Для чего нужен контур заземления

До недавних пор устройство защитного заземления касалось только электрических сетей промышленных предприятий и других объектов повышенной мощности.

Однако, современный технический прогресс вызвал резкий рост всевозможных приборов и оборудования, используемых в быту.

В связи с этим, в домашних условиях все чаще стали использоваться трехфазные сети, существенно возросла нагрузка на кабели, проводники и на свет, поэтому перед многими хозяевами уже не возникает вопрос, для чего нужно заземление и стоит ли его устанавливать.

Зачем нужен контур заземления

Существует высокая степень риска выхода из строя бытовой и компьютерной техники при ее эксплуатации без заземляющих устройств.

Во многих жилых домах до сих пор используется проводка старого образца, где нет какой-либо защиты.

Для обеспечения нормальной работы домашней электроники в этих условиях, владельцы квартир и частных домов нередко вынуждены самостоятельно делать заземление в частном доме или квартире.

Современные квартиры и частные дома заполнены большим количеством мощного электрооборудования. В повседневной жизни хозяева все чаще пользуются водонагревательными бойлерами, стиральными машинами-автоматами, микроволновками, электроплитами, и т.д. Сюда же входит и теплый пол.

Провода и кабели пропускают через себя токи с высокими значениями силы и напряжения. Изоляция, нарушенная в любом из них, легко становится причиной поражения электрическим током и других серьезных негативных последствий. Во избежание подобных случаев нужно заземление в доме, в том числе на освещение и на выключатель.

Суть данных систем заключается в преднамеренном соединении с землей при помощи проводников всех частей и конструкций оборудования, не проводящих электрический ток. Если сеть функционирует нормально, то подача к ним напряжения не производится. Поступление тока на эти участки происходит лишь тогда, когда нет герметичности изоляции и образуется прямой контакт с токоведущими частями.

В таких случаях в действие вступают физические законы, когда ток начинает течь на участок с меньшим сопротивлением. Подобная ситуация как раз и возникает при нарушениях изоляции токоведущих конструкций, кабелей и проводов.

Это приводит к так называемому пробою на корпус, при котором кабель пропускает ток на металлическую деталь с очень низким сопротивлением.

В случае соприкосновения с такими частями, если есть напряжение, человек попадает под удар электрического тока.

Следовательно, основное назначение заземления заключается в предотвращении подобных ситуаций. Человеческое тело обладает низким сопротивлением, а сопротивление земли вообще нулевое. Поэтому при выборе человека или земли ток выберет землю и начнет течь в ее направлении.

Однако, между человеком и землей находится заземляющее устройство, изготовленное из материалов, не обладающих нулевым сопротивлением. В этих системах оно должно быть минимальным, тогда электрические токи, проходящие через человека, будут иметь допустимые параметры, а все излишки уйдут через контур.

Монтаж электропроводки под гипсокартон

Как работает заземление

Для того чтобы сделать эксплуатацию бытового и промышленного оборудования максимально безопасной, их металлические конструкции необходимо соединить с землей.

Данный способ позволяет с высокой эффективностью предотвращать поражения электротоком при аварийных ситуациях. В таких случаях даже при самых качественных защитных автоматах нет быстрого обесточивания сети.

Система заземления образует цепь с минимальным сопротивлением, компенсируя негативное воздействие тока на человеческий организм.

Следует точно знать, на чем основано заземление. Наиболее наглядным считается пример, когда поражение током может наступить при касании токоведущих частей. В каком-либо устройстве из-за некачественного контакта происходит разрушение изоляции проводника, находящегося под напряжением. В случае контакта этого провода с металлической деталью прибора, ток начнет поступать на его корпус.

Особенностью электричества является невидимое и неслышимое действие, не позволяющее своевременно распознать опасное состояние. То есть человек, совершенно не догадываясь об опасности, касается устройства и попадает под удар электротока.

Заземление помогает успешно избежать негативных последствий. Ток в аварийной ситуации просто течет в землю, а устройства защитного отключения срабатывают и отключают сеть.

Если же защита по каким-то причинам не сработала, человек все равно окажется защищенным, поскольку его сопротивление существенно выше, чем у контура.

Как уже отмечалось, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления и не причинит особого вреда. Сечение провода заземления можно подобрать по таблице.

Конструктивные особенности контура заземления

В однофазных и трехфазных электрических сетях схемы контура заземления практически не различаются между собой. В землю закапывается несколько электродов, после чего все сооружение соединяется между собой, какое и становится заземляющим контуром. Сама сборка выполняется в виде треугольника или квадрата.

