Что представляет собой заземление дома

Защитным заземлением называется электрическое соединение электроустановки или какой-либо части электрической цепи с заземляющим устройством для снижения уровня напряжения прикосновения до безопасного значения.

Заземление частного дома

Заземление – что это?

Заземление является основным техническим мероприятием для обеспечения безопасности от поражения электрическим током. В случае неисправности электрооборудования, например, замыкании какой-то части электросхемы на корпус, на нем наводится электрический потенциал.

Окружающие предметы (батареи отопления, влажный пол и так далее), как правило, имеют нулевой потенциал, поскольку уже соединены с землей. В таком случае при касании корпуса оборудования образуется разность потенциалов и через тело человека начинает проходить ток. Величина тока более 0.01 А считается опасной для жизни.

Некоторые устройства, например импульсные блоки питания, конструктивно имеют соединение электрической схемы с корпусом.  Заземление делается для того, чтобы снизить разность потенциалов. Если электрическое сопротивление заземляющих устройств будет меньше сопротивления человеческого тела, то большая часть тока пойдет по заземляющему проводнику.

Также защитное заземление выполняется для аварийного отключения оборудования. Если в случае незначительной утечки заземление просто снижает уровень потенциала на корпусе, то при коротком замыкании элементов электрической цепи (особенно фазного провода) на корпус, через заземляющее устройство будет протекать значительный ток, который вызовет срабатывание элементов защиты и отключение устройства от электрической сети.

Поскольку параметры таких конструкций ничем не регламентируются и не поддаются измерениям, то понятно, что такое заземление использовать нельзя.

Искусственным заземлителем называется стержень из металла, заглубленный в грунт. Количество и глубина залегания стержней заземления регламентируются нормативной документацией и зависят как от состояния грунта, так и от характера заземляемых устройств.

Как выполняется заземление

Необходимость выполнять заземление в большей мере беспокоит владельцев частных домов. В многоквартирных домах подводка электропитания выполняется по трехфазной системе, в которой предусмотрено заземление. Здесь достаточно проложить отдельный проводник заземления с сечением, не меньшим сечения проводов электропроводки.

Обычно заземление выполняется медным проводником сечением от 10 мм². С одной стороны заземляющий проводник подсоединяется к клемме заземления на щите распределения питания, а с другой выполняется подключение заземляемых устройств.

Клемма заземления имеет специальное обозначение (рис. ниже).

Обозначение клеммы заземления

На схемах электропитания заземляющий проводник обозначается символами PE (Protection Earth).

Современная бытовая техника комплектуется шнурами питания, вилка которых имеет клеммы для подключения заземления. Следовательно, розетки также имеют соответствующие контакты. Такая конструкция в народе называется «евровилкой» и «евророзеткой» (рис. ниже).

Евровилка и евророзетка с заземляющими контактами

Когда применяется обычная двухштыревая вилка питания, на корпусе прибора предусмотрено место подключения заземляющего проводника. Оно обозначается символом заземления. В идеальном случае проводку в доме нужно выполнить трехжильным кабелем, одна из жил которого окрашена в желто-зеленый цвет. В большинстве стран этим цветом обозначается заземляющий проводник.

Например, если в помещении установлены стиральная машинка и бойлер, то нельзя:

• соединять заземляющие проводники обоих устройств вместе, а затем к общему проводу;
• прокладывать провод от одного устройства к другому, а затем соединять с заземлителем.

Заземление на предприятиях, как правило, выполняется в виде металлической шины, проложенной по периметру помещения. Такая шина называется групповой шиной заземления. Ширина и толщина шины, а, следовательно, ее сопротивление должны быть такими, чтобы при максимальном удалении заземляемого устройства на ней не возникало значительного падения напряжения.

Заземляющий контур

Заземляющим контуром называется соединенная в одно целое система нескольких заземлителей. Для выполнения контура заземления необходимо запастись стальным металлопрокатом. Для этого подойдет черная либо оцинкованная сталь в виде проката диаметром от 10 мм и выше, уголка 50х50х5 или трубы диаметром 2 дюйма и толщиной стенок от 3-х мм. Длина заземляющих электродов должна составлять от 2 до 3 м.

На расстоянии 4-6 м от стены дома на грунте обозначается равносторонний треугольник со сторонами 1,2-2 м. По разметке необходимо прокопать траншею глубиной 0.3-0.5 м. Ширина траншеи не важна. В углах треугольника заземляющие электроды забиваются в грунт любыми удобными методами. Верхний конец электродов должен быть ниже верхнего уровня грунта сантиметров на 20. Для облегчения работы забиваемый конец заземлителя можно заострить.

Выступающие концы штырей соединяются между собой с помощью стальной полосы 40х4 мм. Соединение выполняется только сваркой. К соединительной полосе подваривается еще одна такая же, на этот раз до стены здания. На свободном конце необходимо приварить болт или просверлить отверстие для прикрепления проводов заземления. Места сварки желательно покрыть битумной мастикой. Общая схема заземляющего контура показана на рисунке ниже.

Схема заземляющего контура

Кроме треугольника можно расставить стержни на одной линии. Главное, чтобы их количество было не меньше трех, а лучше – больше, и расстояние между ними не должно превышать 2-х метров (рис. ниже).

Схема заземления в одну линию

На схемах выше цифрами (1) обозначены заземляющие электроды, выполненные согласно рекомендациям. Цифра (2) обозначает соединительные полосы между электродами заземления, а также полосу, проложенную к стене здания для соединения с шиной заземления. Цифрами (3) обозначены места сварки штырей заземления и соединительной полосы.

Сопротивление заземления

Одной из величин, характеризующих защитное заземление, является его электрическое сопротивление. Сопротивление заземления зависит в первую очередь от характеристик грунта, в котором находятся заземляющие электроды и, в несколько меньшей степени, от удельного сопротивления заземлителей.

В качестве заземлителей применяются обычно стальные стержни или угольники, несколько реже используется медь, что связано с ее высокой стоимостью. Измеряется сопротивление заземления при помощи специальных приборов, которые в обязательном порядке имеются в любой энергетической организации или лаборатории. Там же можно узнать, какая должна быть норма сопротивления в каждом конкретном случае. Схема измерения на рис. ниже.

Схема измерения сопротивления заземления

На рисунке цифрой (1) обозначен контур заземления, сопротивление которого надо измерить. Цифрой (4) обозначен измерительный прибор (ИС-20/1, М416, Ф4103-М1 или аналогичный). Цифрами (2) и (3) обозначены вспомогательные электроды: (2) – потенциальный электрод, (3) – токовый электрод.

Сопротивление изоляции измеряется только при наихудших условиях. Летом – во время продолжительной сухой погоды. Зимой – во время максимального промерзания грунта. Само собой разумеется, что во время сырой погоды сопротивление будет идеальным, поэтому не имеет смысла производить измерения.

Чего нельзя делать никогда

Обычно нейтральный (нулевой) проводник трехфазной сети соединяется с заземлителем на стороне электрической подстанции. Такая система электрических трехфазных сетей называется схемой с глухозаземленной нейтралью. Нейтральный провод на схемах обозначается символом N (фазный проводник обозначается символом L).

В случае повреждения нейтрального провода, корпус неисправного оборудования оказывается под опасным потенциалом. Точно также происходит в случае значительного сопротивления нулевого провода. Если нагрузка на фазы неравномерна, то может произойти перекос фаз и через нулевой проводник начнет проходить ток, следовательно, на нем уже будет какой-то потенциал.

Нельзя подсоединять заземление к водопроводным трубам или системе отопления, к металлической арматуре конструкции здания. Трубы могут иметь повреждения или изоляционные вставки (участки из пластика). При неисправности аппаратуры участок трубы возле подсоединения будет находиться под напряжением. В то же время металлическая ванна или раковина заземлены на арматуру здания. Что будет в таком случае, представить не трудно. На рисунке показана цепь прохождения тока в случае неисправности водопроводной трубы.

Схема прохождения тока при неправильном заземлении

Разновидности заземлений

Кроме защитного, существует рабочее заземление. Так называется заземление, предназначенное для осуществления нормального функционирования устройства. В качестве основного примера можно привести заземление антенных устройств радиоаппаратуры.

Такое заземление также применяется для защиты оборудования от влияния электромагнитных помех. Экранированный корпус такой аппаратуры соединяется с заземляющим проводником. Таким образом, наводимое напряжение помехи оказывается замкнутым на землю и исключается из работы устройства.

Рабочее заземление обозначается символами FE (Functional Earth), выполняется отдельной шиной, которая называется групповой шиной функционального заземления и может выполняться тремя способами:

1. Для рабочего заземления выполняется отдельный заземляющий контур, отстоящий от защитного на расстоянии не менее 15 м.
2. Так же, как и в первом случае, только шины рабочего и защитного заземлений имеют электрическое соединение для выравнивания потенциалов.
3. Рабочее и защитное заземления имеют раздельные шины, соединенные между собой для выравнивания потенциалов, а контур заземления один.

Видео. Особенности заземления дома

Работы по проектированию и выполнению заземлений не допускают пренебрежительного отношения. Наиболее полно все требования к заземлению изложены в ПУЭ – Правилах устройства электроустановок. При несоблюдении некоторых условий можно получить обратный эффект: вместо защиты дополнительный опасный фактор. В то же время всецело полагаться только на функции заземления недопустимо. Защита от опасности поражения электрическим током должна выполняться комплексно.