Как сделать заземление в частном доме: обзор разных методов

Строительные нормы и правила (СНиП) требуют соединить металлические элементы сети и бытовой техники с заземляющим устройством. Этот контур заземления (ЗК) направляет электрический потенциал в землю в случае утечки (пробоя изоляции), отчего исключается поражение током человека. 

Если в доме предусмотрено заземление, то самая большая неприятность, которая может произойти при замыкании – это поломка бытового прибора и автоматическое обесточивание дома. Если заземления нет, возможны варианты: 

• Выход из строя бытовой техники
• Возгорание и пожар
• Травма электротоком

Поэтому при строительстве частного дома нужно сделать заземление. Это гарантия, что при повреждении изоляции и замыкании электрический ток уйдет в землю и никому не причинит вреда. ЗК имеет минимальное сопротивление, а по законам физики служит идеальным проводником тока. 

Даже если электрический заряд будет очень сильным, ЗК значительно снизит его воздействие на человека при контакте с неисправным прибором. Почувствовать неприятный толчок или получить ожоги и потерять сознание? Большая разница между двумя ситуациями. 

По ГОСТу частному дому нужна система защиты против замыкания. Ее монтируют в случае, если проектное напряжение в электроцепи будет выше 40 Вт. Так решается еще одна задача – обеспечение пожаробезопасности жилья. При напряжении 220 В или 380 В сопротивление ЗУ не должно превышать 30 Ом. Если дом отапливается газовым котлом, то требования газовиков ужесточаются – не более 10 Ом. Лучше сразу предусмотреть затраты на монтаж ЗК, чем в будущем восстанавливать пострадавший от пожара дом (если это возможно). 

Еще одно неоспоримое достоинство заземления - это отсутствие помех при пользовании телефоном. Близко расположенный от дома сильный излучатель может мешать прохождению сигнала, но только не в доме с заземлением. 

Громоотвод предохраняет дом и людей от удара молнии. Он направляет ее разряд в землю. ЗК отправляет в землю внутридомовое электричество. Громоотвод никак не сможет спасти человека во время замыкания электропроводки. 

Поэтому монтировать контуры громоотвода и заземления нужно независимо друг от друга и соединять их не нужно. Если есть молниеотвод, то в грозу не случится скачка напряжения в сети. Не произойдет замыкания и всех сопутствующих неприятностей. 

Если вы впервые занимаетесь заземлением и не знаете технических характеристик, то лучше всего ознакомиться с правилами ПУЭ. Вот их краткие требования к сопротивлению ЗК: 

• Для дома, дачи, коттеджа, если электроустановка до 1000 В – не больше 4 Ом.
• При общей мощности генераторов (трансформаторов) меньше 100 кВА – не больше 10 Ом.
• Электроустановки больше 1000 В с большим током замыкания на землю – не больше 0,5 Ом.
• Электроустановки больше 1000 В с малым током замыкания на землю – не больше 10 Ом. 

Есть несколько схем заземления частного дома: 

• TN-C
• TN-S
• TN-C-S
• TT
• TI 

Какую лучше выбрать? Чаще используют TN-C. Схема состоит из подведенной к дому фазы (L) и защитно-нулевого проводника (РЕН). Совмещенный РЕН-проводник расщепляют на нулевой (N) и защитный (РЕ). Подвод делают с помощью 3-проводной и 5-проводной линий. 

Контуром заземления (ЗК) называют металлическую конструкцию, которая способна проводить электрический ток. Она имеет малое электрическое сопротивление, поэтому ток мгновенно отводится в землю. Состоит из двух частей, объединенных воедино: внутренней и наружной. Они соединяются на входном электрощите. 

Принцип действия конструкции простой. После нарушения изоляции электричество устремляется к подсистеме с малым сопротивлением. Этой подсистемой являются закопанные в землю электроды. Ток уходит в землю, как во время грозы. Емкость земли практически бесконечна, легко впитывает любую утечку электричества. 

Геометрическая форма ЗК разная, например: 

• Треугольник
• Прямоугольник
• Овал
• Дуга
• Линия 

Система может быть смешанной, включать в себя несколько типов контуров, разные материалы. Наиболее часто применяют два: треугольный и линейный. Давайте разберемся, как сделать контур заземления в частном доме этих типов.

