Як зробити заземлення у приватному будинку, на дачі

Експлуатація сучасної побутової та комп'ютерної техніки без заземлення може призвести до її виходу з ладу. Тому доводиться власникам робити самим заземлення приватного будинку або дачі.

Що воно дає

Захисне заземлення необхідне для забезпечення електробезпеки в будинку. Правильно виконане, поява струму витоку воно веде до негайного спрацьовування ПЗВ (пошкодження електроізоляції або при дотику до струмоведучих частин).

Друга функція заземлення - забезпечення нормальної роботи електрообладнання. Для деяких електроприладів наявності захисного дроту (якщо він є) недостатньо. , духовка та пральна машина.

Основне завдання заземлення – забезпечити електробезпеку частого будинку

Мало хто знає, але мікрохвильова піч без прямого підключення до «землі» під час роботи може суттєво фонувати, прийом рівень випромінювання може бути небезпечним для життя. заземлення» без уточнення, як саме його бажано зробити.

При дотику мокрими руками до корпусу пральної машини часто відчувається пощипування.Воно безпечне, але неприємне. Позбутися можна підключивши «землю» безпосередньо на корпус. У випадку духовки ситуація аналогічна. Навіть якщо вона не «щипле», пряме підключення безпечніше, оскільки проводка всередині установки працює в дуже важких умовах.

З комп'ютерами справа ще цікавіша. Підключивши безпосередньо «земляний» провід до корпусу, ви можете вкотре підняти швидкість роботи Інтернету та звести до мінімуму кількість «зависань». Ось так просто через наявність прямого з'єднання із заземлюючою шиною.

Чи потрібне заземлення на дачі або в дерев'яному будинку

У дачних селищах робити заземлення треба обов'язково. Особливо якщо будинок побудований з пального матеріалу — дерев'яний або каркасний. Справа у грозах. На дачах дуже багато елементів, що притягають блискавки. Це колодязі, свердловини, трубопроводи, що лежать на поверхні, або закопані на мінімальну глибину. Усі ці об'єкти притягують блискавки.

Якщо громовідводу та заземлення немає, потрапляння блискавки майже рівнозначне пожежі. Пожежної частини поблизу немає, тому вогонь пошириться дуже швидко. Тому в парі із заземленням робіть ще й блискавковідвід - хоч пару стрижнів метрової довжини, прикріплених до ковзана і з'єднаних за допомогою сталевого дроту із заземленням.

Системи заземлення приватного будинку

Усього систем шість, але в індивідуальній забудові застосовується, в основному, лише дві: TN-S-C та TT. В останні роки рекомендовано систему TN-S-C. У цій схемі нейтраль на підстанції глухозаземлена, а обладнання має безпосередній контакт із землею. До споживача земля (PE) та нейтраль/нуль (N) ведеться одним провідником (PEN), а на вході в будинок знову поділяється на два окремі.

Система заземлення TN-S-C

За такої системи достатній ступінь захисту забезпечується автоматами (ПЗВ не обов'язкові). Недолік - при відгоранні або пошкодженні проводу PEN на ділянці між будинком та підстанцією на земляній шині в будинку з'являється фазна напруга, яка нічим не вимикається. Тому ПУЕ пред'являє жорсткі вимоги до такої лінії: має бути обов'язковий механічний захист дроту PEN, а також періодичне резервне заземлення на стовпах через 200 м або 100 м.

Проте багато ліній електропередачі у сільській місцевості цим умовам не задовольняють. У цьому випадку рекомендовано використовувати систему TT. Також ця схема повинна використовуватися в окремих відкритих господарських прибудовах із земляною підлогою. У них є ризик торкнутися одночасно заземлення і ґрунту, що може бути небезпечним при системі TN-S-C.

Система заземлення приватного будинку TT

Різниця в тому, що "земляний" провід на щиток йде від індивідуального контуру заземлення, а не від трансформаторної підстанції, як у попередній схемі. Така система стійка до пошкоджень захисного дроту, але потребує обов'язкової установки ПЗВ. Без них захисту від ураження електричним струмом немає. Тому ПУЕ визначає її лише як резервну, якщо існуюча лінія не задовольняє вимог системи TN-S-C.

Система заземлення ТТ у більш зрозумілому зображенні

Влаштування заземлення приватного будинку

Деякі старі лінії електропередач взагалі не мають захисного заземлення. Всі вони повинні змінюватися, але коли це станеться, питання відкрите. Якщо у вас такий випадок, необхідно зробити окремий контур. Варіанта два — зробити заземлення у приватному будинку чи на дачі самостійно, власноруч чи довірити виконання кампанії.Послуги кампаній дорогі, але є важливий плюс: якщо в процесі експлуатації виникнуть проблеми, спричинені неправильним функціонуванням системи заземлення, відшкодовує збиток кампанія, яка робила монтаж (має бути прописано в договорі, уважно читайте). У разі самостійного виконання все на вас.

