Заземление в песчаном грунте в частном доме

Обновлено: 16.05.2024

Как сделать заземление в частном доме, чтобы не било током?

Если не сделать заземления в частном доме своими руками, нельзя считать проживание безопасным. В случае замыкания, скачка напряжения, любой нештатной ситуации, току всегда нужен «выход». Однако в полной мере заземление для сети 220В будет защищать здание и жильцов только в случае, если все сделать правильно. Поэтому важно знать все особенности и нюансы. А для этого нужно изучить все способы, как это можно сделать самостоятельно. Все дело в том, что есть разные схемы заземления частных домов, которые принципиально отличаются, и имеют характерные достоинства и недостатки.

Яндекс картинки Яндекс картинки

Нужно ли заземление в частном доме

Опасность замыкания не только в том, что бытовая техника и осветительные приборы выходят из строя. Заземление в частном доме необходимо, чтобы жильцы не пострадали от поражения током. Такое возможно, если провода замкнут на корпус прибора. Электричество всегда ищет выход и устремляется в землю. В природе молния, тот же ток, всегда разряжается при контакте с грунтом. Но если человек коснется оголенного проводника, его тело само становится проводником – той же землей. Часто итог крайне печальный. Летальный исход случается очень часто.

Нужно ли заземление в частном доме? - Обязательно.

Суть системы – обеспечить электрическому заряду кратчайший путь для разрядки в грунт. Согласно законам физики, он будет искать проводник, обладающий минимальным сопротивлением. И контур, о котором пойдет речь далее, является именно таким. И даже если «доза» будет настолько велика, что заземлитель не сможет отвести ее полностью, через человеческое тело пройдет лишь малая часть, которая не причинит вреда. Разве что, возможно, вы почувствуете легкую кратковременную дрожь. Отсюда видно, что правильное заземление – гарантия электробезопасности.

Согласно ГОСТ, СНиП и ПУЭ каждое жилое сооружение в обязательном порядке оснащается такой системой защиты от замыкания и блуждающих токов. В нормативных документах в частности говорится, что заземление для дома монтируется, если проектная напряжение в цепи электроснабжения с переменным током от 100 В превышает отметку в 40 Вт. Еще одной задачей, которая решается при помощи заземлителя, является обеспечение пожарной безопасности. В результате замыканий часто происходит возгорание, затем пожар, и тогда затраты на восстановление (если таковое возможно) несоизмеримо больше со стоимостью монтажа контура заземления.

Как правильно сделать заземление в частном доме спрашивают и те, кто столкнулся с проблемой плохого сигнала. Если недалеко находится мощный излучатель, помехи при использовании телефона, телевизора, компьютера, радиоприемника неизбежны. Но если защитить здание, принимаемый сигнал всегда будет отличным. Но только не путайте эту систему с громоотводом. В последнем случае целевое назначение одно – отвод разряда молнии. При замыкании молниеотвод никак не сможет защитить людей от поражения, а приборы от перегорания. Однако общий принцип действия в обоих случаях идентичен.

При монтаже ни в коем случае не соединяют контуры громоотвода в доме с заземлением. Каждая из систем работает независимо. Тогда в случае попадания молнии скачка напряжения не случится. Если же случится эффект индукции, заземлитель «выведет» ток из цепи, чем обеспечит безопасность. Причем у каждой системы безопасности есть подземная часть. Она может быть общей только при достаточном сечении. Разводка всегда обособленная. Наличие одного средства защиты не исключает необходимость установки другой.

Схемы заземления: какую лучше сделать

Принципиально выбор схемы заземления в частном домостроении зависит от способа подключения. В подавляющем большинстве это TN-C, и это значит, что в цепь подключают двужильный шнур. При этом «воздушка» тоже состоит из двух проводов под напряжением 220 Вольт. Если же подключение предполагает 380 Вольт, тогда применяют провод из четырех металлических жил. Стандартная схема состоит из одной фазы L и одного «нуля» PEN. Современные цепи – это один L и два PEN: нулевая рабочая жила N и защитная PE.

Яндекс картинки Яндекс картинки

В последнем случае, если заземляющий контур устанавливается в частном доме, подключенном к 380В, то прокладывается провод из пяти жил, тогда как при 220В достаточно трех. По этому признаку и различают две стандартные схемы подключения заземлителя к цепи электроснабжения.

Кстати, придется использовать специальные розетки евростандарта. А штекеры также должны иметь контакты для заземления. Современная бытовая техника по умолчанию комплектуется именно такими разъемами, так как международный стандарт требует, чтобы каждый жилой дом был максимально безопасным.

