Контур заземления - устройство, расчет и монтаж системы заземления для загородного дома

Благодаря развитию технологий многомощные электрические приборы заполонили наши дома. Уже тяжело представить себе жизнь без холодильника, стиральной машины, микроволновой печи, индукционной плиты – ведь все это мы используем каждый день. Не стоит забывать, что электрические приборы представляют опасность для нас в случае нарушения их изоляции. Поэтому необходимо обязательно обустроить контур заземления для всего дома, обезопасив тем самым себя и приборы от пробоя на корпус.

Содержание

• Для чего нужен контур заземления
• Устройство контура заземления
• Как сделать расчет
• Контур заземления: схема
• Сооружение контура заземления

Для чего нужен контур заземления

Изъясняясь сухим техничным языком, заземление подразумевает электрическое соединение с землей (грунтом) нетоковедущих частей электроустановок, выполненное преднамеренно. При этом данные части электроприборов не находятся под напряжением в нормальном состоянии, но могут оказаться под ним. Причиной может стать нарушение изоляции в том числе.

Чтобы объяснить более простым доступным языком, придется вспомнить школьный курс физики. Как мы помним, ток имеет свойство течь в сторону наименьшего сопротивления. Если изоляция токоведущих частей приборов нарушена, ток будет искать место, в котором сопротивление самое низкое. Так происходит пробой на корпус электроприбора. Другими словами металлический корпус будет находиться под напряжением. Помимо того, что это может нарушить работу самого прибора или даже поломать его, если в данный момент человек дотронется к поверхности корпуса, он получит удар током.

Контур заземления необходим для того, чтобы ток распределился между человеком и заземляющим устройством обратно пропорционально их сопротивлениям. Учитывая, что сопротивление тела человека во много раз будет превышать сопротивление заземляющего контура, через него пройдет предельно допустимый ток, а остальной уйдет в землю. Мы подошли к очень важному моменту: выполняя контур заземления своими руками, необходимо сделать его таким, чтобы его сопротивление было минимально допустимым.

Устройство контура заземления

Контур заземления выполняется с помощью стальных стержней, забиваемых на глубину, и планок, содиняющих их

Чаще всего заземление выполняется с помощью металлических стержней – электродов, заглубленных в грунт и соединенных между собой вверху полосой или прутом. Данная конструкция соединяется с придомовым щитком кабелем или такой же металлической полосой.

При этом глубина расположения электродов зависит от насыщенности грунта водой. Чем выше находятся грунтовые воды, тем меньше потребуется глубина.

Расстояние от дома должно составлять не менее 1 м, но не более 10 м.

Минимальные допустимые размеры арматуры, применяемые для монтажа заземляющих устройств

Контур заземления частного дома  выполняется с помощью стержней, в качестве которых могут выступать стальной уголок, арматура с гладкой структурой, труба, двутавр. Площадь сечения электродов должна быть больше 1,5 см2, а форма должна быть удобной для забивания в землю.

Стержни располагаются в ряд или в виде геометрической фигуры: треугольник, квадрат, прямоугольник. Это зависит от удобства монтажа конструкции и площади, которую можно использовать. Также возможен вариант оборудования контура по периметру здания. Но самым распространенным по-прежнему остается треугольный контур заземления. В вершинах фигуры вбиты электроды, которые соединены между собой стальной полосой.

Другими словами, заземление можно сделать, используя подручный материал. Но есть возможность приобрести готовый комплект для обустройства контура заземления. В него входят стержни – электроды из омедненной стали, длиной 1 м, соединяются резьбовым соединением. Такие комплекты стоят недешево, но значительно облегчают задачу и долговечны в использовании.

Как сделать расчет

Безусловно, заземление можно выполнить опытным путем. Например, определить глубину залегания воды, отступить от дома на оптимальное расстояние и обустроить треугольный контур. Сварить электроды между собой и измерить сопротивление получившейся конструкции. Если оно окажется слишком большим, заглубить еще дополнительные электроды, присоединить их к предыдущим и снова произвести замеры. И так пока результат измерений не будет соответствовать требованиям.

Специалисты же настоятельно рекомендуют перед тем, как сделать контур заземления, произвести все необходимые расчеты. Определить число вертикальных заземлителей – электродов, которое понадобится, и длину соединительной полосы в зависимости от сопротивления грунта.

Для начала потребуется определить сопротивление одного вертикального заземлителя – электрода.

Формула 1. Сопротивление одного вертикального заземлителя

Где,

R 0 – сопротивление одного электрода, Ом;

?экв – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом*м;

L – длина электрода, м;

d – диаметр электрода, мм;

T – расстояние от середины электрода до поверхности земли, м.