Влаштування заземлення в приватному будинку

Складається система заземлення приватного будинку з:

• заземлювачів-штирів,
• металевих смуг, що їх об'єднують в одну систему;
• лінії від контуру заземлення до електрощитка.

З чого робити заземлювачі

Як штири можна використовувати металевий прут діаметром 16 мм і більше. Причому брати арматуру не можна: поверхня в неї розжарена, що змінює розподіл струму. Також розжарений шар у землі швидше руйнується. Другий варіант – металевий куточок з поличками 50 мм. Ці матеріали хороші тим, що в м'який ґрунт їх можна забити кувалдою. Щоб це було легше робити, один кінець загострюють, на другий приварюють майданчик, яким простіше бити.

Як стрижні можна використовувати труби, куточок, металевий стрижень.

Іноді використовують металеві труби, один край яких сплющений (заварений) у конус. У нижній частині (близько півметра від краю) свердляться отвори. При пересиханні ґрунтів розподіл струму витоку значно погіршується, а такі стрижні можна заливати соляний розчин, відновлюючи роботу заземлення. Мінус цього способу – доводиться під кожен стрижень копати/бурити свердловини – забити їх кувалдою на потрібну глибину не вийде.

Глибина забивання штирів

Штирі-заземлювачі повинні йти в ґрунт нижче за глибину промерзання як мінімум на 60-100 см.У регіонах із посушливим літом бажано щоб штирі знаходилися хоча б частково у вологому ґрунті. Тому використовуються в основному куточки або прут довжиною 2-3 м. Такі розміри забезпечують достатню площу зіткнення з ґрунтом, що створює нормальні умови для розсіювання струмів витоку.

Чого робити не можна

Робота захисного заземлення полягає в тому, щоб розсіювати великою площею струми витоку. Відбувається це за рахунок щільного контакту металевих заземлювачів — штирів та смуг — із ґрунтом. Тому елементи заземлення ніколи не фарбують. Це дуже сильно знижує струмопровідність між металом та землею, захист стає неефективним. Запобігти корозії в місцях зварювання можна антикорозійними складами, але не фарбою.

Другий важливий момент: заземлення повинно мати маленький опір, а для цього дуже важливим є хороший контакт. Він забезпечується зварюванням. Всі з'єднання проварюються, причому якість шва має бути високою, без тріщин, каверн та інших дефектів. Ще раз звертаємо увагу: заземлення у приватному будинку не можна робити на різьбових з'єднаннях. Згодом метал окислюється, руйнується, опір багаторазово зростає, захист погіршується чи взагалі працює.

Використовувати лише зварні з'єднання

Дуже нерозумно використовувати як заземлювачі трубопроводи або інші металеві конструкції, що знаходяться в землі. Якийсь час таке заземлення у приватному будинку працює. Але з часом стики труб через електрохімічну корозію, активізовану струмами витоку, окислюються і руйнуються, заземлення виявляється неробочим, як і трубопровід. Тому такі види заземлювачів краще не використовувати.

Як правильно зробити

Спочатку розберемося із формою заземлювача. Найбільш популярний - у вигляді рівностороннього трикутника, у вершинах якого забиті штирі. Є ще лінійне розташування (ті ж три штуки, тільки в лінію) і у вигляді контуру - штирі забиваються навколо будинку з кроком близько 1 метра (для будинків площею понад 100 кв. м). Штирі між собою з'єднані металевими смугами - металозв'язком.

Найпопулярніша модель заземлювача

Порядок дій

Від краю вимощення будинку до місця встановлення штирі має бути не менше 1,5 метрів. На вибраній ділянці копають траншею у вигляді рівностороннього трикутника зі стороною 3 м. Глибина траншеї 70 см, ширина - 50-60 см - щоб було зручно варити. Одну з вершин, як правило, розташовану ближче до будинку, з'єднують із будинком траншеєю, що має глибину не менше 50 см.

У вершинах трикутника забивають штирі (круглий пруток або куточок завдовжки 3 м). Над дном котловану залишають близько 10 см. Зверніть увагу, що заземлювач на виводять на поверхню землі. Він знаходиться нижче рівня ґрунту на 50-60 см.

До виступаючих частин стрижнів/куточків приварюють металозв'язок - смугу 40*4 мм. Створений заземлювач з будинком з'єднують металевою смугою (40 * 4 мм) або круглим провідником (перерізом 10-16 мм 2). Смугу зі створеним трикутником із металу теж зварюють. Коли все готово, місця зварювання очищають від шлаку, покривають антикорозійним складом (не фарбою).

Після перевірки опору заземлення (загалом воно має перевищувати 4 Ом), траншеї засипають землею. У ґрунті не повинно бути великого каміння або будівельного сміття, земля пошарово утрамбовується.

