Как сделать заземляющий контур: для чего нужен размеры треугольника

В процессе эксплуатации электросетей нередко возникают аварийные ситуации, приводящие к утечке тока. Поэтому перед прокладкой внутридомовой и уличной проводки нужно узнать, что является заземляющим контуром, как обустроить защитную конструкцию. Такие системы устанавливаются с учетом требований ПУЭ и предотвращают поражение людей током.

Понятие контура заземления

Конструкция состоит из нескольких электродов, соединяемых между собой горизонтальной металлической полосой. Вертикальные элементы вводят в грунт на небольшую глубину. Контур устанавливают на небольшом расстоянии от защищаемого дома.

Цели и задачи

Конструкция монтируется для:

• защиты людей от травм, возникающих при пробое тока на корпуса приборов;
• предотвращения бесконтрольного выхода энергии в окружающую среду;
• защиты бытовой техники и электроники от перепадов напряжения;
• отвода молнии.

Принцип работы

Система заземления функционирует таким образом:

1. При монтаже электродов с соблюдением всех правил обеспечивается плотное соприкосновение металлических элементов с землей. Это способствует выходу токов утечки в грунт.
2. Обладающий поражающим действием потенциал, который возникает на корпусе электроприбора в аварийных ситуациях, снижается.
3. Переходное сопротивление контура способствует быстрому утеканию тока в землю. При касании к корпусу прибора человек не получает электротравму.

Когда в системе возникают мощные аварийные токи, срабатывают средства защиты (предохранители и автоматы). Электросеть отключается, что препятствует развитию опасных ситуаций.

При монтаже заземляющей системе создают условия, обеспечивающие плотный контакт штырей и соединительных полос с почвой.

Устройство

Согласно ПУЭ, в состав защитной системы входят следующие компоненты:

1. Сам контур, создаваемый из стальных уголков с поперечным сечением более 100 кв. мм или арматурных прутков диаметром 2 см.
2. Медных проводников, протягиваемых в жилые дома и заземляющих приборы.

В качестве отдельного компонента иногда рассматривается спуск, создаваемый возле стены дома (для защиты от ударов молний). С учетом расположения по отношению к зданию конструкции бывают внутренними или внешними.

От чего зависит контур

Перед монтажом системы рассчитывают предполагаемое сопротивление конструкции. Этот параметр зависит от:

• типа грунта (песчаный, глинистый, чернозем);
• глубины введения электродов;
• состояния поверхности земли;
• числа заземляющих комплексов и количества электродов в каждом из них;
• материалов, из которых сделаны штыри.

Желательно вбивать электроды в глину, суглинок или чернозем. Запрещен монтаж систем на скалистых грунтах. Они проводят ток, характеризуются низким сопротивлением.

Разновидности заземляющих контуров

Грунт может принимать любое количество электричества. Однако для эффективной работы системы нужно выбирать оптимальную форму контура. Наиболее распространенными считаются треугольные и линейные конструкции. Первый тип возник раньше, однако сейчас многие переходят на второй вариант.

Треугольник

Для отвода тока используются 3 электрода. Их соединяют металлическими полосами, образующими равнобедренный треугольник. Для правильного заземления дома этим способом нужно соблюдать геометрические пропорции. При монтаже учитывают такие рекомендации:

• нужно подготовить по 3 штыря и полосы;
• электроды должны становиться углами фигуры;
• требуется применение полос и штырей одинаковой длины;
• конструкцию нужно заглублять не менее чем на 0,5 м.

Сборкой контура занимаются до его монтажа. Самым надежным способом соединения элементов считается сварка.

Линейный

В этом случае также применяют 3 вбиваемых в землю штыря. Точки образуют полукруг или прямую линию. Система характеризуется большими габаритами, устанавливается на участке достаточной площади. Расстояние между электродами должно превышать заглубление.

При заземлении многоквартирных домов число штырей увеличивают. Расстояние оставляют неизменным.

Преимуществом линейной конструкции считается надежность. Все штыри объединяются полосой. Связь между отдельными элементами со временем может нарушаться, что не выводит всю систему из строя. Пока полоса остается присоединенной к другим штырям, неповрежденные части заземления будут функционировать. Отключенный участок придется ремонтировать.

Основные виды систем

В зависимости от особенностей сборки и размещения конструкции делятся на стандартные, глубинные, наружные.

Традиционные

Система включает 3 электрода, один из которых расположен горизонтально, остальные – вертикально. Первый электрод делается из металлической полосы, остальные – из арматуры. Перед установкой все компоненты проверяют на соответствие стандартам. Если заземление обустраивается во дворе жилого дома, его монтируют в наименее посещаемом месте. Это может быть затененная северная часть территории, где поддерживается постоянная влажность почвы.

