Любое строительство подразумевает использование электротехнического оборудования. Подводки электропитания и прокладки внутренних линий недостаточно. Дополнительно необходимо предусмотреть систему заземления. Многие неопытные строители игнорируют этот факт ввиду отсутствия соответствующих знаний или экономии средств.

Однако система заземления важна в любом доме. Она является профилактикой многих неприятных ситуаций, которые могут закончиться трагически. Общие правила гласят, что работники электросети не должны подключать здание к ЛЭП при несоответствии требований. По этой причине владелец частного строения должен решить вопрос с заземлением перед приходом электриков.

Для современных домов контур заземления предусматривается в момент проектирования внутренних коммуникаций. Владелец  на даче может все делать самостоятельно или пригласить на помощь специалистов. Не стоит бояться самому выполнить заземление – работа несложная, а специальные знания не потребуются.

Задачи контура заземления

Важность заземления можно понять еще со школьной программы. Многие частные дома подключены к однофазной сети 220 В. Для работы электроприборов требуется наличие двух проводников – фаза и нулевой провод. Вся электрическая техника имеет изоляцию и защитные элементы, которые защищают корпуса от случайного попадания тока. Но 100% гарантии его отсутствия не даст не один производитель. Изоляция может повредиться в процессе эксплуатации или престать работать схемы защиты. Тогда фазное напряжение попадает на корпус. Контакт с таким предметом для человека небезопасный.

Риск жизненно опасных повреждений повышается при расположении с испорченным прибором металлического предмета с естественным заземлением (газопровод, стояк отопления, армированные элементы). При касании цепь замыкается и ток проходит через тело человека. Замыкание может произойти, если у человека мокрые ноги или он находится на резиновой поверхности.

Особенность электричества – оно выбирает проводник с наименьшим сопротивлением. Поэтому требуется обеспечить линию с нулевым или минимальным сопротивлением, по ней будет отведено опасное напряжение.

У тела сопротивление не является постоянной величиной. Для расчетов его усредняют до 1 кОм. Таким образом, заземление должно иметь сопротивление в несколько раз меньше. Сложные расчеты рекомендуют использовать 30 Ом и 10 Ом (для защиты от молнии).

Часто можно услышать утверждение, что специальных защитных устройств достаточно. Однако заземление также требуется для корректной работы этих УЗО. Во время утечки цепь быстро замыкает, отключив часть домашней сети.

Некоторые считают, что отопление или трубопровод уже является заземлением. Это не только ненадежно, но и опасно. Они не могут гарантировать отвод, так как их поверхность часто подтверждена окислению, что не обеспечивает требуемый контакт с землей. Пластиковые участки трубопровода не являются проводниками. При пробном прикосновении с трубопроводом опасно.

Современные приборы имеют трехконтактную вилку. Подобные розетки необходимо применять во время монтажа проводки. В более стрых моделях на корпусе есть контактная клейма для заземления. В проводах предусмотрена следующая цветовая «распиновка» :

• нулевой – синий;
• заземление – желто-зеленый;
• фаза – любой другой цвет.

Народные умельцы в целях экономии между заземлением и нулевым кабелем делают перемычку. Но это не решит проблему, а только ухудшит ситуацию. Если возникает перегорание, нарушение контакта нуля или перефазовка, то на корпусе возникает фазный потенциал в любом месте. Повышается опасность поражения током.

Из приведенной информации можно говорить о важности заземления. Его функции:

• отвод опасного напряжения с токопроводящих деталей;
• выравнивание потенциала объектов на даче;
• обеспечение правильной работы устройств и систем безопасности;
• предотвращает накопление статистического заряда на корпусах приборов.
• особо важен для работы современной вычислительной техники, где на корпус часть выводится напряжение.

Виды систем заземления

Система заземления должна надежно контактировать с нулевым потенциалом земной поверхности и иметь минимальное сопротивление контура. Но у каждого грунта свое удельное сопротивление:

• песок с грунтовыми водами глубже 5 м – 1000 Ом*м;
• песок с высотой грунтовых вод до 5 м – 500 Ом*м;
• чернозем – 200 Ом*м;
• суглинок полутвердый – 100 Ом*м;
• влажная супесь – 150 Ом*м;
• торф – 20 Ом*м.

Наименьшее сопротивление у более глубоких слоев. Но даже заглубление электродов достичь требуемого результата не всегда возможно. Проблему решают несколькими способами:

• увеличение числа электродов;
• увеличение глубины установки;
• повышение площади контакта;
• использовании большего расстояния между штырями.