На вході в будинок до металевої смуги від заземлювача приварюють болт, до якого кріпиться мідний провідник в ізоляції (зазвичай фарбування заземлювальних проводів — жовта із зеленою смугою) перетином жили не менше 4 мм 2 .

Вихід заземлення біля стіни будинку із привареним на кінці болтом

В електрощитку заземлення підключається до спеціальної шини. Причому, тільки на спеціальний майданчик, начищений до блиску і змащений консистентним мастилом. Від цієї шини «земля» підключається до кожної лінії, яка розлучається по будинку. Причому розведення «землі» окремим провідником ПУЕ неприпустиме — лише у складі загального кабелю. Це означає, що якщо у вас проводка розведена двожильним проводом, вам доведеться її повністю міняти.

Чому не можна робити окремі заземлення

Переробляти проводку у всьому будинку, звичайно довго і дорого, але якщо ви хочете без проблем експлуатувати сучасні електроприлади та побутову техніку, це необхідно. Окреме заземлення певних розеток є неефективним і навіть небезпечним. І ось чому. Наявність двох або більше таких пристроїв рано чи пізно призводить до виходу обладнання, що включене в ці розетки. Вся справа в тому, що опір контурів залежить від стану ґрунту в кожному конкретному місці. У якійсь ситуації між двома пристроями заземлення виникає різниця потенціалів, що призводить до поломки обладнання чи електротравми.

Модульна штирьова система

Всі описувані раніше пристрої - із куточків, труб, що забиваються, і стрижнів - називають традиційними. Їхній недолік — великий обсяг земельних робіт і велика площа, яка потрібна при влаштуванні заземлювача.Все тому, що необхідна певна площа контакту штирів з ґрунтом, достатня для того, щоб забезпечити нормальне розтікання струму. Складність може викликати необхідність зварювання — інакше з'єднувати елементи заземлення не можна. Натомість плюс цієї системи – відносно невеликі витрати. Якщо робити традиційне заземлення в приватному будинку своїми руками, воно максимально обійдеться в 100 $. Це якщо купувати весь метал і платити за зварювання, а решту робіт проводити самостійно

Набір модульної системи заземлення

Кілька років тому з'явилися модульні штирьові системи. Це комплект штирів, які забиваються на глибину до 40 м-коду. Тобто виходить дуже довгий заземлювач, що йде на глибину. Фрагменти штиря з'єднуються один з одним за допомогою спеціальних хомутів, які не тільки фіксують їх, але й забезпечують якісне електричне з'єднання.

Плюс модульного заземлення — мала площа та менший обсяг робіт, які потрібні. Потрібно невеликий приямок зі сторонами 60*60 см та глибиною 70 см, траншея, що з'єднує заземлювач із будинком. Штирі довгі і тонкі, забивати їх у відповідний ґрунт нескладно. Ось тут і підійшли до основного мінусу: глибина велика, і якщо на заваді зустрітися, наприклад, камінь, доведеться починати спочатку. А вийняти стрижні – це проблема. Вони не зварені, а чи витримає хомут — питання.

Другий мінус – висока ціна. Разом з установкою обійдеться вам таке заземлення 300-500 $. Самостійна установка проблематична, тому що забивати ці стрижні кувалдою не вийде. Потрібен спеціальний пневматичний інструмент, який навчилися замінювати перфоратором із ударним режимом.Ще потрібна перевірка опору після кожного забитого стрижня. Але якщо ви не хочете зв'язуватися зі зварюванням та земельними роботами, модульне штиреве заземлення – непоганий варіант.

Заземлення приладів. Що, навіщо та як зробити?

Надійна ізоляція електричних приладів є важливою складовою електробезпеки. Однак, якою б надійною не була ізоляція, повністю покладатися на неї не можна. Перенапруги в електричній мережі, що відбуваються з різних причин, ведуть до пошкодження ізоляції, що несе в собі пряму загрозу для життя людей.

Заземлення побутових приладів

Для захисту від ураження електричним струмом використовують заземлення. Досягти електробезпеки можна шляхом застосування заземлювальних пристроїв, що складаються із заземлювачів та заземлюючих провідників. Заземлення може використовуватися в мережах, які розраховані на будь-яку напругу.

Заземлення побутових приладів у квартирі багатьма людьми сприймається як зайва обережність. Однак кількість побутових електротравм, пов'язаних з експлуатацією техніки, що має пошкодження ізоляції, свідчить про інше. Більшість нещасних випадків викликано одночасним торканням ізоляції побутового приладу, що має пошкодження, і провідного предмета. У житлових будинках як такі предмети найчастіше виступають радіатори та труби центрального опалення, металеві мийки та незаземлені варильні плити.

