Схемы и порядок установки заземления для дачного дома

Эксплуатация современной электробытовой и компьютерной аппаратуры без заземления чревата печальными последствиями. Техника может выйти из строя, а жильцы рискуют получить удар током. Особенно актуально заземление на даче, так как в сельской местности зачастую расположены системы электропередачи старого образца, и надеяться на их надежность не стоит.

Принцип действия и цели заземления

Большая часть загородного сектора получает электропитание от сети переменного тока 220 вольт. Электрическая цепь существует за счет двух проводников — фазового и нулевого. Электроприборы оснащены защитными устройствами и изоляцией, помогающими избежать попадания напряжения на металлические части их корпусов. Однако вероятность появления там напряжения все же исключить нельзя, поскольку изоляционный слой иногда пробивается током, а элементы приборов выходят из строя.

Попав на корпус, электричество представляет угрозу жизни и здоровью человека, который прикоснется к поверхности прибора. Особенно опасно, если рядом с источником тока расположены предметы, выполняющие роль естественных заземлителей (металлические трубы, элементы конструкции здания и т.п.). При касании заземлителей происходит размыкание цепи, и ток направляется в сторону наименьшего потенциала, то есть в человека.

Для понимания принципа заземления и его важности вполне достаточно знаний в пределах школьного курса физики. Одно из физических свойств тока состоит в том, что он всегда находит проводник с наименьшим сопротивлением. Таким образом, для обеспечения безопасности человека нужно создать магистраль, в которой сопротивление будет значительно меньшим, чем в человеческом теле.

Сопротивление тела человека в среднем составляет 1000 Ом (хотя данная величина существенно отличается в зависимости от обстоятельств). Имеются сложные расчеты необходимой для заземления величины сопротивления, согласно которым оптимальной величиной являются 30 Ом (для бытовой электротехники). Если же речь идет о молниезащите частного дома, предпочтительная величина — 10 Ом.

Обратите внимание! Существует мнение, что для обеспечения безопасности достаточно иметь УЗО. Однако правильная работа устройства защитного отключения возможна лишь при наличии заземления.

Задачи заземления:

1. Гарантированный отвод в землю напряжения с токопроводящих предметов.
2. Выравнивание потенциалов всех объектов, находящихся в дачном доме.
3. Создание условий для правильной работы всех систем электробезопасности, в том числе автоматов, устройств защитного отключения и плавких предохранителей.
4. Избежание ситуаций, когда на корпусах электробытовой техники скапливаются статические заряды.
5. Сохранение в исправном состоянии электроаппаратуры. К примеру, функционирование импульсных блоков питания на компьютерной технике нередко сопряжено с наведением напряжения на системные блоки. В результате разряда происходит поломка электронных компонентов и потеря информации.

Крупная бытовая техника обязательно должна быть защищена заземлительной системой:

1. Бойлер изготавливается из нержавейки, которая отрицательно реагирует на блуждающие токи, отводимые заземлением. При появлении блуждающего тока человек подвергается серьезной опасности: удар возможен во время приема душа или обычного касания бойлера.
2. Стиральная машина. Аппарат отличается высокой электрической емкостью, возникающей из-за повышенной влажности в помещении.
3. Компьютер. Блок питания устроен так, что рабочая утечка в этом элементе бывает даже выше, чем у стиралки.
4. Электроплита. Этот вид бытовой техники отличается высокой мощностью, следствием чего является повышенный риск пробоя.

Схемы и расчет заземления

Правильно выполненная заземлительная система должна надежно контактировать с нулевым потенциалом грунта и с минимальным сопротивлением контура. При этом нужно учитывать, что в разных видах грунта сопротивление существенно разнится (смотрите таблицу).

Слои земли с самым маленьким сопротивлением обычно находятся глубоко под землей. Однако просто заглубления электродов бывает недостаточно. Поэтому для получения нужного сопротивления увеличивают количество проводников, дистанцию между ними или площадь контакта с землей. Для улучшения результата используют схемы, показанные на рисунке ниже.

Описание схем:

1. Схема «А». В данном случае создается замкнутый контур по периметру здания. Не очень глубоко вкопанные штыри соединяют по кольцу с помощью шины. Заземление на даче таким способом выполняется редко, так как требуется значительный объем земляных работ. Кроме того, схема часто нереализуема из-за расположения строений на участке.
2. Схема «Б». Это наиболее распространенный способ организации заземления для дачного дома. Система включает три или более закопанных на умеренную глубину штыря (электрода), объединенных между собой шиной.
3. Схема «В». Основана на использовании всего одного электрода, вкопанного на большую глубину. Такая схема применяется даже в подвале строения. Способ достаточно удобен, но не всегда реализуем, если речь идет о каменистой земле. Еще одна сложность — необходимость использования особых электродов, что требует повышенных финансовых затрат.
4. Схема «Г». Отличается удобством, но создавать такое заземление нужно еще при проектировании дачного дома, а выполнять — во время заливки фундамента. В уже построенном здании постройка такой системы сопряжена с высокими затратами.

Недопустимые схемы заземления

Не рекомендуется использование водопроводных труб и стояков отопления в качестве заземления. Такие трубопроводы часто оказываются сильно окислены или имеют недостаточный контакт с грунтом. Также в трубопроводах нередко имеются пластиковые детали, из-за которых происходит размыкание электрической цепи.

Обратите внимание! Нельзя наносить краску на металлические изделия, выполняющие роль электродов. Покраска ухудшает проводимость.

Некоторые домашние мастера, желая удешевить систему заземления, идут таким путем: делают в розетке перемычку между контактами заземления и нуля. Такое решение может привести к неприятностям, поскольку если где-либо на участке цепи произойдет перефазовка или появится некачественный контакт рабочего нуля, на корпусе возникнет напряжение.

Совет! Проведение расчетов — достаточно сложная процедура, требующая знаний и опыта. Если таковых недостаточно, лучше обратиться в местный филиал Энергонадзора. Специалисты постоянно сталкиваются с подобными задачами, и у них наверняка имеется подходящая для местных условий схема организации заземления. Также не обойтись без профессиональных электриков при проведении проверки системы, когда работы по созданию заземлительной системы закончены.

Разновидности систем заземления

Существует несколько видов технического исполнения заземлительной системы, соответствующих стандартам Международной электротехнической компании (МЭК):

Система TN

Наиболее распространенная схема. Включает подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S.

В подсистеме TN-C нулевой рабочий и нулевой защитный проводники соединены в единый проводник по всей системе. Методика является технически наиболее доступной для тех мастеров, кто желает сделать своими руками систему заземления для дачного дома. К тому же, TN-C привлекательна в отношении незначительности финансовых затрат. Минус такой системы состоит в отсутствии отдельного проводника защиты.

В подсистеме TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники функционируют по отдельности во всей системе. В результате удается добиться большей безопасности, если сравнивать TN-S с TN-C. Недостаток схемы — необходимость дополнительного пятижильного кабеля, прокладываемого от трансформатора к трехфазной сети или же трехжильного кабеля в случае однофазной сети. Такой подход превращает проект заземления в достаточно дорогостоящую затею.

В случае с подсистемой TN-C-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники соединяются в единый проводник на определенном участке системы. Объединение происходит от источника электропитания до ввода в здание. Схема пользуется популярностью у электриков, универсальна в применении и не отличается технической сложностью. Минус TN-C-S состоит в необходимости обновления стояков в уже существующих зданиях. В случае обрыва проводника электроприборы оказываются под высоким потенциалом.

Система TT

Нейтраль источника электропитания делают глухозаземленной. Открытые контакты электрической установки подключают к заземлителю, независимому от заземлителя нейтрали источника питания. Система TT используется в тех случаях, когда отсутствует возможность создать заземление по методу TN.

Система IT

Нейтраль источника электропитания изолируется от грунта или заземляется через электробытовую технику с высоким уровнем сопротивления. Схема часто используется в медицинских учреждениях и лабораториях, где требуется подключение высокочувствительной техники.

Установка системы заземления

В качестве примера рассмотрим монтаж системы заземления в виде треугольника с металлическими штырями в вершинах.

Понадобятся такие материалы для создания электродов:

• уголок из стали толщиной 4 мм (минимум),
• прут арматурный сечением 10–12 мм,
• труба, у которой сечение стенок составляет от 3 до 5 мм,
• стальная полоса шириной 50 мм.

Арматура подойдет исключительно с гладкой поверхностью. Рифленая арматура не создает достаточно прочного контакта проводника с грунтом, так как после вкапывания образуются пустоты, а это ухудшает качество заземления.

Длина штырей должна быть в пределах 2,5–3 метров. Для обвязки подойдет металлическая полоса или арматура. Все соединения выполняются путем сварки.

В продаже имеются готовые комплекты для заземления. В качестве примера приведем содержание одного из таких комплектов (для глубинного заземления):

• оцинкованный стержень длиной 1,5 м и диаметром 20 мм (5 единиц),
• универсальный зажим,
• наконечник для погружения электрода,
• водоотталкивающая лента,
• обух для вбивания электрода в грунт,
• металлическая полоса (30×5 мм),
• биметаллический зажим.

Инструкция по выполнению работ

Вначале подбираем место под установку контура и очищаем пространство от всего лишнего. Оптимальная дистанция от электрода до силового шкафа — 10 метров. Дальнейшие действия осуществляем в таком порядке:

1. Готовим траншею. Она должна быть треугольной формы. Котлован копаем также, как готовили бы яму под ленточный фундамент. Рекомендуемая глубина траншеи — 1 м, а ширина — 50 см. Дистанция от электрода до электрода — 120 см. От любого из углов треугольника прокапываем канаву к силовому щиту.
2. Забиваем в землю электроды по вершинам треугольника. Если грунт плотный, бурим шурфы. При сложностях с погружением в землю штырей берем чуть более короткие электроды, но тогда их общее количество в системе нужно увеличить.
3. Подготавливаем стальные уголки и устанавливаем их по углам треугольной траншеи. Вкопанные стержни должны выступать над поверхностью земли. Это обеспечит возможность соединения их между собой шиной. Шурфы прикапываем землей, перемешанной с солью. Такая мера позволяет уменьшить сопротивление электродов (однако ускорит их коррозию).
4. Обвязываем установленные уголки путем их сваривания. Обвязку привариваем к электродам. От одного из электродов по ранее приготовленной траншее направляем металлическую полосу в сторону распредшкафа. К щиту прикрепляем проводник с помощью приваренного болта.
5. Проверяем сопротивление и, если все в порядке, закапываем траншею.

Проверка системы

Для проверки заземлительной системы используем омметр или мегомметр. Норма сопротивления для дачного дома — до 10 Ом. Однако более оптимальным показателем считается 4 Ом. Если показатель сопротивления высокий, забиваем еще несколько электродов и связываем их с уже установленными.

Если нужные приборы отсутствуют, берем обычную лампу накаливания, далее присоединяем к одному из ее контактов провод фазы, а к другому — провод, идущий на заземление. Яркость света от лампочки должна быть такой же, как и в ее обычном состоянии (речь идет о сети 220 вольт). Если свечение отличается от нормального, необходимо проверить все соединения элементов контура, чтобы улучшить качество контактов между ними.