Иногда электроды можно ставить последовательно, образуя конфигурацию незамкнутого контура. Каждый из вариантов выбирается в зависимости от конкретных условий. Соединения выполняются сваркой или с помощью болтов, а затем через специальный кабель готовая система подключается к распределительному щиту.

Почему не допускается произвольное расположение контура? Правильная установка требует соблюдения определенных правил и технических норм. Например, минимальное расстояние от здания составляет 1-2 метра, а максимальное – не более 10 метров.

Следует учитывать и глубину, на которой должны залегать электроды. В первую очередь учитываются особенности грунтов, наличие или отсутствие грунтовых вод, и расстояние их от контура. Закладка элементов осуществляется за уровнем промерзания земли. Такая конструкция позволяет создать эффективное заземление ванны в квартире.

Материалом для электродов чаще всего служат стержни, изготовленные из черного металла. Прежде всего, это различные виды металлопроката – уголки, трубы, гладкая арматура, двутавр и т.д. Сложная конфигурация проката не влияет на функциональность всей схемы, выбор следует делать исходя из удобства забивания в землю тех или иных конструкций. Чаще всего используются стальные уголки.

Следует учитывать, что площадь сечения любого проката должна быть не ниже 1,5 см2. Общая схема и количество стержней устанавливаются опытным путем или рассчитываются по специальной методике.

Системы заземления TN-C, TN-S, TNC-S, TT, IT

Для чего нужно повторное заземление

Используя заземление, изготовленное по схемам, не стоит исключать вероятность появления напряжения, опасного для здоровья и жизни людей. Оно возникает в результате обрыва заземленных проводов и кабелей, расположенных в электроприборах. В таких случаях дополнительную безопасность обеспечивает повторное заземление, установленное по диспетчерскому сигналу.

Его основная функция заключается в снижении напряжения, появляющегося во время касания токопроводящих частей приборов. В результате, при наличии замыкания снижается вероятность получения электротравмы на заземляемом участке.

Работа повторного заземления происходит следующим образом. Когда на корпусе отдельного устройства происходит замыкание, часть электрического тока будет уходить в землю.

Наступает снижение разности потенциалов между землей и корпусом, и человек оказывается защищенным от поражения током. При использовании заземления по схеме TN-C, устройство повторного заземления затрагивает нулевой провод.

В этом случае проводник связывается с землей через установленные интервалы и используется совместно с основным заземляющим контуром.

Если же используется система TN-C-S, то повторное заземление затрагивает проводник PEN, в точке его ввода в здание. В таком варианте защитные функции будут осуществляться с помощью заземленного проводника РЕ. Точно такие же действия выполняются на вводах в электроустановках, напряжение которое не превышает 1 кВ, повышая тем самым безопасность для обслуживающего персонала.

Повторное заземление, установленное на вводе дома или бани, вне зависимости от конструкции, не пропускают в домашнюю сеть наведенные токи, в том числе и СВЧ, которые могут попасть сюда посредством внешних коммуникаций. Таким образом обеспечивается дополнительная защита электронной бытовой техники и оборудования. Данная мера способствует снижению потенциала на корпусе приборов в случае обрыва нулевого проводника.

Устройства повторного заземления дадут максимальный эффект и повысят уровень безопасности, если в цепях электроустановок они будут установлены вместе с автоматическими выключателями и предохранителями. Технические характеристики этих устройств должны соответствовать параметрам данной сети.

Очень многое зависит от материала и сечения нулевого и заземляющего проводников. Нулевой провод располагается непрерывно на всем протяжении от каждого устройства до нейтрали индивидуального источника питания. Соединения на участке выполняются сваркой, а на нейтрали с помощью болтов или сварки.

Преимущества модульных систем

Устройство заземляющего контура в том числе и для бани, требует проведения сварочных и других строительных работ.

Кроме того, нужно выполнить все расчеты, определиться с размерами конструкции и параметрами сети и надежно соединить все элементы системы в единое целое.

Подобный комплекс мероприятий под силу далеко не каждому домашнему специалисту, поэтому для облегчения монтажа можно воспользоваться модульными системами.

Стандартный набор укомплектован стальными стержнями-заземлителями, на которые нанесено медное покрытие. Максимальная длина составляет 1,5 м, а диаметр – 14 мм.

