального наружного заземления используются железные, стальные, медные полосы, или уголки с площадью сечения 50-100 мм2, в зависимости от материала. Заземляющие проводники приваривают внахлёст, а места сварки обрабатываются гудроном в целях защиты от коррозии.

Зачем разделять PEN проводник, если между PE и N шинами ставится перемычка – «физика» процесса

Прямого ответа на этот вопрос в ПУЭ и ГОСТах не дается – есть только рекомендации «как это сделать», а «почему» – не рассматривается, скорее всего, исходя из того предположения что и так должно быть ясно. Поэтому все последующие объяснения надо воспринимать как мнение автора, подкрепленное принципами подключения электропроводки и требованиями ПУЭ.

Главные моменты здесь следующие:

В любой схеме, где иллюстрируется разделение PEN проводника на PE и N, заземление всегда ставится первым и уже от него идет перемычка к рабочему нолю. Это основное требование, от которого надо отталкиваться при разделении PEN проводника – наоборот не делается никогда и ни при каких условиях.
Даже отдельно сделанное заземление наиболее эффективно при подключение через автомат УЗО. В противном случае даже если напряжение с корпусом электроприбора Будет уходить в землю всё равно остается риск поражения человека током хотя и значительно меньший.
Любой провод обладает неким электрическим сопротивлением, соответственно, чем длиннее провод, тем выше его сопротивление электрическому току.

Чтобы понять саму «физику процесса» надо рассмотреть как ведут себя различные схемы подключения при возникновении нештатной ситуации.

Если нет перемычки и автомата УЗО, ноль и заземление не связаны

Фаза попадает на корпус прибора от него уходит на шину заземления из него уходит в землю по которой идет на трансформаторная подстанцию.

Если взять среднее значение сопротивления заземляющего устройства в 20 Ом, ток короткого замыкания не будет достаточно большим для отключения вводного автомата. Соответственно, электрическая цепь будет работать до тех пор, пока не перегорит повреждённый участок (в любом случае в этом месте будет повышенная температура и провод рано или поздно испортится), или же повреждение не разовьется в полноценное короткое замыкание между фазой и нулем.

В лучшем случае здесь человека может ощутимо «пощекотать» током или устройство может испортиться. В худшем, прибор может воспламениться и спровоцировать пожар.

Если есть перемычка между нолем и заземлением, нет автомата УЗО

В таком случае схема работает примерно так же как если бы просто в дом завести PEN проводник, с той лишь разницей, что человек будет более защищен благодаря заземлению

Это будет происходить как раз из-за длины провода – так как в любом случае ВРУ находится на некотором удалении от квартиры или дома, во внимание надо принимать сопротивление провода

При замыкании фазы на корпус прибора, ток утечки пойдет на шину заземления, где у него будет только два выхода: часть его уйдет в землю, а другая вернется по нулевому проводу, спровоцировав отключение вводного квартирного автомата.

То есть, в данном случае перемычка нужна для того чтобы сработал защитный автоматический выключатель.

Если есть перемычки между PE и N, установлен УЗО

Так как у нулевого и заземляющего провода есть определенное сопротивление электрическому току, понятно, что в этом случае УЗО будет срабатывать в штатном режиме. Если появляется замыкание на корпус прибора, ток утечки, в первую очередь, идет по проводу к самому УЗО, а дальше уже уходит на ВРУ жилого дома. Здесь он опять же частично уходит в землю и частично через перемычку возвращаются назад провоцируя выключения вводного автомата, но до этого, скорее всего, дело не дойдет, так как УЗО сработает раньше.

Понятно, что в этом случае перемычка не играет особой роли и является больше лишней перестраховкой на тот почти невероятный случай, если не сработает защитный автомат УЗО.

Если нет перемычки между PE и N, установлен УЗО

Такая схема будет отрабатывать точно так же, как если бы перемычка между заземлением и рабочим нулем присутствовала. Единственное исключение в ней это отсутствие страховки на тот случай, если вдруг УЗО выйдет из строя. Тогда схема будет отрабатывать по первому варианту – вводной автомат может не сработать до тех пор, пока замыкания на корпус прибора не превратится в короткое замыкание между фазой и нулем.

На самом деле, такой вариант событий практически невозможен, потому что по факту такое подключение это уже схема заземления TN-S или даже TT, в которых предусмотрена двухфакторная защита – без нее такое подключение не примет энергонадзор.

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).

Схемы подключения

Самыми популярными схемами подключения заземлителей являются:

Замкнутая, в форме треугольника (рис. 3). Главным достоинством можно назвать более стабильную и надежная работа. В случае повреждения перемычки между стержнями, контур все равно будет продолжать работать (но с другой стороны).

Линейная (рис. 4). Последовательное соединение в одну линию вкопанных металлических колышков. Недостатком такого контура можно назвать то, что при выходе из строя перемычки контур работать не будет.

Рис. 4 Принципиальная схема линейного вида

Кроме вышеперечисленных разновидностей схем контуров можно еще использовать формы:

прямоугольника;
овала.