Система TN-C-S

Яндекс картинки Яндекс картинки

Главная характерная черта – разделение ПЭН-ввода на две жилы, подключенные параллельно. Во вводной распределительной коробке будет 3 контакта: «нейтраль», «земля», а также «расщепитель». Последний в свою очередь имеет 4 точки подключения. При таком заземлении частного дома схема предусматривает соединение шины PE с металлическим корпусом разделительного ящика. А провод N устанавливают на изоляторы. Контур заземлителя подводят к расщепителю. Тогда как проводник N с помощью перемычки также соединяют с ним. Если она медная, сечение не может быть меньше 10 кв.мм. такая система работает эффективно при наличии УЗО и автоматических дифференциальных выключателей.

Система TT

Яндекс картинки Яндекс картинки

В данном случае расщепления не предусматривается. Для нейтрального и заземляющего проводника есть другие требования. Они подводятся уже разделенными. Главное в щитовом ящике правильно соединить их в единую систему. Это значит, что при заземлении для частного дома своими руками придется соединять заземляющий контур с проводом РЕ. При сравнении этой схемы с той, что описана ранее, нельзя односложно ответить, что лучше. ТТ – система, которую отличает простота монтажа. Никаких дополнительных устройств покупать не потребуется.

Однако для нее требуется, чтобы проводка в доме и устройство электроприборов было изначально предназначено для этого. Когда по зданию разведены обычные двужильные провода, а потребители не имеют заземляющего разъема, придется пользоваться съемой TN-C-S, которая является более надежной. Как подключить заземление ТТ? Полностью поменять проводку, уложив трехжильный кабель. Тогда одна жила будет подведена к заземляющему контуру – обязательному элементу. Но и тогда приборы, не имеющие специальных штекеров, становятся опасными при замыкании на корпус.

Читайте так же:

Виды контуров заземления

Яндекс картинки Яндекс картинки

Земля в состоянии «принять» практически любое количество электроэнергии. Но для этого необходимо не только знать, как заземлить, но и понимать величину параметров элементов системы. Внутренний контур дома принимает нагрузку первым. Затем ток устремляется к электродам, закопанным в грунт. Они в свою очередь должны быть правильно размещены и соединены. Тогда «уход» тока будет мгновенным, а значит, быттехника не успеет перегореть, и взрослые, дети и питомцы не станут жертвой поражения электричеством.

Треугольник – замкнутый контур

В данном случае отвод тока реализуется при помощи трех штырей. Их жестко соединяют железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. До того, как заземлить дом таким способом, необходимо разобраться в геометрических пропорциях. Действуют следующие правила:

Количество штырей, полос – по три.
Штыри монтируются в углах треугольника.
Длина каждой полосы равна длине прута.
Минимальное заглубление всей конструкции – о,5 м.

Конструкцию собирают до монтажа заземления на поверхности. Самое надежное соединение – сварное. Шина изготавливается из полосы достаточного сечения.

Линейный контур заземления

В данном случае также используют три электрода, которые вбивают в землю. Точки размещения формируют прямую линию или полукруг. Общие габариты достаточно большие, и такой способ применяют на участках достаточной площади. Расстояние между штырями должна быть равна заглублению или превышать его в полтора раза. Часто спрашивают, как заземлить здание, если в нем несколько квартир? Нужно просто увеличить число электродов. Главное выдержать расстояние между ними.

Яндекс картинки Яндекс картинки

Размещать их можно в форме треугольника, квадрата, прямоугольника, круга. Основное преимущество данной типа заземлителя – надежность. Все штыри соединяются между собой полосой. Со временем под действием грунтовых и паводковых вод, металл поддается коррозии. С годами возможен разрыв связей между электродами. Но система все равно будет функционировать, пока шина остается подсоединенной к конструкции. Однако отсоединенный участок больше не работает, и для ремонта придется раскапывать участок и менять элементы, устранят разрыв, счаливать связи.

Правила и требования к контуру заземления

Основных, но обязательных правил всего пять. Чтобы понимать, как делается заземление, достаточно их помнить и применить. В перечень входят следующие постулаты:

Минимальный радиус удаления внешнего контура от здания – 1 метр, максимум 10. Оптимальное расстояние электродов от фундамента – от 3 до 5м.
Штыри заглубляют на 2-2,5 м. Видными оставляют 20-30 см. это необходимо для крепления связывающей полосы. Работы можно выполнить в траншее, а затем конструкцию засыпать грунтом.
Шина, связывающая наружный контур с электрощитовой, должна иметь минимальную площадь сечения от 15 квадратных миллиметров.
Соединения сварные, если речь идет об электродах и полосе. В щитке можно предусмотреть болтовое крепление.
Перед установкой проверяют общее сопротивление системы, которые не должно быть больше 4 Ом для 380 В и 8 Ом для 220 В.

При вкапывании следует отталкиваться от другого правила. Перед тем, как сделать контур, уточните уровень промерзания грунта. Для каждого региона он отличается. Штыри должны быть вкопаны на большую глубину. В противном случае после замерзания их выдавит на поверхность. И работать такая система в условиях суровой зимы будет недостаточно эффективно.

Расчет заземления, формулы и примеры

Даже если процесс сборки покажется несложным, трудности могут возникнуть при расчетах. Главное требование – чтобы проводники выдерживали скачок напряжения, а электроды обладали достаточными параметрами, чтобы беспрепятственно «передать» тог грунту. Хорошо, когда есть сосед, который уже делал подобные работы и имел возможность проверить эффективность системы в деле. В противном случае придется все делать самому.

Сопротивление грунта

Для каждого стержня используется следующая формула:

ρ экв — эквивалент удельному сопротивлению однородных грунтов (определяется по таблице для конкретных типов почв);

L — длина электрода (м);

d — диаметр прута (м);

T — расстояние от середины штыря до поверхности (м).

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Для этого необходимо знать допустимое общие сопротивления контуров (для сети 127-220 В – 60 Ом, для 380 В – 15 Ом). Величина климатического коэффициента берется из таблицы ниже.

Теперь необходимо взять сопротивление грунта, которое рассчитывается по формуле из предыдущего раздела статьи. Его умножают на климатический коэффициент. Полученную величину делят на общее сопротивление контура (смотрите выше). Результат и будет количеством электродов. При необходимости округляют в большую сторону.

Разрабатываем схему

Для определения параметров элементов наружного заземления применяют следующие рекомендации:

Если используется труба, минимальная толщина стенки должна быть минимум 3-4 мм.
Поперечное сечение круглого прута не может быть меньше 14 мм.
Когда вбивается уголок, толщина металла – от 4-5 мм.

Для связки берут железную полосу, толщиной от трех миллиметров. Минимальная ширина – 1 см. Нижний конец электрода должен выходить за пределы зоны промерзания на 10-15 см. Штыри вбиваются с шагом не менее половины их длины. При этом расстояние между ними не может быть меньше двух метров.

Самым популярным типом заземлителя является треугольник, сваренный из полосы, к вершинам которого приварены стержни. Сначала вкапывают электроды, затем при помощи электросварки крепят треугольник. Замкнутая система пригодна для участков малой площади. Если есть возможность, лучше воспользоваться линейной системой. Нарисуйте эскиз или сделайте чертеж, чтобы на основании него правильно нанести разметку и разместить отдающие проводники.

Материалы для контура заземления

Естественно, материал должен выдерживать механическую нагрузку. Бурить скважины нецелесообразно с материальной точке зрения. Какой тогда способ выбрать? Вбить трубу, уголок, прут или полосу. Но для этого они должны быть достаточно прочными. Но и после этого на элементы действуют силы, возникающие в результате естественной эрозии почвы. Важно, чтобы материал длительное время мог противостоять коррозии. Но главное, его сопротивление должно быть минимальным.

Параметры и материалы штырей

Практически повсеместно используется металлический профиль. Если есть выбор, желательно купить марку повыше, что обеспечит длительный срок службы. Оцинкованная поверхность также приветствуется, но такие затрата нецелесообразны. Заземление в частном доме чаще всего делают из такого металлопрофиля:

Прут. Арматура нежелательна. Каление в данной ситуации – плохой фактор, так как приводит к увеличению удельного сопротивления. Рифление также служит причиной нерационального использования поверхности. А вот гладкий стальной прут сечением 15-18 мм подходит идеально.
Уголок. Один конец придется обрезать, чтобы он получился острым. Тогда вбить его в грунт будет намного легче. Популярным типоразмером является 50х50 мм при толщине 3-4 мм.
Труба. На конце имеет смысл проделать отверстия. Это необходимо для заполнения водой с солевыми включениями, что увеличит эффективность отдачи. Популярный диаметр – 50 мм при толщине стенки – от 4 до 5 мм.

Также можно использоваться профили, сечение которых представляет собой квадрат или прямоугольник. Подойдет тавр и двутавр.

Из чего делать металлосвязь?

Вбитые штыри необходимо соединить проводником. Для этого используют:

Медную шину или толстый кабель, площадь сечения которого превышает 10 кв. мм.
Полосу из алюминия или провода, у которых данный параметр больше 15 кв.мм.
Стальную полосу, когда срез имеет площадь больше 48 кв. мм.

Помимо стоимости, у стали есть еще одно конкурентное преимущество. Если взять профиль с типоразмером (25-30)х5 мм, он отлично справится с задачей. Но при этом всегда можно организовать самое надежное крепление, обеспечивающее беспрепятственную передачу тока в течение длительного периода. Полосу просто приваривают электро или газосваркой.

