Какой материал можно использовать для заземления

Обновлено: 14.05.2024

Заземление: теория и практика. Часть II

В первой части статьи главным образом рассматривалась теория. В этой части поговорим о практике. Еще раз настоятельно предупреждаю: все работы, связанные с прокладкой электрических сетей, работой в РУ должны выполняться только квалифицированным электротехническим персоналом с соответствующей группой допуска электробезопасности!

Не включай автомат (рубильник, УЗО, пакетный выключатель), не тобой отключенный, ибо возлюбить должен ты ближнего своего, сей автомат отключившего. И в Писании сказано: "Не убий!".
И проверяй всегда, не ленясь, отсутствие напряжения, исправный индикатор применяя, ибо неисповедимы пути Господни.
И отключив питание в распределительном устройстве, закрой его и вывеси плакат предупреждающий, дабы ближнего своего во искушение не ввести.
И используй при работе инструмент исправный, с ручками изолированными и упорами, ибо смотри пункт 2.
И проводи работы в распределительном устройстве с напарником, ибо человек человеку — друг и спасен ты будешь.

Во имя Кирхгофа и Ома. Аминь.

Вкратце: всегда работаем при отключенном питании, не ленимся проверять отсутствие напряжения заведомо исправным индикатором, работаем исправным электротехническим инструментом (изолированные ручки, упоры, жало отвертки открыто на 10 мм — остальная часть заизолирована). И, конечно, аккуратность.

Поговорим немного об аппаратах защиты.

Автоматические выключатели (далее — автоматы)

Бывают с электромагнитным, тепловым и комбинированным расцепителем.

Электромагнитный расцепитель — представляет собой электромагнит. При прохождении через обмотку тока выше определенного предела, в движение приходит сердечник, посредством которого разрывается электрическая цепь. Автоматы с электромагнитным расцепителем защищают сеть от короткого замыкания и от критической перегрузки (заклинивание ротора двигателя).

Тепловой расцепитель — биметаллическая пластина, изменяющая свою форму при нагревании. Автоматы с таким расцепителем служат для защиты оборудования от перегрузок как сети, так и оборудования.

Выбор типа автомата осуществляется, исходя из типа сети. В осветительной сети квартир применяются автоматы с электромагнитным и комбинированным расцепителем.

Марки автоматов

В данном разделе я приведу типы наиболее часто применяемых для защиты осветительных сетей автоматов. Прошу не ругать меня, если я не упомяну какую-то марку — я говорю только о том, что: во-первых, оптимально для использования в осветительных сетях (АП50 в квартирный щиток ставить как-то не очень), во-вторых — с чем работал сам, в третьих — что сейчас выпускается.

Сейчас большое распространение получили автоматы, устанавливаемые на DIN-планку (монтажная шина 35 мм EN50 022). Думаю, что в жилом секторе они однозначно вытеснят (и уже вытесняют) автоматы старых типоразмеров (те же АЕ1031). DIN-планка при помощи болтового соединения крепится к шасси щитка (сборки), а автомат крепится к планке при помощи защелки. В этом случае обеспечивается очень быстрая замена автомата в случае необходимости и, кроме того, не возникает головной боли по поводу его крепления.

К сожалению, рынок сейчас наводнен китайской и непонятно какой продукцией, которая хотя и стоит сравнительно дешево (20 — 60 рублей), но с возложенной на нее функцией (защита электрической сети) не справляется, либо справляется слишком рьяно (случайные отсечки на нормальных режимах работы).

При выборе автоматов стоит смотреть на марку и место продажи. Корифеи — Siemens, ABB. Кроме того, некоторые наши заводы выпускают достаточно хорошую продукцию по лицензии фирм-брэндов. Например, продукция МЗЭП, выпускаемая по лицензии АВВ, отличается весьма приличным качеством и, относительно невысокой ценой.

Номенклатура автоматов, выпускаемых, например, такой фирмой как Siemens, очень велика. Автоматы делятся на четыре группы, в зависимости от характеристики срабатывания — A, B, C, D. Характеристики эти включены в нормативные документы EN60 898/1991 и IEC 898/1987, которые входят в стандарт DIN VDE 0641, часть 11/8.92. Нас интересует характеристика В (защита сетей в жилищно-коммунальном секторе). Автоматы, работающие по этой характеристике, выпускаются номиналом в 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32 и 40 А (некоторые конструктивные ряды дополнены автоматами на 50 и 63 А).

