Технология герметизации соединений заземлителей. Сварка заземления – схема, контур, конструкция заземлителей

Нужно ли заземление на даче или в деревянном доме

В дачных поселках делать заземление надо обязательно. Особенно, если дом построен из горючего материала — деревянный или каркасный. Дело в грозах. На дачах очень много элементов, притягивающих молнии. Это колодцы, скважины, трубопроводы, лежащие на поверхности или закопанные на минимальную глубину. Все эти объекты притягивают молнии.

На дачах высока вероятность попадания молнии

Если громоотвода и заземления нет, попадание молнии почти равнозначно пожару. Пожарной части поблизости нет, так что огонь распространится очень быстро. Потому в паре с заземлением делайте еще и молниеотвод — хоть пару стержней метровой длины, прикрепленных к коньку и соединенных при помощи стальной проволоки с заземлением.

Что оно дает

Защитное заземление необходимо для обеспечения электробезопасности в доме. Правильно выполненное, появлении тока утечки оно ведет к немедленному срабатыванию УЗО (повреждение электроизоляции или при прикосновение к токоведущим частям). Это — главная и основная задача этой системы.

Вторая функция заземления — обеспечение нормальной работы электрооборудования. Для некоторых электроприборов наличия защитного провода в розетке (если он есть) недостаточно. Необходимо подключение к заземляющей шине напрямую. Для этого обычно есть специальные зажимы на корпусе. Если говорить о бытовой технике, то это микроволновая печь, духовка и стиральная машина.

Основная задача заземления — обеспечить электробезопасность частого дома

Мало кто знает, но микроволновка без прямого подключения к «земле» во время работы может существенно фонить, прием уровень излучения может быть опасным для жизни. В некоторых моделях на задней стенке можно увидеть специальную клемму, хотя в инструкции обычно только одна фраза: «необходимо заземление» без уточнения как именно его желательно сделать.

При прикосновении мокрыми руками к корпусу стиральной машины часто ощущается пощипывание. Оно неопасно, но неприятно. Избавиться можно подключив «землю» напрямую на корпус. В случае с духовкой ситуация аналогична. Даже если она не «щиплет», прямое подключение более безопасно, так как проводка внутри установки работает в очень тяжелых условиях.

С компьютерами дело обстоит еще интереснее. Подключив напрямую «земляной» провод к корпусу, вы можете  разы поднять скорость работы Интернета и свести к минимуму количество «зависаний». Вот так просто из-за наличия прямого соединения с заземляющей шиной.

Системы заземления частного дома

Всего систем шесть, но в индивидуальной застройке применяется, в основном, только две: TN-S-C и TT. В последние годы рекомендована система TN-S-C. В этой схеме нейтраль на подстанции глухозаземлена, а оборудование имеет непосредственный контакт с землей. К потребителю земля (PE) и нейтраль/ноль (N) ведется одним проводником (PEN), а на входе в дом снова разделяется на два отдельных.

Система заземления TN-S-C

При такой системе достаточная степень защиты обеспечивается автоматами (УЗО не обязательны). Недостаток — при отгорании или повреждении провода PEN на участке между домом и подстанцией на земляной шине в доме появляется фазное напряжение, которое ничем не отключается. Потому ПУЭ предъявляет жесткие требования к такой линии: должна быть обязательная механическая защита провода PEN, а также периодическое резервное заземление на столбах через 200 м или 100 м.

Тем не менее, многие линии электропередачи в сельской местности этим условиям не удовлетворяют. В этом случае рекомендована к использованию система TT. Также эта схема должна использоваться в отдельно стоящих открытых хозяйственных пристройках с земляным полом. В них есть риск прикоснуться одновременно к заземлению и грунту, что может быть опасным при системе TN-S-C.

Система заземления частного дома TT

Разница в том, что «земляной» провод на щиток идет от индивидуального контура заземления, а не от трансформаторной подстанции, как в предыдущей схеме. Такая система устойчива к повреждениям защитного провода, но требует обязательной установки УЗО. Без них защиты от поражения электрическим током нет. Поэтому ПУЭ определяет ее только как резервную, если имеющаяся линия не удовлетворяет требованиям системы TN-S-C.

Система заземления ТТ в более понятном изображении

Нормативная база

Соединение проводов заземления регулируется ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (МЭК 60364-5-54:2011) «Электроустановки низковольтные». Часть 5-54, пункт 542.2.8: «Если заземлитель состоит из частей, которые должны быть соединены вместе, соединение должно быть выполнено экзотермической сваркой, опрессовкой, зажимами или другим разрешённым механическим соединителем».

Другим документом, регламентирующим соединение проводов заземления, является ПУЭ. П. 1.7.139, 7-е издание ПУЭ, в частности, гласит: «Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надёжными и обеспечивать непрерывность электрической цепи… Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений. Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта».

Кроме этого, параметры соединения проводов заземления винтовыми зажимами регулируются ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования». Если нет агрессивной среды (земля к ней, как правило, не относится), то соединения должны относиться ко 2 классу. К нему относятся контактные соединения цепей, сечения проводников которых выбраны по стойкости к сквозным токам, потере и отклонению напряжения, механической прочности и защите от перегрузки. Допускает зажимное соединение и циркуляр 11/2006 ассоциации «Электромонтаж», если соединяемые элементы выполнены не из чёрных металлов.

Что понадобится для того, чтобы провести заземление

Заземление делается с использованием металлических проводников, которые могли бы проводить ток в землю. Это могут быть металлические трубы, уголки, штыри и прочий металлопрокат. Допускается использовать для монтажа заземления и толстую арматуру.

Также понадобится металлическая полоса, толщиной в 4 мм, и шириной в 3-4 см. Полоса необходима будет для соединения заземлителей и прокладки заземляющей шины в дом. Для соединения заземлителей металлической полосой, рекомендуется использовать именно сварку. Если брать болты, то такое соединение будет ненадёжным и прослужит не более одного года.  В результате коррозии ухудшиться контакт с заземлителями из-за чего заземление перестанет работать.

Схема прокладки заземления

Вбивать заземлители в землю рекомендуется по форме треугольника. То есть, необходимо будет три куска трубы или уголка, которые нужно будет вбить в землю на расстоянии не менее одного метра друг от друга. Таким образом, будет обеспечена нормальная площадь заземления, что положительно скажется на его работе и сопротивлении (чем оно меньше, тем лучше).

Однако схема заземления «треугольником» не единственная. Можно использовать гораздо больше заземлителей и сделать контур заземления в виде овала, квадрата или же прямоугольника. Треугольником делают заземление как минимально допустимое, чтобы захватить требуемую площадь земли. В случае с двумя заземлителями сделать это не получится.

Соединение элементов заземляющих устройств в земле

При обустройстве заземления приходится соединять между собой провода, а также проводники и штыри, устанавливаемые под землей. Такие соединения должны быть устойчивыми к действию коррозии, а также не требовать обслуживания в течение длительного периода времени. В настоящее время используются три основных способа соединения проводов заземлений — опресовка, сварка и винтовой зажим. В этой статье будет дано краткое описание каждого из методов и проведено сравнение их преимуществ и недостатков.

Сварка заземления своими руками

Итак, перед нами три заземлителя в виде кусков трубы или металлического уголка длиной в 1,5 метра. Найдём достаточно места для монтажа заземления. Просто отличным вариантом станет такое место возле дома, где всегда будет сыро и влажно. Не рекомендуется делать заземление в непосредственной близости к действующему водопроводу, поскольку это может негативно отразиться на его долговечности.

Возьмём кувалду и забьём три металлических уголка в землю по форме треугольника. Расстояние между уголками должно быть не менее одного метра, их глубина залегания 1,5 м. Затем используя сварочный инвертор и электрод диаметром 3 мм, приварим сверху уголков металлическую полосу (соединим уголки вместе).

Используя такую же полосу, отведём от заземления, шину в дом, к которой можно было бы подключить электроприборы. Таким образом, на всю кажущуюся сложность, сделать заземление своими руками не так уж и тяжело.

Для проверки заземления можно использовать фазу от электросети и искусственный ноль, созданный от заземления. Чем  меньше будет «проседать» напряжение при подключении нагрузки к заземлению, тем лучше его сопротивление и эффективность работы.

Опрессовка

Соединение проводов посредством опрессовки — самый простой и технологичный способ. Провода вставляются с двух сторон в гильзу и опрессовываются специальным устройством, именуемым кримпером. Однако, такой способ непригоден для соединения провода со штырём заземления. К тому же, если соединение опрессовкой находится под землей, то гильза и провода покрываются слоем окиси, что повышает сопротивление контакта. Применяется герметизация такого соединения, но в итоге такая герметизация представляет собой сложное и ненадёжное решение. По сути, не могут полностью быть соблюдены нормы ПУЭ. Вот почему опрессовка не может быть применяться для соединения, находящегося под землей.

Винтовые зажимы

Для того, чтобы реализовать преимущества готовых наборов для заземления ZANDZ, а, именно, предельную простоту сборки и установки, есть смысл использовать винтовые зажимы. Если при сборке допущена ошибка, можно разобрать и потом правильно собрать. Но даже если ваши квалификация и опыт позволяют сразу сделать всё правильно, всё равно с винтовыми зажимами работать проще, чем применять сварку.

Но у винтовых зажимов есть два недостатка, которые, впрочем, преодолимы. Во-первых, при соединении ими омеднённого штыря заземления и провода из обычной стали, либо оцинкованной стали, возникает электрохимическая реакция, приводящая к коррозии. Во-вторых, со временем может происходить ослабление затяжки винтов, на что особое внимание обращено в ПУЭ.

Винтовой зажим ZANDZ с пружинными шайбами

Проблема возникновения электрохимической реакции в винтовых зажимах успешно решается использованием специальной прокладки, механически разделяющей проводники из разных материалов, но при этом сохраняющей электрический контакт между ними.

Присоединение заземления к конструкциям

Присоединение заземляющих проводников к аппаратам и электрооборудованию

Инструмент и оборудование:

нормокомплект сварщика чёрных металлов, набор НЭ, кисть, набор гаечных ключей.

Приёмы и методы труда:

присоединение заземляющих проводников производится на болтах. Каждая часть электроустановки присоединяется к сети заземления при помощи отдельного ответвления. Под один заземляющий болт на магистрали заземления разрешается присоединять только один проводник. Допускается присоединение двух заземляющих проводников при помощи одного штыревого контакта, причём штырь должен быть закреплён на магистрали с обеих сторон гайками, а подсоединяемые проводники – закреплены гайками на противоположных концах штыря. В местах подключения заземляющих проводников контактные поверхности зачищаются от краски и коррозии до металлического блеска и смазываются техническим вазелином.

Рис.13. Выполнение соединений из УСЭК

Таблица 4

Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников

При прокладке проводов в трубах, сечение защитных заземляющих проводников допускается применять равным 1 мм2, если фазные провода имеют то же сечение.

Размеры (сечение) заземляющих проводников, а так же заземлителей определяются проектом, но должны быть не менее приведённых в таблицах.

Таблица 5

Контроль качества выполненных работ

Почему нельзя делать отдельные заземления

Переделывать проводку во всем доме, конечно долго и дорого, но если вы хотите без проблем эксплуатировать современные электроприборы и бытовую технику, это необходимо. Отдельное заземление определенных розеток неэффективно и даже опасно. И вот почему. Наличие двух или более таких устройств рано или поздно приводит к выходу включенного в эти розетки оборудования. Все дело в том, что сопротивление контуров зависит от состояния почвы в каждом конкретном месте. В какой-то ситуации между двумя устройствами заземления возникает разница потенциалов, которая приводит к поломке оборудования или электротравме.

Секреты и ошибки монтажа

Как вы знаете, при электромонтаже, будь то дача, дом в коттеджном поселке, магазин или любой другой объект, везде по правилам устройства электроустановок необходимо делать заземление.

Качественный контур заземления может спасти вас не только от пробоя изоляции на корпус оборудования, но и от последствий обрыва ноля в питающей сети или от однофазного короткого замыкания, когда фаза оказывается на нулевом проводе, а ноль в вашей щитовой преднамеренно соединен с заземляющей шиной.

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

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. Но есть здесь и “подводные камни”, о них поговорим чуть дальше.

Традиционный контур заземления, который обычно монтируют самостоятельно, представляет из себя весьма громоздкую и трудоемкую подземную конструкцию.

Забивается несколько вертикальных электродов (уголок, труба, прут), между ними прокапывается траншея, и все они соединяются между собой горизонтальными связями (шиной или прутком).

Расстояние между вертикальными электродами должно быть не меньше их длины. Чем же плох такой способ?

Во-первых, мало кому охота перекапывать свой участок метровыми траншеями, а если территория оказалась уже облагорожена, то вообще возникает тупиковая ситуация. Кроме того, все эти ржавые металлические уголки, трубы и шины, находясь в земле, через несколько лет эксплуатации (буквально за 5-7 лет) начинают усиленно разрушаться.

Поэтому на сегодняшний день большую популярность получила другая система заземления, а именно — модульно штыревая или глубинная. Наиболее известные фирмы производители в наших краях Galmar и ZandZ.

Как известно, сопротивление заземляющего устройства зависит от:

Таким образом, если один электрод путем постепенного наращивания, забить на максимально возможную глубину, то можно получить идеальные показатели сопротивления. На этом принципе и работает глубинное заземление.

Плюс ко всему этому, весь монтаж обходится без сварочных работ.

Именно необходимость сварки многих останавливает от самостоятельного выполнения данной работы. Либо нет аппарата, либо нет необходимых навыков.

Вот и приходится нанимать сторонних электриков.

Все заземление занимает место на территории вашего дома, буквально несколько квадратных сантиметров.

А еще его без проблем можно сделать прямо в подвале здания.

В среднем выходит, что в частном доме без котла для достижения требуемых 30 Ом, придется забить электрод общей длиной на 6-9 метров. Для дома с газовым отоплением (R=10 Ом) – на 9-15 метров.

Если ваш дом построен на песке, однозначно покупайте 15-ти метровый комплект. Даже без наличия газового котла.

Расстояние трассы заземлителя от стены также регламентируется. В отличие от вводного кабеля оно должно быть не менее 1 метра.

Для подземного кабельного ввода этот показатель – 0,6м.

Выводы

Из всех рассмотренных способов соединения проводников в заземлении, располагающихся в грунте, наиболее надёжным является экзотермическая сварка. Но для массового применения можно рекомендовать винтовые зажимы, имеющие меры по предотвращению электрохимической коррозии и ослабления соединения со временем. В любом случае, для правильного выбора типа соединения лучше обратиться за консультацией к специалистам.