Таблица 1. Удельное сопротивление грунта


Таблица 2. Значение сезонного климатического коэффициента сопротивления грунта

Значение сопротивления грунта можно брать из таблицы, но если грунт неоднородный, тогда

Формула 2. Эквивалетное удельное сопротивление неоднородного грунта

Где,

? – сезонный климатический коэффициент;

?1 , ?2 – удельное сопротивлении грунта (1 – верхнего слоя, 2 – нижнего слоя), Ом*м;

H– толщина верхнего слоя грунта, м;

t– глубина, на которую забивается электрод, м (глубина траншеи);

Если не учитывать сопротивление горизонтального заземлителя, то количество электродов можно найти по формуле:

Формула 3. Количество электродов без учета сопротивления горизонтального заземлителя

Где,

n0 – количество электродов;

R н – нормируемое сопротивление заземления, исходя из ПТЭЭП.

Таблица 3. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств (ПТЭЭП)

Определяем сопротивление тока горизонтального заземлителя по формуле:

Формула 4. Сопротивление тока растекания горизонтального заземлителя

Где,

L Г – длина заземлителя;

b– ширина заземлителя;

? – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя;

?Г – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей.

Длина заземлителя находится так:

Формула 5. Длина горизонтального заземлителя

Где,

a — расстояние между электродами.

Сопротивление вертикальных электродов с учетом горизонтального заземлителя:

Формула 6. Сопротивление вертикальных заземлителей — электродов с учетом сопротивления горизонтального заземлителя

Итоговое количество вертикальных заземлителей – электродов равно:

Формула 7. Окончательное количество вертикальных заземлителей

Где,

?в – коэффициент спроса вертикальных заземлителей.

Таблица 4. Коэффициент использования заземлителей

Показатель под названием «коэффициент использования» показывает влияние друг на друга токов в зависимости от расположения вертикальных электродов. Если электроды соединены параллельно, то токи, протекающие по ним, влияют друг на друга. Чем меньше расстояние между электродами, тем общее сопротивление контура больше.

Если число заземлителей, полученное по последней формуле, оказывается не целым, округляем его до целого в большую сторону.

Контур заземления: схема

После того, как все расчеты произведены, выбираем удобное место для расположения контура заземления. Определяемся, какой фигурой будут располагаться электроды. Затем рисуем схему контура заземления с учетом типа используемых материалов. Обязательно указываем, что использовали для электродов и для соединительной полосы, их длину и диаметр, глубину расположения.

Контур заземления: схема на паспорте (снаружи здания) — пример


Контур заземления: схема на паспорте (внутри здания) — пример

Все это нам пригодится не только для удобства монтажа и на будущее, но и для того, чтобы получить паспорт контура заземления. Когда монтажные работы будут завершены и сопротивление контура измерено, сотрудники энергоуправления, которых необходимо будет пригласить, выдадут и завизируют всю необходимую документацию на контур заземления. Конечно, это в том случае, если все сделано верно.

Сооружение контура заземления

Монтаж контура заземления лучше начинать в теплое время года. Так будет легче производить земляные работы и измерить сопротивление заземления. Тогда же будет более достоверно видно, на какой глубине залегают грунтовые воды.

Рассмотрим вариант обустройства контура заземления в виде треугольника:

Для обустройства контура заземления необходимо вырыть траншею на глубину промерзания грунта

Место мы уже выбрали. Поэтому копаем траншею глубиной от 0,7 м до 1 м (ниже промерзания грунта), шириной 0,5 – 0,7 м. Линии должны образовывать треугольник со стороной, длина которой была определена в ходе расчетов.

От одного из углов треугольника копаем траншею в сторону силового щитка.

В вершинах треугольника вбиваем заземлители – электроды. Что именно будем для этого использовать, необходимо решить на этапе расчетов. Пусть в качестве примера это будет стальной уголок 50*50 мм. Если плотность грунта не позволяет просто забить стержни, придется бурить скважины.

Заглубляем стержни так, чтобы они выступали над уровнем грунта. Если нам все же пришлось бурить скважины, устанавливаем в них уголки и засыпаем грунтом, перемешанным с солью.

Берем стальную полосу 40*5 мм и привариваем к электродам, образуя контур в виде треугольника. Затем от одного из них ведем полосу до силового шкафа.

Полосу закрепляем к проводу заземления или силовому щитку с помощью болта диаметром 10 мм. При этом болт обязательно привариваем к полосе.

На этом этапе проверяем сопротивление контура заземления Омметром. Прибор этот недешевый, покупать его нет смысла. Лучше пригласить сотрудников из энергоуправления, чтобы они сняли замеры и заполнили паспорт контура заземления. Показатель сопротивления должен быть меньше требуемого. Если нет, тогда необходимо вбивать дополнительные электроды.

Если сопротивление оказалось достаточным, засыпаем траншею однородным грунтом без строительного мусора и щебня.

Все работы, связанные с расчетами и монтажом контура заземления, можно доверить профессионалам, у которых больше опыта. Это поможет сэкономить время и нервы. Но если Вы склонны все делать своими руками, дерзайте. Ваше творение будет служить защитой Вам и Вашей семье.