Частая ошибка при установке автоматов — завышение токов срабатывания (собственно это не ошибка, а прямое нарушение). К примеру имеем старый дом с ветхой проводкой. Розетки защищает автомат номиналом в 10 А. Владелец квартиры приобретает современный электрочайник с потребляемой мощностью 2,2 кВт. Включает. По закону Ома мощность равна: Поскольку реактивная составляющая в нашем случае мала, принимаем Отсюда:

Автомат срабатывает. Хозяин поступает очень просто: устанавливает автомат на больший номинал — может, на 16, а может, на 25 А (какой под руку попадется). После этого автомат уже "выбивать" не будет. В лучшем случае, он сработает (если повезет), когда в результате плавления изоляции проводов произойдет короткое замыкание. Хотя практика показывает, что в таких случаях раньше происходит возгорание.

Номинал автомата выбирается исходя из допустимой токовой нагрузки проводников (которая определяется сечением проводника и его материалом) и из потребляемой мощности потребителей. Следует учитывать, что ток срабатывания магнитного расцепителя автоматов, отвечающих характеристике В, составляет 3 номинальных тока . Важным параметром является также ток короткого замыкания.

Коротким замыканием (КЗ) называется соединение токоведущих частей разных фаз или потенциалов между собой или на корпус оборудования, соединенный с землей, в сетях электроснабжения или в электроприемниках. При КЗ путь тока укорачивается, т. к. он идет, минуя сопротивление нагрузки, поэтому ток увеличивается до критических величин, если напряжение не отключится при срабатывании защиты.

Но защита может не сработать, если КЗ происходит в удаленной точке, т. к. сопротивление цепи может оказаться слишком велико, и ток окажется недостаточным для срабатывания защиты. В связи с этим возникает необходимость расчета тока короткого замыкания (ТКЗ).

ТКЗ можно рассчитать по формуле:

где — ТКЗ, — фазное напряжение сети, — сопротивление цепи фаза-ноль, - полное сопротивление фазной обмотки трансформатора на стороне низкого напряжения.

где — напряжение КЗ трансформатора (в % от ), — номинальное напряжение трансформатора, — номинальный ток трансформатора.

В принципе, при расчете ТКЗ осветительной сети в нашем случае можно принять(реально ).

где — активное сопротивление одного провода цепи КЗ, — индуктивное сопротивление одного провода (из расчета 0,6 Ом/км).

где — удельное сопротивление проводника, — длина проводника, — площадь поперечного сечения проводника.

Соответственно, ток срабатывания расцепителя автомата не должен превышать значения .

Предупреждение. Эти формулы подходят для идеальных условий, но, к сожалению, не учитывают такого, например, фактора как скрутки. А на них сопротивление будет выше. Точную картину может дать только непосредственный замер сопротивления.

Ниже представлена таблица допустимых токов через проводник, в зависимости от сечения и материала проводника. В таблице есть данные и по алюминиевым, и по медным проводникам. Тем не менее, настоятельно рекомендую использовать провода и кабели с медными жилами: при несколько более высокой цене они отличаются гораздо более высокими эксплуатационными свойствами.

Допустимые длительные токи для проводов и шнуров в резиновой и ПВХ изоляции с алюминиевыми и медными жилами

Устройства защитного отключения (УЗО)

УЗО — устройство защитного отключения. Принцип его работы основан на правиле Кирхгофа (сумма токов равна нулю). Устройство отслеживает токи утечки, возникающие при прикосновении человека к токоведущему проводу, повреждении изоляции и т. п. Наиболее распространены УЗО с током отсечки 10 мА, 30 мА и 300 мА. В жилых и общественных помещениях, как правило, применяются УЗО с током отсечки 30мА. Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара.

Суммирующий трансформатор тока для обнаружения тока утечки
Расцепитель
Блокировочное устройство коммутационного аппарата с контактами

Суммирующий трансформатор тока подключен ко всем токоведущим проводам и к нейтральному проводу. В неповрежденной установке намагничивающее действие токоведущих проводов в суммирующем трансформаторе тока взаимно компенсируется, поскольку, согласно закону Кирхгофа, сумма всех токов равна нулю. Таким образом, остаточное магнитное поле, которое могло бы индуцировать напряжение во вторичной обмотке, отсутствует.