В виде треугольника

Здесь ток отводят три штыря. Это три вершины треугольника, которые соединены ребрами в виде железных полос. Оптимальное значение получится, если каждая железная полоса по длине будет равна длине штыря. Например, 2,5 м. Такую конструкцию скрепляют сваркой. Когда она будет готова, ее заземляют минимум на 0,5 м, можно больше. 

Линейное

Если конфигурация участка не позволяет сделать контур-треугольник, монтируют разомкнутый контур в виде линии или полукруга. Он имеет один недостаток – растет количество электродов, которые составляют цепь. Важно понимать, что линейный контур – это как елочная гирлянда. Поврежденная перемычка гарантирует вывод из строя определенного участка контура. 

Заземляющие устройства (ЗУ) делятся на контур заземления и на заземляющие проводники. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) допускают использование естественного заземлителя. Им может быть забор из металла либо трубопровод, если их сопротивление укладывается в нормы. 

Чтобы изготовить искусственный заземлитель, используют металлические трубы, арматуру, стальной уголок, металлическую ленту, пруты. Еще понадобятся: 

• Провода установленного сечения
• Крепежные материалы
• Пластиковые крепления
• Изоляция 

Токопроводящей частью может быть любая металлическая конструкция, даже ведро. Через него электроток уйдет в землю. Главной деталью ЗУ будет заземляющая шина. Это медная (стальная) пластинка с отверстиями. К ней подсоединяют N-проводник и провод внешнего заземления. Хорошо, когда в электрической системе все точки обладают одинаковым потенциалом. Это возможно не всегда из-за: 

• Разного сопротивления почвы
• Расстояния между проводниками
• Объектов с неисправностью в заземлении 

Одновременно с ЗК должно работать устройство защитного отключения (УЗО). Этот выключатель реагирует на прикосновение человека к неисправному электроприбору. Незначительная доля тока пройдет сквозь его тело, а УЗО разомкнет цепь. Человек получит неприятное ощущение дрожи, но будет защищен от поражения сильным электроимпульсом. 

При заземлении ток при замыкании отводится в грунт, при занулении – в распределительный щиток. Это главное отличие, кроме этого: 

• При заземлении снижается показатель напряжения на корпусе, а во время зануления цепь полностью обесточивается.
• Заземление может изготовить начинающий строитель, а зануление – только мастер.
• «Ноль-защиту» обычно устанавливают на промышленных объектах, заземление делают в жилых зданиях. 

Чтобы выбрать, по какой именно схеме вы будете делать заземление в своем доме, учитывают несколько важных моментов. Кроме нулевой и фазной шины, заводят заземляющий проводник. Он защищает человека от опасного заряда на корпусе бытового прибора при замыкании. Заземляющую шину соединяют с элементом контура на подстанции.

Все схемы заземляющего устройства (ЗУ) делятся на две категории. Они отличаются способом заземления нулевого проводника на подстанции и элемента от потребителя. Первая система, где N-проводник глухозаземленный, а вторая, где нейтраль изолированная. Распространенным способом монтажа глухозаземленной нейтрали является соединение с ней отдельной шиной корпусов бытовой техники. 

В правилах устройства электроустановок есть точные показатели сопротивления. Если в сети 220 В, то это 8 Ом, когда 380 В – 4 Ом. Учитывают сопротивления почвы, где сделан контур. Например, минимальное у: 

• Глинозема – 55 Ом
• Гумуса – 45 Ом
• Песчано-глинистой – 140 Ом
• Суглинка – 55 Ом
• Торфяника – 15 Ом
• Песка (грунтовые воды до 5 м) – 500 Ом
• Песка (грунтовые воды более 5 м) – 1000 Ом
• Чернозема – 45 Ом 

Чтобы рассчитать количество штырей в контуре, нужно сопротивление штыря умножить на коэффициент сопротивления почвы и результат разделить на нормируемое сопротивление для ЗУ. Дробный итог округляют в большую сторону. 

Для монтажа треугольного ЗУ воспользуйтесь следующими инструментами: 

• Сварочным аппаратом
• Угловой шлифовальной машинкой (болгаркой)
• Гаечными ключами М12 и М14
• Штыковой и подборочной лопатами
• Кувалдой
• Перфоратором 

Сварка нужна для соединения металлических элементов. Болгарка нужна для резки металла, лопаты – для земляных работ. С помощью кувалды вбивают электроды в грунт, а перфоратором дробят крупные камни, которые могут встретиться при рытье котлована. 

По правилам устройства электроустановок металлические заготовки должны иметь определенные минимальные размеры: 

• Уголок – 4 х 4 мм
• Горизонтальный заземлитель – 12 х 4 мм
• Сечение круглого прутка – 10 мм²
• Толщина стенки металлической трубы 3,5 мм 

Запаситесь такими материалами: 

• 3 отрезками по 3 м уголка 50 х 50 х 5 мм
• 12 м полосовой стали 40 х 4 мм
• Болтом М12 с 2 гайками и шайбами
• Медным заземлителем типа провода ПВ-3

При желании сделать контур по периметру фундамента, к 12 м полосовой стали прибавьте длину периметра с запасом. Можно использовать прут 16-17 мм диаметром или трубу в 50 мм при толщине стенки в 5 мм. Когда все необходимое собрано, приступают к монтажным работам. 

Подготовительные работы

К участку, где будет располагаться ЗК, предъявляются такие требования: 

• Располагается недалеко от дома.
• Мягкий грунт, в который можно вбить металлические стержни.
• Минимальное сопротивление грунта не влияет на показатель заземления. 

Не стоит выбирать место, которое находится далеко от дома. Это увеличит длину соединительной шины и сопротивление в цепи. Чтобы добраться до необходимых почвенных пластов, приходится увеличивать длину стержней по углам конструкции. 

Концы уголков подрезают углом в 30 градусов, так их легко вбивать в почву. На выбранном месте делают разметку равностороннего треугольника, длина стороны – 3 м. Определяют точку, где выходит горизонтальная полоса к фундаменту дома. 

Штыковой лопатой снимают 30-40 см грунта по периметру треугольника. Такой же глубины прокапывают траншею для укладки горизонтального электрода к дому. Расстояние между штырями длиной 3 м должно быть 3 м или немного меньше. Расстояние между фундаментом дома и КЗ должно быть не менее 1 м. В траншеи для горизонтальной полосы подсыпают песок, чтобы лучше отводилась грунтовая вода. 

Монтаж металлической конструкции

В вершины размеченного треугольника вбивают кувалдой электроды КЗ. Их верхняя часть должна находиться на уровне траншеи. Затем приваривают к ним горизонтальные заземлители (металлические полосы). В месте выхода полосы на фундамент дома приваривают болт на расстоянии 0,3 м от уровня земли. К нему потом подсоединяют заземление жилого дома. 

Нужно визуально обследовать систему на предмет: 

• Надежности контактов в точках стыковки
• Отсутствия разрушений
• Маркировки проводников

Если все в норме, то траншею закапывают. Перед этим ее проливают раствором соли из расчета на 1 ведро воды 3 пачки соли. Потом почву тщательно утрамбовывают. 

Как ввести в дом?

Главную заземляющую шину надежно закрепляют на контуре. Другой конец сквозь стену заводят к щитовой. Фиксируют болтами. Теперь закапывают участок траншеи перед домом. Подсоединяют расщепитель или нужную жилу к вводу. 

Если нет сварочного аппарата или навыков работы с ним, то можно смонтировать систему без него. Но она будет недолговечна. В этом случае используют болты, хотя надежность соединения снижается. Чтобы ЗУ служило дольше, нужно выполнить такие правила: 

• Пользоваться оцинкованными болтами.
• Заранее приварить их к металлическим элементам у мастера.
• Нанести на места соединения антикоррозийное покрытие.
• Заизолировать каждое место соединения плотной изолентой. 

Если позволяют финансы, еще одним хорошим решением будет применение готового комплекта модульно-штыревого заземления. Что собой представляет такая система? 

Монтаж ЗУ своими руками снижает затраты. Но если работы нужно сделать быстро и иметь гарантию надежности, то используют готовые комплекты (системы) заземления. Есть разные модели с глубиной забивания электродов 5-40 м. В диапазоне от 6 до 28 тысяч рублей. Например: 

• ZandZ
• Galmar
• Elmast
• LeoGround 

Длина электродов ZandZ до 10 м, у Galmar – до 30 м. Производство Elmast находится в России, поэтому система рассчитана на наши условия эксплуатации. LeoGround – украинский бренд, длина электродов 3 м. 