Как сделать монтаж контура заземления самостоятельно?

При устройстве заземления своими руками, монтаже контура, необходимо разработать схему, эскиз, чертеж. Далее выбирают место и размечают участок. Потребуется рулетка достаточной длины. Далее выполняют земляные работы и собирают конструкцию. После этого ее заглубляют, монтируют, а после подключат к щитку. Затем подсоединяют внутренний контур (проводку по дому) и тестируют с помощью специальных электроизмерительных приборов. В дополнительном обслуживании система не нуждается. Она прослужит десятилетиями, если все сделать правильно.

Выбираем место

Щиток лучше поставить в специальном помещении. Обычно это кладовая, котельная или чулан. Важно исключить свободный доступ детям. Отдающий контур размещают на удалении от периметра здания минимум на метр. Максимальное удаление – 10 м. Хорошо, когда это место, где люди не находятся без особой необходимости. В момент, когда устройство гасит утечку тока, лучше, если там никого не будет. Обычно это за домом, на территории огороженных грядок, под декоративными искусственными насаждениями, альпийской горкой и т.д.

Земляные работы

Сначала необходимо разметить участок, если применяется линейная схема заземления. В места, где будут вбиты электроды, ставят колышки. Теперь соедините их прямыми линиями, натяните шнурок, который будет служить ориентиром для рытья траншеи. Ее глубина от 30 до 50 сантиметров. Ширина приблизительно такая же. Грунт вывозить не нужно. Он потребуется на окончательном этапе монтажных работ перед подключением внутреннего контура. Гидроизоляция, отсыпка не потребуется.

Собираем конструкцию

Когда земельные работы завершены, осталось только правильно смонтировать контур. Вытащите колышки и вбейте штыри так, чтобы их торцы выступали на 15-20 см . Металлосвязи обрезают по размерам. Расстояние между штырями имеет смысл заново замерять. Контрольный замер исключит фактор ошибки. Связи приваривают газо или электросваркой. Теперь можно зарыть траншею, но только кроме точки ввода в дом, так как его тоже нужно изготовить, прикрепить, подключить к щитовой.

Ввод в дом

В качестве шины используются материалы, свойства которых описаны ранее. Главное надежно закрепить ее к контуру. Теперь заведите другой конец через стену к щитовой. Заблаговременно проделайте отверстие на манер клеммы, чтобы можно было применить болтовое соединение. Когда эти работы завершены, заройте последний участок траншеи и подсоедините к вводу шину-расщепитель или соответствующую жилу. На данном этапе все зависит от выбранного типа заземляющей системы частного дома.

Проверка и контроль

После подключения заземления к щитку, необходимо убедиться, что все сделано правильно. Контроль заключается в проверке целостности контуров и проводящей способности. Кстати, если желаете, чтобы контур наверняка работал, на предыдущих этапах не спешите закапывать траншею. Если выявится разрыв, придется заново оголять металлоконструкцию и устранять неисправность. Либо проверьте целостность заблаговременно. Но даже после этого, когда вся цепь будет подключена, необходимо перепроверить ее работоспособность.

Берут лампу мощностью 100-150 Вт. Вкручивают в патрон, от которого отходят небольшие провода. Это будет так называемая «контролька». Один провод накидывают на фазу, другой на заземление. Если монтаж выполнен правильно, свет будет ярким. Мерцание, слабое сияние, прерывание или отсутствие тока свидетельствует о неполадке. Если лампочка светит тускло, проверьте надежность соединений, зачистите контакты, затяните болты. Соблюдайте технику безопасности. Не выполняйте ремонтные работы, не отбесточив здание.

Какое делать заземление в песчаном грунте?

Что особенного в песчаном грунте и почему вообще встал такой вопрос: делать ли в нём заземление?

Дело в том, что удельное сопротивление грунта, насыщенного или полностью состоящего из песка, может достигать значения в 4000 Ом/м, что несомненно может вызвать трудности при организации заземления (см. таблицу ниже).

Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами

Песок, умеренно увлажненный

Песок слегка влажный

1 500 - 4 200 Ом/м

Рассмотрим ситуацию на реальном примере!

Задача

К нашим техническим специалистам недавно поступил запрос из Казахстана со следующей задачей:

Произвести расчёты по установке защитного заземления на производственно-сборочном участке. В соответствии с данными заказчика, грунт в предполагаемом месте установки заземляющего устройства песок. Удельное сопротивление, как уже было написано выше, может иметь совершенно разные значения. К сожалению, точное сопротивление грунта на искомом объекте определить не удалось. Выходит, что нужно отталкиваться от собственного опыта и принимать в расчёты максимальное значение.