Если же в результате неисправности изоляции появляется ток утечки, то вышеупомянутое равновесие нарушается и в сердечнике трансформатора сохраняется остаточное магнитное поле. Вследствие этого во вторичной обмотке возникает напряжение, которое через расцепитель и блокировочное устройство коммутационного аппарата отключает электрическую цепь.

Собственно, выбор марки кабеля или провода для прокладки осветительной сети производят, исходя из условий его прокладки.

Еще раз напоминаю, что недопустимо скручивать жилы проводов из меди с жилами из алюминия — необходимы либо переходная колодка, либо болтовое соединение с переходной шайбой. При заводке многопроволочной жилы в клемму или под болт ее желательно облудить.

Изготовление заземлителя

Если в городской квартире с занулением все более или менее ясно, то обладателям собственного дома есть над чем голову поломать. Как правило, подвод в такие дома осуществляется посредством ВЛ электропередачи, и щиток (который, как правило, выполнен со всеми возможными нарушениями ПУЭ) в доме не заземлен (да и не может быть заземлен гетинакс или дерево). В таких случаях использовать приходящий N-проводник еще и в качестве PE, мягко говоря, опрометчиво. При обрыве нулевого провода на линии (на опорах электропередачи он, кстати, в самом низу, за исключением опор, по которым проброшена еще и сеть уличного освещения) при однофазном питании мы имеем обратку на корпусе приборов, а при трехфазном — то же плюс разноименную фазу на нулевом проводнике. При обрыве на линии (дерево, например, упало) мы имеем все шансы получить чистую фазу на нуле (в этом случае выручает защитное отключение при превышении напряжения в сети. См. п. 7.1.21 ПУЭ). В общем, необходимо что-то изобретать с заземлением. Ведро закапывать не советую — если вдруг поможет, то ненадолго. Посмотрим, что по этому поводу говорят ПУЭ:

1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

В обоснованных случаях рекомендуется выполнять защитное отключение (для переносного электроинструмента, некоторых жилых и общественных помещений, насыщенных металлическими конструкциями, имеющими связь с землей).

проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления;
обсадные трубы скважин;
металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей;
металлические шунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т. п.;
свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве естественных заземлителей. Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться при количестве кабелей не менее двух;
заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи грозозащитного троса ВЛ, если трос не изолирован от опор ВЛ;
нулевые провода ВЛ до 1 кВ с повторными заземлителями при количестве ВЛ не менее двух;
рельсовые пути магистральных неэлектрофицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.

1.7.71. Заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не распространяется на опоры ВЛ, повторное заземление нулевого провода и металлические оболочки кабелей.

Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм:

Неоцинкованных — 10
Оцинкованных — 6

Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ выбирается по термической стойкости (исходя из допустимой температуры нагрева 400°С).

Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т. п.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.

увеличение сечения заземлителей с учетом расчетного срока их службы;
применение оцинкованных заземлителей;
применение электрической защиты.

В качестве искусственных заземлителей допускается применение заземлителей из электропроводящего бетона.

Итак, смотрим на возможность использования естественных заземлителей. Если такая возможность есть, то делаем отвод от них. Отвод делаем только посредством сварки. В качестве заземляющего проводника используем полосовую сталь сечением не менее 48 мм 2 при толщине не менее 4 мм, или угловую сталь с толщиной полки не менее 2,5 мм. Полосу или уголок заводим в помещение, где можно развести или контур заземления (стальная полоса сечением не менее 24 мм 2 , толщиной не менее 3мм), или, приварив к полосе (уголку) болт, заводим на него медный проводник (от 2,5 мм 2 ), который и будет PE-проводником.

Изготовление искусственного заземлителя — достаточно непростая задача, хотя бы исходя из объема грунта, который требуется перекидать.

Но прежде чем взять в руки лопату, нам понадобятся некоторые расчеты и некоторые данные.

Для начала нам необходимо знать удельное сопротивление грунта.

Тип грунта	Удельное сопротивление (Ом·м)
каменистый грунт:
граниты, гнейсы	700…10 6
сланец глинистый, известняк, ракушечник	100…1000
песок при залегании грунтовых вод:
глубже 5 м	1000
до 5 м	500
почва (чернозем и др.)	200
супесь влажная, мергель	150
суглинок полутвердый или лессовидный	100
мел или глина полутвердая	60
сланцы графитовые, мергель глинистый	50
суглинок пластичный	30
торф, глина пластичная	20
вода равнинной реки	50
подземные водоносные слои (разной минерализации)	5…50
морская вода	1

Следует учитывать, что заземлители монтируются на глубине, превышающей глубину промерзания. Скажем, для средней полосы вертикальный стержень забивается из траншеи глубиной более 0,6 м.