В практике прижилось только пару схем:

• Контур располагают по периметру дома. Используют небольшие штыри, которые соединяют шиной по кольцу. Вариант редко используется в дачном строительстве, так как требует затратных земельных работ.
• Наиболее популярный вариант у дачников и владельцев частных домов. Необходимо заглубить в землю от 3 штырей, которые связывают одной шиной. Конструкцию можно выполнить самостоятельно на ограниченной площади.
• В этом варианте используется только один электрон, который сильно заглубляют. Система может быть расположена даже в подвале помещения. Единственный недостаток – невозможно использовать на каменистых грунтах. Электроды должны быть специальными.
• Последний вариант удобен, если предусматривался в процессе проектирования дома и был выполнен при заливке фундамента. Делать уже в построенном доме невыгодно.

Наиболее простой в реализации являются схемы «б» и «в» (по возможности).

Контур заземления

Контур принято делить на внутренний и наружный. Внутренняя часть содержит:

• заземляющие жилы электропроводки;
• кабеля электропроводки;
• клеммная колодка в щитке;
• заземляющие клеммы в розетках.

Внутренняя часть заземления соединяется с наружной в электрическом щитке с помощью винтового соединения. Наружная часть представляет собой систему электродов, вкопанных в землю и соединенных металлической обвязкой, и шину.

Существует несколько схем контура:

• Замкнутая – электроды соединены металлической перемычкой. Образуется контур различной геометрической формы. Основное достоинство системы – при повреждении перемычки заземление продолжает функционировать.
• Штыревая – в грунт вбивают длинный электрод. Минус – большая стоимость.
• Линейная – электроды расположены на одной линии. При поломке перемычки система может перестать выполнять свои функции.

На дачном участке лучше использовать замкнутый контур. Он наиболее надежен и понятен в монтаже.

Самодельное металлическое заземление

Рассмотрим порядок создания замкнутого контура на приусадебном участке.

Инструмент

Для создания заземления требуется заранее подготовить весь инструмент:

• лопата для рытья траншеи;
• кувалда – для забивания электродов;
• болгарка – для получения деталей;
• сварочный аппарат – для соединения перемычкой электродов;
• разводной ключ – для соединения наружной и внутренней части заземления.

Для плотного грунта потребуется ручной бур.

Материал

Необходимый материал:

• стальные уголки по 3 метра длины 50х50 мм, толщина – 5 мм;
• стальные шины 3 шт. по 0,12 м длины и 50 мм ширины, толщина – 5 мм;
• стальная шина, длина которой позволит соединить контур со стеной;
•  медный изолированный провод сечением 6 кв.мм;
•  шайба и болт М10, гравер, гайка.

Лучше, если защитный контур будет выполнен из нержавейки, так как углеродистые стали менее долговечны.

В качестве электрода может быть применен стальной уголок с минимальной толщиной 4-5 мм и полкой – 50х50 мм. Хорошо подходят оцинкованные трубы с толщиной стенок от 3,5 мм. Некоторые используют стальную полосу с площадью сечения 48 кв.мм (12х4). Последняя вбивается более сложно. При использовании стального прута на нем должно быть оцинкованное покрытие, а диаметр должен быть от 10 мм.

Для связывания штырей и прокладки шины заземления берут катанку 12-16 мм или полосу 40х4 мм.

Выбор места

При определении места для заземления стоит учитывать следующие правила:

• Максимальное удаление от многолюдного места. При повреждении электропровода зона заземления становиться опасной.
• При линейной схеме контур лучше расположить вдоль ограды.
• Хорошо будет оградить зону заземления.

Порядок работы

Место расположения заземления выбирают таким образом, чтобы легче было подвести к распределительному щитку заземленную шину. Наилучшее расстояние – 3…6 метров, предельные значения более 1 м и не более 10 м.

Определенных размеров треугольника нет. Длина стороны может быть до 3 м, а глубина – от 2 м. Если забить глубоко штыри не удается, то повышают их количество.

Лучше обратиться в службу энергосбережения для получения рекомендаций создания заземляющего контура. У сотрудников будут проверенные схемы заземления для региона. Они также рассчитают размеры контура с учетом нагрузки сети.

Порядок работы:

• Выбрать место заземления.
• Выкопать котлован требуемой формы и глубиной от 0,5 м. К нему прорывают траншею той же глубины для подведения шины к цоколю.

Для упрощения земельных работ можно вырыть только траншеи по периметру, а не целый котлован. Важно, чтобы ширина траншеи позволила забить электрод и приварить к обвязке.

• Подготовить электроды, заострить с помощью шлифмашинки или обрезов под углом. На металле не должно быть краски или других покрытий.
• Вбить электроды кувалдой или электромолотом в землю. Концы должны выступать на 2 метра.
• Связать элекроды металлической полосой 40х4 мм. Крепление произвести с помощью сварочного аппарата. Не стоит использовать резьбовое соединение, ток как кант быстро окислиться, что повысит сопротивление заземления.
• Проложить шину к фундаменту. Ее приваривают к ближайшему к дому электроду и укладывают в траншею.

• Закрепить шину к цоколю здания. Перед креплением лучше сделать изгиб (компенсационный горб), который будет компенсировать линейное расширение при изменении температуры. На конец приварить болт М10 для крепления медного клейма с заземлением из распределительного щитка.
• Просверлить отверстие в стене и вставить пластмассовую гильзу. Берет только медный провод сечением 16 (25) кв.мм. Шайба с гайкой должны быть из того же материала.

Можно приварить к шине стальную шпильку, которая пройдет через стену и гильзу. Тогда клейма будет в помещении, что повысит ее срок службы.

• Провести заземление к щитку. Для лучшей раздачи используют бронзовую пластину, к которой крепятся все провода.

Проверка заземления

Не следует спешить с закапыванием контура. Его стоит сфотографировать, чтобы внести изменения в проектную документацию и упрощения контрольно-проверочных мероприятий. Важно проверить сопротивление контура. Это могут выполнить только специалисты энергоснабжения, которые также выдадут разрешительную документацию. При высоком сопротивлении дополнительно добавляют пару электродов.

Чтобы пройти проверку можно полить место заземления насыщенным раствором поваренной соли. Это снизит сопротивление, но активизирует коррозию.

Если уголки  не заглублять, то требуется пробурить скважину на требуемую глубину. После установки электродов скважину максимально плотно заполняют грунтом, в который добавляют соль. После проверки контура, швы можно обработать специальным составом, предотвращающим коррозию. После его полного высыхания можно закапывать траншеи землей. Грунт должен быть однородным. Место плотно утрамбовывают.

Предварительно проверить значение заземления можно самостоятельно. Для этого используют специальный прибор ИСЗ. Но он найдется не у каждого. Поэтому многие наловчились проверять сопротивление при помощи обычной лампы накаливания. К одному контакту подключают фазный провод, ко второму – заземление. Если свечение  ярче обычного, то требуется провести мероприятия по снижению сопротивления.

Готовые комплекты заземления

Заводские готовые комплекты удобны для использования. В набор входят штыри, соединительные муфты, которые помогают нарастить длину в процессе погружения электрода в грунт.

Стандартный набор:

• Стальные штыри до 15 м. На их поверхность нанесен тонкий слой меди или цинка. Диаметр варьируется в пределах 14-18 мм.
• Стальной наконечник для лучшего погружения в грунт.
• Резьбовые муфты для соединения стальных штырей. Некоторые производители запрессовывают муфты, а наконечник заостряют ковкой. Удар повышает прочность соединения, обеспечив более надежный контакт.
• Удар должен приходиться на специальную насадку – нагель. Она выполнена из высокопрочной стали и выдерживает многократные высокие нагрузки.
• Часто производители укомплектовывают наборы переходником для использования перфоратора.

Монтаж готовой системы:

• Вырыть котлован диметром 1 м, глубиной 1 м.
• Вбить штыри, постепенно наращивая длину. Наружу оставляют только 200 мм.
• На торчащие концы одеть контактный зажим.
• Вставить в зажим металлическую шину или кабель заземления (сечение 25 кв.мм). При использовании стальной полосы потребуется вставить прокладку, которая изолирует мель стержня от стали.
• Завести шину в дом, как описано выше.

Преимущества готовых систем:

• Простой монтаж. Соединения не требуют сварки, все производится стандартными инструментами.
• Компактные размеры позволяют использовать ее в подвале дома или небольшом участке.
• Медное покрытие электродов увеличит срок службы в разы.
• Хороший контакт с грунтом обеспечивает минимальное сопротивление. Эффективность не зависит от времени года. В зимнее время в зоне промерзания находится только 10% длины электрода.

Недостатки готовых систем:

• Невозможно использовать на каменистых грунтах.
• Высокая стоимость. Но при сравнении со стоимостью качественного металлопроката цена становиться приемлемой. Отсутствие при монтаже специнструмента и быстрота работы решение оказывается перспективнее.

Покрытие электродов

Стержни для электродов могут иметь цинковое или медное покрытие. Какое же лучше? Если рассматривать экономию, то выгоднее оцинковка толщиной 5-30 мкм. Стержни хорошо переносят механические повреждения, а появление царапин не изменяют уровень защиты. Однако цинк достаточно активен и сам окисляется в процессе защиты стержня. После полного окисления железо теряет защиту и быстро поддается коррозии. Оцинкованные стержни эффективно служат около  лет. Более толстый слой оцинковки не оправдан экономически.

Медь не реагирует с окружающими реагентами и более химически активнее защищает металл. Срок службы подобных электродов до 100 лет. Однако монтаж требует осторожности. Царапины станут местами коррозии. Для снижения этого фактора покрытия делают толстым – 200 мкм, что повышает стоимость изделия.