Обращаемся к нормативным документам:
в соответствии с ПУЭ п. 1.7.103 и данными заказчика сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть не более 10 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока. В соответствии с ПУЭ п.1.7.103. при удельном сопротивлении грунта ρ>100 Ом∙м допускается увеличить указанные нормы в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

Решения

Ниже представлены два варианта решения поставленной задачи:

Вариант 1. На основе модульного заземления, комплект ZANDZ ZZ-000-030:

установка двух вертикальных электродов длиной 10,5 м и одного вертикального электрода длиной 9 м, объединённых горизонтальным электродом из коррозионностойкой полосы стальной омеднённой сечением 30х4 мм. Глубина заложения полосы 0,5 м;
до стены здания прокладывается горизонтальный заземлитель длиной 2 метра (полоса омеднённая сечением 30х4 мм).

Расположение элементов заземляющего устройства показано на рисунке ниже

Проведя расчёты в соответствии с существующими нормами сопротивления заземления получили следующие значения:

1) при сопротивлении грунта 200 Ом∙м — 7,26 Ом, что меньше требуемых 10 Ом;
2) при сопротивлении грунта 2000 Ом∙м — 72,56 Ом, что меньше 100 Ом, полученных в результате применения коэффициента увеличения нормы в 10 раз (в соответствии с ПУЭ п.1.7.103).

Оба полученных значения меньше нормируемого, а значит установка комплекта модульного заземления ZZ-000-030 оправдана и удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

Сопротивление грунта и заземление

Удельное сопротивление грунта - это главный параметр, который влияет на конструкцию заземляющего устройства: количество и длину заземляющих электродов. Физически оно равняется электрическому сопротивлению, которое грунт оказывает току при прохождении им расстояния между противоположными гранями условного куба объёмом 1 куб. м.; размерность Ом*м. Удельное сопротивление зависит от многих факторов: состава и структуры грунта, его плотности, влажности, температуры, наличия примесей – солей, кислот, щелочей. Все эти параметры изменяются в течение года, поэтому соответствующим образом меняется и сопротивление грунта. Данный факт нужно учитывать при проведении замеров, расчётов, а также при измерении сопротивления растеканию смонтированного заземляющего устройства.

Сопротивление грунта и сопротивление заземления

Чем ниже значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток растекается в среде, и тем меньше получится сопротивление заземляющего устройства. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение грунтом токов повреждений, токов утечки и молниевых токов, что предотвращает их нежелательное протекание по проводящим частям электроустановок и защищает контактирующих с ними людей от поражения электрическим током, а оборудование — от помех и нарушений работы. Заземляющее устройство обязательно должно быть дополнено правильно организованной системой уравнивания потенциалов.

Такие объекты, как жилой дом и линия электропередачи не требуют столь низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и сооружения с большим объёмом информационного и коммуникационного оборудования: ЦОД, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземляющего устройства можно обеспечить растеканием тока с большего количества электродов, при том что высокое сопротивления грунта приводит к ещё большему увеличению габаритов заземлителя.

Норма сопротивления заземляющего устройства определяется ПУЭ 7 изд. раздел 1.7. - для электроустановок разных классов напряжения, пункты 2.5.116-2.5.134 - для линий электропередачи, а также другими отраслевыми стандартами и документацией к аппаратам и приборам.

Удельное сопротивление преимущественно зависит от типа грунта. Так, «хорошие» грунты, обладающие низким сопротивлением - это глина, чернозём (80 Ом*м), суглинок (100 Ом*м). Сопротивление песка сильно зависит от содержания влаги и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. У каменистых грунтов оно легко может достигать нескольких тысяч Ом*м: у щебенистых — 3000-5000 Ом*м, а у гранита и других горных пород — 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление грунтов в России

Среднее удельное сопротивление часто встречающихся на территории России грунтов приведено в таблице на странице, посвященной удельному сопротивлению грунта

Принять тип грунта можно по карте почв на территории России (для просмотра карты в полном размере, щёлкните на ней).

Значения, приведённые в таблицах справочные и подходят только для ориентировочного расчёта в том случае, когда другая информация отсутствует. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо проводить изыскательные работы. Замеры грунта проводятся в полевых условиях методом амперметра-вольтметра, а также путем измерения инженерно-геологических элементов (ИГЭ), проведенных на разной глубине методом вертикально электрического зондирования (ВЭЗ). Значения, полученные этими двумя способами, могут значительно отличаться, также, как отличаются характеристики грунта незначительно удаленных точек на местности. Поэтому, чтобы исключить ошибку в расчетах необходимо брать максимальный из результатов этих двух методов при приведении к однослойной расчётной модели. Если для расчётов необходимо привести грунт к двухслойной модели, то использовать можно только метод ВЭЗ.