Каждый конец заземлительного стержня имеет резьбу, также покрытую слоем меди. С помощью муфты, накручиваемой на концы, стержни могут соединяться друг с другом в единое целое.

Конец нижнего стержня дополняется муфтой-наконечником в виде конуса, облегчающей забивание.

Прокладка наружной электропроводки

Под разные грунты существует несколько типов таких наконечников. Кроме основных компонентов, в комплекте есть зажимы, для соединения с заземляющими стержнями и полосами. В качестве антикоррозийной защиты используется специальная паста, которая наносится на все узлы и детали.

Данные системы позволяют достаточно легко собрать схему заземления своими руками. Особенно она актуальна для частных объектов, особенно в деревянном доме. Правильно выполненный монтаж гарантирует эффективную и безопасную работу любой готовой схемы, надежную защиту электрооборудования и помещений бани.

Зачем нужно заземление в розетке

Во всех современных домах и в помещении бани устанавливаются устройства защитного отключения – УЗО, способные быстро обесточить квартиру при возникновении утечек тока. Кроме того, новые квартиры оборудуются специальными розетками с контактами, куда подключается защитное заземление.

Необходимость таких розеток вызвано следующими причинами и техническими требованиями:

• Заземление обеспечивает безопасность всех проживающих в квартире. При наличии аварии ток пойдет не по человеческому телу, а стечет на провод заземления. Одновременно в щитке сработает УЗО и обесточит квартиру.
• Специальные розетки требуются для заземления и подключения мощных приборов и оборудования – стиральных машин, водонагревателей, микроволновых печей, электроплит и другого аналогичного электрооборудования, к которым относится и теплый пол.

Розетки с функцией заземления в частном доме и квартире оборудуются тремя контактами. Два из них являются обычными фазой и нулем, а третий служит для подключения заземляющего провода. Он подводится к электрощиту и подключается к специальной клемме. Такая же схема и на удлинителе.

Розетки с заземляющим контактом могут подключаться только в электрических сетях с трехжильной электропроводкой и тогда можно делать заземление в квартире. В обычных сетях их использование теряет всякий смысл, поскольку функция защиты, например, бани в этом случае выполняться не будет.

Нужно ли заземление на даче

Зачем нужно делать заземление в частном доме? Установку заземления на даче стоит выполнить, если данный объект электрифицирован. В дачных массивах централизованно устанавливаются простые и недорогие приспособления, не только защищающие от поражения током, но и предупреждающие возникновение пожара.

Кроме того, нужно делать заземление на даче индивидуально. Это особенно актуально во время грозы, когда удар молнии может поразить человека и вывести из строя дорогостоящие электрические приборы.

Заземление – что это простыми словами и для чего нужно, как работает

Тело человека – хороший проводник электрического тока. Самыми высокими показателями электропроводности обладают мышцы и подкожная-жировая клетчатка, то есть как раз те места, которые первыми контактируют с внешним источником тока, будь то оголенный провод или неисправный электроприбор.

Ток проникает в тело через поры и каналы потовых желез, поэтому очевидно, что сухая кожа отличается более высоким сопротивлением, чем влажная.

Так, при контакте с напряжением 220 В значение силы тока, воздействующей на мокрый кожный покров, составляет порядка 220 мА.

При такой электротравме смерть наступает мгновенно, учитывая, что опасным для организма считается показатель уже в 15мА, а смертельном опасным – 100 мА.

Это доказывает необходимость разработки мер, которые предотвращают случайное поражение электрическим током во всех областях человеческой деятельности, как на производстве, так и в быту. Одна из таких мер – установка заземляющих устройств (ЗУ).

Что такое заземление

Если говорить простыми словами, это защитная система, которая предотвращает от ударов током при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением. Вся конструкция состоит из следующих частей:

• Металлический контур
• Заземляющая шина
• Разводка проводов заземления

Контур представляет собой 4-6 штырей (электродов), забитых в грунт и соединенных между собой металлическими полосами. Необходимая глубина заземляющего устройства – 2,5-3 метра, то есть ниже уровня промерзания почвы. Это требуется для того, чтобы даже зимой контур получал доступ к влаге, проводящей ток.

Вверху одного вертикального электрода располагается «контактная зона» (чаще всего в виде болта с резьбой), от которой берет начало медная шина, ведущая в специальную планку в распределительном щитке.

От главной заземляющей шины, в свою очередь, расходятся медные жилы к розеткам потребителей. Эти провода, по сути, отвечают за подключение заземления – к примеру, в современных домах разводка от щитка выполняется трехжильным кабелем, где одна из жил – желто-зеленого цвета – отведена «под землю».