Недостатками традиционных контуров считаются:

• сложность установки;
• использование элементов из черных металлов, разрушающихся из-за коррозии;
• подверженность надземных частей контура влиянию атмосферных факторов.

Глубинные

Система лишена большинства недостатков предыдущего варианта. Глубинные системы представляют собой заводские модульно-штыревые конструкции. Преимуществами глубинных контуров являются:

• изготовление всех компонентов в соответствии со стандартами;
• продолжительный период эксплуатации;
• независимость от погодных условий, связанная с большой глубиной залегания контура;
• необязательность регулярного обслуживания;
• простота расчетов заземления;
• легкость установки.

После завершения монтажа проверяют работоспособность оборудования. Сопротивление контура замеряют сотрудники специальных лабораторий.

Наружные

Конструкция представляет собой контур, используемый в трансформаторных подстанциях. Защитный комплекс состоит из:

• устанавливаемых вертикально электродов;
• горизонтальных соединительных элементов.

Заземлитель делают из 4 металлических полос шириной 4–5 см. Наружный заземляющий контур располагают на расстоянии более 1 м от здания. Горизонтальные компоненты укладывают на глубину 50–70 см.

Требования ПУЭ к контуру заземления

Изучение правил исключает ошибки, часто совершаемые начинающими монтажникам. ПУЭ содержит информацию о том, что:

1. Каждый выход из дома нужно снабжать повторным контуром. Для этого используют имеющиеся на территории заземлители: железобетонные и металлические конструкции. Большая часть элементов должна быть погружена в грунт. Находящиеся в условиях агрессивных сред компоненты нужно покрывать специальным составом.
2. Заземлителями не могут становиться газопроводы, отопительные и канализационные трубы, находящиеся под напряжением конструкции. Если обойтись без использования естественных заземлителей невозможно, необходимо заранее рассчитать параметры повторного контура, выбрать лучшие способы подключения.
3. При строительстве новых домов нужно использовать искусственные системы. Такой способ считается оптимальным, поскольку иногда естественные заземлители на территории отсутствуют.
4. При расчете контура нужно учитывать сопротивление грунта. От этого параметра зависит работоспособность защитного комплекса. Слишком высокая влажность почвы недопустима, поскольку в этом случае сопротивление падает.

Схемы подключения

Заземляющие системы классифицируют по типу нулевого проводника, который может быть:

• функциональным (N);
• заземляющим или защитным (PE);
• комбинированным (PEN).

Если от опоры к зданию протягивается 2 провода, один считается фазой (L), другой – рабочим и защитным нулем. Первый провод покрыт белой изоляцией, второй – синей. Трехфазная сеть содержит 4 провода: 3 фазных, 1 нулевой. Когда защитных проводов 2, применяются типы PE и N.

TN-C

Рабочий и защитный проводники здесь совмещены. N подключается к заземляющему контуру рядом с подстанцией. При использовании схемы TN-C требуется отдельное заземление каждого прибора в здании. Например, устанавливают отдельную розетку для холодильника. От нее протягивают отдельный провод, подсоединяемый к контуру. Схема считается опасной и используется крайне редко.

TN-S

В такой схеме защитный и рабочий нули делятся на подстанции. Трехфазная сеть в этом случае содержит 5 проводов: 3 фазы, землю, ноль.

TN-С-S

На участке от подстанции до ввода в дом рабочий и защитный проводники совмещены. На входе в здании PEN делится на отдельные шины. Провод заземления и нуля в щитке соединяются перемычкой. Недостатком системы считается незащищенность от перегорания или обрыва на уличном участке. Особенно опасно это в случае со старой сетью, в которой между столбами протягивается несколько отдельных кабелей.

При обрыве нуля на заземляющем кабеле в здании появляется напряжение. Оно попадает на корпуса электроприборов. Например, удар током человек рискует получить, касаясь бойлера в котельной или банной печи.

Опасные ситуации возникают при перекрещивании фазного и нулевого проводов. Несмотря на этом недостаток, схема TN-C-S применяется часто.

TT

Это самая популярная схема, часто применяющаяся для заземления жилых домов. В здании при обустройстве 3-фазной сети вводят 4 кабеля. В доме монтируют отдельную заземляющую систему: вбивают в грунт электроды, к ним присоединяют провод, который протягивают к щитку. К полученной шине подключают корпуса приборов. Заземления подстанции и дома не связываются друг с другом.

Схема TT подразумевает обязательное применение УЗО. Вводное устройство аварийного отключения должно иметь пороговое значение тока 100–300 мА. Такое УЗО предотвращают утечку тока. Создаваемые для приборов отдельные линии снабжают УЗО номиналом 10–30 мА. Их сочетают с автоматами, прекращающими подачу электричества при перегреве и коротком замыкании.

Порядок выполнения монтажных работ

На первом этапе проводятся подготовительные мероприятия. После этого устанавливают конструкцию, проверяют ее работоспособность.

Подготовительные мероприятия

Для выполнения работ потребуются такие инструменты:

• лопату;
• ножовку или болгарку;
• сварочный аппарат;
• гаечные ключи;
• перфоратор;
• мультиметр.

Нужно подготовить и материалы:

1. Уголки из нержавеющей стали длиной 2,5 м. Их можно заменить круглыми металлическими прутьями диаметром 2 см.
2. Металлические полосы длиной 2,5 м, шириной 4–6 см, толщиной 5 мм. Чем больше расстояние между штырями, тем эффективнее работает контур. Электромагнитные поля меньше соприкасаются друг с другом. Оптимально, когда расстояние равно длине стержня или превышает ее.
3. Силовой кабель или соединительная полоса для подключения контура к фундаменту.
4. Медные токопроводники.
5. Болты М10, М8.

Земляные работы

На этом этапе роют траншеи глубиной около 80 см. Они должны вмещать заземляющий контур и соединительную полосу. Расположение углублений должно соответствовать форме защитной системы. В классическом варианте роется траншея треугольной формы с длинами сторон по 2,5 м.

Установка

Металлические профили заостряют для более легкого введения в грунт. Стержни вбивают в грунт без предварительного выкапывания выемок. Электроды должны соприкасаться с почвой. После вбивания к штырям приваривают перемычки. Сварные соединения промазывают битумной мастикой. Это защитит металл от коррозии.

Ввод в дом

По траншее силовой кабель подводят к дому, после чего подключают к щитку.

Второй конец провода запаковывают в контакт, который подсоединяют к вертикальному заземлителю. Контур засыпают сначала песком, потом грунтом.

Замер сопротивления защитного устройства

Это действие выполняют для проверки работоспособности системы. Замеры осуществляют летом или зимой, когда сопротивление максимально. Нормальным считается показатель 15, 30 или 60 Ом. При наличии повторных контуров или естественных заземлителей значение должно составлять 2, 4 или 8 Ом.

Для измерения сопротивления применяются специальные приборы «МС-416» или «МС-08» и тестовые электроды. Процедуру проводят так:

1. Тестовый электрод устанавливают между домом и контуром на расстоянии около 20 м. На той же линии, но на удалении 40 м размещают второй металлический стержень.
2. После подключения напряжения определяют сопротивление.

Замеры выполняют несколько раз. Выносной электрод постепенно приближают, пока расстояние между ним и контуром не уменьшится до 5 м.

Тестирование и проверка заземляющего контура

После завершения всех работ подключают систему к дому, проводят испытания. Для этого к контуру подсоединяют омметр. Подключают к электросети все имеющиеся в здании электроприборы. Измеряют количество импульсов в минуту. Параметр должен составлять около 60.

Распространенные ошибки

Сделать все правильно в первый раз удается не каждому монтажнику. Начинающие мастера допускают такие ошибки:

1. Забивают стержни под наклоном. Важную роль в заземлении играет вертикальная позиция электродов. Контур при появлении диагонали становится небезопасным.
2. Пытаются вбить стержни в камни. В этом случае элементы повреждаются, их затем придется выпрямлять.
3. Расшатывают электроды руками для извлечения. Делать этого нельзя, рекомендуется пользоваться домкратом.
4. Отказываются от предварительной сборки контура. Выполняемые по мере установки доработки способны нарушать плотность стыковки.
5. Используют необработанные стальные заготовки. Металл быстро ржавеет, из-за чего система выходит из строя. Рекомендуется применять оцинкованные стержни.
6. Монтируют заземляющую конструкцию вблизи от дома. В таком случае все металлические предметы, находящиеся на цокольном этаже, начинают проводить ток. Жильцы рискуют получить электротравму.
7. Применяют резьбовые соединения. Они делают систему менее надежной. Исключением считается подсоединение медной шины.
8. Используют тонкий металл. Это затрудняет монтаж электродов, уменьшает срок эксплуатации системы.
9. Не заглубляют соединительную полосу. В таком случае потенциал выходит наружу, проходящего мимо человека может ударить током.
10. Собирают контур без предварительных расчетов. Система получается неэффективной и небезопасной.

Что лучше: купить готовый комплект заземления или сделать самостоятельно

Изготовление контура своими руками помогает экономить. Однако готовые системы более надежны и просты в монтаже. Сварка в большинстве случаев не требуется. Компоненты соединяются с помощью заводских креплений. Электроды менее подвержены коррозии, поскольку покрыты специальным составом. Стоимость модульных комплектов начинается от 7000 руб.