Сезонное изменение сопротивления грунта и его учёт

Для учёта сезонных изменений и влияния природных явлений «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» оперирует коэффициентом промерзания, который предписывается определенной климатической зоне России и коэффициентом влажности, учитывающим накопленную грунтом влагу и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 при определении сопротивления заземляющего устройства подстанций использует сезонный коэффициент.

При пропитывании почвы водой, удельное сопротивление может снижаться в десятки раз, а при промерзании в разы увеличиваться. Поэтому, в зависимости от того, в какое время года были выполнены измерения, необходимо учитывать данные коэффициенты.

Это позволит предотвратить превышения нормы заземляющего устройства в результате изменений удельного сопротивления; нормируемое значение в соответствии с ПУЭ 7 изд. должно обеспечиваться при самых неблагоприятных условиях в любое время года.

При увеличении габаритов заземляющего устройства влияние сезонных изменений значительно снижается. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, то его сопротивление в течение года может изменяться в десятки и сотни раз, тогда как сопротивление заземлителя габаритами 100-200 метров изменяется всего лишь в 2 раза. Это связано с тем, что глубина растекания тока соизмерима с габаритами горизонтального заземлителя.Таким образом, распространенная в горизонтальном направлении конструкция действует на глубинные слои почвы, часто обладающие низким удельным сопротивлением в любое время года.

"Сложные грунты" с высоким удельным сопротивлением

Некоторые типы грунта имеют крайне высокое удельное сопротивление. Его значение для каменистых грунтов достигает нескольких тысяч Ом*м при том, что организация заземляющего устройства в такой среде связана с множеством трудностей – значительными затратами материалов и объёмами земляных работ. Из-за твердых включений практически невозможно использовать вертикальные электроды без применения бурения. Пример заземления в условиях каменистого грунта приведён на странице.

Возможно, ещё более сложный случай – это вечномерзлый грунт. При понижении температуры удельное сопротивление резко возрастает. Для суглинка при +10 С° оно составляет около 100 Ом*м, но уже при -10 С° может достигать 500 - 1000 Ом*м. Глубина промерзания вечномерзлого грунта бывает от нескольких сот метров до нескольких километров, при том что в летнее время оттаивает лишь верхний слой незначительной толщины: 1-3 м. В результате круглый год вся зона эффективного растекания тока будет иметь значительное удельное сопротивление – порядка 20000 Ом*м в вечномерзлом суглинке и 50000 Ом*м в вечномерзлом песке. Это чревато организацией заземляющего устройства на огромной площади, либо применением специальных решений, например, таких как электролитическое заземление. Для наглядного сравнения, пройдя по ссылке, можно посмотреть расчёт в вечномерзлом грунте.

Решения по достижению необходимого сопротивления

Традиционные способы

В хороших грунтах, как правило, устанавливается традиционное заземляющее устройство, состоящее из горизонтальных и вертикальных электродов.

Использование вертикальных электродов несет важное преимущество. С увеличением глубины удельное сопротивление грунта «стабилизируется». В глубинных слоях оно в меньшей степени зависит от сезонных изменений, а также, благодаря повышенному содержанию влаги, имеет более низкое сопротивление. Такая особенность очень часто позволяет значительно снизить сопротивление заземляющего устройства.

Горизонтальные электроды применяются для соединения вертикальных, также они способствуют ещё большему снижению сопротивления. Но могут использоваться и в качестве самостоятельного решения, когда монтаж вертикальных штырей сопряжен с трудностями, либо когда необходимо организовать заземляющее устройство определенного типа, например, сетку.

Нестандартные способы

В тяжелых каменистых и вечномерзлых грунтах монтаж традиционного заземления сопряжен с рядом проблем, начиная сложностью монтажа из-за специфики местности, заканчивая огромными размерами заземляющего устройства (соответственно - большими объемами строительных работ), необходимыми для соответствия его сопротивления нормам.

В условиях вечномерзлого грунта также имеет место такое явление как выталкивание, в результате которого горизонтальные электроды оказываются над поверхностью уже через год.

Чтобы решить эти проблемы, специалисты часто прибегают к следующим мерам:

Замена необходимых объёмов на грунт с низким удельным сопротивлением (несет ограниченную пользу в случае вечномерзлого грунта, т.к. грунт замены также промерзает). Объемы такого грунта часто очень велики, и не всегда приводят к ожидаемым результатам, т.к. зона действия заземлителя вглубь практически равна его горизонтальным размерам, поэтому влияние верхнего слоя может быть незначительным.
Организация выносного заземлителя в очагах с низким удельным сопротивлением, что позволяет установить заземлитель на удалении до 2 км.
Применение специальных химических веществ – солей и электролитов, которые снижают удельное сопротивление мерзлого грунта. Данное мероприятие необходимо проводить раз в несколько лет из-за процесса вымывания.

