Контур заземлення в приватному будинку: пристрій, розрахунок, схема, монтаж і перевірка

За електротехнічним стандартам минулих десятиліть контур заземлення в приватних будинках не був обов’язковим елементом захисту. Навантаження на електромережі були відносно невеликими, і з витоками струму непогано справлялися сталеві труби.

Однак з плином часу замість металевих комунікацій стали використовувати пластикові та композитні вироби. До того ж в заміських будинках з’явилася велика кількість електропобутових приладів: кондиціонери, опалювальне обладнання, потужна комп’ютерна та холодильна техніка.

В результаті для заземлення контури стали практично обов’язковою умовою для організації потужної і безпечної електричної системи в приватних будинках. При бажанні і наявності базових знань з електротехніки створити контур заземлення можна своїми руками.

Що таке заземлювальний контур

Заземлення – навмисне створення електротехнічного з’єднання з грунтом нетоковедущих елементів електроустановок. Дані елементи обладнання більшу частину часу не перебувають під напругою, але можуть опинитися під ним.

Контур заземлення виконує наступні функції:

  • захищає електричне обладнання від стрибків напруги в мережі;
  • оберігає мешканців від удару струмом;
  • чинить опір «розтікання» електроенергії;
  • використовується з метою захисту від блискавок.

Як відомо зі шкільного курсу фізики, ток завжди поширюється за принципом найменшого опору. У разі порушення ізоляційного шару на струмоведучих елементах швидко відшукує ділянку з найбільш низьким опором. В результаті відбувається пробій на корпус електропобутового приладу, який опиняється під напругою.

Небезпека ситуації не тільки в порушенні нормальної роботи техніки і ймовірний вихід з ладу приладів, але і у високій ймовірності удару струмом людини. Виправити становище покликаний контур заземлення, який розподіляє струм між людиною і заземлювальним пристроєм обернено пропорційно їх опорам.

Оскільки опір тіла набагато вище аналогічного параметра у заземлюючого контуру, через людини проходить лише незначна – безпечна – частина струму, а залишок йде в грунт. Таким чином, створюючи контур заземлення, необхідно зробити все так, щоб домогтися мінімально можливого рівня опору.

пристрій контура

Влаштування заземлення – група провідників, розташованих в грунті по вертикалі або горизонталі. Дані провідники (електроди) знаходяться недалеко від об’єкту, що захищається. Електроди розташовані на певній дистанції між собою і з’єднані металевими елементами – смужками, трубами або прутками. Заземлительного конструкцію з’єднують з домовиком електрощитом за допомогою кабелю або металевого провідника.

Глибина перебування електродів в землі визначається рівнем грунтових вод і загальної вологістю ґрунту. Чим ближче підземні води, тим менша глибина закладення необхідна.

Зверніть увагу! Нормативне відстань від будинку для контуру – не менш 1 метра. Максимальна відстань від будівлі – 10 метрів.

Внутрішній і зовнішній контури

Для створення системи заземлення корпусу електропобутових приладів приєднують до головної заземлювальної шини, щоб створити внутрішній контур. Далі до цього контуру підключають металеві конструкції будівлі, в тому числі водопровідні труби.

Технологія створення вирівнювання потенціалів описується в п.1.7.82 Правил улаштування електроустановок. З зовнішньої частини будівлі облаштовується ще один контур – зовнішній. Його теж приєднують до головної шині.

Матеріали для заземлювачів

Контур заземлення включає горизонтальні або вертикальні електроди.

Матеріали, з яких не рекомендується виготовляти заземлювачі:

  • рифлена арматура;
  • кругла сталь менш ніж 10-міліметрового діаметра.

Рекомендовані матеріали для створення вертикальних заземлювачів:

  • куточки 50? 50? 5 міліметрів;
  • труби діаметром понад 32 мм з стінками товщиною від 3,5 міліметра.

Горизонтальні заземлювачі виготовляють з таких матеріалів:

  • сталевий дріт з 10-міліметровим перетином (або більше);
  • сталеві смужки (40? 4 міліметри).

Кінці куточків або круглих металевих виробів підрізають під кутом 30 градусів. Це дозволить електроду легше увійти в грунт.

Зверніть увагу! Контур заземлення повинен знаходитися нижче рівня промерзання грунту.

складання розрахунку

Недосвідчені майстри часто створюють заземлення шляхом проб і помилок. Спочатку визначаються з глибиною грунтових вод, потім відступають від будівлі на деяку відстань і створюють контур у вигляді трикутника, після чого зварюють електроди один з одним і роблять замір опору в наявної конструкції. Якщо опір перевищує нормативи, додаються нові провідники – до тих пір, поки не вдається домогтися прийнятних показників.

