Как правильно сделать заземление

Заземление — это соединение металлических элементов сети, оборудования или механизмов с заземляющим устройством (контуром заземления), благодаря которому при возникновении токов утечки (пробой изоляции) весь потенциал полностью переходит в землю.

Если рассмотреть этот вопрос на уровне «пользователя», то заземление защищает Вас от поражения электрическим током при повреждении изоляции в электропроводке.

Системы заземления частного дома

Всего систем шесть, но в индивидуальной застройке применяется, в основном, только две: TN-S-C и TT. В последние годы рекомендована система TN-S-C. В этой схеме нейтраль на подстанции глухозаземлена, а оборудование имеет непосредственный контакт с землей. К потребителю земля (PE) и нейтраль/ноль (N) ведется одним проводником (PEN), а на входе в дом снова разделяется на два отдельных.

Система заземления TN-S-C

При такой системе достаточная степень защиты обеспечивается автоматами (УЗО не обязательны). Недостаток — при отгорании или повреждении провода PEN на участке между домом и подстанцией на земляной шине в доме появляется фазное напряжение, которое ничем не отключается. Потому ПУЭ предъявляет жесткие требования к такой линии: должна быть обязательная механическая защита провода PEN, а также периодическое резервное заземление на столбах через 200 м или 100 м.

Тем не менее, многие линии электропередачи в сельской местности этим условиям не удовлетворяют. В этом случае рекомендована к использованию система TT. Также эта схема должна использоваться в отдельно стоящих открытых хозяйственных пристройках с земляным полом. В них есть риск прикоснуться одновременно к заземлению и грунту, что может быть опасным при системе TN-S-C.

Система заземления частного дома TT

Разница в том, что «земляной» провод на щиток идет от индивидуального контура заземления, а не от трансформаторной подстанции, как в предыдущей схеме. Такая система устойчива к повреждениям защитного провода, но требует обязательной установки УЗО. Без них защиты от поражения электрическим током нет. Поэтому ПУЭ определяет ее только как резервную, если имеющаяся линия не удовлетворяет требованиям системы TN-S-C.

Система заземления ТТ в более понятном изображении

Выбор системы и составление схемы

Всего существует три системы заземления: ТТ, IT, TN, из них последняя делится еще на три разновидности – TN-S, TN-C, TN-C-S.

В частном домостроении обычно используют схемы систем TN-C-S или ТТ, причем TN-C-S выглядит более привлекательной, так как к ее монтажу предъявляется меньше требований.

Система начинается от главной заземляющей шины, которая установлена или в электрощитке дома, или в шкафу вводного устройства.

Наиболее рациональным считается решение, когда заземление расположено на опоре, перенаправляющей электромагистраль в дом.

Система ТТ используется гораздо реже. Ею занимаются представители энергоснабжающей организации, а если владелец все же решит сэкономить и самостоятельно произвести монтаж, то заверять документы придут все те же работники Энергоснаба.

Если все же рискнете и выберете схему заземления ТТ для частного дома, то не забудьте про обязательную установку УЗО!

Итоговые рекомендации

Теперь вы знаете, как правильно сделать заземление в квартире или доме. Подведем небольшие итоги:

• Заземление необходимо для защиты человека от возможного удара током в квартире или частном доме.
• Самый безопасный вариант, когда корпус электроприбора заземлен и установлено УЗО.
• В старом жилом фонде лучше ни рисковать и заменить старую проводку на трехжильные кабеля ВВГ НГ и использовать защитную автоматику, при этом пытаться решить вопрос об установке общедомового контура заземления.
• В новом жилом фонде организовать защитное заземление можно на этапе монтажа электрики используя трехжильные провода, розетки с заземлением и защитную автоматику. При попадании фазы на корпус прибора должен сработать защитный автомат. При касании токоведущих частей должен сработать УЗО.
• Сделайте отдельный контур заземления для металлической ванны и раковины, металлических труб, стиральной машины, варочной панели и духового шкафа.
• В частном доме организуйте схему с замкнутым контуром заземления из трех штырей в земле, соединенных между собой и щитком земляной шиной.
• Обязательно проверьте корректность работы заземления.