Одним из наиболее предпочтительных решений в тяжелых условиях является электролитическое заземление, оно сочетает химическое воздействие на грунт (снижение его удельного сопротивления) и замену грунта (уменьшение влияния промерзания). Электролитический электрод наполнен смесью минеральных солей, которые равномерно распределяются в рабочей области и снижают её удельное сопротивление. Данный процесс стабилизируется с помощью околоэлектродного заполнителя, который делает процесс выщелачивания солей равномерным. Применение электролитического заземления позволяет избежать проблем организации традиционного заземляющего устройства, значительно уменьшает количество оборудования, габариты заземлителя и объёмы земляных работ.

Заключение

При проектировании заземляющего устройства необходимо иметь достоверные данные об удельном сопротивлении грунта на месте строительства. Точную информацию можно получить только с помощью изысканий и измерений на местности, но по разным причинам бывает, что возможности их провести нет. В таком случае можно воспользоваться справочными таблицами, но стоит принять во внимание, что расчёт будет носить ориентировочный характер.

Независимо от того, каким образом получены значения удельного сопротивления, нужно внимательно рассматривать все влияющие факторы. Важно учесть пределы, в которых удельное сопротивление может меняться, чтобы сопротивление заземляющего устройства никогда не превышало норму.

Заземление за 30 минут!

При планировании заземления многие до сих пор представляют многочасовые раскопки траншей, сварные работы и изнурительное забивание уголков в грунт. Однако, время такого способа заземления уже давно прошло. Сделать заземление для частного дома или дачи, потратив минимум времени и денег, возможно благодаря модульной системе заземления ZANDZ.

Предлагаем вам рассмотреть вопрос организации заземления для загородного дома на реальном примере!

1. Объект

Место: Новосибирская область.
Объект: загородный жилой одноэтажный дом.
Грунт на объекте: глина.
Удельное сопротивление грунта: 60 Ом / м.
Электроснабжение: трёхфазная система, напряжение 380 В.

2. Задача

Подключить защитное заземление (подробнее о всех видах заземления читайте на отдельной странице).

3. Решение

Чтобы определить требуемое сопротивление заземления, обратимся к ПУЭ 7-е изд. Глава 1.7:
Объектом установки защитного заземления является частный дом. В соответствии с п. 1.7.103 сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 30 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока.

Комплекс мероприятий по обеспечению необходимых требований к заземляющему устройству представлен следующими решениями:

1) установка одного вертикального электрода длиной 6 м из четырех штырей длиной 1,5 м
комплекта ZANDZ ZZ-6, последовательно монтируемых в одну точку (20 см длины последнего штыря необходимо оставить над поверхностью для установки зажима);
2) соединение заземлителя с заземляющим проводником ZZ-500-103 с помощью идущего в комплекте зажима;
3) соединение заземляющего проводника с электрощитом

Расчет сопротивления заземляющего устройства:

Сопротивление вертикального электрода:

где p – удельное сопротивление грунта, Ом·м;
L – длина вертикального электрода, м;
d – диаметр вертикального электрода, м;
T – заглубление - расстояние от поверхности земли до заземлителя, м;

где t – заглубление верха электрода, м
Полное сопротивление заземляющего устройства:

где n – количество комплектов;
k_исп – коэффициент использования;

Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 11,39 Ом, что меньше требуемого значения в 30 Ом.
Перечень необходимых материалов приведен в таблице 1.

Заземление в песчаном грунте

Однако, как и заземление в скальном грунте , проблема вполне решаема и своими руками, главное правильно определиться с материалами, которые будут использоваться для этих целей.

Конечно же, если опыта никакого в изготовлении заземления нет, то лучше всего пригласить специалистов для изучения участка и составления проекта. Но если есть желание самостоятельно сделать заземление, то можно обработать песчаный грунт солью, что позволит в значительной мере снизить его сопротивление.

Итак, о том, как делается заземление в песчаном грунте, о материалах используемых для этих целях и будет рассказано ниже.

Заземление в песчаном грунте

При изготовлении заземления в песчаном грунте из металлических уголков, сначала вырывается котлован. Глубина котлована должна быть не менее 2-2,5 метра, а по своей форме он должен быть круглым, диаметром приблизительно в один метр.

После того как котлован вырыт, в него устанавливается электрод, а котлован поочерёдно засыпается слоями соли и земли. При этом слои соли должны быть несколько меньше по толщине, чем засыпаемые слои земли. Обязательно в процессе укладки слоёв соли и земли, используется трамбовка и вода для их смачивания.

Рекомендуется использовать соль для заземления в песчаном грунте, только такую, которая не будет отрицательно воздействовать в плане коррозии на металлический электрод. Для этого отлично подходит окись кальция или нитрат натрия.