Это вертикальный заземлитель из нескольких сегментов. На них не влияют атмосферные условия. Он состоит из: 

• Головки
• 2 резьбовых латунных муфт
• 2 стальных с медным покрытием стержней
• Наконечника 

Монтировать конструкцию просто, с помощью вибромолота. Зажимы надежно фиксируют систему с тоководами. Достоинствами системы являются: 

• Быстрый, легкий монтаж
• Уменьшение затрат на подготовку работ
• Почти полное отсутствие земляных работ
• Сварочные работы не нужны
• Длительный срок работы 

Минусом можно назвать высокую цену ЗУ. 

Можно ли выполнить ЗК из черного металла? Да, но ее срок работы составляет от 5 до 10 лет. Коррозия с каждым годом ухудшает сопротивление контура. Можно покрыть его антикоррозионным покрытием, но оно не должно быть диэлектрическим.

Чтобы проверить работоспособность системы, нужно воспользоваться специальными измерительными приборами. Выявленные показатели сравнивают с теми, что даны в пункте 1.7.102 ПУЭ. Такие проверки проводят 2 раза в год. 

Главное отличие – в особенном подключении. Конструкция значения не имеет. Но ввод в дом имеет свои особенности. Для напряжения в 220 В нужна двухпроводная линия проводки. Одна расщепляется на «землю» и на «нейтраль». Другую монтируют по изоляторам. 

Если в сети 380 В, то используют четырехпроводную линию проводки. Одну расщепляют на «землю» и «нейтраль». Остальные три монтируют по изоляторам так, чтобы между собой они не контактировали. Здесь нужны дополнительные средства защиты – УЗО плюс дифференциальные автоматы через N-проводник.  

Не все владельцы частных домов делают полное заземление. Есть такие, которым достаточно обезопасить некоторые бытовые приборы. 

Водонагреватель

Такую защиту сделать просто, нужно использовать естественный заземлитель. Например, металлический забор. От него прокладывают кабель, соединяют с водонагревателем. Также можно защитить любую бытовую технику. 

Электрическая розетка

Заземлить розетку можно двумя способами. Подключить защитный контакт к РЕ-проводнику либо обеспечить дополнительную прокладку РЕ-провода. 

Как проверить, все ли сделано правильно? Для этого используют тостер или лампу накаливания. Действия с тостером: 

• Включают в режим измерения напряжения.
• Измеряют напряжение между «фазой» и «нулем».
• Измеряют напряжение между «фазой» и заземлением. 

Все в порядке, если показания двух замеров отличаются несколькими единицами вольт. Если второй показатель нулевой, то заземления нет. 

Если вместо тостера использовать лампочку, то принцип тот же. Только выражен не в цифрах, а визуально. Ее подключают к тем же контактам и сравнивают степень накала. Если разницы практически нет, то заземление есть. 

Газовый котел

Пусть не будет общего заземления, но в отношении газового котла это надо сделать непременно. В процессе работы на корпусе отопительного прибора появляется поверхностное напряжение. ЗК вместе с УЗО предотвращает поломку дорого оборудования и возгорание. Газовый котел – взрывоопасное устройство, поэтому дополнительная защита от пожара лишней не будет. 

Новички часто допускают ошибки, которые сводят на нет всю работу. Например: 

1. Покраска электродов. Слой краски нарушает проводимость тока. Система защиты не работает.
2. Замена сварочных соединений болтами. Через 1-2 недели коррозия нарушит электропроводность, система выйдет из строя.
3. Вынос наружного контура подальше от дома. Как итог – снижение пропускной способности за счет увеличения суммарного сопротивления системы.
4. Экономия на профиле и проводах. Установка стержней (проводов) меньшего сечения ведет к недолговечности конструкции. После сильного импульса они прогорают, система перестает работать.
5. Использование медных (алюминиевых) элементов, не подлежащих сварке. Делают это из экономии (что нашлось в гараже, из того и сделал). Коррозия выводит ЗУ из строя. 

Заземление для частного дома не должно противоречить нормативам ГОСТа, ПУЭ и СНиП. Важно, чтобы сопротивление ЗУ позволяло стекать электрическому току в грунт. Только в этом случае оно гарантирует защитную функцию для членов вашей семьи. Ошибкой будет надеяться, что угроза замыкания никогда не возникнет.

Рекомендуемые статьи: