Як зробити заземлення в приватному будинку своїми руками: 220В і 380В, розміри, пристрій і вимоги до контуру, правильна установка і підключення, схема, фото і відео

1. Що таке заземлення: трохи теорії
2. Визначаємо тип захисного пристрою
3. захисне заземлення
4. Робоча заземлення
5. різновиди заземлювачів
6. Вибираємо схему заземлення для приватного будинку
7. Підключення TN-CS
8. Підключення за схемою TT
9. Відео: системи заземлення TN-CS і ТТ
10. Вибираємо робочу схему
11. Розрахунок параметрів заземлюючого контуру
12. Таблиця: питомий опір грунтів
13. Визначаємо місце монтажу захисної конструкції
14. Які інструменти і матеріали знадобляться
15. Земляні роботи
16. монтаж контуру
17. Перевірка правильності монтажу
18. Відео: як спорудити надійне заземлення приватного будинку своїми руками

Ще зовсім недавно найпотужнішими електроприладами в будинку були праска, плитка і кип'ятильник. У наш час список споживачів електроенергії регулярно поповнюється обладнанням, яке робить життя більш зручним і комфортним. Зворотною стороною медалі є те, що збільшення кількості побутових електроприладів підвищує ризик ураження електричним струмом. Для захисту від небезпечного впливу високої напруги корпус електроприладу підключають до заземлювального контуру. У багатоквартирних будинках проводка прокладена з урахуванням приєднання до «землі», а на приватному подвір'ї спорудити надійне заземлення можна своїми руками.

Що таке заземлення: трохи теорії

Перш ніж приступати до спорудження заземлення, розберемося, що це таке і як воно працює. Стандартна напруга подається до побутових споживачів двома способами - за двома або чотирма проводам. У першому випадку між так званим фазним і нульовим провідником присутня напруга 220 В - така мережа називається однофазної. У другому випадку ми маємо справу з трифазної мережею, електрику в якій передається трьома фазами і одним нулем. Потенціал між сусідніми фазами складає 380 В, тоді як напруга між нульовим провідником і кожною фазою дорівнює 220 В.

Схема підключення будинку до мережі 220 В з контуром заземлення називається однофазної

Нульовий провід часто називають «землею» і зовсім не випадково. Справа в тому, що він має пряме сполучення з поверхнею нашої планети, внаслідок чого потенціал між ними дорівнює нулю. Якщо з якої-небудь причини з'єднання з нульовим проводом зникне, то провідником електрики може стати людина. Попадання під опорну напругу смертельно небезпечно, тому вчені придумали спосіб, як пустити струм по іншому шляху. Для цього корпус сучасних електроприладів підключають до пристрою, який має хороший контакт з землею. Його опір по нормам не повинно перевищувати 4 Ом, тоді як наше тіло має опір в 100 000-500 000 Ом. Природно, в цьому випадку струм буде текти по шляху мінімального опору і людина виявиться в безпеці.

Для підключення котеджу до трифазної мережі використовується чотири дроти

Згадуване вище пристосування називається контуром захисного заземлення. Завдяки йому вдається:

• знизити ризик ураження електричним струмом;
• уникнути пошкодження побутової техніки при обриві нуля;
• знизити рівень електромагнітних завад, що виходять від побутового електрообладнання та електропроводки;
• згладити шумові перешкоди, присутні в електричних мережах.

Заземляющие контури облаштовуються не довільно, а в суворій відповідності з наступними нормативними документами:

1. Правилами техніки безпеки при експлуатації електроустановок (ПТБЕ).
2. Правил улаштування електроустановок споживачів (ПУЕ).
3. Правилами технічної експлуатації електроустановок споживачів (ПТЕЕ).

Прочитавши всі три документа, ви ніде не зустрінете згадувань, що до монтажу заземлюючих контурів допускаються виключно кваліфіковані представники енергопостачальних організацій. Відповідно, роботи по забезпеченню електробезпеки можна виконати самостійно. Головне, щоб заземлюючий контур був побудований за всіма правилами і відповідав прийнятим нормам.

Визначаємо тип захисного пристрою

Експлуатація електрообладнання вимагає використовувати кілька типів заземлюючих пристроїв, призначенням яких є не тільки захист людей від впливу високої напруги, а й забезпечення нормального функціонування самих електричних приладів. Тому сьогодні на виробництві та в приватних домоволодіннях використовують дві різні схеми підключення - так зване захисне і робоче заземлення. Підключення по тій чи іншій схемі розрізняються принципово і ніколи не використовуються спільно.

захисне заземлення

Контури захисного заземлення створюються з однією метою - захистити людей від вражаючої дії струму, якщо кожух або інші доступні частини обладнання з якої-небудь причини виявляться під напругою. З'єднання з землею виконується малим за величиною опором (від 4 до 10 Ом), внаслідок чого значно зменшується проходить через людське тіло струм.

Захисне заземлення дозволяє в рази знизити струм при торканні до пристрою, корпус якого знаходиться під напругою

Захисне підключення цього типу споруджується для наступних електромереж і підключень:

• двопровідні мережі постійного струму, побудовані за схемою з заізольованої загальною точкою котушок джерел напруги живлення;
• заізольовані від землі побутові однофазні мережі з напругою до 1 кВ;
• трифазні мережі змінного струму напругою до 1 кВ з ізольованим нульовим проводом;
• електромережі обох типів з напругою вище 1 кВ - з будь-яким режимом нуля.

У побутових електроприладах захищає заземлення реалізується за допомогою третього контакту, який розміщується на вилці подачі живлення і приєднується до зовнішнього каркасу або кожуха обладнання. Відповідна частина системи являє собою окремий контакт в розетці, який за допомогою заземлюючих провідників під'єднується до заземлювачів - укопаним в грунт металевих елементів.

Робоча заземлення

Заземлення з робочим контуром має на увазі з'єднання з землею різних струмоведучих вузлів електроустановок, зокрема, нейтральних точок трансформаторних котушок або обмоток генераторів. Від розглянутих вище захисних пристроїв воно відрізняється призначенням - забезпечувати нормальне функціонування устаткування в разі пробою ізоляції, замиканні одного з провідників на землю або для можливості максимально швидко відключити проблемну частину установки.

Робочий захисний контур з глухозаземленою нейтраллю дає можливість швидко відключити несправну частину установки

Опір робочого заземлюючого контуру за нормативами не повинно перевищувати 4 Ом. Подібне умова обумовлено потенціалом, який може виникати на нейтральному проводі щодо землі в той час, коли струм замикання почне протікати в сторону заземлювачів.

За технікою безпеки поєднувати робочий і захисний контури заземлення заборонено, оскільки при цьому в мережу можуть проникати струмові перешкоди від атмосферних розрядів. Це загрожує порушенням нормальної роботи електроустановок, аж до виходу обладнання з ладу. Крім того, знижується ефективність захисного заземлення, яке в аварійних ситуаціях візьме на себе функції робочого або й зовсім не діятиме.

Заземлення мереж 220 В і 380 В практично не відрізняється по частині облаштування захисного контуру. Є відмінності тільки в способі підключення - в мережі 220 В комутація здійснюється за допомогою трьох проводів (фаза, нейтраль і земля), тоді як підключення на 380 В вимагають задіяти п'ять проводів (три фазних, нульовий і земля).

різновиди заземлювачів

Вище вже неодноразово зазначалося, що для відводу струму використовуються заземлювачі - металеві електроди, які перебувають в прямому електричному контакті з грунтом.

Розрізняють заземлювачі природного і штучного типу. Як перші допускається використання:

• металевих частин будівель за умови низького опору в місцях їх контакту з землею;
• обсадних труб;
• підземних частин інженерних комунікацій, побудованих з металу;
• сталевих шпунтів гідротехнічних конструкцій;
• броньованих кожухів підземних кабелів.

Не допускається застосування у вигляді природного заземлення:

• інженерних магістралей, які використовуються для перекачування вогненебезпечних матеріалів;
• трубопроводів, які мають антикорозійну ізоляцію;
• трубопроводів центрального опалення;
• каналізаційних труб.

Якщо немає можливості підключитися до однієї з природних захисних конструкцій, то доведеться вдатися до допомоги штучних заземлювачів. На відміну від природних споруд, їх встановлюють спеціально. Для цього вбивають в землю або прокладають на певній глибині:

• труби з конструкційної сталі діаметром 25-62 мм довжиною 2-3 м;
• сталеві куточки з полками не менше 50х50 мм;
• металеві стрижні діаметром 10-12 мм;
• смугову або шинну сталь за умови, що її перетин перевищує 1,5 см2.

Поверхня електродів повинна бути максимально гладкою - це необхідно для того, щоб досягався максимальний контакт з грунтом. Повністю захистити заземлення від шкідливої ​​дії корозії неможливо. Частково запобігти руйнуванню можна двома способами - використовуючи захисне покриття антикорозійними струмопровідними складами або ж вибираючи в якості електродів обміднення або оцинкований сталевий прокат.

Вибираємо схему заземлення для приватного будинку

Сьогодні існує дві схеми захисту від вражаючої дії струму - підключення TN-CS і TT. Особливість першого полягає в тому, що в нейтральному проводі захисний нуль поєднується з робочим, тоді як друге має глухозаземленою нейтраль. Подача ж електрики до приватного будинку найчастіше відбувається з використанням повітряних ліній зі схемою заземлення TN-C, які характеризуються наявністю фазного провідника (L) і поєднаного з нулем захисного провідника PEN. Для підключення власного земляного контуру застосовують два способи:

• перетворення традиційної схеми в TN-CS;
• під'єднання до «землі» по системі TT.

Забігаючи наперед, відзначимо, що підключення за схемою TT отримало більше поширення, оскільки має на увазі заземлення всіх струмопровідних частин обладнання. Проте розглянемо обидва ці способи.

Підключення TN-CS

Вище вже неодноразово говорилося, що окремий захисний провід в системі TN-C не передбачено. Щоб отримати точку підключення до заземлення, поєднаний PEN-провідник розділяється на дві окремі лінії - захисну (РЕ) і нульову робочу (N).

При підключенні TN-CS провід PEN поділяють на дві окремі лінії

З цією метою в електрощит монтують заізольовані шину N, крім того, встановлюють PE-шину, підключену до кожуха шафи. До останньої підключають PEN-провід від лінії електропередачі. Як шин використовуються відрізки мідної стрічки, перетин якої відповідає максимальній силі струму. Потім встановлюють перемичку між двома шинами, а сам щит підключають до контуру заземлення. Фазний провід монтують на окрему ізольовану шину.

Підключення за схемою TT

Цей тип захисту не потребує ніякого поділу PEN-дроти. Як і в попередньому випадку, фазний провід кріплять до окремої ізольованої шині, а поєднаний з робочою нейтраллю PEN-провідник з'єднують з іншого ізольованою від щита шиною. Надалі його вважають звичайним нульовим проводом. Заземлюючий контур під'єднують до металевого кожуха шафи, тому він не пов'язаний з PEN-дротом.

Заземлення, підключений за схемою TT, передбачає ізоляцію ліній N і PE

Завдяки особливостям цього підключення з'являються переваги в порівнянні зі схемою TN-CS:

• при отгоранія поєднаного з робочою нейтраллю PEN-провідника корпус будь-якого споживача не виявиться під напругою (потенціал дорівнюватиме нулю);
• відсутність зв'язку між нулем мережі і захисним проводом унеможливлює ситуацію, коли на корпусі електроустаткування з'являється напруга перекосу фаз.

Скептики можуть заявити, що описані вище випадки викличуть спрацьовування пристрою захисного відключення (УЗО), яким сьогодні обладнають практично всі захисні системи. Тим не менш, не варто випробовувати долю і сподіватися на електроніку - краще забезпечити себе подвійним захистом. Слід зазначити, що внаслідок необхідності в додаткових реле напруги і УЗО система TT обходиться споживачам дорожче, ніж TN-CS, тому при її виборі треба бути готовим до додаткових витрат.

Відео: системи заземлення TN-CS і ТТ

Монтаж контуру заземлення своїми руками

Роботи з облаштування заземлюючого контуру виконують поетапно, починаючи від проектування і розрахунку системи і закінчуючи монтажем контуру.

Вибираємо робочу схему

На першому етапі необхідно визначитися зі схемою, за якою буде побудовано заземлення приватного будинку. Сьогодні використовуються переважно системи двох типів:

1. Замкнутий контур, в якому електроди розташовуються по кутах уявного трикутника. Перевага цієї схеми полягає в тому, що пошкодження перемички між окремими електродами практично не впливає на працездатність системи - струм буде протікати з іншого боку.

   Схема замкнутого контуру заземлення передбачає з'єднання всіх заземлювачів між собою

2. Лінійна схема, в якій окремі електроди з'єднуються послідовно. Недоліком подібного підключення є те, що пошкодження з'єднує ланки «відсікає» від захисного підключення окремі стрижні або весь контур (в залежності від того, наскільки місце обриву віддалене від точки введення).

   Лінійний контур заземлення складається з електродів, які з'єднують послідовно

Крім цього, стрижні можна вбити будь-яким довільним чином - у формі овалу або прямокутника. Головне, щоб при цьому дотримувалися вимоги щодо надійності і опору заземлювачів.

Розрахунок параметрів заземлюючого контуру

Визначення параметрів заземлення виробляють виходячи з максимального опору «земляного» контуру, який мав би перевищувати 4 Ом. Фахівці рекомендують розраховувати захисну систему на опір штучного заземлювача, рівне 1 Ом.

У домашніх умовах виконати повноцінне проектування дуже складно, оскільки фундаментальний підхід вимагає визначення безлічі параметрів - питомої опору грунту з урахуванням його промерзання і зневоднення, опору розтікання, зміни вологості грунту і т. Д. В принципі, такий серйозний підхід потрібен для промислових енергоустановок. На приватному подвір'ї можна скористатися спрощеним методом.

Для визначення параметрів вертикального контуру користуються формулою P1 = 0,84 × p / L, де P1 - опір контура в Ом, p - питомий опір ґрунту, Ом × м, а L - довжина штиря, м.

Для випадків, що передбачають використання декількох вертикальних заземлювачів, розраховують параметри окремих стрижнів P = P1 / 0,9 × m, де P - опір одиничного стрижня в Ом, а m - число заземлювачів в контурі.

У цих формулах «темною конячкою» є лише питомий опір ґрунту. Знаючи його величину, по першій формулі нескладно розрахувати опір контуру. Підставляючи це значення в друге рівняння, отримують необхідну кількість заземлювачів при обраної довжині кожного електрода.

Якщо немає можливості визначити питомий опір ґрунту за допомогою спеціального обладнання, то можна взяти дані з таблиці для грунту будь-якого типу.

Таблиця: питомий опір грунтів

Крім того, можна скористатися практичним методом визначення опору грунту на ділянці, обраному для установки заземлюючого контуру. Для цього електрод вбивають в грунт, періодично вимірюючи опір. Якщо при подальшому зануренні його значення перестало змінюватися, то вважають, що стрижень знаходиться на глибині, де питомий опір ґрунту залишається постійним. Далі цей заземлитель пов'язують з іншими електродами контуру, які встановлюють аналогічним способом.

Визначаємо місце монтажу захисної конструкції

Перед тим як приступити до монтажу захисної споруди, вибирають рівну площадку, яка віддалена від будинку на відстань не менше 1,5 м і не більше 10 м.

Місце для контуру заземлення повинно знаходитися недалеко від будинку

При розміщенні конструкції керуються такими правилами:

1. Забороняється монтаж контуру заземлення в місцях регулярного перебування людей або тварин, оскільки при відведенні струму в грунт живі істоти потрапляють під дію крокової напруги. Якщо виконати це правило немає можливості, то ділянку необхідно захистити.
2. Краще, якщо заземлюючих пристроїв буде встановлено з північної сторони будинку - як правило, грунт там більш сира, а значить, контакт зі стрижнями буде краще.
3. Не рекомендується встановлювати елементи системи поряд з тепловими інженерними системами, оскільки надмірне висихання грунту підвищує опір контуру.
4. Електроди монтують нижче точки промерзання грунту. Мінімальна глибина установки заземлювачів - 0,5 м.

Надто вологий грунт на обраній площадці позитивно позначається на опорі системи. У таких місцях заземлення працює найкраще, ось тільки існує небезпека швидкої корозії стрижнів. У цьому випадку використовують електроди збільшеної товщини, а також стрижні, покриті спеціальними струмопровідними матеріалами.

Фарбування або покриття заземлювачів фарбою чи іншими захисними складами, які знижують провідність струму, забороняється. Це призведе до збільшення опору контуру, що негативно позначиться на його працездатності.

Які інструменти і матеріали знадобляться

Для побудови власної системи заземлення слід підготувати такі матеріали:

• сталевий куточок 50х50 мм, труба діаметром не менше 32 мм з товщиною стінок від 3,2 мм або пруток товщиною 10-12 мм - три відрізка розрахункової довжини;
• металева шина перетином не менше 40х4 мм - три відрізки по 120 см і одна смуга довжиною від місця установки контуру до електричного щита або місця введення в будинок;
• болт з гайкою М8 або M10;
• провідник мідний перетином не менше 6 мм 2.

Якщо ви зацікавилися виготовленням заземлюючого контуру, то, швидше за все, у вашій майстерні знайдуться такі інструменти:

• зварювальний трансформатор або напівпровідниковий інвертор;
• кутова шліфувальна машина, яку у нас називають «болгаркою»;
• електрична дриль і свердла по металу Ø 10 мм або Ø 12 мм (в залежності від діаметра використовуваного болта);
• коло для різання металу;
• лопата штіковие;
• кувалда;
• перфоратор або ударний дриль;
• рулетка.

Після того як будуть підготовлені необхідні матеріали та інструмент, можна приступати до спорудження заземлення своїми руками.

Земляні роботи

1. На обраній ділянці проводять розмітку траншей під майбутній контур заземлення. Найчастіше для побутових цілей використовують конструкцію у формі трикутника, тому по кутах уявної фігури вбивають в землю невеликі кілочки. Відстань між ними повинна становити 1,2 м - це значення є оптимальним і виявлено експериментальним шляхом.

   Траншея для монтажу контуру заземлення має форму трикутника

2. Після цього по контуру трикутника копають траншеї глибиною від 0,5 до 0,7 м - вони знадобляться для з'єднання електродів в єдину систему. Таку ж канаву необхідно викопати у напрямку до дому - в неї буде покладена сполучна шина. Ширина траншей може бути довільною. Важливо тільки, щоб він не сковував рухів при виробництві зварювальних робіт.

монтаж контуру

Збірка заземлюючого контуру є основною частиною процесу, тому монтаж ведуть в суворій відповідності з розробленим раніше проектом.

1. Після того як всі стрижні будуть забиті в землю на потрібну глибину, їх кінці зварюють, отримуючи металевий каркас у формі трикутника.

   З'єднання штирів між собою виконують зварюванням

2. Відповідно до прийнятої схемою, по кутах трикутної траншеї в землю забивають електроди. Щоб полегшити роботу, один кінець заземлювачів слід зробити гострим. Для цього болгаркою зрізають метал, отримуючи подобу списа або наконечника стріли.