Таким образом, изготавливается три электрода, которые соединяются между собой в треугольник посредством металлической полосы или арматуры. Просыпать солью траншею для укладки шины заземления в дом не нужно.

Насыпное заземление в песчаном грунте своими руками

Существует ещё один способ сделать заземление в песчаном грунте, применив для этого другой грунт, который имеет меньшее удельное сопротивление. Что это значит?

В тех местах песчаного грунта, где будут установлены электроды заземления, вырываются ямы радиусом не менее 1,5 метра и глубиной на всю длину электрода. После установки электрода заземления своими руками, ямы засыпаются не песчаным грунтом, а другим, обладающим меньшим сопротивлением.

При этом, как и в первом случае, используется вода и трамбовка, поскольку грунт после засыпания в котлован должен быть очень плотно утрамбован.

На самом деле, сделать заземление в песчаном грунте вполне под силу своими руками. В интернете сегодня можно найти много видео и схем на эту тему, что без труда поможет определиться и выбрать правильный тип заземления в песке.

Заземление в камне или скале

Как правило, стандартной схемой является изготовление из трубы или металлических штырей электродов заземления длиной около двух метров, которые забиваются в землю по форме треугольника.

При этом расстояние между каждым забиваемым электродом выдерживается в пределах 50 сантиметров. Такой способ создания защитного заземления, наиболее приемлем, и отлично подходит для заземления бытовых электроприборов.

Однако что же делать тем владельцам загородных домов, на участках которых преобладает в основном скальный грунт, забить в который электрод на 2 метра не получается? Оказывается, что и в таком случае выход из сложившейся ситуации есть и вариант этому, заземление в камне или скале.

Заземление в камне или скале своими руками

В основе данной технологии, лежит так называемое электролитическое заземление, которое предназначено именно для установки на скалистых или каменистых грунтах, имеющих достаточно высокое удельное сопротивление.

Так же при установке электролитического заземления нет необходимости использовать, например специализированную технику либо же досыпать на участке дополнительный слой земли. Поэтому, данный вариант заземления отлично подходит для тех загородных участков, где нет возможности забить заземляющие электроды на глубину, большую, чем один метр.

В основе данной технологии заземления, лежит использование специальных электродов, которые обеспечивают наименьшее сопротивление заземления в отличие от обычных электродов, изготовленных из металла.

Кроме этого, при обустройстве электролитического заземления на участке, используется и специальная смесь, которая состоит из минеральных солей с определённого рода добавками. Это позволяет обеспечить электродам заземления больший срок эксплуатации, защищает их от коррозии и ржавления. Например, срок службы такого заземления более 50 лет.

Заземление в скальном грунте

Как было сказано выше, когда устанавливается заземление в камне или скале, то для этих целей лучше всего использовать технологию электролитического заземления. В конструкцию такого заземления входит несколько составляющих:

Электроды заземления;
Специальная смесь, состоящая из минеральных солей с добавками;

Вовнутрь установленного электрода засыпается смесь с минеральной солью и добавками, которая хорошо притягивает и впитывает воду, обеспечивая тем самым создание электролита. Электролит после выщелачивания возвращается в грунт тем самым, обеспечивая нужной плотности электропроводность грунта, понижая в несколько раз его удельное сопротивления.

Как измерить сопротивление заземления?

Чтобы измерить сопротивление заземляющего контура используется специальный прибор для измерения сопротивления заземления. Один конец такого прибора подсоединяется к выводу заземляющего контура, а другой конец к технологическому установленному штырю. После этого смотрят реальные показания заземляющего контура.

Важно знать при этом, что сопротивление заземления для частного дома, который обслуживается воздушной линией электропередач подающей 220 Вольт, должно быть не более 30 Ом.

Монтаж заземления в камне или скале: советы ⇓

⇒ Делать заземляющий контур рекомендуется, как можно дальше от жилого строения. В таком случае возле дома не будет создаваться опасная зона «шагового» напряжения.

⇒ Перед установкой заземления, рекомендуется проверить, чтобы и у соседей также было бы рабочее заземление. В противном случае может получиться так, что после монтажа заземляющего контура «земля» приходящая в дом будет иметь меньшее по значению сопротивление, поскольку весь ток будет «перетекать» на установленный возле дома заземлитель.

⇒ Если применяется стандартная схема заземления, то желательно использовать только сварку для соединения всех элементов заземляющего контура. В противном случае, уже через небольшой промежуток времени, болты, которыми соединялись конструктивные элементы заземления, могут окислиться, а сопротивление заземления при этом резко подпрыгнет вверх и толку от него будет мало.

Как видно из всего сказанного, заземление в камне или скале сделать совсем не сложно, главное придерживаться правильной технологии и знать, как делается заземление в камне или скале.

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.

Читайте также: