Заземление на даче: Как сделать своими руками

Заземление на даче: Как сделать своими руками

Правила эксплуатации любых электроустановок требуют обустройства контура заземления. Рассмотрим требования к организации заземления и узнаем как сделать его своими руками.

Устройство контура заземления для жилого здания – строгое требование правил эксплуатации любых электроустановок, связанное с безопасностью людей. Да и современная бытовая техника, например, газовые котлы или водонагреватели, могут некорректно работать при отсутствии заземляющего провода. И если в загородных коттеджах эта шина закладывается еще на этапе строительства, то в большинстве дачных домиков ее просто нет, что является недочетом хозяев.

Для чего необходимо заземление

Обустройство заземления на даче своими руками или выполненное с помощью специалистов, требуется в обязательном порядке. Подобное приспособление необходимо по следующим объективным причинам:

  1. Это обустройство необходимо, чтобы человека не поразило разрядом электрического тока.
  2. Оснащение требуется для аварийных ситуаций, чтобы отводить избытки электроэнергии в землю.
  3. Для отвода поражения молнии и последующего его перенаправления в грунт, где не будет губительна сила тока.
  4. Оборудование требуется для отвода избытков электроэнергии, которая вырабатывается и поступает.
  5. Оснащение необходимо для всего электрооборудования, так как от высокого напряжения оно может выйти из строя.
  6. Дополнительно, отвод электроэнергии необходимо делать, чтобы исключить вероятность возникновения короткого замыкания и возгорания.

Именно по этим объективным причинам требуется правильно делать установку заземления в любом частном строении. При этом крайне важно выполнить всю работу правильно, так как от качества оснащения, напрямую будет зависеть человеческая жизнь вблизи электрического оборудования.

Важно. Человек по своей природе является носителем статического электричества, которое может передаваться на любые электроприборы, что в совокупности с обычным напряжением приводит к перегрузкам, выполненное заземление своевременно отводит часть энергии, оставляя лишь необходимые количества тока.

Нужно ли защитное устройство на садовом участке, и каким оно должно быть?

Нужно ли заземление на даче? Каждый участок дачного товарищества должен быть снабжен этим недорогим и простым приспособлением для безопасности не только одной дачи, но и всего садового массива. Нередко при авариях электропроводки возникает пожар, который может перекинуться на соседние дома.

Дома на садовых участках строят из различных материалов. Для быстрого возведения дачного дома часто применяется способ каркасного строительства. При грозах и не оборудованном заземляющим устройством и громоотводом участке, велика вероятность возникновения пожара и поражение людей электричеством.

Также необходимо сказать о выходе из строя дорогостоящих бытовых приборов:

  • при резких скачках напряжения в сети;
  • замыкания на корпус фазы;
  • при поражении молнией.

Еще один очень важный вопрос, который необходимо разобрать перед началом работ – это критерии выбора защитного устройства:

  • Следует определить величину сопротивления устройства. Разброс рекомендаций в источниках достаточно широк. Он колеблется от 0,5 Ома до 60 Ом, но все — таки необходимо делать заземление ниже уровня организма человека. Значит, оптимальным будет значение ниже 4 Ом.
  • Необходимо знать на какую глубину необходимо забивать электроды заземления. Это значение зависит от:
    • качества и состава почвы на участке;
    • глубины прохождения грунтовых вод;
    • глубины промерзания земли зимой и других климатических особенностей региона.

Чем выше находится уровень грунтовых вод, тем меньше глубина забивания в грунт уголков или готовых электродов заземлителей.

Этот критерий влияет и на размер равностороннего треугольника при монтаже заземления. Длина электродов и размер стороны треугольника бывают от 120 сантиметров до 300 сантиметров. Устройство заземления располагают не ближе 3 метров от стены домика и на участке расположения распределительного щитка.

Как организовать заземление

1. Подготовка места. Выкапываются три траншеи в форме равнобедренного треугольника. Глубина равна 1 м, ширина — 50 см, длина стороны 1,2 м. От одного из углов необходимо прокопать канаву, идущую к щитку.

2. Электроды забиваются в углах треугольника, чтобы это было проще сделать, можно заточить концы болгаркой. Если почва будет слишком высокой плотности, то придется заняться бурением шурфов. Стержни должны выступать над землей, чтобы к ним можно было приварить стальные элементы.