   Електроди заземлення повинні мати загострені краю

3. Мінімальна глибина, на яку заземлювачі необхідно забивати в землю, становить 2 м. Зверху повинні залишитися верхівки штирів для того, щоб можна було з'єднати їх зварюванням.

   Для з'єднання стрижнів в замкнуту систему замість сталевої штаби можна використовувати металеві куточки

4. Окрему шину укладають в траншею, яка веде у напрямку до дому, після чого зварюванням прихоплюють до найближчого стрижня. На іншому її кінці в металевій смузі виконують свердління Ø10-12 мм. За допомогою болта і гайки кабель заземлення кріплять до металевої шині, після чого конструкцію засипають ґрунтом.

   Надійне підключення контуру заземлення до кабелю отримують за допомогою нарізного сполучення

Для підвищення токопроводімость грунту місця установки електродів поливають розчином кухонної солі у воді. Будучи відмінним електролітом, соляний розчин сприяє зниженню опору контуру. Недоліком є ​​те, що ця суміш є ще й хорошим окислювачем, тому метал починає активно іржавіти, а опір системи - рости. Разом з тим цей спосіб можна без проблем використовувати в системах з шинами і електродами з нержавіючої сталі.

Перевірка правильності монтажу

Перевірку проводять після закінчення монтажних робіт. Якщо є доступ до спеціального обладнання, то можна використовувати прилади типу ТН-200, ЕР-183М, Extex GRT300. Їх принцип роботи побудований на вимірюванні величини опору між заземлювачами і двома заглиблених в грунт електродами. Для цього:

1. Комплектні стрижні вбивають в землю до спеціальної мітки або на глибину більше 50 см і зачищають невелику ділянку на шині.
2. Згідно з інструкцією виконують приєднання приладу до штирів і сполучної шині, після чого зчитують показання. У мережі 220 В прилад повинен показувати опір не більше 4 Ом, а для трифазної системи і того менше - до 2 Ом.

Правильність монтажу перевіряють спеціальними приладами - вимірювачами опору заземлення

При використанні вимірювача опору заземлення М-416 електроди встромляють в грунт на відстані не менше 10 м одна від одної і більше 20 м від найближчого заземлювача.

Якщо доступу до таких точним приладів у вас немає, то перевірити працездатність заземлення для мереж 220 В можна старим «дідівським» способом, який, тим не менш, зможе дати відповідь про придатність зробленої вами конструкції.

1. Беруть лампочку потужністю 100 Вт з патроном, до якого підключають два багатожильних провідника.
2. Їх кінці зачищають і включають в розетку - лампочка при цьому повинна яскраво горіти.
3. Після цього за допомогою індикаторної викрутки визначають, який контакт розетки відповідає фазі і підключають імпровізований «пробник» до цього висновку і контуру заземлення.

Перевірити працездатність системи заземлення можна за допомогою лампи розжарювання

Якщо світло при цьому не менш яскравий, ніж при включенні в мережу 220 В, то все зроблено правильно. Тьмяне світло означає високий опір або поганий контакт між окремими елементами заземлюючого контуру. Якщо ж лампочка не горить зовсім, то це вказує на обрив в системі або неправильний монтаж.

Відео: як спорудити надійне заземлення приватного будинку своїми руками

Система заземлення повинна бути обладнана в кожному будинку. Установка захисного контуру своїми руками не є якоюсь непосильним завданням. Все, що знадобиться для її вирішення - це правильний розрахунок і акуратний монтаж. Важливо тільки не забувати про правила техніки безпеки при проведенні робіт, пов'язаних з напругою 220 В або 380 В. Якщо ви не впевнені в своїх силах, то перевірку системи слід довірити знайомому електрику або людині, добре обізнаний в тому, де шукати ту саму «фазу ».