Делаем правильное заземление в частном доме своими руками: инструкция от А до Я: схемы устройства, конструкция контура, правила монтажа

Что такое заземление в частном доме?

Заземление — это соединение металлических элементов сети, оборудования или механизмов с заземляющим устройством (контуром заземления), благодаря которому при возникновении токов утечки (пробой изоляции) весь потенциал полностью переходит в землю.

Если рассмотреть этот вопрос на уровне «пользователя», то заземление защищает Вас от поражения электрическим током при повреждении изоляции в электропроводке.

Нужно ли заземление в частном доме

При использовании в доме любых электроприборов всегда есть риск повреждения изоляции проводов или замыкание их на корпус. В таком случае любое касание человека опасной зоны приводит к поражению электрическим током, которое может закончиться трагически. Ток всегда стремится в землю, а человеческое тело становится проводником, соединяющим поврежденный прибор с землей.

Что дает заземление? По сути, это система, предоставляющая кратчайший путь электрическому току. По закону физики он выбирает проводник с наименьшим электрическим сопротивлением, и контур обладает таким свойством. Практически весь ток направляется в заземлитель, а потому через тело человека пройдет лишь незначительная его часть, которая не сможет причинить вред. Таким образом, контур заземления обеспечивает электробезопасность. Нормативные документы (ГОСТы, СНиП, ПУЭ) указывают, что любое частное, жилое строение должно быть им оборудовано при сетях переменного тока на напряжение выше 40 В и переменного тока – выше 100 В.

Кроме обеспечения безопасности, заземляющая система повышает надежность и долговечность бытовой техники. Она обеспечивает стабильную работу установок, защиту от перенапряжений и различных помех в сети, снижает воздействие внешних источников электромагнитных излучений.

Заземление не следует путать с громоотводами (молниеотводами). Хотя принцип их действия аналогичен, выполняют они разную задачу. Работа громоотвода заключается в отведении в землю разряда молнии при ее попадании в дом. В этом случае возникает мощный электрический заряд, который не должен попадать во внутреннюю сеть, т.к. способен просто расплавить провод или кабель. Именно поэтому линия громоотвода пролегает от приемников на крыше по внешнему контуру и не должна совмещаться с заземляющей, внутренней линией. У громоотвода и заземления может быть общий подземный контур (если имеет запас по сечению), но разводка обязательно разделяется.

Отличие громоотвода от заземления

Не нужно путать заземление с громоотводом. Несмотря на то, что они действуют по сходному принципу, задачи у них разные. Громоотвод нужен, чтобы принимать разряд от молнии и передавать его по изолированному от внутренней сети контуру заземления сразу в землю.

Заземление, в свою очередь, служит для отвода тока из внутренней домашней сети в случае возникновения перегрузок. В принципе, заземление и громоотвод могут иметь общий внешний контур, при условии соблюдения правил безопасности. К слову, вы можете купить готовые комплекты молниезащиты, в которых соблюдены все правила и условия по эффективности и безопасности.

Особенности схем заземления 220 и 380 В

Подключение в каждом из случаев особенное. Единственное, что остается неизменным – внешний контур. Конструкция может быть любой (замкнутой, линейной). А вот с момента ввода в дом нужно учитывать некоторые нюансы. То же касается устройства проводки. Напряжение в 220 Вольт требует двухпроводной линии. При этом один придется расщепить на «землю» и «нейтраль». Другой монтируется по изоляторам.

380 В – это электросеть, для которой используется четырехпроводная система. Одна из жил подлежит расщеплению, как и в предыдущем случае. Остальные монтируются через изоляторы, не контактируя между собой. Еще одна особенность такого способа монтажа – необходимость использования дополнительных средств защиты. Это УЗО и дифференциальные автоматы. К ним подводят «нейтральный» проводник.

Нормы заземления

Главное требование, предъявляемое к заземляющему устройству – это его сопротивление.

При напряжении питания в системе 380/220В данное сопротивление для частного дома должно быть не более 30 Ом.

Если у вас в доме подключен газовый котел, в целях защиты и предотвращения возможного взрыва котла, газовики предъявляют более жесткие нормативы – не более 10 Ом.

Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем больше его надежность.

Согласно закону Ома I=U/R. То есть, чем меньше R, тем больше ток КЗ, а значит защитный аппарат сработает обязательно. Но есть здесь и “подводные камни”, о них поговорим чуть дальше.