Ниже приводятся формулы для расчета сопротивления заземлителей.

Для вертикально заглубляемого стержня, у которого верхний конец находится на глубине до 0,8 м:

где — длина стержня, м; d — диаметр стержня, м; t — расстояние от поверхности земли до вершины стержня, м; — расчетное удельное сопротивление, Ом·м.

где — коэффициент сезона для вертикальных стержней. Для московского региона =1,6…1,8. Собственно, коэффициент этот зависит от средней температуры летом, зимой и количества осадков в регионе. Чем ниже средняя температура, тем больше коэффициент (для Архангельска 1,8…2,0; для Краснодара — 1,2…1,4).

Сопротивление заземления горизонтальной полосы длиной l (м) и шириной b (м), расположенной на глубине t (м) от поверхности земли, можно подсчитать по формуле:

— коэффициент сезона для горизонтальных заземлителей (для Москвы 3,5…4,5).

Пример 1:

Рассчитаем сопротивление заземлителя из стального прутка диаметром 10 мм, длиной 5 м, забиваемого из приямка глубиной 1 м.

Напоминаю, что сопротивление заземляющего устройства в сети 380/220 должно быть не больше 4 Ом.

Пример 2:

Попробуем произвести расчет реального заземляющего устройства для некоего дома с длиной стены 20 м (пусть он квадратный будет). Для того, чтобы обеспечить наилучшее растекание тока и выровнять потенциал, изготовим наше устройство из шести стержней, рассчитанных выше и забитых равномерно по периметру дома. Стержни будут соединены между собой стальной полосой с шириной стороны 30 мм.

Сначала рассчитаем сопротивление горизонтального заземлителя:

Суммарное сопротивление вертикальных заземлителей равно 40/6=6,7 Ом

Общее сопротивление заземляющего устройства будет равно:

Можно сказать, что уложились. Далее дело за замерами.

Ввод в помещение осуществляется с не менее чем двух разных точек (диаметрально противоположных) заземлителя. Все соединения выполняются только посредством сварки.

Еще один маленький момент. Для того чтобы копать вглубь и вширь, надо иметь четкое и однозначное представление о том, что находится в земле. Даже имея на руках кальку с нанесенными на ней коммуникациями, осторожный человек обязательно пригласит представителей организаций, чьи интересы могут быть, так сказать, задеты. В Москве это: МКС "Мосэнерго", "Мосгорсвет", "Мосводоканал", "Мосгаз", теплосеть, МГТС (перечислил не всех). Лицензия на раскопки — само собой. К вопросу о перестраховке… Очень неприятно войти ломом в кабель 10 кВ. Или порвать, к примеру, оптоволоконный кабель. Пять минут удовольствия… Впрочем, в загородном доме риск меньше.

Заключение

Не экономим на проводнике. Правильно подобранный кабель (провод) из меди не преподнесет никаких сюрпризов. Лет 50 можете спать спокойно.
Недопустимо соединять непосредственно медь и алюминий.
Сейчас в продаже появилось много всевозможных монтажных колодок — пользуйтесь ими. Для непосредственной скрутки зачистите провод на 40–50 мм, не повреждая при этом отдельных жил, если провод многопроволочный. Плотно скрутить проводник при помощи плоскогубцев. Скрутку облудить. Заизолировать тремя слоями ПХВ изоленты.
Не экономим на аппаратуре защиты. Хороший автомат не стоит дешево.
Стараемся избегать заводки многопроволочных проводников под винт (например в счетчиках). Перед монтажом обязательно облуживаем.
Во избежание помех, одну розетку используем либо только для включения оргтехники, либо только для включения бытовой техники.
При использовании трехфазной сети для питания оборудования обязательно на каждую фазу прокладываем индивидуальный рабочий ноль.
Не допускаются разрывы в магистрали заземления. Подключения выполняются только параллельно, не повреждая магистрали.
Коаксиальный кабель заземляется только в одной точке. UTP (неэкранированная витая пара) заземления не требует.