Малюнок №1. Електроустаткування в будинку

Які побутові прилади необхідно заземлювати у будинку

Більшість домашнього електроустаткування є джерелом підвищеної небезпеки ураження електричним струмом у побуті.Для виключення можливих ризиків необхідно заземлювати пральні машини, електричні та індукційні плити, мікрохвильові печі, персональні комп'ютери, бойлери. Безпеки бойлерів слід приділити найпильнішу увагу. Вода є найкращим провідником електрики. Порушення ізоляції бойлера призведе до того, що, доторкнувшись до водонагрівача, людина отримає удар електричним струмом. Змонтоване заземлення прийме він більшу частину струму. Попадання фази на заземлений бак бойлера призводить до миттєвого спрацьовування автоматичного вимикача.

Малюнок №2. Схема проведення у квартирі

Навіщо потрібно заземлювати побутові прилади

Відповідно до встановлених нормативів, напруга у побутових електромережах не може перевищувати 220 В. Побутові пристрої підключаються до мереж через розетки. До кожної розетки йдуть два дроти. Один з них, званий фазним, є безпосередньо струмопровідним провідником. Другий провід, званий нульовим, служить для відведення електрики після того, як замкнуться контакти розетки та вимикача.

При контакті фазного та нульового проводів поза розеткою виникає коротке замикання. У подібних ситуаціях струм досягає великих значень, що веде до спрацьовування автоматичних вимикачів, які здійснюють розрив ланцюга та відключають проводку від джерела живлення.

Справжні короткі замикання трапляються досить рідко. Значно частіше зношування ізоляції призводить не до замикання двох проводів, а до появи струмів витоку. В результаті напруга, що з'явилася на корпусі побутових приладів, може призвести до ураження електричним струмом.Струми витоку повинні фіксуватися пристроєм захисного відключення (ПЗВ), що розмикає ланцюг у разі перевищення небезпечної для людини величини струму.

Правила заземлення приладів

Для заземлення приладів необхідні спеціальні конструкції розетки із заземлюючими контактами. На таких розетках є заземлення приладу. Якщо передбачено приєднання заземлення дроту безпосередньо до корпусу, позначення заземлення вказується на приладах спеціальним знаком.

Малюнок №3. Розетка із контактами заземлення

До розетки потрібно підвести трижильний провід. Сучасні кабелі, що використовуються для проводки, мають три проводи, які для ідентифікації маркуються різними кольорами. Нульовий провід забарвлюють у синій колір, фазний у коричневий або чорний. Третій провідник - заземлюючий, може бути жовтим, зеленим або двоколірним (жовтий + зелений).

Малюнок №4. Кабель із житловою заземлення

При трипровідних мережах у квартирі фазу, нуль та заземлення потрібно брати у розподільчій коробці, що відноситься до лінії розеток. Заземлення приладів, якщо проводка двожильна, робиться трохи інакше. При двопровідних мережах, коли заземлюючий провід відсутня, його проводять від електрощита. При цьому слід взяти до уваги, що переріз мідного провідника, що заземлює, не повинен бути меншим 2,5 мм.
Категорично забороняється використовувати як заземлювач водопровідні та газові труби, або труби центрального опалення.

Універсальне модульне заземлення

При заходах щодо організації електробезпеки у житлових та промислових об'єктах зручно використовувати модульне заземлення ZANDZ. Цей тип заземлювача складається з покритих шаром міді сталевих штирів.Всі складові конструкції об'єднані між собою в єдиний заземлюючий пристрій за допомогою різьбового з'єднання. При цьому зварювання елементів заземлення не потрібне, весь монтаж виконується силами однієї людини за допомогою відбійного молотка. Площа землі, яку займає заземлювач, становить менше 0,6 м 2 , завдяки чому можна монтувати модульне заземлення в підвалах будинків і в безпосередній близькості від стін. Мідне покриття заземлювальних штирів стійке до корозії, що забезпечує стабільну роботу заземлення протягом довгих років.

Можливі варіації виконання модульного заземлення:

має невелику кількість вертикальних електродів, які розміщуються на великій глибині

має велику кількість вертикальних електродів, які розміщуються на невеликій глибині

монтаж заземлення цього типу провадиться для контейнерних об'єктів

Заземлення можна придбати у вигляді готових до встановлення комплектів або окремих комплектуючих.

Правильне проектування та монтаж заземлення житлових та промислових об'єктів є основою електробезпеки. Для того, щоб заземлення повною мірою виконувало свої функції, воно має бути якісним. Не заощаджуйте на безпеці! Використовуйте якісне заземлення ZANDZ!