Схемы заземления: какую выбрать

Заземляющая система загородного коттеджа зависит от варианта сетевой подводки к ней. Часто используют принцип TN-C. При напряжении 220В сетевое напряжение обеспечивает воздушная двухпроводная линия либо двухжильный кабель. При 380В применяется четырехпроводная линия либо четырехжильный кабель.

ТТ

В этом случае шины не расщепляют во вводном щитке, т.к. нейтраль и земля уже разделены в сети. Только проводник РЕ соединяют с заземлителем.

TN-C-S

В этом случае PEN-ввод делят на параллельные проводники.

PEN-проводник, размещенный во вводном шкафу, подразделяют на 3 шины:

• нейтраль – N;
• земля – РЕ;
• распределитель на 4 соединения.

Шину N размещают на изоляторах, РЕ соединяют с корпусом вводного шкафа. Друг с другом проводники не контактируют. К распределителю подводят контур. Заземлитель соединяют медной перемычкой сечением от 10 мм² с шиной N.

Устройство контура заземления

Заземление – это специальная токопроводящая конструкция, изготавливаемая из материалов с небольшим сопротивлением. Система заземления состоит из двух контуров, соединяемых между собой с помощью распределительного щита. Первый контур находится в здании и предназначен передавать ток во внешний контур заземления, большая часть которого находится под землей. Изготавливается контур заземления из металлических прутов большого сечения, что обеспечивает мгновенную передачу тока.

Заземление в частном доме – это:

1. Внутренний контур, состоящий из разветвленной сети проводов, которые подключаются к розеткам, приборам большой мощности и токопроводящим каналам (трубам). Отдельные проводники объединяются в одну жилу, которая подключается к наружному контуру заземления.
2. Внешнее заземление. Несколько электродов углубляют в землю, соединяя их металлическими пластинами. Пластины, в свою очередь, подключаются к распределительному щиту с помощью массивной шины.

Принцип функционирования заземления достаточно несложен – когда в проводниках или устройствах накапливается излишнее напряжение, контур срабатывает в качестве своеобразного предохранителя быстро выводя ток через общий контур в землю. Благодаря практически неограниченной емкости, которой обладает земля, подобная схема позволяет утилизировать огромное напряжение.

Виды грунтов и их удельное сопротивление: что требует обязательного учета

Наш контур будет забит в землю, которая служит проводником электрического тока. Ее проводимость зависит от многих факторов и нормируется величиной удельного сопротивления.

Например, скальный грунт имеет очень плохие характеристики. Работать на нем — плохая затея. Нормируемые параметры и возможные пределы их отклонения помещены в таблицу.

Сведения эти представлены как ориентировочные для проведения приблизительного расчета. При создании проекта контура их желательно уточнить на конкретной местности.

Чем влажнее почва и больше в ее состав входит различных солей, тем лучше ее удельное сопротивление. Однако солевые растворы — это агрессивная среда, вызывающая коррозию металлов.

Именно постоянные колебания влаги, зависящие от времени года и погодных условий, вызывают большие отклонения удельного сопротивления от средней величины.

В мороз вода превращается в лед, а он довольно плохо проводит электрический ток. Во время жары почва высыхает. Зима и лето — самые неблагоприятные периоды для работы контура заземления.

Поэтому эти времена года используются для проведения контрольных замеров сопротивлений растекания.

Грунт не обладает однородной структурой. При заглублении в почву могут встретиться всякие сюрпризы. Предвидеть их нереально. Особенно при большой глубине.

Например, сверху почвы может быть слой чернозема, а под ним суглинок или супесок, камни.

Приблизительно оценить состав грунта можно самостоятельно. Для этого берут с глубины порядка метра его кусочек и пытаются скатать «колбаску» между ладонями. Если ее толщина соответствует спичке, то это глина.

Из песка скатать ничего не получится, он рассыпается. Из суглинка можно сделать колбаски толщиной порядка сантиметра. Супесок скатывается чуть большими кусочками и сразу разваливается.

Метод приблизительный, но он позволяет получить данные для расчета проекта. Более точно эти результаты обеспечивают приборы, предназначенные для измерения электрического сопротивления грунтов. Ими занимаются специалисты электролабораторий.

Поскольку удельное сопротивление грунта сильно зависит от сезона, то для более точного расчета контура введены сезонные коэффициенты, учитывающие еще и четыре района проживания.

