Как правильно сделать контур заземления в частном доме – расчёт схемы и монтаж

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.

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.

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

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

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.

Что такое контур заземления: определение и устройство

Под этим термином необходимо понимать детали конструкции, соединенные и подключенные к цепи определенным образом. Материалами служит металл, так как такой проводник обладает минимальным сопротивлением. Перед тем, как сделать контур заземления, изучите схему, чертежи и просмотрите видео. Составляющих частей две: внутренняя и наружная. Будучи вкопанным в землю, устройство мгновенно отводит электричество, отводя его в грунт. Изолированный провод от контура входит в щиток, где надежно закрепляется и подключается.

Наружную часть контура заземления в частном доме своими руками изготавливают из электродов, связанных между собой. Их вкапывают в грунт. Задача конструкции – передать земле заряд, распределив его по площади. Поэтому используется не прут или арматура, а пластина. Важно, чтобы сечение шины позволяло выдерживать скачок напряжения, возникающий при коротком замыкании. Электродами могут быть штыри, вбитые в грунт на достаточную глубину. Их соединяют между собой и с проводом, идущим к щитовой.

Внутренний контур заземления в частном доме – это проводка, уложенная в стенах. Она соединяет в одну сеть трубопровод (отопления, горячей и холодной воды), розетки, металлические кожухи мощных электроприборов. Все элементы проводки сходятся на общей шине, идущей к щитку. При всей кажущейся сложности конструкции, принцип действия предельно прост. Ток может появиться на корпусах электроприборов, трубах, предметах интерьера. Это бывает ввиду индукции или в результате пробоя изоляции силовых кабелей. Заряд по проводам передается в щитовую, оттуда по жиле уходит на внешний контур, а затем в грунт.

Виды контуров заземления

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:

1. Количество штырей, полос – по три.
2. Штыри монтируются в углах треугольника.
3. Длина каждой полосы равна длине прута.
4. 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

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.

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:

1. Минимальный радиус удаления внешнего контура от здания – 1 метр, максимум 10. Оптимальное расстояние электродов от фундамента – от 3 до 5м.
2. 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.
3. Шина, связывающая наружный контур с электрощитовой, должна иметь минимальную площадь сечения от 15 квадратных миллиметров.
4. Соединения сварные, если речь идет об электродах и полосе. В щитке можно предусмотреть болтовое крепление.
5. 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:

Здесь:

• 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).

Тип грунта	Удельное сопротивление почвы (эквивалент), Ом*м
Торфяной	20
Черноземный	50
Глинистый	60
Супесь	150
Песчаная (залегание грунтовых вод до 5 м)	500
Песчаная (залегание грунтовых вод более 5м)	1000

 

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.

Вид электрода, тип размещения	Климатическая зона
	Первая	Вторая	Третья	Четвертая
Стержень, расположенный вертикально	1,8 / 2,0	1,5 / 1,8	1,4 / 1,6	1,2 / 1,4
Полоса, лежащая горизонтально	4,5 / 7	3,5 / 4,5	2,0 /2,5	1,5

 

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:

1. Если используется труба, минимальная толщина стенки должна быть минимум 3-4 мм.
2. Поперечное сечение круглого прута не может быть меньше 14 мм.
3. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Медную шину или толстый кабель, площадь сечения которого превышает 10 кв. мм.
2. Полосу из алюминия или провода, у которых данный параметр больше 15 кв.мм.
3. 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.

Готовые комплекты заземления для дома

Если все делать самому, можно прилично сэкономить. Но если времени свободного не хватает, а деньги есть, можно приобрести готовые элементы заземления для частного дома. Тогда не придется пользоваться сваркой. Самыми популярными являются:

1. ZandZ – контуры с единственным или несколькими электродами из нержавейки. Заглубляются до отметки 10 м. Цена зависит от длины штырей. Так, система из пяти электродов обойдется в 23 тыс. руб.
2. Galmar – длина электродов доходит до 30 м. В среднем придется заплатить более 40000 рублей.
3. Представлен российским производителем, который адаптировал систему к нашим условиям эксплуатации. стоимость – от 7500 рублей.

В принципе, зацикливаться за этих представителей российского рынка не стоит. Есть масса не менее эффективных средств защиты электропроводки, бытовых приборов и пользователей. В любом случае, покупая готовый комплект, придется потратить деньги.

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.

Распространенные ошибки при выполнении монтажных работ

Есть ряд характерных недочетов, которым подвержены люди, не являющиеся специалистами. Если их знать, можно избежать возможных ошибок. В перечень входит:

1. Обработка электродов защитой от влаги. Некоторые их просто красят, не отдавая себе отчет в том, что лакокрасочный слой исключает проводимость. Отдача электроэнергии не происходит, система не выполняет положенной функции.
2. Отказ от сварки. Сварочный аппарат стоит дорого, аренду платить не хочется, и появляется ошибочное мнение, что штыри со связью можно соединить болтами. Такой крепеж сохранить электропроводность не больше одной-двух недель. Коррозия станет причиной выхода из строя.
3. Попытки «вынести» наружный контур как можно дальше от жилого здания. В результате снижается пропускная способность, так как увеличивается суммарное сопротивление системы. Это происходит, так как ввод слишком большой, и становится препятствием для движения электронов.
4. Экономия на профиле и проводах. Недостаточное сечение будет работать до первого случая. Затем провода или другие элементы попросту перегорают, и хорошо, если до этого момента заземление выполнит работу. В следующий раз пагубные последствия замыкания неизбежны.
5. Применения меди и алюминия. Опять же к подобному решению прибегают во имя экономии. Часто жилы есть в гараже, мастерской, кладовке. Но при подключении таких проводников сварка невозможна, а значит, коррозия со временем выведет цепь из строя.

Как только появился повод думать, что есть проблема, и заземление не работает, выясните, в чем проблема. Немедленно ее устраните. Только в этом случае можно гарантировать безопасность имущества и здоровья членов семьи. Надежда, что угроза не возникнет – пожалуй, самая большая ошибка. Именно поэтому в частных домах случают пожары, страдают люди, ломается бытовая техника.

Рекомендуем к прочтению — схема подключения трехфазного двигателя.