Рис. 5 Формы контуров заземления

Необходимые инструменты и материалы:

аппарат для сварки;
режущий инструмент (болгарка);
лопата;
перфоратор;
гаечные ключи;
измеритель сопротивления;
измеритель тока;
измеритель напряжения.

Кроме вышеперечисленных приспособлений необходимо использовать:

Уголок из коррозионно-стойкой стали, его размеры могут быть 50х50, 60х60 мм. Длина – более 2 метров. Также возможно использование стальной трубы, диаметром не менее 32 мм с толщиной стенки более 3,5-4 мм.
Металлические полосы (3 штуки). Их параметры: длина – 120-130 см; ширина – 4-6 см; толщина стенки – 4-6 мм.
Полоса стальная из нержавеющего материала 40х4, 50х5 мм. Она соединяет контур заземления и крыльцо дома.
Болты М10, М8.
Токопроводник медный, диаметром не меньше 6-7 мм2.

Все вышеприведенные параметры, необходимо проверить, используя измеритель.

Устройство заземления своими руками: поэтапная инструкция

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.

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.

Выбор места для монтажа контура заземления

Выполнение земляных работ

Забивание заземлителей

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

Сварные работы

Обратная засыпка

После полученную почву необходимо хорошо утрамбовать.

Проверка контура заземления

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

Основные виды систем

В зависимости от особенностей сборки и размещения конструкции делятся на стандартные, глубинные, наружные.

Традиционные

Система включает 3 электрода, один из которых расположен горизонтально, остальные – вертикально. Первый электрод делается из металлической полосы, остальные – из арматуры. Перед установкой все компоненты проверяют на соответствие стандартам. Если заземление обустраивается во дворе жилого дома, его монтируют в наименее посещаемом месте. Это может быть затененная северная часть территории, где поддерживается постоянная влажность почвы.

Недостатками традиционных контуров считаются:

сложность установки;
использование элементов из черных металлов, разрушающихся из-за коррозии;
подверженность надземных частей контура влиянию атмосферных факторов.

Глубинные

Система лишена большинства недостатков предыдущего варианта. Глубинные системы представляют собой заводские модульно-штыревые конструкции. Преимуществами глубинных контуров являются:

изготовление всех компонентов в соответствии со стандартами;
продолжительный период эксплуатации;
независимость от погодных условий, связанная с большой глубиной залегания контура;
необязательность регулярного обслуживания;
простота расчетов заземления;
легкость установки.

После завершения монтажа проверяют работоспособность оборудования. Сопротивление контура замеряют сотрудники специальных лабораторий.

Наружные

Конструкция представляет собой контур, используемый в трансформаторных подстанциях. Защитный комплекс состоит из:

устанавливаемых вертикально электродов;
горизонтальных соединительных элементов.

Заземлитель делают из 4 металлических полос шириной 4–5 см. Наружный заземляющий контур располагают на расстоянии более 1 м от здания. Горизонтальные компоненты укладывают на глубину 50–70 см.

Что такое заземлительный контур

Заземление — преднамеренное создание электротехнического соединения с грунтом нетоковедущих элементов электроустановок. Данные элементы оборудования большую часть времени не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним.

Контур заземления выполняет следующие функции:

защищает электрическое оборудование от скачков напряжения в сети;
предохраняет жильцов от удара током;
сопротивляется «растеканию» электроэнергии;
используется в целях молниезащиты.

Как известно из школьного курса физики, ток всегда распространяется по принципу наименьшего сопротивления. В случае нарушения изоляционного слоя на токоведущих элементах быстро отыскивает участок с наиболее низким сопротивлением. В результате происходит пробой на корпус электробытового прибора, который оказывается под напряжением.

Опасность создавшейся ситуации не только в нарушении нормальной работы техники и вероятном выходе из строя приборов, но и в высокой вероятности удара током человека. Исправить положение призван контур заземления, который распределяет ток между человеком и заземляющим устройством обратно пропорционально их сопротивлениям.

Поскольку сопротивление тела намного выше аналогичного параметра у заземляющего контура, через человека проходит лишь незначительная — неопасная — часть тока, а остаток уходит в грунт. Таким образом, создавая контур заземления, необходимо сделать все так, чтобы добиться минимально возможного уровня сопротивления.

Разновидности контуров заземления

Различают несколько типов конструкций, используемых для заземления.

Традиционные системы заземления

Система такого типа состоит из минимального числа элементов: двух вертикальных электродов из металлической арматуры и одного горизонтального в виде полосы, который соединяет два предыдущих. Сечения и размеры элементов должны соответствовать нормам. Устанавливать заземление рекомендуется на северной затененной стороне участка, во влажном месте. Однако из-за того, что контур зачастую изготавливают из стали и покрывать его краской нельзя, он быстро коррозирует. Также на сопротивление такого устройства влияют температура и уровень влажности почвы, поскольку контур размещают в верхних слоях.

Глубинные системы заземления

Такую систему изготавливают модульно-штыревым способом. По сравнению с предыдущим вариантом, она отличается:

долгим сроком службы;
простыми расчетами;
неподверженностью влиянию окружающей среды;
отсутствием необходимости в обслуживании;
легкостью монтажа.

Замер сопротивления смонтированного оборудования должен выполняться специалистами.

Как рассчитать контур заземления: пошаговая инструкция

Проект создается в несколько этапов.

Шаг №1. Выбор материала

Металл и его профиль выбирают по вышеприведенной таблице 1.7.104. При изготовлении используют те материалы, которые имеются в наличии или проще всего приобрести в конкретной местности. Главное условие — соблюсти требуемое сечение.

Шаг №2. Определение конструкции

Здесь задаемся:

глубиной забивки вертикальных заземлителей H;
расстоянием между ними D;
их количеством N.

Расчет предполагает их расположение в линию, а не треугольником, когда увеличивается зона экранирования. Но при необходимости этот вариант можно легко пересчитать.

Направление линии выбирается с учетом местных условий так, чтобы она не пересекалась с другим магистралями, например, канализацией, водопроводом, подводом газа.

Глубину забивки определяют опытным путем на одном контрольном экземпляре. Для него выкапывают ямку глубиной 0,7 метра и в нее загоняют пробный стержень.

При этом оценивают затрачиваемое усилие и особенности технологии. Если залить в ямку ведро воды и дать ее впитаться в грунт хотя бы полчаса, то забивка потребует меньших физических усилий.

Рекомендуемая длина для опытного образца обычно составляет 2-2,5 метра. Короче стержни делают только для очень плотных почв.

Расстояние между вертикальными электродами выбирают кратно их длине: это позволяет лучше учитывать коэффициенты взаимного влияния.

Количество вертикальных заземлителей определяет длину соединительной полосы с учетом участка подвода к дому, а ее характеристики тоже закладывают при расчете конструкции.

Когда конфигурация и размеры выбраны, то приступают к следующему этапу.

Шаг №3. Расчет электрического сопротивления выбранного контура

Вычисления по математическим формулам позволяют предварительно оценить собираемую конструкцию. Если она укладывается в норматив, то можно приступать к ее изготовлению. В противном случае вносятся коррективы схемы увеличением числа электродов, их заглублением или повышением расстояний.

Вначале считают сопротивление одиночных заземлителей с учетом их формы и способа заглубления.

Когда расчет выполнен и проверен, то приступают к определению специальных коэффициентов использования. Они учитывают степень экранирования и взаимного влияния электродов.

Привожу их наиболее распространенную часть таблицей.

После определения коэффициентов влияния можно приступать к общему расчету сопротивления заземляющего устройства. Привожу формулу.

Полученный результат может уложиться в нормируемые 30 Ом или быть выше. Если он не удовлетворяет требованиям ПУЭ, то потребуется что-то добавить в конструкцию или изменить размеры. После этого необходимо сделать новый расчет и добиться положительного результата.

Вычисления можно вести вручную по формулам на бумаге или воспользоваться онлайн калькулятором, приложенным ниже.

Просчитав несколько вариантов исполнения заземлительной конструкции, вы хорошо запомните ее особенности, поймете технологию сборки. А это поможет избежать ошибок и создать надежное устройство для длительной эксплуатации.

Составление расчета

Неопытные мастера часто создают заземление путем проб и ошибок. Вначале определяются с глубиной грунтовых вод, затем отступают от здания на некоторое расстояние и создают контур в виде треугольника, после чего сваривают электроды друг с другом и делают замер сопротивления в имеющейся конструкции. Если сопротивление превышает нормативы, добавляются новые проводники — до тех пор, пока не удается добиться приемлемых показателей.

Более продвинутый подход предполагает перед тем, как сделать контур заземления, выполнить ряд расчетов. С помощью вычислений определяют число заземлителей, длину соединительных элементов, исходя из уровня сопротивления земли.

В качестве примера рассмотрим установку системы заземления вертикального типа. Вначале устанавливают сопротивление электрода, для чего используют формулу:

Удельное сопротивление грунта по различным составам указано в таблице ниже.

В следующей таблице представлен сезонный климатический коэффициент сопротивления почвы.

Однако если грунт неоднородный, тогда применяют такую формулу:

Формула позволяет определить эквивалентное удельное сопротивление неоднородного грунта.

Если не учитывать сопротивление горизонтального заземлителя, количество электродов можно найти по формуле:

Сопротивление тока горизонтального заземлителя определяют по формуле:

Длина электрода устанавливается так:

Сопротивление вертикальных электродов с учетом горизонтального заземлителя:

Общее число вертикальных электродов определяется по такой формуле:

В таблице ниже представлен коэффициент использования заземлителей.

Параметр «коэффициент использования» указывает на взаимодействие токов в зависимости от местонахождения вертикальных проводников. При параллельном соединении электродов токи оказывают влияние друг на друга. При уменьшении расстояния между проводниками общее сопротивление контура возрастает.

Обратите внимание! Если по итогам вычислений получится не целое количество проводников, округляем результат в большую сторону