Требования к контуру заземления в частном доме

Помните курс школьной физики? Ток стремится в направлении наименьшего сопротивления. Если нарушить изоляционный слой в токопроводящих устройствах, энергия будет идти туда, где сопротивление будет ниже. Так в электроприборе происходят пробои на металлический корпус. Совсем необязательно, что прибор при этом перестанет работать, но вот его владелец непременно получит разряд, едва прикоснувшись к корпусу.

Чтобы минимизировать возможные последствия, нужно дать энергии найти выход и снизить напряжение. В нашем случае эту задачу выполняет контур

Что является заземляющим контуром? Для выполнения своей задачи он должен быть выполнен из материала, легко проводящего электрический ток. Отличный вариант – омедненные стальные детали, они прослужат довольно долго, так как слабо подвержены коррозии.

Почему лучше всего использовать металлический уголок, а не, например, трубы? Можно и трубы, но уголок легче забивать в землю. Именно забивать, так как его поверхность должна плотно контактировать с грунтом для эффективной работы. Трубу забить сложнее, но если нет под рукой уголка, сойдет и она или даже толстая гладкая арматура.

Важно! Расстояние контура от дома должно быть не меньше одного, но не больше десяти метров.

Системы заземления частного дома

Всего систем шесть, но в индивидуальной застройке применяется, в основном, только две: TN-S-C и TT. В последние годы рекомендована система TN-S-C. В этой схеме нейтраль на подстанции глухозаземлена, а оборудование имеет непосредственный контакт с землей. К потребителю земля (PE) и нейтраль/ноль (N) ведется одним проводником (PEN), а на входе в дом снова разделяется на два отдельных.

Система заземления TN-S-C

При такой системе достаточная степень защиты обеспечивается автоматами (УЗО не обязательны). Недостаток — при отгорании или повреждении провода PEN на участке между домом и подстанцией на земляной шине в доме появляется фазное напряжение, которое ничем не отключается. Потому ПУЭ предъявляет жесткие требования к такой линии: должна быть обязательная механическая защита провода PEN, а также периодическое резервное заземление на столбах через 200 м или 100 м.

Тем не менее, многие линии электропередачи в сельской местности этим условиям не удовлетворяют. В этом случае рекомендована к использованию система TT. Также эта схема должна использоваться в отдельно стоящих открытых хозяйственных пристройках с земляным полом. В них есть риск прикоснуться одновременно к заземлению и грунту, что может быть опасным при системе TN-S-C.

Система заземления частного дома TT

Разница в том, что «земляной» провод на щиток идет от индивидуального контура заземления, а не от трансформаторной подстанции, как в предыдущей схеме. Такая система устойчива к повреждениям защитного провода, но требует обязательной установки УЗО. Без них защиты от поражения электрическим током нет. Поэтому ПУЭ определяет ее только как резервную, если имеющаяся линия не удовлетворяет требованиям системы TN-S-C.

Система заземления ТТ в более понятном изображении

Чем соединять электроды

Чтобы заземление быстро выводило ток, электроды необходимо соединить между собой посредством металла с невысоким сопротивлением. Для этой цели используется либо сталь, либо цветные металлы – алюминий или медь. При этом нужно правильно рассчитать сечение соединительной шины, что обеспечит эффективность всей системы.

Минимальное сечение, в зависимости от материала:

1. Медная шина или провод должны иметь сечение не менее 10 мм2.
2. Алюминиевый соединитель не может быть тоньше 16 мм2.
3. Стальная полоса сечением не менее 48 мм2.

Важно помнить, что цветные металлы, в отличие от стали, невозможно приварить к обычному железу, и поэтому, если в качестве шины используется медь или алюминий, на электродах нарезается резьба, чтобы крепить полосу на болты.

Количество электродов

No = (Ro×Ψ)/Rн, где:

• Ro – сопротивляемость грунта (рассчитывается по формуле выше);
• Ψ – климатический коэффициент;
• Rн – максимальное сопротивление контура (60 Ом при сетевом напряжении 220 В, 15 Ом для 380 В).

На основании полученных значений собирается конструкция заземления.

Как сделать заземление своими руками

Прежде чем самостоятельно обустроить заземление своего загородного дома, рекомендуется изучить пошаговую инструкцию, как правильно сделать и установить конструкцию.

Выбор места установки контуров

В первую очередь на участке подбирают безопасное для жителей коттеджа место размещения контура заземления. При пробое электрической проводки срабатывает защита, и весь ток уходит на закопанные в землю электроды. В этот момент здесь находиться очень опасно.