Небольшой FAQ

Мне надо стиральную машину подключить, а дом старый, что делать?

Заочно консультировать, не видя электроустановки и ничего о ней не зная — неблагодарное дело. В таких вопросах путь всегда один — к специалистам, которые разберутся на месте и грамотно подключат Ваше оборудование. Благо сейчас достаточно много сервисных центров, оказывающих эту услугу.

На мой взгляд, единственным надежным заземлением является стальная полоса по периметру помещения с резьбовыми отверстиями для винтов, под которые зажимаются заземляющие отводы, отходящие к розеткам.

В принципе согласен. Тут вопрос адекватности. Собственно, ядерный взрыв уничтожает вредителей полей и огородов на значительной территории. Шутка.

И если для конторы или предприятия это будет единственно верным решением (кстати, Энергонадзор сейчас это требует), то для квартиры… Жена может не понять.

Какую литературу можно использовать?

Проще сказать, какую не надо использовать. В основном это серии типа "Секреты домашнего мастерства" и "Хозяйке на заметку" — очень много ляпов бывает.

Из серьезного — в первую очередь, безусловно, ПУЭ. Особенно последние издания: Правила меняются на глазах и, однозначно, в лучшую сторону. Следует обращать внимание на книги "проверенных" издательств: "Энергоатомиздат", "Высшая школа"; издательство Главгосэнергонадзора.

К кому обратиться?

Сейчас появилось значительное количество фирм, занимающихся монтажом электрооборудования. Часто это строительные конторы, выполняющие работы от и до. Следует обращать внимание на лицензию, подтвержденную Энергонадзором. Для подключения бытовой техники имеет смысл обращаться в сервисный центр продавца. А для прокладки нулевого защитного проводника можно пригласить представителя обслуживающей организации (ДЭЗ, ЖЭК и т.д.).

При подготовке статьи была использована следующая литература:

Кисаримов Р. А. "Справочник электрика". — М. ИП РадиоСофт, 1999
Корнилов Ю. В., Бредихин А. Н. "Слесарь-электромонтажник". — М. Высшая школа, 1988
Луковников А. В. "Охрана труда". — М. Колос, 1984
Никельберг В. Д., Кожухаров В. Н. "Монтаж освещения промышленных и жилых зданий". — М. Энергоатомиздат, 1988
Siemens. Электроустановочное оборудование и системы. Каталог.

Информацию по номенклатуре и применению различных кабелей и проводов можно найти на сайте проекта "Русский кабель"

Разные типы заземлителей в различных видах грунтов

В недалеком прошлом мало кто задумывался о материалах, из которых сделаны заземлители. Использовалась преимущественно обычная, её ещё называют "чёрная", сталь. Итог один — заземление работало от силы десяток лет, после чего коррозия, съевшая изрядную часть заземляющего устройства, делала его фактически неработоспособным.

Сейчас же, после введения таких нормативных документов, как ГОСТ Р 50571.5.54-2013 и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, которые предписывают использовать материалы, обеспечивающие необходимую коррозионную прочность, мало кто рискнет сэкономить и сделать заземление по-старинке. Да и экономия получается только умозрительной, после недолгих лет эксплуатации объекта потребуется полная реконструкция заземляющего устройства, превосходящая по своим затратам стоимость коррозионностойкого заземления.

Рыночный ассортимент стойких к коррозии материалов для заземлителей не очень велик, но выбор отнюдь не прост. Как понять, какой материал использовать: медь, омедненную сталь, нержавейку или оцинкованную сталь? Ответим на этот вопрос и поможем подобрать правильный заземлитель, подходящий под определенные условия.

Рассмотрим в чем заключаются особенности заземлителей, выполненных из различных металлов, а также какие факторы влияют на их срок службы.

Медные заземлители

Медные заземлители стойки к коррозии почти в любых условиях. Исключением может быть только грунт высокой кислотности. Срок службы таких заземлителей в обычных грунтах — более 100 лет, в агрессивных — более 50 лет.

Из-за того, что медь достаточно мягкий материал проблематично использовать вертикальные электроды большой длины. Два-три метра — предел, более длинные будут гнуться при монтаже. Ещё одним недостатком чистой меди будет её высокая цена.

Заземлители из омеднённой стали

Заземлители с покрытием из меди (в соответствии с ГОСТ Р 50571.5.54-2013 оно должно быть не менее 250 мкм) очень долговечны в большинстве видов сред. Как и в случае с чисто медными заземлителями, в малоагрессивных грунтах они служат более 100 лет, в щелочных и кислотных почвах — более 50. Единственные неподходящие условия для омедненных заземлителей — сильнокислые почвы. Но даже в таких агрессивных средах срок службы будет около 30 лет.

Обусловлено это тем, что в случае электрохимической коррозии даже такой тонкий слой меди остается невредимым, потому что он восстанавливается за счет находящейся внутри стали. Напрямую слой меди корродирует только в неподходящих для нее сильнокислых условиях.

Весомым преимуществом омедненной стали по сравнению с чистой медью является ее механическая прочность. Это делает возможным монтаж вертикальных электродов большой длины, реально забить электрод на 30 м и более.

Ценовая категория омеднённых заземлителей значительно дешевле, чем у чистой меди. По соотношению цена/качество/долговечность омедненная сталь будет самым оптимальным выбором.

Заземлители из оцинкованной стали

Такие заземлители можно назвать базовым бюджетным вариантом из всех коррозионностойких. Оцинкованная сталь хоть и обеспечивает намного больший срок службы, чем обычная черная сталь, но с материалами, описанными выше, ей не сравниться.

Оцинкованная сталь совершенно несовместима с растворами солей и щелочью. В средах с их содержанием цинк активно корродирует, полностью растворяясь примерно за 10 лет. В остальных же условиях оцинкованные заземлители служат около 30 лет, что не всегда подходит для объектов с длительным расчетным сроком эксплуатации.

Не очень приятным для оцинкованной стали будет соседство со стальной арматурой фундамента. В процессе электрохимической коррозии слой цинка окисляется (разрушается), восстанавливая сталь. В результате оцинкованный заземлитель будет служить еще меньше.

Не допускается механическое соединение металлов, между которыми электрохимический потенциал превышает 0,6 мВ.

Соединение цинкового покрытия со сталью, хоть и в пределах допустимых величин, но и нейтральным его не назовешь. С остальными металлами цинк "дружит" ещё хуже, он самый сложный в отношении подбора пары, в чем мы можем убедиться из таблицы.

Заземлители из нержавеющей стали

В заземлителях используется коррозионно-стойкая сталь марки 03Х18Н10, либо аналогичная с похожим процентным содержанием хрома и никеля. Особое сочетание химических элементов в стали этой марки позволяет ей демонстрировать крайнюю стойкость к коррозии в любых средах. Единственным слабым звеном может быть водная морская среда.

Срок службы заземления из нержавеющей стали составляет 100 лет и более. Стоимость нержавеющих заземлителей выше других материалов, тем не менее коррозионностойкие качества делают её отличным выбором на объектах, требующих высокую надёжность, а также, если размеры заземляющего устройства не очень велики.

Заключение

Как мы видим из этого небольшого анализа, коррозионностойкие заземлители можно подобрать под любые условия и под любой бюджет. Если статья не помогла ответить на вопросы, обращайтесь в Технический Центр ZANDZ. Мы подробно расскажем о преимуществах того или иного материала для заземления и поможем сделать правильный выбор.

Делаем правильное заземление в частном доме своими руками: инструкция от А до Я

Важность вопроса

Если Вы задаетесь вопросом, обязательно ли нужно делать заземление в своем дачном домике либо коттедже, то сразу же говорим, что без защитного контура нельзя обойтись. Даже по нормативам ПУЭ, СНиП и ГОСТу требуется делать специальный отвод, который обезопасит Вас от поражения электрическим током. Организация системы TN-S (ее правильное название) в сети 220 и 380 Вольт должна производиться еще при строительстве, т.к. потом это делать более затратно (необходимо будет менять двухжильный кабель на трех- либо пятижильный по всему дому).

Если вы приобрели дом, в котором отсутствует заземление, то необходимо его смонтировать и подключить. Монтаж системы заземления достаточно простой. Помимо заземления, необходимо создать молниезащиту. О том, как сделать громоотвод своими руками , мы рассказывали в отдельной статье.

Устройство контура заземления

Требования к заземлению и занулению определяются в ПУЭ Глава 1.7 . Также перед организацией защитного контура рекомендуем изучить ГОСТ Р 50571.5.54-2013 .