Схематично схему организации контура заземления в частном доме можно представить так:

Типы используемых заземлений

Основными выводами для питания электрической сети в квартире являются фаза и ноль. При этом существуют различные варианты подключения нулевого провода для защитного зануления или только в качестве обратного пути протекания тока. То же относится и к заземляющему PE проводу, который может либо иметь выделенную жилу в общей схеме, быть совмещенным или вообще отсутствовать.

Все отличия схем подключения оговариваются п.1.7.3 правил ПУЭ, поэтому для начала рассмотрите вариант, которым подключен весь дом и конкретно ваша квартира. Всего их выделяют шесть, но конкретная схема, примененная в вашем доме, закладывался еще на этапе строительства и монтажа электропроводки. Рассмотрите наиболее актуальные схемы электроснабжения для бытовых потребителей.

Система TN-C.

Особенностью системы TN-C является электроснабжение при помощи четырехпроводной схемы, в которой три провода отводятся для фазы, а четвертый выполняет одновременно роль нуля и защиты. Четвертый провод совмещает заземляющий проводник PE и нулевой N, из-за чего он получил название PEN проводника. При подключении заземления в квартире по такой схеме существует серьезная угроза человеческой жизни.

Рис. 1: пример аварийной ситуации в TN-C системе

Посмотрите на рисунок 1, как показано на примере, в случае обрыва совмещенного заземляющего проводника у всех владельцев квартир будет развиваться следующая ситуация:

• Прекратят работать электроприборы – из-за отсутствия рабочего нуля прервется цепь протекания электротока (исключение составят лишь те приборы, которые питаются фазным напряжением без использования нуля);
• Сами устройства будут находиться под потенциалом напряжения сети, так как цепь электрических приборов по-прежнему будет оставаться исправной;
• На корпусе и металлических деталях приборов, заземляющих контактах розеток, в случае их соединения с совмещенной шиной заземления, будет находиться потенциал нулевого провода.

Как видите, применять такую систему для своей квартиры не только не эффективно, но и опасно для вашей жизни. Поэтому не стоит подключать заземление оборудования на один проводник с нулем. Следует отметить, что обеспечить защиту для квартиры посредством установки УЗО в такой системе невозможно, на что указывает п 1.7.80 ПУЭ. Полноценное заземление можно обеспечить только за счет перевода схемы на более современные TN-C-S или TN-S системы.

Система TN-C-S.

На практике схема TN-C-S представляет собой современное развитие предыдущей TN-C системы. Как и предыдущий вариант, в ней от питающей подстанции к потребителю выдается четыре линии, из которых три отведены для фазных проводов, а четвертый под совмещенный PEN проводник. Но, на определенном участке цепи выполняется разрыв PEN жилы, а из нее отдельно выделяется нулевой провод и заземление. Для последнего устанавливается отдельный заземляющий контур в месте раздела, обеспечивающий необходимую величину электрического сопротивления току растекания.

Рис. 2. Принципиальная схема подключения TN-C-S

Посмотрите на рисунок, здесь приведена принципиальная схема TN-C-S. От подстанции к дому проведен совмещенный PEN провод. Далее, возле дома обустраивается собственный контур заземления, от которого в дом заведена шина PE, а совмещенная шина используется только в качестве нулевого вывода. При этом нулевой проводник несет угрозу для оборудования из-за его совмещения до места разделения. Поэтому, чтобы избежать негативных последствий, в него необходимо включать УЗО.

Система TT.

Такая система наиболее распространена в отечественных сетях питания бытовых потребителей. Она характеризуется четырехпроводным электроснабжением, в котором три провода отводятся под фазы, а четвертый под глухозаземленный ноль.

Рис. 3: принципиальная схема подключения TT

Как видите на рисунке, защитное заземление в такой системе отсутствует, поэтому контур организовывается индивидуально для каждого дома или квартиры. После установки такого заземления от электрического щитка в квартире питание ведется трехжильным проводом (фаза, ноль и заземление).

В виду того, что для всех вышеприведенных вариантов отсутствует отдельный защитный проводник, оптимальным способом для каждого потребителя будет организация заземления в квартире самостоятельно. Самым эффективным способом является заземляющий контур, хоть общий, хоть индивидуальный.

Находящееся в земле устройство заземления должно иметь сопротивление не более 4 Ом. Чтобы сделать его расчет правильно, необходимо обладать специфическими познаниями и разбираться в соответствующих довольно сложных формулах.
При вычислении должных размеров заземляющих штырей надо учесть:

• общее количество погружаемых электродов и их форму;
• удельное сопротивление грунтов на участке (причем на разной глубине);
• влажность почвы;
• применяемый в конструкции металл;
• расстояние между электродами и многое другое.

Таблица сопротивляемости грунтов

На фото подобное устройство не выглядит сложным. Но расчеты его сложны, самостоятельно выполнять их не рекомендуется. Однако простое заземляющее устройство из стальных уголков 40х40 для организации заземления в частном доме можно рассчитать и по упрощенной формуле.

Для одиночного вертикального электрода формула следующая:
R1=0,84*P/L
Если электродов в землю погружается несколько, то они считаются дополнительно по:
R=R1/0,9*N
Здесь R – общее сопротивление устройства, R1 – сопротивление одного электрода, L – длина штыря (глубина погружения в грунт), а P – удельное сопротивление почвы.

Что нужно знать о заземлении

Перед тем, как начать собирать своими руками контур заземления, необходимо разобраться в терминологии. Сам контур состоит из заземлителей и металлосвязи. Заземлители – металлические штыри длиной 2-3 м, полностью, погружаемые в землю. А металлосвязь соединяет между собой эти штыри и распределительный щит в доме.

В качестве заземлителей, согласно «Правилам устройства электроустановок», могут быть металлические трубы, уголки, пруты или многопроволочные канаты.

Категорически запрещается использовать арматуру для заземляющего контура – недостаточный диаметр сечения и ребристая поверхность быстро приводят к проржавению конструкции и потере заземляющих свойств.

Между собой заземлители можно соединять любыми из указанных проводников, но стоит учесть, что уголки и металлические ленты довольно сложно сгибать на поворотах.

Поэтому при выборе металлосвязи нужно заранее определиться со схемой контура и способом ввода заземляющего проводника в дом.

Схемы заземляющего контура – их преимущества и недостатки

От выбранной схемы будет зависеть надежность и долговечность всей конструкции. Так, условно контуры делятся на:

• линейные – когда заземлители уложены в ряд и соединяются друг с другом последовательно;
• с замкнутым контуром (треугольные, квадратные, овальные) – когда все заземлители соединены в замкнутый круг.

Линейная схема немного проще в исполнении – нужно на одно соединение меньше и не требуется много места. Монтаж уложенных в ряд заземлителей можно производить даже вдоль отмостки фундамента (но не ближе 1,2 м от края). Зато замкнутый контур надежнее – даже при выходе из строя одного соединения контур будет работать, ведь цепь не разомкнется.

Типы подключения заземления к распределительному щитку

Подключение к линии электропередач, в основной своей массе, происходит воздушными линиями. Заземление линий в этом случае выполнено по системе TN-C, когда в дом подводятся два провода – фаза (L) и ноль (совмещенный защитный и рабочий провод PEN), а нейтраль самого источник питания заземлена.

Чтобы в этом случае подключить контур заземления дома или дачи к электрическому щиту, необходимо самостоятельно переделать систему заземления:

с TN-C на TN-C-S – в этом случае провод PEN подключается к рабочему нулю N и защитному проводу PE;

с TN-C на ТТ – провод PEN подключается напрямую к нулю N, а PE выводится на шину заземления.

В первом варианте провод PEN разделяется и подключается на две отдельные шины N и PE, которые обязательно маркируются. Ноль – синей изолентой, заземление – желтым знаком заземления. Шина N должна крепиться в щитке специальными изоляторами, чтобы не контактировать с коррусом. А шина заземления PE крепится прямо на корпус. Обе шины соединяются с собой токопроводящей перемычкой.

При разделении PEN проводника ни в коем случае в дальнейшем нельзя соединять провода N и PE – это приведет к короткому замыканию!