Рис 1. Устройство заземления. а) – заземление в линию; б) – контур заземления

Требования к заземлению

Обеспечение безопасности потребителя при работе с электрическими приборами – приоритетная задача производителей и эксплуатантов электроустановок, поэтому в этой сфере действует ряд норм и правил. Отметим основные:

• Заземлять нужно все, что имеет металлический корпус: котлы, станки, насосы, инструменты, оборудование;
• Штыри и соединения контура должны отличаться антикоррозионностью и износостойкостью, что обеспечивается правильным выбором материала и диаметра – например, для этих целей нередко используется нержавеющая сталь с поперечным сечением не менее 90 кв. мм;
• Заземлители должны всегда находиться во влажной почве – для этого нужно учесть географические, климатические и геологические особенности региона и выбрать правильную глубину размещения металлических электродов.

Почему человека бьет током

Смоделируем ситуацию:

1. В бытовом электрическом приборе, установленном без заземления (к примеру, в стиральной машине), нарушилась целостность проводки. Причины могут быть любые – естественный износ, механические повреждения, вредительство насекомых или грызунов.
2. В результате на корпусе агрегата скапливается электрический разряд.
3. Человек прикасается к устройству и получает удар током.

Важно понимать, что ток при этом движется по замкнутой цепи, где тело человека выступает как одно из звеньев. Если бы мы, скажем, летали по воздуху, то электрические травмы были бы нам практически не страшны – посмотрите на птиц за окном: они спокойно сидят на высоковольтных проводах, не догадываясь о смертельной опасности.

Однако мы, в отличие от птиц, ходим по земле, которая, в свою очередь, считается идеальной точкой с нулевым потенциалом. Получается, что тело человека выступает как проводник, по которому электрический ток от неисправного электроприбора или оголенного провода устремляется к земле, чтобы уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках, как того требуют законы природы.

Как работает заземление

Ток движется по пути наименьшего сопротивления. Этот простой принцип лежит в основе работы заземления: наш кожный покров обладает более высоким сопротивлением, чем металлический провод, поэтому при касании поверхности под напряжением ток сразу уходит в землю, не причиняя человеку вреда. Это главное, что нужно понимать о работе ЗУ.

Есть и еще один фактор, который обеспечивает работу заземления – бесконечно обширное «сечение» грунта. Обратимся к физике: ток, уходя во влажную почву, запускает цепную реакцию ионов, которые передают энергию все дальше и дальше, практически до бесконечности.

Чем больше электрически заряженных частиц (ионов) участвует в процессе, тем быстрее передается энергия, рассеивается ток и, следовательно, тем эффективнее работает заземление.

Добавим, что здесь немаловажную роль играет и достаточный диаметр металлических электродов, входящих в контур заземляющего устройства.

Заземление и зануление – в чем отличие

Кроме установки ЗУ, существует еще один способ, защищающий человека от удара током от неисправных электроустановок. Это зануление (другое название: заземление на ноль).

Его суть в том, что при возникновении неисправности возникает короткое замыкание, что приводит к отключению автомата-предохранителя.

Технически это реализовано так: корпус электроустановки соединяется с нейтралью источника питания, то есть с заземленной точкой трансформатора.

Простыми словами, разница между занулением и заземлением в том, что в первом случае питающая цепь отключается из-за превышения токовой уставки автомата, а во втором – опасный ток отправляется в грунт и «растекается» в его влажной среде.

В многоквартирных высотках заземлять электроприборы технически сложно, поэтому здесь чаще всего используется зануление (наряду с УЗО). В частных домах, наоборот, удобнее всего сделать систему заземления.

Для чего применяются УЗО и дифавтоматы

Эксплуатация заземляющих устройств невозможна без дополнительных приборов. К главным из них нужно отнести устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. Несмотря на внешнюю схожесть, они используются для разных задач:

1. УЗО отключается в момент появления в сети так называемого тока утечки, который может привести, с одной стороны, к возгоранию (при повреждении электропроводки изоляция начинает сильно греться), а с другой – к удару током, если человек дотронется до неисправного оборудования. УЗО всегда работает «в связке» с обычным автоматом.
2. Дифференциальный автомат соединяет в себе функции устройства защитного отключения и автомата, то есть он защищает систему электропроводки от перегрузок и коротких замыканий, а человека – от электрических травм.