Иногда под контур нужно вырыть котлован, но в большинстве случаев достаточно канав. Фото: Instagram montazh.ustanovka

3. Далее электроды соединяются стальными полосами. Самая длинная приваривается к углу, от которого отходит канава к распределительному шкафу. Желательно сделать на ней небольшой изгиб возле места крепления для компенсации расширения металла при температурных скачках. Красить металлические части нельзя, допускается только обработка швов антикоррозионным составом.

Для защиты от окисления клемма закрывается корпусом, но лучше ее расположить внутри дома. Фото: Instagram electropavel_official

4. К концу самой длинной полосы присоединяется болт для соединения с клеммой. На нее будет приходить провод заземления из щитка. Теперь в стене нужно просверлить отверстие и вставить пластмассовую гильзу.

Если использовать штырьевой метод, то заземление получится максимально компактным. Фото: Instagram montazh.ustanovka

5. Другой вариант соединения предусматривает приваривание к полосе длинной стальной шпильки.

6. После этого провод идет к распределительному щиту. Рекомендуется объединить все провода заземления на пластине из бронзы.

Готовим нужный треугольник

Место установки электродов выбирается так, чтобы было удобно подвести заземляющую шину к распределительному щитку. Но проектные размеры не являются обязательными. Стороны треугольника могут быть и менее трех метров в длину, а глубина забивки штыря может быть уменьшена до 2-2,5 метров. Может быть увеличено и количество электродов, если грунт оказался плотным и на проектную глубину забить штыри не удается.

После разметки на выбранном месте, можно отрыть небольшой котлован на глубину до 1 метра. Одновременно копаем траншею такой же глубины для шины заземления от контура к цоколю дома. Иногда вместо котлована выкапывают траншеи по периметру создаваемого контура, что несколько упрощает процесс земляных работ. Нужно лишь обратить внимание, чтобы их ширина позволяла свободно проводить сварочные работы и забивку электродов. Края электродов, которыми они будут уходить в землю, лучше обрезать под углом и заострить шлифмашинкой. Помните, что металл должен быть неокрашенным.

Электроды вбиваем кувалдой в землю в намеченных местах так, чтобы они выступали над уровнем поверхности примерно на 200 мм. Затем их соединяем с помощью электросварки общей шиной из стальной полосы. От применения болтовых соединений лучше воздержаться — резьбовой контакт под землей быстро окислится, и сопротивление контура критично возрастет. Теперь можно прокладывать шину из такой же стальной полосы к фундаменту дома.

Советы эксперта

Перед точкой крепления на цоколе нужно предусмотреть небольшой изгиб, чтобы компенсировать линейные подвижки шины при перепадах температур. Полоса должна завершаться приваренным болтом с резьбой М10, к которому и будет крепиться медная клемма с проводом заземления на распределительный щиток.

Варианты подключения заземления на даче

Два провода, которые подходят к изоляторам на крыше дачного домика, говорят о том, что в данном случае применена схема электроснабжения типа TN-C. Это означает, что защитный провод PE и нулевой N объединены на подстанции в единый провод PEN.

Читайте также  Aisi 304 характеристики

Система электроснабжения TN-C на даче в однофазной сети

В этом случае для защиты людей и техники используются автоматические выключатели, реле напряжения и даже устройство защитного отключения (УЗО). Читайте о его применении в статье «Как можно подключить УЗО в однофазной сети без заземления: схемы подключения». Однако при обрыве или плохом контакте нулевого провода защита не работает.

Один из способов кардинально улучшить ситуацию — это подключить заземление по схеме TN-C-S. В этом случае общий провод PEN разделяется на входе в дачу на защитный PE и нулевой N. В месте расщепления следует подключить собственное заземление.

Теперь корпуса всех приборов будут заземлены, и защитные свойства системы электроснабжения заметно возрастают. Легко предположить, что большинство Ваших соседей по дачному кооперативу индивидуальное заземление не сделали. Это значит, что при обрыве провода PEN где-то в линии электропередачи общий ток со всех участков будет уходить на землю через Ваше заземление.

Так как его сопротивление не равно нулю, при протекании большого тока по проводнику PE на металлических корпусах Ваших приборов появится опасное напряжение. При большой нагрузке, в лучшем случае, провод заземления отгорит, в худшем – произойдет пожар.

Система электроснабжения ТТ в однофазной сети на даче

На производстве корпуса оборудования часто заземляют, не соединяя с нулевым проводом. Мы можем поступить так же, и такая система заземления имеет аббревиатуру ТТ. В такой схеме защиты установка УЗО обязательна.