Контур заземляющего устройства представляет из себя электроды, вкопанные в землю и соединенные между собой электродом - стержнем из металла или металлической полосой. Обычно заземляющий контур делают в форме треугольника или квадрата. На фото показано, как устанавливать заземлители в траншею.

При устройстве заземления вертикальные заземлители должны закладываться на глубину 0,5-0,6 м от уровня планировочной отметки земли и выступать от дна траншеи на 0,1-0,2 м. Расстояние между электродами 2,5-3 м. Горизонтальные заземлители и соединительные полосы между вертикальными заземлителями укладывают в траншеи глубиной 0,6-0,7 м от уровня планировочной отметки земли.

Заземление в частном доме – принцип действия, требования и рекомендуемые схемы

Среди различных возможностей сделать жилье безопасным, особое место занимает заземление в частном доме: схема электросети любого современного дома не будет утверждена, если в ней не будет предусмотрено подключения к заземляющему контуру.

Существует несколько вариантов и схем заземления частного дома, плюс четкие требования ПУЭ (правила устройства электроустановок) – все это надо знать и понимать, чтобы электричество в доме было безопасным.

Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия

Заземление в частном доме считается важной частью системы электроснабжения. Его монтируют с такими целями:

Защита обитателей дома от поражения электротоком (при касании прибора с нарушенной изоляцией электропроводки);
Корректная работа современных электрических устройств;
Безопасная эксплуатация газового оборудования;
Эффективная работа молниезащиты.

Принцип действия системы основан на элементарных законах физики, которые говорят, что электрический ток всегда движется в сторону наименьшего сопротивления.

При повреждении изоляции прибора ток выходит (замыкается) на корпус. Такая ситуация чревата сбоями в функционировании и поломкой, не говоря об опасности для человека получить чувствительный разряд, случайно дотронувшись рукой до поверхности.

Видео описание

Ёмко и наглядно схема заземления частного дома, зачем она нужна и какой должна быть – показаны в следующем видео:

При наличии заземления ток распределяется с учетом величины сопротивления тела и заземляющего контура дома (в обратно пропорциональной зависимости).

Тщательно продуманное защитное заземление образует электрическую цепь с сопротивлением, значительно меньшим, чем сопротивление человеческого тела. Ток, проходящий через человека, не окажет опасного воздействия, а основной заряд уйдёт в грунт.

Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением

Главным элементом заземления частного дома служит контур заземления – ПУЭ определяет его как металлические проводники и электроды-заземлители (стержни или трубы), заглубленные в грунт.

Внутренняя электропроводка по современным стандартам выполняется трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Провода защитного заземления соединяют контур с электроустройствами.

Чтобы обеспечить безопасность при грозах, используют предназначенные для этого устройства - разрядники, рассчитанные на большие величины токов и напряжений.

Современные системы заземления и рекомендации ПУЭ

В настоящее время существуют три системы заземления электросети, TN, TT и IT. Преимущественно в быту используется одна из разновидностей первой из них – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Первая буква говорит о способе заземления источника питания, вторая характеризует заземление потребителя.

T – источник (потребитель) заземлен;
I – токоведущие части источника изолированы от земли;
N – потребитель присоединен к точке заземления источника (занулен).
С – проводники N (нулевой рабочий) и РЕ (нулевой защитный) объединены в один общий проводник PEN;
S – функции проводников N и РЕ разделены.

Подвиды системы TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) различаются по способу подключения проводников N и PE.

Системы заземления в сетях переменного тока Системы заземления в сетях переменного тока

Система TN-C

В этом случае один проводник (N и PE объединены на всем протяжении электросети) исполняет как рабочие, так и защитные функции.

Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен. Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения). По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).

Система TN-S

Здесь проводники N и PE разделены, напряжения на корпусах электроприборов не появляется. Система безопасна и хорошо защищает человека, домашнее электрооборудование и здание. Основной недостаток – высокая себестоимость обустройства.

Система TN-C-S

Комбинированная система. На выходе от источника питания проводники N и PE объединены в одном проводнике. На входе в здание добавляется защитный проводник PE.

При решении вопроса, какое заземление лучше для частного дома, следует обратиться к своду ПУЭ. Он рекомендует подсистему TN-C-S как основную для большинства потребителей; она проста в организации и надежнее других защищает от пожара вследствие короткого замыкания.