Таким образом, заземление представляет собой металлический провод, уходящий в почву и предназначенный для «утекания» тока в землю при возникновении неисправности в системе электроснабжения.

Заземление: теория и практика

В данной статье будут рассмотрены следующие вопросы:

• Для чего нужно заземление (защитное зануление)
• Требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ) к заземлению (защитному занулению)
• Способы реализации заземления (защитного зануления).

Итак, для чего же заземление все-таки нужно? Компьютер без него вполне работоспособен и, как правило, с успехом выполняет возложенные на него пользователем задачи. В общем и целом все так. Но… есть ряд небольших нюансов.

Помехи

В большинстве блоков питания компьютеров на входе стоит элементарный фильтр, состоящий из двух конденсаторов, задача которого сводится к тому, чтобы не пропустить высокочастотную составляющую.

Фильтр может быть и более продвинутым, включающим в себя катушки индуктивности (зависит от «серьезности» производителя БП), но, в большинстве случаев, это фильтр, показанный на рисунке.

В результате, в зависимости от емкости конденсаторов, мы получаем на корпусе компьютера потенциал порядка 100 В относительно фазного (L) и нулевого (N) провода. Иначе говоря, при определенных условиях при прикосновении к корпусу компьютера можно получить удар электрическим током.

Впрочем, в помещениях, где разводка сети выполнена по трехфазной схеме, ситуация гораздо хуже: разность потенциалов между корпусами компьютеров, сидящих на разных фазах, пойдет уже на сотни вольт. В результате, при объединении компьютеров, к примеру, в сеть, практически гарантированно получаем повреждение аппаратного обеспечения.

Кстати, те господа, которые применяют сетевые фильтры (ZIS, APC и т. д.) при отсутствии заземления (защитного зануления), в свете вышесказанного на самом деле используют просто удлинители за $20 и выше.

Защита от электромагнитного излучения

В смысле того излучения, которое оказывает вредное влияние на организм человека. Фирмы-производители постоянно борются за снижение электромагнитного излучения.

Приходится им бороться — постоянно ужесточаются стандарты и требования. В общем, частоты растут, а уровень излучения должен снижаться.

Так вот, все эти мероприятия практически сводятся к нулю в результате неправильного подключения аппаратуры.

Подведем итог. Заземление нужно, чтобы:

• Уменьшить электромагнитное излучение высокой частоты
• Уменьшить выброс помех в электрическую сеть
• Уменьшить влияние внешних помех на аппаратуру
• Обеспечить нормальную работу аппаратуры в составе сети
• Исключить поражение человека емкостным током

Теперь попробуем разобраться, какие требования предъявляются к электрической сети в общем, и к заземлению в частности.

Основным документом в данном вопросе, безусловно, являются «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). Все монтажные работы и, впоследствии, приемо-сдаточные испытания базируются на требованиях ПУЭ.

Здесь стоит отметить один, на мой взгляд, любопытный факт. Дело в том, что те или иные требования к электроустановкам определяются в первую очередь исходя из категории помещения с точки зрения электробезопасности.

Согласно ПУЭ существует три категории помещений:

1. Без повышенной опасности
2. С повышенной опасностью
3. Особо опасные

Согласно этой классификации квартиры попадают в категорию помещений с повышенной опасностью.

Но при этом, в ПУЭ до 1999 года они относятся к так называемым жилым помещениям где, оказывается, нет необходимости в заземлении (занулении). И только в седьмом издании ПУЭ (утверждено 06.10.

1999) эта позиция была пересмотрена. Более того: были введены требования, которые уже давно применяются в, скажем так, передовых странах.

Ниже будут приведены некоторые пункты правил, касающиеся заземления, но вначале хотелось бы остановиться на некоторых понятиях.

Электрические сети делятся на сети с изолированной и глухозаземленной нейтралью. В наше стране для питания жилых помещений, как правило, используются сети с глухозаземленной нейтралью (заземлена средняя точка генератора), поэтому корректнее говорить не «заземление», а «защитное зануление» (РЕ).

Фазное напряжение Напряжение между фазным (L) и рабочим нулевым (N) проводниками. Для сети 380/220 В — 220 В.Линейное напряжение Напряжение между двумя фазными (L) проводниками. Для сети 380/220 В — 380 В.Рабочий ноль (N) Проводник, обеспечивающий вместе с фазным проводником питание потребителя.