Поэтому участок закладки системы подбирают там, где никто не ходит. Лучше сделать отвод за зданием возле забора, но расстояние от заземлителя до фундамента дома не должно превышать 1 м. Опасную зону дополнительно рекомендуется загородить небольшим деревянным заборчиком.

Начальные земляные работы

На выбранном участке размечают треугольник с равными сторонами по 3 м и снимают грунт на глубину 0,5 м. Ширина равна размеру штыковой лопаты. Это делается для облегчения сваривания металлической полоски со штырями.

От треугольника выкапывают траншею аналогичного заглубления до фундаментного основания жилого здания. В нее закладывают вывод для тока, который соединяет электрощит с заземляющим контуром.

Установка заземлителей

В готовую траншею закладывают заземляющую конструкцию. Для этого концы штырей предварительно затачивают болгаркой, затем забивают их в грунт на глубину 3 м по концам треугольника. Их верхние окончания должны располагаться на плоскости ямы.

Сварка

К выступающим концам забитых в землю электродов приваривают полоски из металла толщиной 4 мм и шириной 40 мм. В результате получается стальной треугольник, к которому приваривают длинную стальную полосу, пролегающую до фундамента жилого дома. Здесь осуществляют подключение заземляющей конструкции к проводникам, выходящим на щиток. Для этого к концу полоски на расстоянии 0,3-1 м от поверхности земли приваривают болт М8 (М10).

Обратная засыпка

После завершения сварочных работ траншею засыпают грунтом и тщательно утрамбовывают. Но предварительно на дно ямы заливают соляной раствор. Для его приготовления используют ведро воды и 2-3 пачки соли.

Проверка сопротивления

При самостоятельном обустройстве заземления многие владельцы загородных коттеджей интересуются, нужно ли покупать для проверки сопротивления системы специальный прибор. Такое устройство заводского изготовления стоит дорого. Если в дальнейшем его использование не планируется, рекомендуется сделать похожее приспособление своими руками с помощью обычной лампочки на 100 Вт и проводов.

Чтобы проверить, работает система или нет, самодельное устройство одним контактом подключают к фазе, другим – к контуру заземления. Если лампа горит ярко, значит, все монтажные работы сделаны правильно. Тусклый свет говорит о том, что между элементами конструкции слабый контакт.

Если лампочка не загорелась, значит, при сборке были допущены ошибки либо неправильно разработана схема.

Отдельно о заземлении некоторых агрегатов

В частном доме есть некоторые мощные приборы, потребляющие большие объемы электроэнергии и представляющие повышенную опасность. Важно выполнить правильное заземление этих агрегатов, чтобы обезопасить себя и своих близких.

Газовый и электрический котел

К вопросу заземления газового котла в частном доме следует подойти со всей ответственностью. В противном случае вы можете не только лишиться автоматики, очень чувствительной к резкому изменению напряжения, но и рискуете жизнью, так как газ может взорваться от любой искры.

Не расслабляйтесь, если инспектор газовой службы не потребовал от вас установки заземлителя. Это строго не предписано правилами. Позаботьтесь о собственной безопасности, не дожидаясь неприятных последствий.

Схема для газового котла

Для котла можно использовать самодельный контур, о котором мы уже говорили или приобрести готовый комплект.

К сведению! Отдельный контур для котла можно разместить в подвале дома. Потребуется всего один квадратный метр площади для установки конструкции.

Водонагреватель

Самой распространенной ошибкой в заземлении водонагревателя является подключение его к фазному проводу в розетке. Это грозит аварийным выбиванием фазы. Предотвратить последствия такого отключения может только автоматическое устройство, но оно установлено не на всех агрегатах.

Считается, что подсоединение заземляющих контактов к контуру в земле приводит к преждевременной коррозии корпуса водонагревателя, но тут из двух зол выбирают меньшее. Специалисты рекомендуют одновременно с контуром заземления монтировать с водонагревателем и устройство защитного отключения.

Розетка

Заземление розеток – способ обезопасить все остальные электроприборы в доме. Позаботиться о безопасности жилища следует еще в момент прокладки проводки. Для этого используют трехжильный провод, в котором находятся «ноль» «фаза» и «земля». Очень удобно, если провода будут иметь оплетку разного цвета, это значительно облегчает монтаж.

Современные производители выпускают розетки, в которых трудно что-то перепутать. На всех клеммах стоят четкие обозначения, так что подключить розетку может даже новичок.

Хитрости при монтаже контура заземления

При вводе объекта в эксплуатацию, очень часто возникают случаи, когда при проверке полученного контура заземления специализированной электротехнической лабораторией значение сопротивления выше 4 Ом. Это может быть вызвано высоким сопротивлением грунта или несоблюдением требований запроектированного заземления.

В таком случае можно развести в ведре воды 2–3 пачки соли и залить полученный раствор в места залегания электродов. Благодаря такой простой манипуляции можно уменьшить значение сопротивления контура заземления до 1–3 Ом.

После ознакомления с теорией рассмотрим практический ответ на вопрос: «как сделать заземление в частном доме своими руками»?

Как проверить заземление?

Есть много способов проверки правильной работы заземления. Профессионалы и опытные электрики делают такую проверку с помощью специальных приборов, к примеру, старым, но проверенным ПКП -3.

Или используют более современный меггер.

Проверяют сопротивление металлосвязи и сопротивление растекания тока (проверяют меггером).

Сопротивление растекания тока не должно превышать 4 Ом.

Но что делать, если таких приборов у вас нет.

Существует народный способ проверки правильности выполнения работ по установке заземления, с помощью обычной лампы мощность более 100Вт.

Вкручиваем лампу в патрон с переноской. Подключаем один конец переноски к фазе 220В, а другой конец к контуру заземления, а точнее к одной из горизонтальных пластин.

Если лампа будет гореть ярко, как будто она подключена к розетке, то значит работы выполнены правильно.

Если недостаточно ярко, значит сварочные работы скорее всего были не качественными, нужно лучше проварить стыки конструкции.

Если лампа не горит, значит необходимо проверить на целостность всю схему, начиная от щита заземления, где-то была допущена существенная ошибка.

Наиболее распространенные ошибки

При создании контура следует избежать ряда ошибок:

1. Если решено обратиться к электромонтажникам, необходимо особое внимание уделить качеству материалов, которые рабочие собираются использовать. Некоторые подрядчики стремятся удешевить свои услуги путем экономии на электродах, устанавливая проводники с небольшой проводимостью (к примеру, заржавевшую арматуру). Некачественные материалы значительно снижают эффективность защиты или даже делают затею вовсе бессмысленной.
2. Устройство заземления находится на слишком большом расстоянии от дома.
3. Установка контура в сухом месте. Вода улучшает проводимость — чтобы система работала эффективно, она должна находиться во влажном месте. Если такое место отсутствует, придется задуматься об искусственном увлажнении.
4. Объединение заземлительного контура с молниезащитой. Если в распредщите не вмонтировано устройство УЗИП, размыкающее цепь в виде ответной реакции на сверхзаряд, значительный ток из молниеприемника выведет из строя электрическое оборудование.

Контур заземления — важнейшая мера, обеспечивающая безопасность пользования электрическими приборами в частном доме. Если решено выполнить все работы своими руками, необходимо аккуратно придерживаться всех технических правил и рекомендаций, в том числе по технике безопасности. Если уверенности в своих силах недостаточно, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Готовые комплекты для заземления

Если оборудовать заземление самостоятельно, можно существенно уменьшить расходы. Однако, выбор и покупка материалов, их подготовка и остальные манипуляции, связанные с монтажом, занимают много времени и, к слову, также могут стоить недешево.

В случае, когда у вас нет времени на подготовку, можно использовать готовый комплект электродов. Это позволит вам значительно ускорить процесс, сэкономив при этом на монтаже.

Примеры комплектов заземления:

1. Комплект заземления EZ – 6 от производителя EZETEK. В комплект входят 4 омедненных электрода диаметром 14 мм2, соединительные муфты, зажимы, токопроводящая паста, лента для герметизации и др. Средняя цена – 6 500 руб.
2. Galmar. В комплект входят электроды, длиной около 30 м. Средняя цена – 40 000 руб.
3. Продукт от отечественного производителя, который адаптирован к сложным российским условиям. Ориентировочная стоимость – 8 000 руб.

На российском рынке можно найти огромный выбор готовых комплектов заземления, различающихся по материалу изготовления, способу подключения и технологии монтажа. Глубина установки электродов может находится в диапазоне от 5 до 40 м. Цена варьируется в пределах 6-40 тыс. руб.