Способы заземления в частном доме

Как сделать заземление в частном доме?

Одним из условий подключения коттеджа к поселковой электросети является наличие у строения контура заземления. Его параметры электрики энергоснабжающей организации проверяют перед подсоединением вводного кабеля к домовому ВРУ. Энергетики заботятся о безопасности даже тех, кто считает подобную защиту излишней. При этом сделать заземление в частном доме можно самостоятельно. Надо лишь к монтажу всех его элементов внутри и снаружи здания подойти максимально внимательно.

Содержание

Заземление в частном доме

Делать заземления требуется не только в частном доме, но и во всех постройках на участке. Оно во многом бессмысленно лишь в бане или веранде, где есть только освещение. В остальном – любой электрический инструмент или бытовой прибор (стиральная машинка, плита и т.п.) может стать источником поражения током. И провод «на землю» как раз предназначен для предотвращения этого.

Принцип работы заземления

Следует разделять защитное (PE) и функциональное рабочее (FE) заземление. По зданию проводами они идут раздельными контурами и нигде не соприкасаются между собой. Первое делается с целью повышения электробезопасности и является обязательным в частных домах. Второе предназначено для правильной работы электроустановок с трансформаторами или электродвигателями и в коттеджах обустраивается редко.

Варианты схем заземления

Домовая система заземления делится на две части

Первая представляет собой сеть дополнительных жил в электропроводке, которые посредством розеток подходят к каждому электрическому прибору в коттедже. Вторая делается в виде нескольких железных штырей забитых в землю на участке неподалеку от заземляемого здания.

Предназначенная для отвода опасного тока в грунт наружная составляющая заземления малоэтажного дома по форме может быть замкнутой либо линейной. В обеих конструкциях используется три-четыре штыря (электрода), которые заглубляются в почву. Но в первом случае они сверху соединяются по кругу, треугольником или прямоугольником, а во втором – одной линией.

Замкнутая

Замкнутый вариант контура заземления более надежен, но требует больше материала. Для его устройства на участке возле дома придется выделять много места под яму порядка 3х3 метра. Она будет хоть и неглубокой, но большой.

Замкнутая схема заземления

Линейная

Линейный аналог дешевле и проще. Однако к внутренней части системы заземления частного дома он подключается проводником только с одного края. Если в находящейся в земле линии произойдет разрыв, то часть внешнего контура просто выпадет из работы, а сопротивление оставшейся станет слишком высоким. В такой ситуации УЗО может и не сработать когда нужно.

Системы заземления применяемые для домов

Для коттеджей существует несколько вариантов организации системы заземления. И выбор подходящего зависит не столько от схемы электропроводки в построенном частном доме, сколько от того, чем располагают энергетики в поселке.

Самой простой и дешевой является схема TN-C. Защитный проводник в ней объединен с рабочим нулевым. Вся электропроводка в частном доме в этом случае делается двухжильной (фаза и N). Жил меньше, а соответственно стоимость монтажа внутридомовой электросети минимальна.

Однако при обгорании нуля защита в TN-C просто исчезает – если в данный момент с металлическим корпусом электроприбора соприкасается человек, то он обязательно получит удар током. Этот способ заземления дома считается устаревшим и сейчас не рекомендуется к применению.

Подключение по cхеме TN-C

Гораздо более надежный вариант тот, что сделан по схеме TN-S. Здесь сразу от подстанции идут два раздельных проводника N и PE. Такое заземление частного дома наиболее совершенно с технической точки зрения, но встречается редко, так как является слишком дорогостоящим (в первую очередь для энергетиков).

Схема подключения TN-S

Чаще всего сейчас применяется вариант TN-C-S. При нем от подстанции прокидывается совмещенный PEN проводник, который при вводе в дом уже разделяется на N и PE. Это более надежно и безопасно. Но в частном секторе зачастую используется его аналог со схемой ТТ. В этом случае от подстанции также идет одна защитно-нулевая жила, но сам коттедж дополнительно защищается отдельным контуром со штыревой конструкцией возле строения.

Схема подключения TN-C-S

Особенности схем заземления 220 В и 380 В

Независимо от того, двухфазные 220 В или трехфазные 380 В подведены к участку, заземление в частном доме можно выполнить по любой схеме. Вольтаж влияет только на количество фазных жил. PEN или N все равно идут в том или ином виде от подстанции, от них при выборе и надо отталкиваться.

Как правильно рассчитать

Находящееся в земле устройство заземления должно иметь сопротивление не более 4 Ом. Чтобы сделать его расчет правильно, необходимо обладать специфическими познаниями и разбираться в соответствующих довольно сложных формулах.
При вычислении должных размеров заземляющих штырей надо учесть:

• общее количество погружаемых электродов и их форму;
• удельное сопротивление грунтов на участке (причем на разной глубине);
• влажность почвы;
• применяемый в конструкции металл;
• расстояние между электродами и многое другое.

Таблица сопротивляемости грунтов

На фото подобное устройство не выглядит сложным. Но расчеты его сложны, самостоятельно выполнять их не рекомендуется. Однако простое заземляющее устройство из стальных уголков 40х40 для организации заземления в частном доме можно рассчитать и по упрощенной формуле.

Для одиночного вертикального электрода формула следующая:
R1=0,84*P/L
Если электродов в землю погружается несколько, то они считаются дополнительно по:
R=R1/0,9*N
Здесь R – общее сопротивление устройства, R1 – сопротивление одного электрода, L – длина штыря (глубина погружения в грунт), а P – удельное сопротивление почвы.

Как сделать контур заземления

Если есть проект с полностью рассчитанной схемой заземления, то смонтировать подобную защитную систему самостоятельно не сложно. Фактически это обычная электропроводка в деревянном доме или коттедже из иных материалов. Здесь важно лишь соблюдать стандартные меры безопасности и правила электромонтажа.

Выбираем место

Контур заземления следует устанавливать:

• вдали от газопроводов, а также электрических и слаботочных сетей в земле;
• в месте, где люди и животные будут находиться только изредка (в идеале этот участок следует огородить);
• с северной стороны от коттеджа (там почва всегда более влажная, что повышает токопроводимость);
• на удалении в 1,5–2 метра от отмостки дома.

Материалы и компоненты

Чаще всего для создания заземляющий контур в грунте делают из стальных уголков 40х40. Из них делают заостренные штыри, ими же потом эти электроды соединяют сваркой.

Материалы для заземления

Порядок действий

Монтаж классической треугольной заземляющей конструкции производится в шесть этапов:

1. Вырывается траншея глубиной 50–70 см со сторонами в 2,5 метра (ближе друг к другу штыри погружать в почву не стоит, толку от них будет ноль).
2. Кувалдой по углам забиваются электроды.
3. Три погруженных в землю штыря соединяются уголками сверху сваркой.
4. К созданному треугольнику приваривается стальная полоса шириной 40 мм и с болтом на конце для крепления проводника.
5. Полоса отводится до коттеджа и фиксируется на его стене.
6. Траншея закапывается грунтом без камней.

Расчет глубины системы заземления

Проверка и контроль контура

Точно проверить сопротивление созданного устройства заземления возможно только при помощи специального прибора. Это лучше всего доверить специалистам из электролаборатории.

Частые ошибки при монтаже

Чтобы сделать заземление правильно, следует избегать следующих частых ошибок:

1. Красить погруженные в землю электроды (это приводит к резкому снижению их электропроводимости с землей).
2. Соединять электроды, уголки поверх и отводную полосу болтами (разрешена только сварка).
3. Слишком далеко отводить заземляющее устройство от коттеджа.
4. Использовать ржавый и/или тонкий металл.
5. Использовать алюминиевый провод для крепления на медной шине.

Ошибка подключения заземления

Заземление и обнуление – в чем разница

И главное – нельзя подключать заземляющий провод к нулю в розетке (заземление и обнуление являются разными частями электропроводки). Также категорически не стоит «землю» с электроприборов подсоединять к батарее либо иным металлоконструкциям без их специального заземления.

Заключение

Самому своими руками заземление в частном доме можно обустроить и без привлечения электриков. Однако его проектирование и расчеты лучше доверить специалисту. Эта система создается, чтобы обезопасить людей в коттедже от поражения электрическим током. Если профильных познаний нет, то рисковать и рассчитывать ее самостоятельно не стоит.

Смотрите также видео о

Как сделать контур заземления в частном доме своими руками: схемы заземления и монтажный инструктаж

Строительство загородного дома включает в себя множество электротехнических работ. Среди них не последнее место занимает планирование и обустройство системы заземления, которую нельзя игнорировать по причинам безопасности и требованиям ПТЭЭП.

Делать заземление в частном доме своими руками не запрещено, поэтому в этом материале подробно рассмотрим основные этапы проектирования и монтажа контура.

Значение и необходимость заземления

Основу энергообеспечения частного дома составляет электрическая сеть, представляющая опасность для жильцов, если не применить некоторые меры по ее устранению. К таким мерам относится двойная изоляция проводников, выравнивание потенциалов, установка УЗО и дифавтоматов.

Заземление электросети также играет важную роль и предназначено, чтобы отводить появившийся в ненужном месте электроток в грунт.

Одного забитого в землю куска арматуры или профиля недостаточно. Заземление – это целая система взаимодействующих между собой элементов, связанная с другими системами.

Ее нельзя монтировать, не подобрав подходящие по параметрам детали и не произведя предварительные расчеты.

Между городскими многоэтажками и частным жильем существует разница в устройстве заземляющих систем.

В многоквартирных домах шина находится в этажном электрощите, тогда как для частного дома контур заземления зарывают буквально в землю, так как он расположен рядом и не требует больших усилий для монтажа.

Все требования к проектированию и устройству системы заземления изложены в ПТЭЭП 2.7.8. Владелец дома должен знать, что прием в эксплуатацию самостоятельно обустроенной конструкции будет проводить организация-поставщик электроэнергии.

Ее представители раз в полгода обязаны визуально осматривать наземные видимые части системы, а примерно раз в 12 лет производить выемку грунта и поверять состояние подземных элементов.

Выбор системы и составление схемы

Всего существует три системы заземления: ТТ, IT, TN, из них последняя делится еще на три разновидности – TN-S, TN-C, TN-C-S.

В частном домостроении обычно используют схемы систем TN-C-S или ТТ, причем TN-C-S выглядит более привлекательной, так как к ее монтажу предъявляется меньше требований.

Система начинается от главной заземляющей шины, которая установлена или в электрощитке дома, или в шкафу вводного устройства.

Наиболее рациональным считается решение, когда заземление расположено на опоре, перенаправляющей электромагистраль в дом.

Система ТТ используется гораздо реже. Ею занимаются представители энергоснабжающей организации, а если владелец все же решит сэкономить и самостоятельно произвести монтаж, то заверять документы придут все те же работники Энергоснаба.

Если все же рискнете и выберете схему заземления ТТ для частного дома, то не забудьте про обязательную установку УЗО!

Инструкции по монтажу заземления

Существует два способа сборки и установки подземных заземляющих конструкций. Первый можно выполнить своими силами, хотя придется потрудиться и потратить немало времени, а второй по силам только профессионалам, так как потребуется специальное оборудование и навыки измерения сопротивления.

Вариант 1 — заземляющий провод + заземлитель

Сначала рассмотрим, как самостоятельно сделать заземление в частном доме, не прибегая к платным услугам. Система состоит из двух основных элементов, каждый из которых подбирается в зависимости от условий монтажа.

Заземляющий провод – медный проводник с сечением, равным сечению фазной жилы. Он одним концом подключен к шине, расположенной в электрощите, вторым – к заземлителю, зарытому в грунт. К шине также ведут заземляющие проводники от всех электроустановок в доме.

Заземлитель – это конструкция из стальных элементов, тесно контактирующая с грунтом и служащая для выравнивания потенциалов при появлении напряжения.

При проектировании учитывают параметры сопротивления грунта, вычисляют размеры стержней и рамы, а также глубину залегания.

Существует универсальная конструкция, для создания которой не нужно производить сложные расчеты.

Для ее изготовления потребуются:

• три 3-метровых уголка 50*50 мм или стальная труба со стенкой 3 мм и диаметром 16 мм;
• три 3-метровых уголка 40*40 мм.

Также понадобится сварочный аппарат, режущий инструмент, кувалда, крепежные материалы, а для земляных работ – лопата и ведро.

1. Выкапываем траншею от дома до места установки заземлителя. Ее глубина и ширина – около полуметра.
2. Делаем разметку для вбивания штырей (уголков) в виде равностороннего треугольника со стороной 3 м.
3. В местах вершин треугольника выкапываем ямки глубиной 50 см.
4. Соединяем ямки узкими канавками по периметру, чтобы получился треугольник.
5. Забиваем уголки 50*50 в землю так, чтобы над ее поверхностью остались части длиной около 0,2 м.
6. Свариваем три уголка 40*40 в форме треугольника.
7. Привариваем треугольник к уголкам, забитым в землю.

Затем подключаем к конструкции заземляющий проводник: запрессовываем его конец круглым наконечником и с помощью болта подходящего размера прикручиваем к отверстию, высверленному в одном из уголков.

Металлические детали необходимо засыпать грунтом, лучше песком, а место монтажа заземлителя и проводника пометить табличкой, чтобы при строительных или хозяйственных работах не повредить.

Рекомендации по выбору деталей и монтажу заземлителя в грунт:

Заземление в частном доме своими руками 220В: инструкция по монтажу

Согласно нормативам, СНиП и ГОСТу, заземление обязательно должно быть оборудовано в каждом жилом частном доме. Но как быть, если вы строите дом своими силами или приобрели участок с коттеджем, где такая система не предусмотрена? Сделать заземление в частном доме своими руками 220В вполне под силу каждому. Рассмотрим, как разработать схему и провести монтаж системы заземления без привлечения специалистов.

Как сделать заземление в частном доме своими руками 220В

Разобравшись, для чего это необходимо, вы без сомнений приметесь за обустройство системы заземления. В первую очередь это защита от замыканий и поражения электрическим током. Кроме того, рекомендуется изготовить своими руками громоотвод в частном доме, чтобы обеспечить дополнительную защиту во время грозы.

В зависимости от напряжения, которое подается в сети, можно сделать заземление в частном доме своими руками 380 В или 220 В. Согласно требованиям, установка такой системы должна проводиться параллельно со строительством, однако нередко приходится сталкивать с ее отсутствием в домах. На этот случай рассмотрим, как сделать правильное заземление в частном доме.

Обратите внимание! Существует два понятия в электрике: заземление и зануление. В чем разница? Второй вариант используют только на предприятиях, и поскольку он менее безопасен – для жилых домов его не применяют.

Как сделать контур заземления в частном доме

Первый этап работы, который вам предстоит – создание контура защитного заземления. Состоит эта часть из двух подсистем – наружной и внутренней. Между собой они объединены распределительным щитком, монтаж которого производится внутри жилого помещения. На улице остаются только два электрода, которые вкапываются в землю. Кроме того, есть еще специальная металлическая шина, которая соединяет все это с главным щитом.

Также в комплект заземления для частного дома входит множество отдельных элементов, которые выполняют функцию проводников, они подходят к корпусам мощных электроприборов. Так, например, можно сделать своими руками заземление стиральной машины. Все эти контакты объединены шиной, которая располагаются внутри щита.

Для соединения пластины и шины, используют медный кабель с наиболее подходящим сечением. В качестве крепления используют болтовое соединение. Все необходимые детали легко можно приобрести, и они не требуют никаких особых расходов. Да и собрать контур заземления в частном доме своими руками тоже не сложно. Рассмотрим этот процесс поэтапно, максимально обращая внимание на все особенности и возможные сложности.

Схема заземления в частном доме

Для того чтобы приступить к работе, необходимо определиться со схемой, которую вы будете использовать. Существует два варианта, любой из которых может быть применен:

• замкнутое заземление – это система, имеющая треугольную форму. Она имеет некоторые преимущества перед второй, в частности то, что она более надежна, так как в случае повреждения перемычки с одной стороны, вторая сторона будет продолжать работать;
• линейное заземление представляет собой вкопанные штыри, расположенные в одну линию. Принцип её работы схож с новогодней гирляндой, и неисправность одного элемента влечет за собой сбой всей системы.

Не удивительно, что треугольная система имеет куда большую популярность, так как общий объем работ для нее мало чем отличается от линейного, а степень надежности при этом в разы возрастает.

Полезный совет! Помимо этих двух схем, существуют и другие, использование которых допустимо в частных домах. Схемы, отображающие принцип их работы, вы можете найти в интернете.

Подготовка к монтажу: выбор инструментов и материалов для работы

Прочитав, как сделать заземление в частном доме, невольно возникнет вопрос о том, что для этого необходимо. Вот полный список требуемых инструментов:

• аппарат для сварки необходим для арматуры и пластины. Они должны быть прочно соединены между собой для создания контакта внутри почвы;
• болгарка нужна для нарезки металлических деталей нужных размеров;
• штыковая лопата;
• перфоратор;
• максимально тяжелая кувалда, чтобы вогнать штыри в землю;
• несколько гаечных ключей разного диаметра для затяжки болтов.

Для создания самой системы вам нужно приобрести следующие составляющие:

• металлический уголок, длина которого составит не менее 2 м. Лучше всего подойдет изделие из нержавеющей стали с размером 50х50 мм;
• три металлические полоски 120 см длиной, 4 см шириной и 2 мм толщиной;
• еще одна металлическая полоска, длина которой определяется расстоянием от крыльца дома до места расположения системы заземления. Рекомендуемый размер 40х4 мм;
• болт М8 или М10;
• провод из меди, толщина которого не меньше чем 6 мм 2 .

Полезный совет! В качестве замены металлического уголка допускается использование стальной водопроводной трубы или арматуры.

Начало монтажных работ: выбор подходящего места

От выбора подходящего места во многом зависит степень безопасности использования системы заземления. Поэтому к этому этапу стоит подойти со всей ответственностью и вниманием. В случае проблем с проводкой и срабатывании системы, на месте ее монтажа не должно никого оказаться. Именно по причине смертельной опасности чаще всего выбирают место подальше от дома, около забора. Расстояние до фундамента при этом должно быть не менее одного метра.

Полезный совет! Зону с системой заземления рекомендуется оградить невысоким заборчиком или бордюром, чтобы отметить опасное место.

Если вас не прельщает перспектива иметь за домом огражденную территорию для заземления, систему можно скрыть при помощи садовой скульптуры или больших декоративных камней. Так опасность попадания в опасную зону будет сведена к минимуму, а внешний вид сада не пострадает.

Земляные работы на выбранном участке

Если вы планируете сделать заземление в частном доме своими руками 220В, фото и схемы можно использовать в качестве ориентира. Для треугольной системы необходимо выкопать лопатой углубления по каждой стороне воображаемой фигуры. При этом расстояние между углами должно составлять не менее 1,2 м, а глубина траншеи должна быть от 50 до 70 см. Такой же ширины должна быть и траншея, ведущая к дому.

Сбор конструкции

Следуя схематическому рисунку, 2 электрода вбиваются в землю таким образом, чтобы на поверхности оставались только края, к которым можно буде приварить пластины. Для того чтобы электроды легче вбивались в землю, можно подточить болгаркой их края. С помощью сварочного аппарата пластины крепятся к их вершинам, образуя металлический треугольник.

В траншею, которая ведет к дому, также прокладывается пластина, при этом одним из концов она приваривается к тому углу треугольника, который расположен ближе всех. Когда все пластины окажутся на своих местах, с помощью болта кабель крепится к пластине и все ямы засыпаются землей.

Полезный совет! Если на участке большая часть грунта – песок, то по всему пути системы необходимо разлить солевой раствор. Так повысится токопроводимость грунта.

Контрольная проверка системы

Последнее, что необходимо сделать после окончания монтажных работ – проверить систему на исправность. В идеале, для этого используют специальный прибор, который при всех своих достоинствах имеет немалую цену.

Но есть и более простые способы проверки. Например, с помощью обычной лампочки мощностью 100Вт и более. Для этого один из контактов подключают к контуру заземления, а второй к фазе. Яркий свет – свидетель верно проведенной работы, тусклый означает, что стыки между элементами плохо сварены. Если же лампочка не светится вовсе, значит, на каком-то этапе была допущена ошибка и работу придется переделывать.

Теперь вы знаете, как правильно сделать заземление в частном доме своими руками, и при этом обеспечить безопасность себе и своим близким. Если действовать согласно выбранной схеме, то никаких проблем возникнуть не должно, и в результате вы получите надежную защиту своего дома от неисправностей, связанных с электричеством.

Заземление в частном доме: расчёт, устройство, монтаж

В статье рассказывается о том, как самостоятельно сделать заземление в частном коттедже. Мы разберёмся в принципах работы заземления, научимся рассчитывать конфигурацию этого устройства, определимся, какие понадобятся материалы.

Ещё каких-то 20–25 лет назад мы строили частные и общественные здания, даже не думая об эффективной защите человека от поражения электрическим током. С недавних пор стало всё по-другому — наши вводно-распределительные щитки становятся крупнее, в них теперь располагаются десятки автоматов защиты, несколько УЗО, и там практически всегда есть отдельная шина для заземления. Что изменилось? Электричество теперь буквально вокруг нас, в домах появилось огромное количество электроустановочных изделий, масса бытовых приборов и силовых агрегатов, которые являются потенциальными источниками опасности, кроме того, наверное, мы стали больше ценить человеческую жизнь.

Современные строительные нормы (в частности ПУЭ) требуют, чтобы для защиты человека в жилых помещениях применялась хотя бы одна из следующих мер:

• понижение напряжения;
• выравнивание потенциалов;
• использование двойной изоляции проводов;
• применение разделительных трансформаторов;
• установка устройств защитного отключения;
• обустройство зануления, заземления.

Конечно, к вопросу безопасности следует подходить комплексно и воспользоваться всеми возможными способами, но заземление в доме должно быть обязательно.

Заземление электроустановок — это самый надёжный и действенный метод защиты, который вкупе с другими мероприятиями делает бытовое электричество абсолютно безопасным. По сути, заземление представляет собой умышленное соединение корпусов электроустановок (элементов, которые не под напряжением) с грунтом. Для многих домовладельцев организация заземления кажется делом либо слишком дорогим и технологичным, либо слишком простым, что тоже не совсем так.

В частном доме сделать надёжное заземление технически совсем не сложно, так как расстояние до земли совсем небольшое, а свободные площади во дворе можно найти всегда. Куда меньше повезло жителям старых многоквартирных домов, где заземляющие контуры уже не работают, и то некоторые соотечественники умудряются индивидуально заземлиться с верхних этажей, прокладывая проводник от своей квартиры по стенам здания до самой земли. Между тем было бы ошибкой полагать, что любой забитый в почву железный штырь, или любая водопроводная труба станет нормальным работающим контуром заземления. Заземление — это система, состоящая из нескольких важных элементов с конкретными нормируемыми параметрами, которая функционирует по определённым принципам, плотно взаимодействует с другими системами.

Основы работы защитного заземления

В неисправном электрическом приборе (например, при повреждении изоляции питающего провода) на его корпусе может появляться напряжение. Когда человек прикасается к устройству, ток устремляется в землю, проходя через его тело и часто нанося непоправимый вред, далеко не все защитные приспособления могут среагировать или успеть достаточно быстро разорвать цепь. Почему ток идёт в землю? Потому что она легко принимает разряд, так как обладает очень большой электроёмкостью. Если току утечки (сквозной ток проводимости, протекающий между двумя или несколькими электродами) предложить другой, более простой путь, например проводник с меньшим сопротивлением — для заземления оно не должно превышать 4 Ом, то он пойдёт к земле по нему, а не через человека с сопротивлением тела 1 кОм. В цепи возникает утечка тока, и устройство защитного отключения (УЗО) за доли секунды отключает повреждённый участок.

Именно поэтому все современные электрические исполнительные устройства и агрегаты разрабатываются таким образом, чтобы к ним можно было подключить заземляющий проводник, а для разводки применяют трёхжильные провода. Это касается также всей современной бытовой техники, где корпус и один из контактов сетевой вилки соединены — для их питания применяют розетки с РЕ-контактом (усиками). Все светильники, люстры, бра имеют клеммы для присоединения «жёлтого» проводка, заземляются и металлические ящики распределительных щитков и металлоконструкции, на которых расположено силовое оборудование. В обязательном порядке заземляются все потребители сетей с напряжением переменного тока свыше 42 В, для постоянного тока — свыше 110 В. Заметим, что заземление обеспечивает не только электробезопасность людей, но также:

• стабилизирует работу электроустановок;
• защищает приборы от перенапряжений;
• снижает количество сетевых помех и интенсивность электромагнитных излучений высокой частоты.

Заземляющее устройство состоит из следующих элементов:

• заземлителя
• заземляющих проводников

Заземляющим проводником будет любая часть заземляющего устройства, соединяющая электроустановки с заземлителем, это отдельные жилы проводов (общепринято — в жёлтой изоляции), элементы наружных и внутренних контуров, специальная шина, находящаяся в щитке.

Заземлитель — это электрод, часть цепи заземления, непосредственно контактирующая с землёй. Данный элемент обеспечивает стекание токов в грунт и их рассеивание. В зависимости от того, используются для этого заглублённые элементы строительных конструкций или созданный специально проводник, выделяются естественные и искусственные заземлители. Согласно ПУЭ предпочтение всегда необходимо отдавать использованию естественных заземлителей (пункт 1.7.35), в частном доме это может быть:

• металлическая обсадная труба скважины;
• любые стальные трубопроводы, в том числе трубы для прокладки электрических проводов;
• свинцовая броня силового кабеля;
• различные металлические стойки и опоры на улице, например, элементы забора;
• заглублённые железобетонные и металлические элементы здания (колоны, фермы, шахты, фундаменты).

Искусственные электроды можно использовать, если сопротивление естественных заземлителей не соответствует норме, далее мы рассмотрим их подробнее.

Расчёт заземляющего устройства

Основной параметр, который необходимо рассчитать — это проводимость заземлителя. Иными словами, нам нужно подобрать электрод такой конфигурации, чтобы сопротивление заземляющего устройства не превышало нормативное. Положения ПУЭ указывают следующие цифры, которые являются допустимым максимумом:

• 2 Ом — для линейного напряжения однофазного тока 380 вольт;
• 4 Ом — для 220 вольт;
• 8 Ом — для 127 вольт.

При трёхфазном токе максимальными сопротивлениями будут те же 2, 4 и 8 Ом, но только для напряжений 660, 380 и 127 вольт соответственно.

От чего же зависит проводимость заземлителя (читай, сопротивление заземляющего устройства)? Упрощённо — от площади контакта электрода с землёй и удельного сопротивления грунта. Чем крупнее заземлитель, тем меньше сопротивление, тем больше тока принимает грунт. Все формулы расчёта предлагают учитывать площадь поверхности электрода и глубину его погружения. Например, для расчёта единичного заземлителя круглого сечения имеем такую формулу:

где: d — диаметр штыря, L — длина электрода, T — расстояние от поверхности до средины заземлителя, ln — логарифм, π — константа (3,14), ρ — удельное сопротивление грунтов (Ом·м).

Обратите внимание, удельное сопротивление грунта — это основной параметр расчёта. Чем меньше это сопротивление, тем более проводимым будет наше заземление и более эффективной защита. Основные базовые цифры для определённого типа грунта можно найти в общедоступных таблицах и графиках, но многое зависит от его фактического состояния — плотности, водного баланса, температуры, сезонной глубины промерзания, наличия и концентрации в нём «электроактивных» химических веществ — щелочей, кислот, солей. Более того, на разных глубинах ситуация может существенно меняться, другими становятся физические свойства материкового основания, появляются водоносные слои, которые уменьшают сопротивление, увеличивается температура. Как правило, с увеличением глубины грунт становится более приемистым по току.

При температурах ниже нуля сопротивление грунтов резко повышается из-за замерзания воды. Поэтому возникают определённые сложности с заземлением в районах с вечномёрзлыми грунтами. По этой же причине, длина заземлителей должна быть на порядок больше, чем сезонная глубина промерзания в нормальных широтах.

В идеале, сопротивление грунта и заземляющего устройства в целом необходимо исследовать практически, тогда как формулы помогут нам сделать базовые расчёты. Часто анализ происходит непосредственно на стадии монтажа контуров — погружают электроды и в реальном времени делают замеры проводимости заземления: если сопротивление слишком велико, то увеличивают количество заземлителей или степень их заглубления.

Отметим, что заземление должно работать в любое время года, поэтому его рекомендуют проверять в самых неблагоприятных условиях (засуха, морозы). Если такой возможности нет, к результатам применяются специальные коэффициенты, учитывающие сезонные изменения сопротивления грунтов в конкретной местности.

Если для обустройства заземлителя используется несколько электродов, то порядок расчётов будет несколько другим:

1. Производится расчёт сопротивления для каждого из них (может применяться формула, указанная выше).
2. Показатели суммируются.
3. Необходимо учесть «коэффициент использования».
4. Формула выглядит следующим образом:

где: N — количество заземлителей, К_и — коэффициент использования, R₁ сопротивление каждого электрода в отдельности.

Как видим, проводимость горизонтальных элементов, соединяющих электроды в единый контур, не учитывается.

Некоторую сложность может вызывать коэффициент использования — он отображает явление, при котором рядом расположенные электроды в контуре оказывают влияние друг на друга, так как зоны рассеивания токов в грунте при излишнем приближении начинают пересекаться. Чем ближе расположены отдельные заземлители друг к другу — тем больше общее сопротивление заземляющего устройства. Вокруг каждого электрода в грунте образуется рабочая сфера с радиусом равным его длине, значит, идеальное расстояние между заземлителями будет их длина в земле (L), умноженная на 2.