Заземлення. Що це таке та як його зробити (частина 1)

У першій частині (теорія) я опишу термінологію, основні види заземлення (призначення) і вимоги, що пред'являються до заземлення.
У другій частині (практика) буде розповідь про традиційні рішення, що застосовуються при будівництві заземлювальних пристроїв, з перерахуванням переваг та недоліків цих рішень.
Третя частина (практика) у певному сенсі продовжить другу.У ній міститься опис нових технологій, що використовуються при будівництві заземлювальних пристроїв. Як і в другій частині, з перерахуванням переваг та недоліків цих технологій.

Якщо читач має теоретичні знання і цікавиться лише практичною реалізацією — йому краще пропустити першу частину і почати читання з другої частини.

Якщо читач має необхідні знання і хоче познайомитися тільки з новинками — краще пропустити перші дві частини і відразу перейти до читання третьої.

Мій погляд на описані методи та рішення певною мірою однобокий. Прошу читача розуміти, що я не висуваю свій матеріал за всеосяжну об'єктивну працю і висловлюю в ньому свою точку зору, свій досвід.

Деяка частина тексту є компромісом між точністю та бажанням пояснити “людською мовою”, тому допущені спрощення, які можуть “різати слух” технічно підкованого читача.

1 частина. Заземлення

У цій частині я розповім про термінологію, про основні види заземлення та про якісні характеристики заземлювальних пристроїв.

А. Терміни та визначення
Б. Призначення (види) заземлення

Б1. Робоче (функціональне) заземлення
Б2. Захисне заземлення

Б2.1. Заземлення у складі зовнішнього блискавкозахисту
Б2.2. Заземлення у складі системи захисту від перенапруги (УЗІП)
Б2.3. Заземлення у складі електромережі

В. Якість заземлення. Опір заземлення.

В1. Чинники, що впливають на якість заземлення

В1.1. Площа контакту заземлювача з ґрунтом
В1.2. Електричний опір ґрунту (питомий)

В2. Існуючі норми опору заземлення
В3. Розрахунок опору заземлення

А. Терміни та визначення

Щоб уникнути плутанини та нерозуміння в подальшому оповіданні, почну з цього пункту.
Я наведу встановлені ухвали з чинного документа “Правила Пристрої Електроустановок (ПУЕ)” в останній редакції (глава 1.7 у редакції сьомого видання).

Заземлення - навмисне електричне з'єднання будь-якої точки мережі, електроустановки або обладнання із заземлюючим пристроєм (ПУЕ 1.7.28).

Грунт є середовищем, що має властивість "вбирати" в себе електричний струм. Також він є деякою "загальною" точкою в електросхемі, щодо якої сприймається сигнал.

Заземлювальний пристрій - Сукупність заземлювача/заземлювачів і заземлюючих провідників (ПУЕ 1.7.19).

Це пристрій/схема, що складається із заземлювача та заземлювального провідника, що з'єднує цей заземлювач із заземлюваною частиною мережі, електроустановки або обладнання. Можливо розподіленим, тобто. складатися з кількох взаємно віддалених заземлювачів.

На малюнку воно показано товстими червоними лініями:

Заземлювач - провідна частина або сукупність з'єднаних між собою провідних частин, що знаходяться в електричному контакті з ґрунтом (ПВЕ 1.7.15).

Провідна частина - це металевий (токопровідний) елемент/ електрод будь-якого профілю та конструкції (штир, труба, смуга, пластина, сітка, відро :-) і т.п.), що знаходиться в ґрунті і через який у нього "стікає" електричний струм від електроустановки.
Конфігурація заземлювача (кількість, довжина, розташування електродів) залежить від вимог, що пред'являються до нього, і здатності грунту "вбирати" в себе електричний струм, що йде/ "стікає" від електроустановки через ці електроди.

На малюнку він показаний товстими червоними лініями:

Опір заземлення - Відношення напруги на заземлювальному пристрої до струму, що стікає із заземлювача в землю (ПВЕ 1.7.26).

Опір заземлення - основний показник заземлювального пристрою, що визначає його здатність виконувати свої функції та визначає його якість загалом.
Опір заземлення залежить від площі електричного контакту заземлювача (заземлювальних електродів) з ґрунтом (“стікання” струму) та питомого електричного опору ґрунту, в якому змонтовано цей заземлювач (“всмоктування” струму).

Заземлюючий електрод (електрод заземлювача) - провідна частина, яка перебуває в електричному контакті з локальною землею (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюся: як провідна частина може виступати металевий (токопровідний) елемент будь-якого профілю та конструкції (штир, труба, смуга, пластина, сітка, відро :-) і т.п.), що знаходиться в грунті і через який у нього “стікає” електричний струм від електроустановки.

На малюнку вони показані товстими червоними лініями:

Далі визначення, які не зустрічаються або не описані досить точно в стандартах і нормах, тому мають лише мій опис.

Контур заземлення - "народна" назва заземлювача або заземлювального пристрою, що складається з декількох заземлювальних електродів (групи електродів), з'єднаних один з одним і змонтованих навколо об'єкта за його периметром/контуром.

На малюнку об'єкт позначений сірим квадратом у центрі,
а контур заземлення - товстими червоними лініями:

Питомий електричний опір ґрунту — параметр, що визначає рівень «електропровідності» ґрунту як провідника, тобто як добре розтікатиметься в такому середовищі електричний струм від заземлюючого електрода.
Це вимірювана величина, яка залежить від складу ґрунту, розмірів та щільності
прилягання один до одного його частинок, вологості та температури, концентрації в ньому розчинних хімічних речовин (солей, кислотних та лужних залишків).

Б. Призначення (види) заземлення

Також в різних джерелах наводяться додаткові види, такі як: "інструментальне", "вимірювальне", "контрольне", "радіо".

Б1. Робоче (функціональне) заземлення

Це заземлення точки або точок струмопровідних частин електроустановки, яке виконується для забезпечення роботи електроустановки (не з метою електробезпеки) (ПВЕ 1.7.30).

Робоче заземлення (електричний контакт із ґрунтом) використовується для нормального функціонування електроустановки або обладнання, тобто для їх роботи у ЗВИЧАЙНОМУ режимі.

Б2 Захисне заземлення.

Це заземлення, яке виконується з метою електробезпеки (ПУЕ 1.7.29).

Захисне заземлення забезпечує захист електроустановки та обладнання, а також захист людей від впливу небезпечних напруг і струмів, які можуть виникнути при поломках, неправильній експлуатації техніки (тобто в аварійному режимі) та при розрядах блискавок.
Також захисне заземлення використовується для захисту апаратури від перешкод при комутаціях в мережі живлення та інтерфейсних ланцюгах, а також від електромагнітних перешкод, наведених від працюючого поруч обладнання.

• у складі зовнішньої блискавкозахисної системи у вигляді заземленого блискавкоприймача
• у складі системи захисту від імпульсного перенапруги
• у складі електромережі об'єкта

Б2.1. Заземлення у складі блискавкозахисту.

Блискавка - це розряд або іншими словами "пробою", що виникає від хмари До землі, при накопиченні в хмарі заряду критичної величини (щодо землі). Прикладами цього явища у менших масштабах є “пробою” (wiki) у конденсаторі та газовий розряд (wiki) у лампі.

Повітря — це середовище з величезним опором (діелектрик), але розряд долає його, т.к. має велику потужність. Шлях розряду проходить дільницями найменшого опору, таким як краплі води в повітрі та дерева. Цим пояснюється коренеподібна структура блискавки у повітрі та часте попадання блискавки у дерева та будівлі (вони мають менший опір, ніж повітря у цьому проміжку).
При попаданні в дах будівлі, блискавка продовжує свій шлях до землі, також вибираючи ділянки з найменшим опором: мокрі стіни, дроти, труби, електроприлади - таким чином становлять небезпеку для людини та обладнання, що знаходяться у цій будівлі.

Блискавкозахист призначений для відведення розряду блискавки від будівлі/об'єкту, що захищається. Розряд блискавки, що йде шляхом найменшого опору потрапляє в металевий блискавкоприймач над об'єктом, потім металевими блискавковідводами, розташованими зовні об'єкта (наприклад, на стінах), спускається до ґрунту, де і розходиться в ньому (нагадую: ґрунт є середовищем, що має властивість “вбирати” ” у собі електричний струм).

Для того, щоб зробити блискавкозахист «привабливим» для блискавки, а також для виключення поширення блискавкових струмів від деталей блискавкозахисту (приймач і відведення) всередину об'єкта, його з'єднання з ґрунтом здійснюється через заземлювач, що має низький опір заземлення.

Заземлення у системі є обов'язковим елементом, т.к.саме воно забезпечує повний та швидкий перехід блискавкових струмів у ґрунт, не допускаючи їх поширення по об'єкту.

Б2.2. Заземлення у складі системи захисту від імпульсного перенапруги (УЗІП)

УЗІП призначений для захисту електронного обладнання від заряду, накопиченого на якійсь ділянці лінії/мережі в результаті впливу електромагнітного поля (ЕМП), наведеного від потужної електроустановки (або високовольтної лінії), що стоїть поруч, або ЕМП, що виникло при близькому (до сотень метрів) розряді блискавки.

Яскравим прикладом цього явища є накопичення заряду на мідному кабелі будинкової мережі або на "прокиданні" між будинками під час грози. У якийсь момент прилади, підключені до цього кабелю (мережна карта комп'ютера або порт комутатора), не витримують «розміру» заряду, що накопичився, і відбувається електричний пробій усередині цього приладу, що руйнує його (спрощено).
Для "травлення" заряду, що накопичився, паралельно "навантаженню" на лінію перед обладнанням ставить УЗІП.

Класичний УЗІП є газовим розрядником (wiki), розрахованим на певний «поріг» заряду, який менший за «запас міцності» устаткування, що захищається. Один з електродів цього розрядника заземлюється, а інший підключається до одного з проводів лінії/кабелю.

При досягненні цього порога всередині розрядника виникає розряд між електродами. Внаслідок чого накопичений заряд скидається в ґрунт (через заземлення).

Як і в блискавкозахисті - заземлення в такій системі є обов'язковим елементом, тому що. саме воно забезпечує своєчасне і гарантоване виникнення розряду в УЗІПі, не допускаючи перевищення заряду на лінії вище безпечного для обладнання рівня, що захищається.

Б2.3.Заземлення у складі електромережі

Третій приклад захисної ролі заземлення – це забезпечення безпеки людини та електроустаткування при поломках/аваріях.

Найпростіше така поломка описується замиканням фазного дроту електромережі на корпус приладу (замикання у блоці живлення або замикання у водонагрівачі через водне середовище). Людина, яка торкнулася такого приладу, створить додатковий електричний ланцюг, через який побіжить струм, що викликає в тілі ушкодження внутрішніх органів — насамперед нервової системи та серця.

Для усунення таких наслідків використовується з'єднання корпусів із заземлювачем (для відведення аварійних струмів у ґрунт) та захисні автоматичні пристрої, які за частки секунди відключають струм при аварійній ситуації.

Наприклад, заземлення всіх корпусів, шаф та стійок телекомунікаційного обладнання.

В. Якість заземлення. Опір заземлення.

Для коректного виконання заземлення своїх функцій воно повинно мати певні параметри / характеристики. Однією з головних властивостей, що визначають якість заземлення, є опір розтіканню струму (опір заземлення), що визначає здатність заземлювача (заземлювальних електродів) передавати струми, що надходять від обладнання в грунт.
Цей опір має кінцеві значення і в ідеальному випадку є нульовою величиною, що означає відсутність будь-якого опору при пропущенні «шкідливих» струмів (це гарантує їх ПОВНЕ поглинання ґрунтом).

В1. Чинники, що впливають на якість заземлення

• площа ( S ) електричного контакту заземлювача з ґрунтом
• електричний опір ( R ) самого ґрунту, в якому знаходяться електроди

В1.1. Площа контакту заземлювача з ґрунтом.

Чим більше буде площа зіткнення заземлювача з ґрунтом, тим більше площа для переходу струму від цього заземлювача в ґрунт (тим сприятливіші умови створюються для переходу струму в ґрунт). Це можна порівняти із поведінкою автомобільного колеса на повороті. Вузька покришка має невелику площу контакту з асфальтом і легко може почати ковзати по ньому, відправивши автомобіль у замет. Широка покришка, та ще й трохи спущена, має багато більшої площі контакту з асфальтом, забезпечуючи надійне зчеплення з ним і, отже, надійний контроль за рухом.(Приклад виявився неписьменним. Дякую SVlad — коментар: habrahabr.ru/post/144464/#comment_4854521)

Збільшити площу контакту заземлювача з ґрунтом можна або збільшивши кількість електродів, з'єднавши їх разом (складивши площі кількох електродів), або збільшивши розмір електродів. При застосуванні вертикальних заземлювальних електродів останній спосіб дуже ефективний, якщо глибинні шари ґрунту мають нижчий електричний опір, ніж верхні.

В1.2. Електричний опір ґрунту (питомий)

Нагадаю: це величина, що визначає, як добре грунт проводить струм через себе. Чим менший опір матиме ґрунт, тим ефективніше/легше він “вбиратиме” в себе струм від заземлювача.

Прикладами ґрунтів, що добре проводять струм, є солончаки або сильно зволожена глина. Ідеальне природне середовище для пропускання струму – морська вода.
Прикладом поганого для заземлення грунту є сухий пісок.

(Якщо цікаво, можна подивитися таблицю величин питомого опору ґрунтів, що використовуються у розрахунках заземлювальних пристроїв).

Повертаючись до першого фактора і способу зменшення опору заземлення у вигляді збільшення глибини електрода можна сказати, що на практиці більш ніж у 70% випадків ґрунт на глибині більше 5 метрів має в рази менший питомий електричний опір, ніж у поверхні, за рахунок більшої вологості та щільності . Часто зустрічаються ґрунтові води, які забезпечують ґрунту дуже низький опір. Заземлення в таких випадках виходить дуже якісним та надійним.

В2. Існуючі норми опору заземлення

Оскільки ідеалу (нульового опору розтіканню) досягти неможливо, все електрообладнання та електронні пристрої створюються виходячи з деяких нормованих величин опору заземлення, наприклад, 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 і більше Ом.

• для підстанції з напругою 110 кВ опір розтіканню струмів має бути не більше 0,5 Ом (ПВЕ 1.7.90)
• при підключенні телекомунікаційного обладнання, заземлення зазвичай повинно мати опір не більше 2 або 4 Ом
• для впевненого спрацювання газових розрядників у пристрої захисту повітряних ліній зв'язку (наприклад, локальна мережа на основі мідного кабелю або радіочастотний кабель) опір заземлення, до якого вони (розрядники) підключаються не більше 2 Ом. Зустрічаються екземпляри з вимогою 4 Ом.
• у джерела струму (наприклад, трансформаторної підстанції) опір заземлення має бути не більше 4 Ом при лінійній напрузі 380 В джерела трифазного струму або 220 В джерела однофазного струму (ПУЕ 1.7.101)
• у заземлення, що використовується для підключення блискавкоприймачів, опір має бути не більше 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
• для приватних будинків, з підключенням до електромережі 220 Вольт / 380 Вольт:
  
  • при використанні системи TN-C-S необхідно мати локальне заземлення з рекомендованим опором не більше 30 Ом (орієнтуюсь на ПУЕ 1.7.103)
  • при використанні системи TT (ізолювання заземлення від нейтралі джерела струму) та застосуванні пристрою захисного відключення (ПЗВ) зі струмом спрацьовування 100 мА необхідно мати локальне заземлення з опором не більше 500 Ом (ПУЕ 1.7.59)

  В3. Розрахунок опору заземлення

  Для успішного проектування заземлювального пристрою, що має необхідний опір заземлення, застосовуються, як правило, типові конфігурації заземлювача та базові формули для розрахунків.

  p align="justify"> Конфігурація заземлювача зазвичай вибирається інженером на підставі його досвіду і можливості її (конфігурації) застосування на конкретному об'єкті.

  Вибір формул розрахунку залежить від обраної конфігурації заземлювача.
  Самі формули містять параметри цієї конфігурації (наприклад, кількість заземлюючих електродів, їх довжину, товщину) і параметри грунту конкретного об'єкта, де буде розміщуватися заземлювач. Наприклад, для одиночного вертикального електрода ця формула буде такою:

  
  Точність розрахунку зазвичай невисока і залежить знову ж таки від ґрунту - на практиці розбіжності практичних результатів зустрічається в майже 100% випадків. Це відбувається через його (ґрунт) великої неоднорідності: він змінюється не тільки за глибиною, а й за площею — утворюючи тривимірну структуру. Наявні формули розрахунку параметрів заземлення важко справляються з одномірною неоднорідністю грунту, а розрахунок у тривимірної структурі пов'язані з величезними обчислювальними потужностями і потребує вкрай високу підготовку оператора.
  Крім того, для створення точної карти ґрунту необхідно зробити великий обсяг геологічних робіт (наприклад, для площі 10*10 метрів необхідно зробити та проаналізувати близько 100 шурфів завдовжки до 10 метрів), що спричиняє значне збільшення вартості проекту та найчастіше неможливо.

  У світлі вищесказаного майже завжди розрахунок є обов'язковим, але орієнтовним заходом і зазвичай ведеться за принципом досягнення опору заземлення "не більше ніж". У формули підставляються усереднені значення питомого опору ґрунту, або їх максимальні величини. Це забезпечує “запас міцності” і практично виявляється у явно нижчих (нижче — отже краще) значеннях опору заземлення, ніж очікувалося під час проектування.

  Будівництво заземлювачів

  При будівництві заземлювачів найчастіше застосовуються вертикальні електроди, що заземлюють. Це пов'язано з тим, що горизонтальні електроди важко заглибити на велику глибину, а при малій глибині таких електродів - у них дуже сильно збільшується опір заземлення (погіршення основної характеристики) у зимовий період через замерзання верхнього шару ґрунту, що призводить до великого збільшення його питомої. електричного опору.

  Як вертикальні електроди майже завжди вибирають сталеві труби, штирі/стрижні, куточки і т.п. стандартну прокатну продукцію, що має велику довжину (понад 1 метр) при порівняно малих поперечних розмірах. Цей вибір пов'язаний з можливістю легкого заглиблення таких елементів у ґрунт на відміну, наприклад, від плоского листа.

  Докладніше про будівництво — у наступних частинах.

  
  Олексій Рожанков, спеціаліст технічного центру "ZANDZ.ru"

  • Публікації на сайті "Заземлення на ZANDZ.ru"
  • Правила Пристрої Електроустановок (ПВЕ), частина 1.7 у редакції сьомого видання (гуглити)
  • ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЕК 60364-5-548-96)
    Заземлювальні пристрої та системи зрівнювання електричних потенціалів в електроустановках, що містять устаткування обробки інформації (гуглити)
  • Інструкція з влаштування блискавкозахисту будівель та споруд РД 34.21.122-87 (гуглити)
  • Власний досвід та знання