Більш просунутий підхід передбачає перед тим, як зробити контур заземлення, виконати ряд розрахунків. За допомогою обчислень визначають число заземлювачів, довжину сполучних елементів, виходячи з рівня опору землі.

Як приклад розглянемо установку системи заземлення вертикального типу. Спочатку встановлюють опір електрода, для чого використовують формулу:

Питомий опір грунту по різним складам зазначено в таблиці нижче.

У наступній таблиці представлений сезонний кліматичний коефіцієнт опору грунту.

Однак якщо грунт неоднорідний, тоді застосовують таку формулу:

Формула дозволяє визначити еквівалентний питомий опір неоднорідного ґрунту.

Якщо не враховувати опір горизонтального заземлювача, кількість електродів можна знайти за формулою:

Опір струму горизонтального заземлювача визначають за формулою:

Довжина електрода встановлюється так:

Опір вертикальних електродів з урахуванням горизонтального заземлювача:

Загальна кількість вертикальних електродів визначається за такою формулою:

У таблиці нижче представлений коефіцієнт використання заземлювачів.

Параметр «коефіцієнт використання» вказує на взаємодію струмів в залежності від місцезнаходження вертикальних провідників. При паралельному з’єднанні електродів струми впливають один на одного. При зменшенні відстані між провідниками загальний опір контуру зростає.

Зверніть увагу! Якщо за підсумками обчислень вийде не ціле кількість провідників, округляємо результат в більшу сторону.

схема контуру

Коли розрахунки завершені, підбираємо правильне місце для установки контуру. Вибираємо геометричну фігуру, відповідно до форми якої будуть розташовані електроди. Креслимо схему контуру, враховуючи типи застосовуваних матеріалів. У схемі вказуємо кількість використовуваних електродів, сполучної смуги, їх довжину, перетин, діаметр, глибину установки.

Найбільш оптимальною схемою організації контуру вважається трикутник. Однак підійде і будь-яка інша геометрична форма. На малюнку внизу представлені чотири варіанти фігур.

Всі схеми заземлювальних контурів ділять на 2 типу.

замкнені

Їх перевага в надійності, оскільки навіть при пошкодженні перемички між електродами зберігається ще одна перемичка (з іншого боку). На малюнку нижче показана замкнута схема у вигляді трикутника.

лінійні

У цій схемі всі електроди знаходяться на одній лінії. З’єднання виконують послідовно. Недолік способу в тому, що при виході з ладу однієї з перемичок вся подальша ланцюжок стає непрацездатною (відповідно до принципу гірлянди). Схема лінійної організації показана на малюнку внизу.

монтаж контуру

Установчі роботи складаються з декількох послідовних етапів.

Підготовка матеріалів та інструментів

Для виконання робіт знадобляться такі інструменти:

  • зварювальний апарат;
  • болгарка;
  • штикова лопата;
  • перфоратор;
  • важка кувалда;
  • гайкові ключі.

Необхідні матеріали:

  1. Металевий куточок (краще з нержавійки) розміром 50? 50 міліметрів і завдовжки 2 метри. При відсутності куточка підійде труба діаметром 32 міліметра і товщиною стінок 3,5 міліметра або арматура.
  2. Металеві смуги 40? 4 міліметри. Призначені для прокладки від системи до дому.
  3. Болти М8 або М10.
  4. Мідний провідник завтовшки від 6 квадратних міліметрів.

вибір місця

Перший етап роботи полягає в тому, щоб визначитися, де зробити заземлюючий контур. Від правильності вибору залежить безпека системи. Для створення контура потрібно підібрати місце, де знаходження людини або домашньої тварини виключено.

Найкраще розмістити систему в затишному місці, наприклад, вздовж паркану за будинком. Рекомендується обгородити небезпечну зону парканчиком, бордюром, декоративними валунами і т. П.

Земляні роботи

Необхідно викопати траншею в вигляді обраної геометричної фігури. Якщо мова йде про трикутнику, створюють фігуру зі сторонами 120 сантиметрів (перевірена досвідом оптимальна дистанція). Рекомендована глибина траншеї – 50 – 70 сантиметрів. Така ж траншея викопується у напрямку до електрощита.

збірка конструкції

Електроди забивають в землю на двометрову глибину. Повинні бути видно тільки верхівки, які в подальшому використовують для створення зварних з’єднань.

До вершин встановлених електродів приварюють пластини (смуги). В результаті має вийти металевий каркас у вигляді трикутника. Ще одна пластина кладеться в траншею, що йде до електрощита. Цю пластину прихоплюють до прилеглої вершині трикутника зварюванням або держателем.

Далі приєднують кабель до пластини. Для цього використовують з’єднання під болт. Для подальшого підключення шини заземлення краще використовувати мідний провідник. До заземлювальної шини приєднують гвинт (зварюванням) і здійснюють з’єднання з житловою. До гвинта підключають мідний кабель за допомогою пари шайб і гайок.

Зверніть увагу! Болтове з’єднання повинно бути видимим на поверхні і доступним для перевірочних заходів.

На етапі виготовлення контуру слід особливу увагу приділяти міцності з’єднань. Зварні шви простукують молотком, а болтові з’єднання підтягують ключем.

Останній етап монтажних робіт – засипка траншеї грунтом.

Порада! Для поліпшення провідності грунту бажано під основу всіх електродів залити соляний розчин. Однак у такого дії є зворотна сторона – метал буде швидше іржавіти.

Перевірка опору в контурі

Ще одна робота, яку треба зробити, – перевірка контурного опору. Ідеальний варіант – наявність спеціального приладу для тестування. Назва пристрою – Ф41023-М1.

Однак вартість такої техніки велика – бувають прилади тільки у професіоналів. Для перевірки розумніше запросити працівників енергетичної компанії. Фахівці зроблять виміри і на підставі отриманих результатів видадуть технічний паспорт, складуть протокол на заземлюючих пристроїв.

У домашніх умовах (в разі відсутності приладу і сторонньої допомоги) опір перевіряють простішим способом: підключають до мережі 100-ватну лампочку (або навіть могутніше). Один контакт освітлювального пристрою підключають до захисного заземлення та іншої – до фази. Яскраве світло вказує на те, що монтаж системи здійснений правильно. Тьмяне світіння свідчить про слабкий контакт між ділянками конструкції. Іншими словами, необхідно перевірити ще раз всю систему і знайти недостатньо міцні з’єднання.

Вважається, що контур зроблений правильно, якщо підключений між фазою і заземленням електроприлад потужністю 2 кВт буде працювати, а зниження напруги на вказаній ділянці не перевищить 10 Вольт.

За правилами ПУЕ (1.7.101) опір провідника в будь-який сезон року не повинно бути вище 2,4 і 8 Ом при лінійних напругах для відповідно 660, 380 і 220-вольтів джерел трифазного струму. Те ж саме відноситься до 380, 220 і 127-вольта джерел однофазного струму.

Зверніть увагу! В системі заземлення типу TT невисокий рівень опору – добра ознака. Однак якщо мова йде про систему TN-C-S, рівень опору не повинен бути менше 4 Ом, т. Е. За показник трансформаторної підстанції. В іншому випадку навантаження на заземлення повітряної лінії перейде на контур приватного будинку.

Найбільш поширені помилки

При створенні контуру слід уникнути ряду помилок:

  1. Якщо вирішено звернутися до електромонтажникам, необхідно особливу увагу приділити якості матеріалів, які робочі збираються використовувати. Деякі підрядники прагнуть здешевити свої послуги шляхом економії на електродах, встановлюючи провідники з невеликою провідністю (наприклад, заіржавілу арматуру). Неякісні матеріали значно знижують ефективність захисту або навіть роблять затію зовсім безглуздою.
  2. Влаштування заземлення знаходиться на дуже великій відстані від будинку.
  3. Установка контура в сухому місці. Вода покращує провідність – щоб система працювала ефективно, вона повинна перебувати у вологому місці. Якщо таке місце відсутня, доведеться задуматися про штучне зволоження.
  4. Об’єднання заземлительного контуру з захистом від блискавки. Якщо в распредщіте НЕ вмонтовано пристрій УЗИП, розмикати ланцюг у вигляді відповідної реакції на сверхзаряд, значний струм з блискавкоприймача виведе з ладу електричне обладнання.

Контур заземлення – найважливіший захід, що забезпечує безпеку користування електричними приладами в приватному будинку. Якщо вирішено виконати всі роботи своїми руками, необхідно акуратно дотримуватися всіх технічних правил і рекомендацій, в тому числі по техніці безпеки. Якщо впевненості в своїх силах недостатньо, краще звернутися за допомогою до фахівців.