Во втором варианте провод PEN не разделяется, а крепится к шине N и в дальнейшем считается нулем. К шине PE будут крепиться только провода заземления электроприборов. Этот способ предпочтительнее, так как при отгорании PEN-проводника все пользователи линии электропередач будут подключены на шины заземления в домах. И если заземление есть не у всех жителей, то это может привести к поломке техники у тех пользователей, кто всё же озаботился его устройством.

Единственный недостаток системы ТТ – необходимость установки УЗО или реле напряжения, что ведет за собой увеличение затрат на организацию электропроводки.

Схемы заземления: какую лучше сделать

В настоящий момент в частном секторе используют только две схемы подключения заземления — TN-C-S и TT. В большинстве своем к дому подходит двухжильный (220 В) или четырехжильный (380 В) кабель (система TN-С). При такой проводке кроме фазного (фазных) провода приходит защитный проводник PEN, в котором объединены ноль и земля. На данный момент этот способ не обеспечивает должной защиты от поражения электротоком, потому рекомендуется заменить старую двухпроводную проводку на трехпроводную (220 В) или пятипроводную (380 В).

Две схемы, которые применяются если надо сделать заземление в частном доме

Для того чтобы получить нормальную трех- или пяти- жильную проводку необходимо провести разделение этого проводника на землю PE и нейтраль N (при этом необходим индивидуальный контур заземления). Делают это во вводном шкафу на фасаде дома или в учетно-распределительном шкафу внутри дома, но обязательно до счетчика. В зависимости от способа разделения получают либо систему TN-C-S, либо TT.

Устройство в частном доме системы заземления TN-C-S

При использовании этой схемы очень важно сделать хороший индивидуальный контур заземления. Обратите внимание, что при системе TN-C-S для защиты от поражения электрическим током необходима установка УЗО и дифавтоматов. Без них ни о какой защите речь не идет.

Также для обеспечения защиты требуется к земляной шине отдельными проводами (неразрывными) подключить все системы, которые сделаны из токопроводящих материалов — отопление, водоснабжение, арматурный каркас фундамента, канализация, газопровод (если они выполнены из металлических труб). Потому шину заземления необходимо брать «с запасом».

Схема преобразования системы TN-С на TN-С-S

Для разделения PEN проводника и создания заземления в частном доме TN-C-S нужны три шины: на металлическом основании — это будет шина PE (земляная), и на диэлектрическом основании — это будет шина N (нейтрали), и маленькая шина-расщепитель на четыре «посадочных» места.

Металлическую «земляную» шину надо прикрепить к металлическому корпусу шкафа так, чтобы был хороший электрический контакт. Для этого в местах крепления, под болты, с корпуса счищают краску до чистого металла. Нулевую шину — на диэлектрическом основании — лучше крепить на дин-рейку. Такой способ установки выполняет основное требование — после разделения шины PE и N нигде не должны пересекаться (не должны иметь контакта).

Заземление в частном доме — переход с системы TN-С на TN-С-S

Далее подключаем так:

• Пришедший с линии проводник PEN заводится на шину-расщепитель.
• На эту же шину подключаем провод от контура заземления.
• С одного гнезда медным проводом сечением 10 мм 2 ставим перемычку на земляную шину;
• С последнего свободного гнезда ставим перемычку на нулевую шину или шину нейтрали (тоже медный провод 10 мм 2 ).

Теперь все — заземление в частном доме сделано по схеме TN-C-S. Далее для подключения потребителей фазу берем от вводного кабеля, ноль — с шины N, землю — с шины PE. Обязательно следим, чтобы земля и ноль нигде не пересекались.

Заземление по системе TT

Преобразование схемы TN-C в TT происходит вообще просто. От столба приходят два провода. Фазный и дальше используется как фаза, а защитный PEN-проводник крепится к «нулевой» шине и дальше считается нулем. На шину заземления напрямую подается проводник от сделанного контура.

Заземление в частном доме своими руками — схема TT

Недостаток этой системы в том, что она обеспечивает защиту только той техники, у которой предусмотрено использование «земляного» провода. Если есть еще бытовая техника, сделанная по двухпроводной схеме, она может оказаться под напряжением. Даже если корпуса их заземлить отдельными проводниками, в случае проблем напряжение может остаться на «нуле» (фазу разорвет автомат). Поэтому из этих двух схем предпочтение отдают TN-C-S как более надежной.