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

Нормы заземления

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

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

Если у вас в доме подключен газовый котел, в целях защиты и предотвращения возможного взрыва котла, газовики предъявляют более жесткие нормативы – не более 10 Ом.
Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем больше его надежность.

Согласно закону Ома I=U/R. То есть, чем меньше R, тем больше ток КЗ, а значит защитный аппарат сработает обязательно.

Нормативные документы:

• СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
• СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»»
• ГОСТ Р 57190-2016 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения»
• ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Система стандартов безопасности труда»
• ПУЭ 7 «Правила устройства электроустановок»

Нужно ли заземление в частном доме

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

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

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

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

Схемы заземления: какую лучше сделать

Система заземления частного дома зависит от типа подводки сети к нему. Чаще всего, она выполняется по принципу TN-C. Такая сеть обеспечивается двухжильным кабелем или двухпроводной воздушной линией при напряжении 220 В и четырехжильным кабелем или четырехпроводной линией при 380 В. Другими словами, к дому подходит фаза (L) и совмещенный защитно-нулевой провод (PEN). В полноценных, современных сетях проводник PEN разделяется на отдельные провода – рабочий или нулевой (N) и защитный (РЕ), а подвод осуществляется трехпроводной или пяти проводной линией, соответственно. С учетом указанных вариантов схема заземления может быть 2-х разновидностей.

Система TN-C-S

Предусматривает разделение PEN-ввода на параллельные проводники. Для этого во вводном шкафу PEN-проводник разделяется на 3 шины: N («нейтраль»), РЕ («земля») и шина-расщепитель на 4 подключения. Далее проводники N и РЕ не могут контактировать друг с другом. Шина РЕ соединяется с корпусом шкафа, а N-проводник устанавливается на изоляторах. Заземляющий контур подводится к шине-расщепителю. Между N-проводником и заземлителем устанавливается перемычка сечением не менее 10 кв.мм (по меди). В дальнейшей разводке «нейтраль» и «земля» не пересекаются.

Справка! Важно учитывать, что данная система эффективна только при установке УЗО и автоматического выключателя дифференциального типа.

Система ТТ

В такой схеме расщеплять проводники не требуется, т.к. нейтральный и заземляющий проводник уже разделены в подходящей сети. В шкафу просто делается правильное присоединение. Заземляющий контур соединяется с проводом (жилой) РЕ.

Вопрос о том, какая система заземления лучше, не имеет однозначного ответа. Схема ТТ проще по монтажу и не требует дополнительных защитных устройств. Однако, абсолютное большинство сетей работает по принципу TN-C, что вынуждает использовать схему TN-C-S. Кроме того, нередко в быту используются электроустановки с двухпроводным питанием. При заземлении ТТ корпус таких приборов при повреждении изоляции оказывается под напряжением. В этом случае заземление TN-C-S оказывается значительно надежнее.

Выбор контура

Перед расчетом контура Вам предоставляется возможность выбрать один из следующих вариантов заземляющих устройств:

• Треугольная конструкция, параметры которой определяются еще на этапе проектирования.
• Линейное сооружение протяженного типа, монтируемое по периметру защищаемого объекта.
• Модульно-штыревая заземляющая конструкция.

Каждый из перечисленных выше способов сборки и последующего монтажа заземляющих устройств нуждается в подробном рассмотрении.

Треугольная конструкция

Этот вариант изготовления ЗК – самый известный и распространенный среди профессионалов и любителей. Для обустройства такой конструкции потребуется приготовить следующие элементы:

• Двухметровые металлические стержни (арматурные прутья) в количестве 3-х штук.
• Столько же стальных перемычек, предназначенных для объединения прутьев в единую конструкцию.
• Медная шина, необходимая для соединения ЗК с точкой сбора жил от заземляемого оборудования в распределительном шкафу (ГЗШ – главная заземляющая шина).

Плоскость сварного контура с уже вбитыми в землю штырями при обустройстве ЗУ должна располагаться на глубине примерно 30-60 см.

Линейный контур

Линейное заземление выбирается в случае, когда к защитному сооружению требуется подключить несколько единиц оборудования, размещенных на удалении один от другого. Оно состоит из нескольких вбитых в землю штырей, расположение которых относительно друг друга выбирается из расчетных данных.

От собранной по этой схеме конструкции, как и в случае с треугольником в сторону распределительного щитка с ГЗШ делается отвод. Перед тем как рассчитать такой ЗК – следует учесть, что общее число штырей ограничено взаимным влиянием аварийных токов, протекающих в каждом одиночном заземлителе.

Модульно-штыревое заземление

Модульный тип ЗУ применяется в ситуациях, когда площадь на участке перед домом ограничена небольшими размерами и допускается обустройство одной штыревой конструкции.

Она содержит в своем комплекте следующие элементы:

• Стальной стержень полутораметровой длины с медным покрытием и имеющейся на
• рабочей части резьбой.
• Специальную муфту из латуни, обеспечивающую получение резьбового соединения вертикально вбиваемого штыря с заземляющим отводом.
• Латунные зажимы особой конструкции, гарантирующие надежное сочленение металлических штырей с соединительной полосой.
• Наконечники для самих заземляющих стержней.
• Насадку с ударной площадкой, позволяющую передавать импульс от забивающего инструмента (вибромолота).

Обратите внимание: Для надежной защиты от коррозии все резьбовые элементы стержней покрываются графитной пастой, входящей в комплект фирменной поставки.

Защитная смазка сохраняется долгое время и не растекается при нагревании штырей и других элементов такого ЗУ. Входящая в состав антикоррозийная лента устойчива к воздействию агрессивных сред и защищает от разрушения всю конструкцию в целом.

Расчет заземления частного дома в формулах

Для расчета нужно выбрать формулу расчёта заземления в зависимости от типа заземлителя. Формула расчета учитывает количество электродов, их толщину и длину, а также параметры грунта возле дома.

Для начала посмотрим, как можно монтировать заземлители. На фото вы видите четыре варианта монтажа:

а – Вертикально у поверхности земли;

б – Вертикально с заглублением на 70 см (предпочтительно);

в – Горизонтально по поверхности земли;

г – Горизонтально в траншее 50-70 см.

Теперь сами расчеты.

Любое заземляющее устройство состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей, которые рассчитываются отдельно.

Расчет одиночного вертикального заземлителя не закопанного в землю рассчитывается следующим образом:

Расчет одиночного вертикального заземлителя углубленного в землю на 70 см рассчитывается так:

Расчет горизонтального заземлителя у поверхности:

Расчет горизонтального заземлителя в траншее 70 см, рассчитывается следующим образом:

Суммарное сопротивление заземлителя рассчитывается по формуле.

Коэффициент η берется из таблицы:

расчет заземления частного дома

Монтаж заземления

Принципиально можно выделить два типа заземляющих устройств, которые отличаются друг от друга по технике монтажа и характеристикам материалов. Первый представляет собой штыревую модульную конструкцию (заводского производства) с одним или несколькими электродами, второй — самодельный вариант с несколькими заземлителями из металлопроката. Основные их отличия заключаются лишь в организации заглублённой части — проводниковая, «верхняя», часть у них идентична.

Заводские наборы заземления технологичны и имеют ряд достоинств:

• поставляются комплектно, элементы специально разработаны для обустройства защиты и произведены на промышленном оборудовании;
• почти не требуют выполнения земляных, не нужны сварочные работы;
• позволяют заглубиться на несколько десятков метров и получить очень низкое, стабильное сопротивление всего устройства.

Единственный недостаток подобных систем — это их высокая стоимость.

Материалы и инструмент для устройства заземления

Искусственные заземлители должны быть изготовлены из стального металлопроката. Для этих целей подходит:

• уголок;
• труба круглая или прямоугольная;
• прут.

Чтобы защитить металл от коррозии, применяют оцинкованные электроды. Также допускается применение электропроводного бетона в качестве заземлителя.

В заводских наборах это полутораметровые цельнотянутые омеднённые штыри с резьбами на концах. На первом элементе устанавливается острый конический наконечник, отдельные штыри соединяются посредством латунных резьбовых муфт. Электроды погружаются в землю с помощью ручных ударных инструментов (патрон SDS-Max, мощность удара — около 20 Дж). Для передачи энергии от перфоратора применяется переходник и направляющая головка. Соединения заземляющего проводника с электродом осуществляется через зажим из нержавеющей стали. Для защиты соединений от коррозии и снижения сопротивления на стыках применяется специальная паста.

Внимание! Заземлители нельзя окрашивать, смазывать или консервировать какими-то иными способами, снижающими их проводимость.

Воздействие коррозии (стальная деталь постепенно утончается) должно учитываться при выборе сечения электрода, его подбирают с некоторым запасом, что обеспечивает достаточную долговечность контуру. Минимально допустимые сечения заземлителей, находящихся в грунтах, ограничиваются нормативными документами:

• прут оцинкованный — 6 мм;
• прут из чёрного металла — 10 мм;
• прокат прямоугольного сечения — 48 мм2.

Внимание! Толщина полок прямоугольной стали или толщина стенок труб должна быть не менее 4 мм.

В качестве проводника, соединяющего в земле несколько электродов, чаще всего используется полоса, но можно применить проволоку, уголок, трубу. Этими материалами можно подвести заземление до самого электрического щита (сечение материалов имеет меньше ограничений: прут — 5 мм, прямоугольная сталь — 24 мм2, толщина стенок и полок — 2,5 мм).

Заземляющий проводник внутри здания должен иметь сечение, равное сечению фазной жилы, используемой в разводке по дому.

Тут также есть минимальные требования:

• алюминиевый неизолированный — 6 мм;
• медный неизолированный — 4 мм;
• алюминиевый в изоляции — 2,5 мм;
• медный в изоляции — 1,5 мм.

Для коммутации всех заземляющих проводников необходимо использовать шины заземления из электротехнической бронзы. В системе заземления ТТ эти элементы распределительного щита крепятся непосредственно на стенку металлического ящика.

Заглубление самодельного заземлителя производится с помощью кувалды, заводские комплекты забиваются отбойными молотками. В обоих случаях рекомендуем подготовить подмости или стремянку. Для работы с чёрным прокатом необходимо будет использовать ручную дуговую сварку.

Собираем заземляющее устройство

Рассмотрим порядок действий. В начальных пунктах будем указывать операции, характерные для монтажа обоих типов заземлителей.

Разметка и земляные работы. Заземлители рекомендуется монтировать в землю на дистанции около метра от фундамента. В соответствие с проектом делается разметка контура — как мы уже говорили, это может быть равносторонний треугольник, линия, окружность, несколько рядов… Расстояние между электродами принимается от 1,2 метра, делать его больше удвоенной длины заземлителя — бессмысленно. В качестве базового варианта, подходящего для большинства наших условий, можно принять треугольник со стороной 1,5–3 метра и длиной электродов в 2–3 метра.

Далее необходимо выкопать траншею глубиной около 70–80 см, минимальная глубина, которая допускается — 50 см. Ширина траншеи в точках заглубления должна обеспечивать удобство для сваривания проводников, обычно роют с откосами шириной около 0,5–0,7 метра.

Для забивания модульного одноэлектродного заземления потребуется только один приямок размером 50x50x50 см.

Подготовка электрода. Чтобы облегчить погружение заземлителя в грунт, металлопрокат с помощью болгарки заостряется, например, на уголке под углом срезаются полки, труба отрезается наискось, прут затачивается. Если применяется бывший в употреблении металл, то его, при необходимости, следует полностью очистить от защитных покрытий.

На заводской штырь модульного заземления накручивается остроконечная головка, соединение промазывается пастой.

Ударами кувалды уголки (чаще всего это уголки 50x50x5 мм) забиваются в грунт. Начало работ удобнее всего производить с подмостей. Если металл мягкий, лучше бить по заготовкам через деревянные прокладки. Оголовок заземлителя должен на 150–200 мм возвышаться над дном траншеи, чтобы мы могли соединить электроды в контур.

Заводские штыри заглубляются с помощью отбойного молотка с патроном под хвостовик SDS-Max и мощностью удара 20–25 джоулей. После погружения каждого штыря (1,5 метра), на него накручивается муфта и следующий элемент заземлителя, этот цикл повторяется, пока электрод не достигнет проектной глубины, или не произойдёт отказ (невозможность дальнейшего заглубления). В случае отказа, забиваются дополнительные заземляющие штыри, система становится многоэлектродной.

Заземлители соединяются горизонтальным проводником, как правило, наиболее удобно работать полосой 40×4 мм. Для чёрного металла здесь необходимо применять сварку, так как болтовые соединения быстро окислятся и сопротивление устройства повысится. Прихватка не подойдёт — нужен качественный длинный сварной шов.

От получившегося контура отводим полосу в сторону дома, изгибаем её и фиксируем на цоколе. На конце полосы привариваем болт М8, через который будет присоединён защитный заземляющий проводник, идущий из щита.

На последний модульный штырь устанавливается зажим-хомут и фиксируется проводник. Зажим обматывается специальной гидроизоляционной лентой.

Траншея засыпается грунтом. Рекомендуется для этих целей применять плотные однородные мелкозернистые составы.

Заводские наборы с одним электродом могут комплектоваться пластиковым ревизионным колодцем.

Проводник заземления ведётся в распределительный щит. Он может крепиться непосредственно к конструкциям здания, исключение составляют участки с повышенной влажностью — там лучше применить изоляторы. Через стены проводник проводится посредством металлических или пластиковых труб-гильз, собственно, правила прокладки применяются те же, что и для «основной» разводки (об этом будет одна из следующих статей).

В распределительном щите проводник после обжатия болтовым соединением подключается к шине заземления, которая установлена на корпусе бокса (система ТТ).

Сопротивление заземляющего устройства проверяется мультиметром, если с учётом сезонных коэффициентов (определяются Госэнергонадзором для разных широт, есть готовые таблицы) оно превышает 4 Ом, то необходимо увеличивать количество электродов.

Во время коммутации вводно-распределительного устройства жилы проводов в жёлтой изоляции (они идут от потребителей тока) также зажимаются в разъёмах шины.

При подключении розеток, приборов, светильников жёлтые заземляющие проводники коммутируем на соответствующих местах (обычно они обозначены специальным знаком — три горизонтальной полосы разного размера), например, в розетках это центральный винт.

Система, в которой контур заземления никак не связан с нулевым рабочим проводником N называется ТТ. Её рекомендуют к применению, когда варианты ТN (есть связь нейтрали и заземляющего проводника) применяться не могут, например, при неудовлетворительном состоянии воздушных линий электроснабжения. Разумеется, по этой расхожей причине она стала очень популярной. Но, необходимо отметить, что система ТТ с независимой глухозаземлённой нейтралью потребителей обязательно должна подстраховываться с помощью УЗО.

Как правильно сделать заземление в частном доме

Перед тем, как правильно сделать заземление, следует ознакомиться с нормами и правилами монтажа. Значение имеет глубина закладки контура, материал, качество соединений. Лучше использовать медь, но ее стоимость высока. Поэтому часто применяется сталь.

Требования к контуру заземления частного дома следующие:

• Вертикальные прутья не короче 16 мм;
• Горизонтальные – от 10 мм;
• Толщина стали не менее 4 мм;
• диаметр стальной трубы – не менее 32 мм.

Полезно знать! Допускается использование естественных заземлителей – металлических конструкций, находящихся под землей или труб (за исключением трубопроводов ГСМ и канализации). Естественный заземлитель не должен быть покрыт антикоррозийными составами.

Все соединения выполняются при помощи сварки – болтовые стяжки не допускаются. Они быстро окисляются и уже через полгода толку от контура заземления не будет. Выполнен он может быть в виде треугольника рядом с жилищем или как квадрат по периметру здания.

Как сделать заземление 220 В в частном доме своими руками

Иллюстрация	Выполняемое действие
	Устройство контура заземления частного дома своими руками начинается с траншеи под будущий контур. Оптимальной длиной стороны треугольника является 3 м, но многие не обращают на это внимания. После полного устройства контура можно будет добавить штыри, если сопротивление нас не устроит.
	По углам треугольника, глубиной около полуметра пробуриваем скважины. Глубокими они не получатся, однако немного помогут забить электроды в грунт.
	Для скважин можно воспользоваться ручным или бензиновым ямобуром.
	В нашем случае используется в качестве штыря стальной уголок, который нужно предварительно заточить. Это легко сделать посредством болгарки с отрезным диском по металлу.
	Теперь нужно опустить электрод в скважину и забить в грунт то, что не зашло.
	Из трехметрового уголка у нас осталось лишь 15÷20 см. Скважину забиваем глиноземом и можно переходить к установке шин.
	Шины крепятся к электродам только при помощи сварки. Болтовые соединения не подойдут – они не дают нужной плотности.
	Закончив приваривать шины к штырям, прокрашиваем соединительные швы. Сам контур красить нельзя, но сварочные швы подвержены коррозии, что может привести в негодность все заземляющее устройство за пару лет.
	Далее приваривается шина заземления, идущая к дому. Длина определяется расстоянием до строения плюс высота фундамента.
	Крепим ее к фундаменту на простые дюбель-гвозди с алюминиевыми пробками.
	Просверлив в верхней части два отверстия, плотно прикручиваем болты, к которым фиксируется заземляющий кабель, идущий в дом.
	Последний шаг – покраска той части шины, которая находится над грунтом. Закрываются и болты. Т.к. они протянуты, крутить их будет не нужно, а краска убережет от внешних погодных явлений. Монтаж контура заземления окончен.

Становится понятно, что выполнить контур заземления частного дома своими руками возможно, хотя и непросто.

Рассмотрим, как сделать заземление на даче своими руками без выкапывания траншей и укладки контура. Для этого можно использовать естественные заземлители, которыми являются трубы или металлические конструкции, находящиеся под землей.

Схема устройства громоотвода в частном доме

Очень важно! В качестве естественного заземлителя нельзя использовать трубопроводы ГСМ и канализацию. Металлоконструкции не должны быть окрашены краской или покрыты антикоррозийными составами.

Рассматривая заземление 380 B частного дома своими руками, отметим, что отличий в монтаже контуров здесь нет, о чем уже говорилось ранее.

Часто бывает, что владельцы частных домов (особенно дачных), не видят смысла монтировать полноценное заземление. Оправдывать или осуждать мы никого не можем, а значит рассмотреть этот вариант так же стоит. Разберемся, как заземлить водонагреватель в частном доме, не монтируя при этом всей системы защиты.

Знак заземления ГОСТ-21130

Сделать это довольно просто, используя естественный заземлитель. От  него нужно проложить кабель непосредственно к прибору или к розетке, от которой устройство питается. Часто, таким образом, производится заземление газового котла в частном доме, но можно так защитить и любой другой бытовой прибор.

Встречаются «электромонтеры», которые на вопрос, как заземлить розетку в частном доме, советуют бросить перемычку от нулевого контакта на заземляющий. Прислушиваться к подобным советам явно не стоит – это чревато проблемами. О подобных ошибках мы обязательно сегодня поговорим. А сейчас стоит подробнее остановиться на том, как проверить готовый контур заземления, соответствует ли он необходимым требованиям.

Швы соединения на шинах должны быть качественно проварены

Частые ошибки при монтаже заземляющего устройства

Наиболее частой ошибкой является перемыкание нейтрали с заземляющими шинами. Это приводит к несанкционированному срабатыванию устройств защитного отключения. Так же опасно подключать заземляющий контакт к нулю в розетке. Кроме обманчивого спокойствия это ничего не даст. Разберем ситуацию, при которой в щите или распределительной коробке начинает подгорать ноль. Происходит пробой изоляции на корпус бытового прибора и ноль отгорает. Если он был совсем слаб, автоматика сработать не успеет. В результате получим пропажу нуля при наличии напряжения на корпусе. Итог будет неутешительным.

Разводка в щите должна быть выполнена аккуратно и качественно

Следующим отметим подключение заземляющей жилы к батарее отопления или водяному стояку. Делать этого нельзя. Использование естественного заземлителя допускается при подключении к нему перед вводным щитом и правильном расключении.

Не допускается монтаж защиты алюминиевым кабелем, который имеет повышенное сопротивление в сравнении с медью.

Очень важно! Работы, связанные с электромонтажом требуют снятия напряжении. Допускается кратковременная подача электричества для проверки электропровода или иных параметров, но только при соблюдении всех мер предосторожности и соблюдении правил электробезопасности.

Нельзя работать при неснятом напряжении – это опасно