Контури заземлення – що це і як правильно виконати

Якщо ви читаєте цю статтю, значить знаєте, що вам потрібен контур заземлення. Однак, можливо, не до кінця уявляєте, яким він є, як працює і як зробити його правильно раз і назавжди, чи можна «заощадити» і т.д. Почнемо з невеликого блоку теорії.

Що таке заземлення і навіщо воно потрібне у приватному будинку

Зупинимось на конструкції та схемі контурів заземлення для електромереж з наглухо заземленою нейтраллю. Це означає, що на боці підстанції нейтральний провід заземлений, тобто приєднаний до контуру, який заземлює.

Заземлення – це підключення корпусів електроприладів до заземлювача. У свою чергу, заземлювач – це один або кілька провідників, які знаходяться в землі, у безпосередньому контакті з ґрунтом. На малюнку зображено два контури заземлення: один - біля підстанції, другий - біля виробничого приміщення або приватного будинку,  яким потрібен захист.

Опір контуру заземлення дуже низький (не більше 4 Ом за правилами). Це означає, що якщо корпус електроприладу буде під напругою, наприклад, відбудеться пробій обмотки електродвигуна, то корпусом обладнання через провідник заземлення і контур піде дуже великий струм. По суті, пробій на заземлений корпус викличе коротке замикання, а струм короткого замикання спровокує спрацювання автомата захисту або перегорання запобіжника.

Так само працює і контур заземлення підстанції. Наприклад, при обриві та падінні фазного дроту на землю виникне коротке замикання між фазою та заземленням і спрацює захист на підстанції.

Навіть якщо трапиться так, що захист не спрацює, наприклад, через пробій обмотки і струму витоку буде недостатньо для спрацьовування захисту, то опір контуру заземлення набагато нижчий за опір людського тіла. Якщо людина у цьому випадку торкнеться заземленого обладнання, то може відчути слабкий удар електричним струмом або не відчує його зовсім. Електричний струм йде шляхом найменшого опору, а менший опір у контурі заземлення.

Якщо для промисловості все зрозуміло, то навіщо контур заземлення у приватному будинку? Які тут мотори і в чому полягає небезпека? Корпуси більшості електроприладів взагалі пластикові.

Це гарне питання. Невже вимоги до електромережі не можна підключити новий будинок без контуру заземлення - це просто бюрократична фікція.

Насправді, ні. Раніше у приватних будинках з електроприладів були лише світло, праска, та ще й радіоприймач з телевізором. Зараз кількість та якість побутових приладів змінилася кардинально, і пробій на корпус у багатьох з них може стати смертельним. Ось деякі з них:

1. Бойлер. Під напругою виявиться не тільки корпус, а й вся водопровідна система. Можна отримати ураження електричним струмом, просто відкривши воду на кухні.

2. Свердловинний насос. Його це стосується у меншій мірі, але все ж таки на нього варто звернути увагу.

3. Автоматичні пральні машини являють собою схожий тип небезпеки з виходом через воду в будь-яку точку, будь-який санвузол у будинку.

4. Нагрівальні прилади – масляні обігрівачі та електроконвектори небезпечні дотиком до корпусу.

5. Мікрохвильові печі, електродуховки та холодильники – також не потрібно скидати з рахунків.

6. Усі прилади з імпульсними блоками живлення: комп'ютери, сучасні телевізори – ті ж пральні машини. Конденсатори у цих блоках живлення з'єднані із заземлюючим виведенням PE, а він у свою чергу з корпусом приладу. На корпус того ж домашнього ПК може потрапити напруга 100-110В. Найчастіше ми цього не помічаємо через те, що стоїмо на сухій підлозі у взутті на гумовій підошві, та й великий струм через конденсатори не пройде, але є реальний ризик отримати удар електричним струмом від незаземленого ПК з імпульсним блоком живлення.

Тому вкрай не рекомендуємо робити контур заземлення формально, лише для того, щоб  здати. Крім цього, рекомендуємо підключати всі розетки в будинку не через звичайні автоматичні вимикачі, а через диференціальні автомати або комбінацію автоматичного вимикача та диференціального реле. Диференційний захист, крім стандартних функцій захисту від к.з. та перевантаження реагує на струми витоку. Заземлюючий контур та диференційний захист не замінюють один одного, а чудово доповнюють. Адже заземлення не захистить, якщо дитина суне цвях у розетку, а дифавтомат встигне спрацювати до того, як буде заподіяно суттєву шкоду здоров'ю.

Розрахунок контуру заземлення

Це рівносторонній трикутник зі стороною 1,5-3 метри, але якщо площа ділянки не дозволяє зробити трикутник, можна закопати і з'єднати вертикальні провідники в ряд, але така вища ймовірність, що буде потрібно більше вертикальних заземлювачів.

Матеріалом для контуру заземлення може бути мідь оцинкована та чорна сталь. Форма та розміри не особливо регламентуються, але важливим є перетин та товщина елементів заземлення. Ось рекомендації для чорної сталі:

Товщина та перерізи заземлюючого контуру розраховуються так, щоб не тільки дати потрібний опір, але й забезпечити довговічність, адже сталь неминуче іржавітиме, і щоб контур заземлення прослужив як мінімум 30-40 років повинен бути хороший запас товщини і перерізу сталі.

Монтаж контуру заземлення – з чого і як зробити

Ми розберемо монтаж контуру заземлення із класичного сталевого прокату на зварному з'єднанні. Звичайно, можна купити набір спеціальних штирів-електродів з наконечником, які можна загвинчувати перфоратором. Вони складаються з декількох секцій (прутів круглого перерізу) і в міру занурення додається наступна.

По-перше, вартість таких комплектів для заземлення невиправдано висока. По-друге, муфти для з'єднання набірних електродів різьбові і згодом електричний контакт сильно погіршиться. Старе добре зварювання - це монолітне з'єднання і прослужить стільки ж, скільки і весь контур, що заземлює.

ВАЖЛИВО! Не варто і навіть заборонено фарбувати елементи, у тому числі ті, з яких зібрано контур заземлення. Залізо має бути «голим», щоб нічого не заважало контакту з ґрунтом.

А ось зварні шви потрібно пофарбувати нітрофарбою або чимось подібним, оскільки вони найбільш схильні до корозії, і контур може вийти з ладу через 5-6 років тільки тому, що проржавіли зварні шви.

Варто фарбувати чорною фарбою (це важливо, фарба за нормативами має бути саме чорною, навіть якщо це ваш приватний будинок) смугу, яка виходить з-під землі і з'єднується з провідником

По суті, монтаж контуру заземлення зводиться до нескладних хоч і трудомістких операцій:

1. Зробити траншею глибиною 0,4-0,7 метри у формі трикутника або пряму, якщо площа, не дозволяє викопати трикутник. Місце для монтажу контуру заземлення потрібно вибирати якомога ближче до ввідного щитка. Саме із заземляючою шиною ввідного щитка потрібно буде з'єднати контур заземлення, і щоб не тягнути сталеву смугу або провідник, що заземлює, через весь будинок, потрібно максимально скоротити цю відстань. Розмір сторони трикутника в середньому 2-3 метри.

2. У кутах трикутника необхідно зробити поглиблення. Ідеально підійде мотобур із подовженим валом. Глибина «шахти» має бути не меншою за 2 метри. Якщо цього не зробити, вбити 3-метрову трубу або косинець у ґрунт буде важко, а у разі глинистого ґрунту і зовсім неможливо. Легше йтиме в піщаний ґрунт, але швидше за все електродів знадобиться більше.

3. Забити вертикальні частини заземлюючого контуру. У міру занурення засипати і втрамбовувати ґрунт у пробурену нішу, щоб контакт електрода із ґрунтом був щільним на всю глибину. Вбивати потрібно так, щоб вище за рівень дна траншеї залишилося близько 20 см куточка або труби.

4. З'єднати разом забиті електроди заземлення смугою або круглим провідником. З'єднати за допомогою зварювання. Візьміть до уваги, що смугу легше зігнути та прокласти у потрібному напрямку. Кінець смуги вивести до фундаменту в тій же частині потрібно проробити в стіні отвір для провідника заземлення, або провести його по поверхні, якщо розподільний щит знаходиться зовні будівлі.

5. Закріпити виведення сталевої смуги до фундаменту. До кінця сталевої смуги (шини) приварити болт чи шпильку. Можна зробити отвір і прикрутити шину або кабельний наконечник болтом, що заземлює дроти, але в такому варіанті більше перехідних опорів і домогтися потрібного опору буде складніше. В крайньому випадку зробіть два отвори поряд і притисніть сталеву шину до мідної двома болтами. Якщо заземлюючий провідник із дроту, то потрібно приварити болт, а на кінець дроту запресувати кабельний наконечник. Перетин заземлюючого дроту, який йде до ввідного щитка, має бути:

• не менший за 10 мм2 – для мідних шин та проводів;

• не менший за 16 мм2 – для алюмінієвих шин та проводів;

• якщо всередину будівлі йде сталева смуга або круглий провідник, його перетин має бути не менший за 75 мм2.

6. Перевірка. Перш ніж викликати електролабораторію, можна попередньо перевірити контур звичайним мультиметром, причому в режимі вольтметра. Для цього потрібно заміряти напругу між фазою та нулем, а потім між фазою та шиною заземлення. Вона має бути практично однаковою, наприклад, 221 та 216 В відповідно. Якщо прилад покаже, що напруга між фазою та заземлюючим контуром значно нижча, наприклад, 220 і 180 В, потрібно додати ще один вертикальний провідник і приварити його до існуючих. Після цього повторити виміри. Різниця зменшиться. Якщо вдалося отримати різницю в межах 10 В, швидше за все опір контуру заземлення знаходиться в межах нормативних 4 Ом, і можна викликати фахівців місцевого РЕМ для перевірки та видачі висновка на підключення до електромережі.

Сподіваємось матеріал цієї статті був для вас корисним. До наступних публікацій!