УЗО — устройство защитного отключенияПринцип работы устройства основан на правиле Кирхгофа (сумма токов равна нулю). Устройство отслеживает токи утечки, возникающие при прикосновении человека к токоведущему проводу, повреждении изоляции и т. п. Наиболее распространены УЗО с током отсечки 10 мА, 30 мА и 300 мА.

При этом в жилых и общественных помещениях, как правило, применяются УЗО с током отсечки 30 мА. Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара.

Выдержки из ПУЭ

7.1.21.

При питании однофазных потребителей зданий от многофазной распределительной сети допускается для разных групп однофазных потребителей иметь общие N и PE проводники (пятипроводная сеть), проложенные непосредственно от ВРУ1, объединение N и PE проводников (четырехпроводная сеть с PEN) не допускается.

При питании однофазных потребителей от многофазной питающей сети ответвлениями от воздушных линий, когда PEN проводник воздушной линии является общим для групп однофазных потребителей, питающихся от разных фаз, рекомендуется предусматривать защитное отключение потребителей при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN проводника. Отключение должно производиться при вводе в здание, например воздействием на независимый расцепитель вводного автоматического выключателя посредством реле максимального напряжения, при этом должны отключаться как фазный (L), так и нулевой рабочий (N) проводники.

• При выборе аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе, предпочтение, при прочих равных условиях, должно отдаваться аппаратам и приборам, сохраняющим работоспособность при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN или N проводника, при этом их коммутационные и другие рабочие характеристики могут не выполняться.
• Во всех случаях в цепях PE и PEN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.
• Допускаются соединения, которые могут быть разобраны при помощи инструмента, а также специально предназначенные для этих целей соединители.

7.1.34.

В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами².

В жилых зданиях сечения медных проводников должны соответствовать расчетным значениям, но быть не менее указанных в таблице:

Наименование линий	Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, мм²
Линии групповых сетей	1,5
Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику	2,5
Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир	4

7.1.36.

1. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего назначения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники).
2. Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий.
3. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать на щитках под общий контактный зажим.

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

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

Схема устройства заземления частного дома Источник tirez.ru

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

Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением Источник plotnikov-pub.ru

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

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

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

Современные системы заземления и рекомендации ПУЭ

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

Про разницу между системами TN и TT – на видео:

Расшифровка аббревиатур

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

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

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

Системы заземления в сетях переменного тока Источник zen.yandex.uz

Система TN-C

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

Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен.

Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения).

По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).

Система TN-S

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

Система TN-C-S

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

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

Отличия системы TN-C-S Источник keaz.ru

Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы

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

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

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

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

Из чего состоит модульно-штыревое заземление Источник ecoask.ru

Модульно-штыревое заземление

Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением.

Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой.

Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.

Комплект модульного заземления Источник tirez.ru

Контур из черного металла

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

Требования к сопротивлению заземляющего устройства

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

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

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

Как проводятся измерения — на видео:

Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C

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

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

Схема разделения проводника PEN Источник tirez.ru

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

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

Зачем при наличии заземления нужно УЗО

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

Принцип действия УЗО Источник tirez.ru

Схема без заземления и УЗО

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

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

УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)

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

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

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

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

Газовый котел и УЗО

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

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

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

Все детали газового котла заземлены в обязательном порядке Источник pinterest.com

Какие проводятся работы при монтаже заземления

Весь процесс создания заземляющего контура делится на следующие этапы:

• После определения безопасной глубины конструкции (там, где грунт всегда влажный) выкапывается траншея.
• Металлические стержни (заземляющие электроды) заглубляются в грунт.
• Собирается контур заземления: стержни, расположенные в ряд или в форме фигуры (обычно треугольник), соединяют лентой или трубами, свариваются последовательно.
• Контур дополнительно приваривается к токоотводу стальной лентой.
• Готовый заземлитель подключается к электрощиту, траншея засыпается.

При монтаже, грамотные специалисты учитывают некоторые важные нюансы:

• Контур должен располагаться ниже линии промерзания грунта. В противном случае, когда вода в земле превратится в лед, то грунт перестанет проводить ток и заземление не будет работать.
• Заземляющие электроды нельзя окрашивать, так как слой краски это диэлектрик и контакта контура с землей не будет.

Заземление в частном доме, схема контура Источник asutpp.ru

Заключение

Все, что стало привычным в повседневной жизни – холодильник, СВЧ-печь, гидромассажная кабина – не должно нести опасность. Грамотно спроектированное заземление в загородном доме, когда контур системы и корпуса приборов являются одним целым, должно обеспечивать безопасное электроснабжение, без риска для людей и их окружения.