Сопротивление среды

Идеальное заземление получается при наименьшем показателе почвы. Поэтому изначально нужно учесть состав грунта. Разные грунты имеют разное удельное сопротивление. Слои земли с наименьшими значениями залегают на большей глубине.

Ниже приведены усредненные показатели удельного сопротивления разных типов почвы (в Ом*м):

  1. Песок – 500-1000
  2. Чернозем — 200
  3. Супесь – 150
  4. Суглинок – 30-100
  5. Глина — 20
  6. Торф — 20

Монтаж системы заземления на даче

Заземляющее устройство – система токопроводящих стержней погруженных в землю и соединённых между собой. Важнейшим свойством заземления является сопротивление – чем оно ниже там лучше. Если заземление будете использовать только для бытовых приборов, его сопротивление должно составлять не более 30 Ом, если же вы будете его использовать вместе с молниеприёмником, сопротивление не должно превышать 10 Ом. Добиться этого можно несколькими способами: увеличение глубины погружения стержней, увеличение расстояния между стержнями, увеличивая количество стержней, заливая грунт солевым раствором.

Стержней должно быть минимум 3, можно 4 и более. В зависимость от количества стержней, по периметру условного треугольника, либо квадрата со стороной не менее 1,2м (чем больше, тем лучше) выкопайте углубление на глубину до 0,5м.

На вершинах выкопанной фигуры забейте в землю стержни. Стержнем может быть угольник, арматура, труба. В общем, то, что есть под рукой. Забивайте на глубину не менее 2 м. Чем глубже, тем лучше. Опыт показывает, что удвоение глубины погружения стержня на 40% уменьшает сопротивление. Использовать можно увесистую кувалду либо электромолот. Не забудьте стержень предварительно заострить. Можно просто болгаркой отрезать конец под острым углом. Это позволит с большей долей вероятности не попасть на камень. Если земля каменистая и не удаётся сильно углубить стержни, увеличьте расстояние между ними и количество самих стержней. В этом случае не копайте соединительные каналы, а сначала забейте стержни. И так, стержни забиты. Соедините их между собой посредством сварки металлической полосой 40х4 или что-то около того. Если по какой либо причине нет возможности использовать сварку, детали контура можно соединить между собой и болтовым соединением, но в таком случае постарайтесь достичь максимально надёжного контакта. Такой же полосой или катанкой 12-15 мм проведите заземление к дому. Исходите из того, что площадь сечения проводника, которым соединяете стержни и подводите заземление к дому, должна быть около 150 мм 2 для стали или 50 мм 2 для меди. После соединения всех деталей произведите замер сопротивления контура. (Самостоятельно замерить сопротивление у вас вряд ли получится. Необходим спецприбор и некоторые навыки. Поэтому заранее пригласите специалиста). При слишком высоком сопротивлении добавьте ещё штырь и соедините его с остальными.

Перед засыпкой землёй сфотографируйте контур с привязкой к зданию. В дальнейшем это может пригодиться. И вообще, всю проводку в доме, а также другие коммуникации перед оштукатуриванием либо другими облицовочными работами фотографируйте с линейкой.

Контур заземления не обязательно должен иметь форму треугольника либо квадрата. Вполне сгодится и такой вариант.

Или вот такой — Когда штыри в землю не забиваются, а ток уходит в землю за счёт большой площади рамки.

Дополнит систему электробезопасности дома система уравнивания потенциалов (СУП).

Суть её в том, чтобы соединить между собой все потенциально опасные поверхности. Как известно напряжение это разность потенциалов. Таким образом, если человек касается поверхности с высоким потенциалом и одновременно поверхности с низким, ток будет переходить через тело человека из первой во вторую. Если же все поверхности в помещении соединены между собой, то и потенциал у всех буде равен. В случае применения такой системы, между собой необходимо соединить все металлические трубы коммуникаций (вода, газ, отопление), металлические части каркаса здания, системы вентиляции, контур заземления и нулевой проводник системы электроснабжения.

Как правильно сделать заземление

Сделать заземление в частном доме на даче можно и своими руками. Хотя работу не назовешь легкой и быстрой, но сейчас разговор не об этом. Сам факт наличия устройства ещё не о чём не говорит. Правильно сделанная конструкция должна обладать необходимыми параметрами, в первую очередь определённым сопротивлением стекающему току. Если этот параметр превышен то ни о какой нормальной работе системы не может быть и речи. Делать заземление нужно как надо по правилам и рекомендациям ПЭУ или не делать вовсе. Никакого промежуточного решения здесь нет и быть не может.

Более того, конструкция, сделанная с нарушениями или пришедшее в негодность, порождает иллюзию электробезопастности, которой в действительности нет. Электрический ток, в отличие от пользователя, не обманешь, он изберёт более легкий путь хотя бы через тело человека.

Узнать зачем нужно заземление, какие бывают системы можно из статьи посвящённой этой большой и неоднозначной теме.

Нормы устройства сетей

В ПЭУ для сети до 1 кВ нет предписаний, что и как делать, но есть категорическое требование, сопротивление локального заземляющего устройства для своего дома круглогодично не должно превышать 30 Ом при напряжении однофазной сети 220 В, трёхфазной 380 В (п. 1.7.103).

В принципе такой подход понятен, одинаковая конструкция в различных местах покажет разный результат, но несмотря на несхожесть ситуаций есть общие рекомендации, которые нужно учесть при проведении работ.

  1. Заземлители следует располагать по возможности во влажных, затененных местах.
  2. Траншеи нельзя засыпать мусором, хламом. В случае если удельное электрическое сопротивление грунта в месте обустройства заземления больше 100 Ом⋅м, подсыпать более подходящий грунт (глину, чернозём, торф, суглинок).
  3. Горизонтальные проводники служат для связи вертикальных электродов или в качестве самостоятельных заземлителей. На практике они объединяют эти функции.
  4. Места входа заземлителя в грунт гидроизолируются на расстоянии 10-15 см выше и ниже уровня грунта с помощью полихлорвиниловой плёнки и битумной обмазки.
  5. Соединяются горизонтальные и вертикальные элементы заземляющего контура с помощью сварки, а сварные швы покрываются битумным лаком. Надо сказать, что правила только рекомендует использовать сварку, но допускают, применение других способов соединения ссылаясь на ГОСТ 10434-82.
  6. Длина вертикальных заземлителей не должна быть менее одного метра, а их верхняя точка заглублена на 0,5–0,7 м.
  7. Глубина залегания горизонтальных частей зависит от глубины заглубления верхней точки вертикальных штырей т. е. окажется примерно на том же уровне 50–70 сантиметров от поверхности земли.
  8. При длине более десяти метров начинает сказываться влияние индукции и собственное сопротивление проводника.
  9. Увеличение диаметра свыше 50 мм бессмысленно, так как сопротивление действительно будет уменьшаться, но незначительно.
  10. Толщина стенки вертикального элемента должна обладать механической прочностью и определённым запасом коррозионной стойкости.
  11. Чаще всего нижележащий слой лучше проводит электричество. Один длинный электрод может оказаться намного эффективнее нескольких десятков коротких.
Читайте также  Как проверить аккумулятор нагрузочной вилкой

Требования к заземляющему проводнику

Минимальное сечение проводника присоединяющего контур к главной заземляющей шине для стали 75 мм², меди 10 мм², алюминия 16 мм² п 1.7.117.

Одно из новшеств ПЭУ седьмого издания, требование наличия технической возможности для проведения периодических замеров п 1.7.116.

Материал для контура

При выборе материала следует исходить из двух соображений:

Таблица минимальных размеров проводников, проложенных в земле

  1. Проводник должен иметь очищенную ровную поверхность, а его площадь поперечного сечения не может быть меньше размеров, приведённых в таблице 1.7.4 ПЭУ.
  2. Срок службы контура из незащищенного металла весьма короток, 3–8 лет. Электролитическая коррозия очень быстро съедает металл. Причём в грунтах с малым удельным сопротивлением процесс разрушения протекает быстрее. Так, 1А стекающего тока за год уменьшает контактирующую с землёй массу на 9-10%. Принято считать, что потеря 25% от первоначальной массы конструкции критична.

Не меньший вклад в разрушение материала вносит и обычная химическая коррозия. Хотя под землёй процесс окисления из-за недостатка кислорода несколько замедляется, но и в этом случае ржа “съест” поверхностный слой металла, даже если никакого тока по нему протекать не будет.

Определить срок службы можно вот по этой приблизительной формуле где Q – вес вертикальных электродов, кг; I величина стекающего тока,А.

Величина стекающего тока определяется этой формулой.

Как увеличить срок службы

Ответ очевиден. Либо увеличивать массу за счёт выбора вертикальных электродов с большим поперечным сечением, либо использовать коррозионностойкий металл или как вариант, чёрный металл с защитным покрытием.

При выборе металла с защитным покрытием следует учесть, что цинк по отношению к железу более активен. Защита железа происходит за счёт истощения поверхностного слоя цинка. С медью всё наоборот. При нарушении целостности поверхностного слоя железо окислится быстрее меди.

Как рассчитать параметры

Делать заземление наобум с надеждой, что конструкция с произвольно выбранными размерами будет обладать необходимыми параметрами, мягко говоря, неумно. Перед тем как сделать заземление, нужно считать. Все необходимые формулы и таблицы можно найти здесь.

Если рассчитать вручную оказалось сложновато воспользуйтесь специализированной программой. “Расчёт заземляющих устройств”, “Электрик”, “Заземление”, “Акула”. Трудно сказать какая из них лучше (точнее), у каждой программы свой алгоритм расчёта.

Размеры и форма заземляющего контура

С точки зрения эффективности растекания тока, расположение электродов в ряд предпочтительней всех других форм. На практике, при самостоятельном обустройстве заземления для уменьшения земляных работ, многие предпочитают треугольный контур, но на самом деле, форма контура не имеет никакого значения. Гораздо важнее расстояние между вертикальными штырями. Оно должно быть в 2,2 раза больше их длины.

Такая зависимость объясняется необходимостью наличия определенного объёма земли. При уменьшении расстояния поля растекания тока с каждого электрода перекроют друг друга. Плотность тока возрастёт, а следовательно, возрастёт и сопротивление. При избыточном расстоянии ничего страшного не произойдёт, но компенсировать недостающий объём придётся за счёт увеличения длины контура.

Соотношение расстояния между штырями к их длине и количеству выражается через коэффициент использования (η). У проводников разной формы он различен.

Как видите, узнать, как будет выглядеть контур заземления, без предварительных расчётов нельзя. Это зависит от многого, в том числе от профиля.

Чем и как измерить сопротивление заземления

Этим выражением пользуются для краткости. На самом деле, собственное сопротивление заземлённого контура ничтожно мало и никого не интересует. Фактически измеряется сопротивление растеканию с заземленного контура тока.

Измерение производится по методу амперметра – вольтметра. Выносные электроды потенциальный и токовый устанавливаются относительно испытуемого контура на определённом расстоянии. Зная значения напряжения и тока несложно вычислить сопротивление (R = U/I).

Измерения производятся с помощью специальных приборов: ИС-20; М-416. Стоимость такого прибора около 9000 руб. Вызов электроизмерительной лаборатории обойдётся в 800–1000 рублей, а с учётом выезда специалиста на дачу уже в 3000–4000 руб. Нетрудно догадаться, что большинство небогатых дачников предпочтут остаться без заземления, чем платить такие деньги. Вот такая тупиковая ситуация.

Зачем и как использовать УЗО в системе ТТ

Как уже отмечалось в начале статьи, сделать заземление на даче чаще всего можно только по схеме ТТ. Эта система имеет свои особенности, которые нужно учесть при использовании защитных коммутационных устройств.

  • Обязательное применение УЗО п 1.7.59.
  • Это требование связано с другими правилами установки и эксплуатации УЗО. Одно из них, запрет использования УЗО без защиты от сверхтока т. е. без автоматического выключателя п 7.1.76.
  • Реализовать требования п 1.7.76; 1.7.78. об заземлении токопроводящих поверхностей электроприборов, на самом деле не так трудно, как кажется. Для этого достаточно третий провод (PE-проводник), который в системе ТТ остаётся не задействованным, подключить к главной заземляющей шине, к которой уже подключён локальный контур.
  • В зависимости от способа обогрева помещения, нагрева воды может возникнуть необходимость уравнять потенциалы различного оборудования. В этом случае система должна быть подключена в том числе и к заземляющему устройству п 1.7.82.
  • Использование УЗО не исключает и не дополняет функции автоматического выключателя (АВ), потому что у них разное предназначение. В п 7.1.76. есть рекомендация совмещать УЗО и АВ в единый аппарат (дифавтомат). Действительно, такое совмещение во многом упростит монтаж, но устанавливать дифавтоматы можно только в групповые цепи.
  • Для предотвращения последствий, вызванных поломкой УЗО, рекомендую последовательную установку не менее двух защитных устройств, конечно, с соблюдением правила селективности. Первое, противопожарное на 300 мА на входе. Другие на 30 мА в групповых цепях.

Отмечу ещё одно правило не связанное с темой заземления, но оно касается большинства дачников. В деревне, дачном посёлке, электричество передается по воздушным линиям, поэтому на вводе должен быть установлен ограничитель импульсных перенапряжений п 7.1.22.