Отличия системы TN-C-S Отличия системы TN-C-S

Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы

Системы защитного заземления (заземляющие устройства) принято делить на следующие элементы:

заземлитель (контур заземления); встречается естественный и искусственный вариант;
заземляющие проводники.

Согласно ПУЭ предпочтительным будет использование естественного заземлителя (металлический забор или трубопровод), если его сопротивление соответствует установленным нормам. В противном случае разрешено использовать искусственный заземлитель. Для его сооружения необходимы:

Металл для заземлителя (труба, гладкая арматура, стальной уголок, прут, лента).
Провод из стали, меди или алюминия достаточного сечения.
Крепежный материал (металлические уголки, хомуты, муфты).
Крепления и изоляция из пластика.

Из чего состоит модульно-штыревое заземление Из чего состоит модульно-штыревое заземление

Модульно-штыревое заземление

Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением. Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой. Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.

Комплект модульного заземления Комплект модульного заземления

Контур из черного металла

Такая конструкция имеет ограниченный срок службы (5-10 лет, из-за коррозии); с течением времени сопротивление контура значительно ухудшается. Допускается использование черного металлопроката с антикоррозионным покрытием, но надо обращать внимание, чтобы такое покрытие не было диэлектриком.

Требования к сопротивлению заземляющего устройства.

Заземление для частного дома имеет смысл, если сопротивление контура минимально. В таком случае (когда сопротивление человека намного превышает сопротивление контура) через тело пройдет неощутимый заряд, а оставшийся потенциал уйдет в землю.

Сопротивление определяется типом, количеством и глубиной заложения заземляющих элементов, а также свойствами грунта. Оптимальными считается суглинистые и глинистые почвы с влажностью 20-40%.

Чтобы убедиться, что заземляющее устройство выполняет свои функции, проводится измерение сопротивления.

Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C

В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).

По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.

Схема разделения проводника PEN Схема разделения проводника PEN

При возведении новых домов эта система не допускается; там, где она сохранилась, рекомендуется по возможности переходить систему TN-C-S (на входе в здание провод PEN повторно заземляется с последующим разделением на PE и N). При аварийной ситуации проводник N отсоединяется от сети, уберегая бытовые электроприборы и их хозяев от проблем.

Переход на систему TN-C-S в домах с изношенной электропроводкой оправдан соображениями безопасности.

Зачем при наличии заземления нужно УЗО

УЗО (устройство защитного отключения) представляет собой быстродействующий выключатель, работающий в паре с контуром заземления и реагирующий на утечку тока разрывом цепи.

Принцип действия УЗО Принцип действия УЗО

Схема без заземления и УЗО

Когда изоляция проводника нарушается, фаза появляется на металлическом корпусе электрического прибора. Если току некуда уйти дальше, то при контакте человека с корпусом электроприбора, разряд пойдет через тело. Последствия будут зависеть от множества факторов и результаты могут быть разные – от испуга до перебоев в работе сердца.

Без наличия заземления фаза на поверхности прибора с поврежденной проводкой будет оставаться, пока не выключится вводной автомат .

УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)

В такой системе при нарушении изоляции проводника УЗО сразу не сработает, так как не возникнет ток утечки. Но как только человек прикоснется к поврежденному прибору, то часть тока уйдет в тело и УЗО сработает.

Даже без наличия заземления ток будет течь через тело человека только в течение времени, необходимого для срабатывания УЗО – обычно это десятые доли секунды. Как итог – возможны болезненные ощущения, но фатального исхода скорее всего удастся избежать.

Схема с защитным проводником (TN-S и TN-C-S) и УЗО

Если электроприбор контактирует с контуром заземления и подключен через УЗО, то в случае замыкания фазного проводника на металлический корпус электроприбора, сразу же появляется утечка тока (который уходит в землю). УЗО срабатывает и разрывает цепь.

Газовый котел и УЗО

В первую очередь надо понимать, что заземление газового котла в частном доме должно выполняться в обязательном порядке - исключений не существует.

Заземление газового котла и установка УЗО выполняются одновременно. Это необходимое условие при подключении газа к жилому дому, так как на корпусе газового котла во время работы образуется поверхностное напряжение.

Заземление газового котла в частном доме позволит избежать поломки дорогостоящего электронного оборудования и предотвратить возгорание, причиненное статическим электричеством. Эта мера, учитывая высокую взрывоопасность газа, служит дополнительной защитой от пожара.

Читайте также: