Заземление в частном доме: разновидности, отличия и особенности конструкции

О важности заземления в доме говорить не приходится. Даже те, кто не слышал этого термина, наверняка хотя бы раз в жизни испытали его действие на себе. Вернее не действие заземления, а его отсутствие, когда, прикоснувшись к металлическим приборам или предметам, получали небольшой укол электрического тока. Небольшое иглоукалывание – это самый легкий вариант, могут быть куда более серьезные последствия. И не только для человека, но и для оборудования, электроприборов, в целом жилого помещения.

Особенно это актуально для дачного или загородного  домов. Классы напряжения таких домов 0,4 кВт, что все-таки не мало. Если система заземления в городских многоквартирных домах предусматриваются на стадии проектирования и строительства, то заземление в частном доме, чаще всего, проблема самих хозяев.

Для чего нужно заземление

Что должны обеспечивать заземляющие устройства? Заземление – это специально выполненное проводниковое соединение электрического оборудования с заземляющим устройством или контуром. Назначение заземления – понизить напряжение прикосновения до величины, которая будет для человека безопасной. Это основное назначение, но есть и вспомогательное – земля может использоваться в качестве проводника тока. Такое используется, например, в проводной электрической связи.

Приведенная формулировка относится к защитному заземлению, обеспечивающему безопасность человека. Кроме этого, есть еще рабочее заземление, назначение которого – защита работы самих электрических установок. Но в данной статье мы это не рассматриваем.

Виды заземления

Можно выделить два вида заземления:

• естественное;
• искусственное.

Естественное заземление осуществляется через непосредственное соприкосновение открытых частей металлических конструкций с землей. Что является заземлителем такого вида? Например, рельсы железнодорожных путей, металлические строительные опоры, металлические трубы водопровода (самое простое заземление  в частном доме – водопроводная система), можно использовать для заземления кабель со свинцовой обмоткой и  т. п.

Главное требование для естественного контура – устойчивость к току короткого замыкания. С этой целью соприкосновение с землей выполняется двумя элементами в разных местах. Запрещается для естественного заземления использовать:

• металлические трубы с ядовитыми или горючими продуктами;
• трубы, имеющие противокоррозионное покрытие;
• трубопроводы отопления и канализации.

Заземление искусственным путем выполняется намеренно, так как естественного контура нет или он не может быть выполнен по правилам ПУЭ — регламента, который оговаривает требования к заземляющим устройствам. Такие виды электроустановок, как трансформаторы и электроприборы частных домов, позволяют в качестве заземлителей использовать трубы из металла, угловой профиль или прутья. Располагаться они могут в земле горизонтально или вертикально.

Справка: заземлитель – токопроводящая деталь или соединенные между собой несколько деталей, соприкасающихся с землей напрямую или через промежуточный токопроводящий материал.

Системы искусственно выполненного заземления

Наиболее распространенным и эффективным  видом  электрозащиты является искусственное заземление. Для того чтобы рассказать о них, сначала дадим расшифровку их буквенной маркировки, являющейся первыми буквами французских слов:

• T – первая буква французского слова «заземление»;
• N – соединение с нейтралью;
• I – изоляция;
• C – объединение нулевых проводов (рабочего и защитного) в один;
• S – использование нулевых проводов отдельно друг от друга.

Справка: нейтраль – общая часть системы переменного тока, имеющей несколько фаз и соединенной звездой, которая находится под напряжением. Для однофазной системы переменного тока это ее средняя часть.

Виды электрических систем маркируются:  TN, TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Расположение букв на определенной позиции тоже имеет свое значение:

• на первой позиции буквенное значение говорит о том, как заземление реализовано на источнике электроэнергии;
• второе буквенное значение говорит о том, как заземление сделано на открытой поверхности электрической установки;
• третья и четвертая буквы обозначают подвиды первого обозначения.

А теперь рассмотрим каждую систему искусственного заземления.

TN схема

Эта система заземления является самой распространенной  в загородных домах. Она подразумевает, что на стороне источника тока (на подстанции) точка соединения обмоток трансформатора (это глухозаземленная нейтраль) неразрывно соединена с заземляющим устройством. Неразрывное соединение получают за счет нескольких вертикально вбитых в землю на глубину два с половиной метра металлических прутов. Пруты соединяют между собой кабели и полоса для заземления. Вместе они составляют единый контур дома Глухозаземленная нейтраль соединяется с электроприборами дома через нулевые и защитные проводы. По способу их подключения различают три TN подсистемы.

Что это такое, глухозаземленная нейтраль легко увидеть на схеме ниже.

TN-S схема

В этой системе помимо нейтрали и фазных проводов присутствует отдельно выделенный защитный провод. Обычно к дому от трансформатора подходит кабель с пятью или тремя жилами. Для трехфазных систем – это три фазы, рабочий и защитный «нули», для однофазных – это то же, только вместо трех фаз — одна фаза. Эта система считается наиболее безопасной, ни и при этом наиболее дорогостоящей.

Справка — каким образом обозначаются нулевые рабочие нейтральные проводники и нулевые защитные:

• нулевой рабочий провод – провод, питающий электрические приборы  в доме и соединенный с нейтралью подстанции обозначается PE;
• нулевой защитный провод соединяет открытые поверхности электрических приборов и нейтраль на подстанции обозначается N. 

TN—C схема

Схема, когда рабочий и защитный «нули» соединены в один. Система устаревшая и не  является надежной (особенно в случае порыва нулевой линии). При таком заземлении от подстанции идет кабель с четырьмя или двумя жилами (отличается от ТНС схемы отсутствием защитного провода).

TN—C—S схема

TN-C-S система заземления — промежуточная схема между двумя предыдущими системами. При этой схеме от трансформаторной подстанции до дома кабель проложен без защитного провода, а по дому рабочий нулевой провод разделяется на два – на рабочий и защитный нулевые проводы. Используется для этого шина-расщепитель. Система отличается от TN-C в более выгодную сторону, но всё равно не лишена недостатков. В случае перегорания нулевого провода между домом и трансформатором, электрические приборы ни чем не защищены от фазного тока.

TT схема

Схема, при которой подстанция и электроприборы в доме глухо заземляются отдельно. При такой системе в доме обязательно должны присутствовать УЗО и должно быть сделано уравнивание потенциалов.

Справка: уравнивание потенциалов и заземление — в чем разница? Заземление установлено на электрических приборах, а уравнивание потенциалов проводят между электрическими приборами и  элементами инфраструктуры дома (трубами, металлическими решетками бетонного пола и т.п.). Достигается за счет соединения всех токопроводящих предметов в доме с общей шиной заземления.

IT схема

При этой схеме электроприборы в доме глухо заземлены, а нейтраль трансформатора изолирована. Что такое изолированная нейтраль? Примером  сети с изолированной нейтралью  могут служить трансформаторы на горных карьерах. Нейтраль таких трансформаторов заземлена через контрольно-измерительные приборы, которые следят за утечками тока и отключают электроприборы в случае появления утечки. Сети с изолированной нейтралью (изолированная система)  практически не делают в частных домах. Одним из существенных недостатков системы, где реализована изолированная система, является сложное обнаружение неисправностей.

Особенности конструкций разных систем

Ниже мы приведем конструктивные различия в исполнении перечисленных выше систем:

1. В системе TN заземлители делают на подстанции. В системе TT заземление делается около самого жилого помещения.
2. В отличие от TT на TN нет необходимости устанавливать в заземляющую цепь УЗО и в доме выравнивать потенциалы.

Справка:  УЗО в отличие от автоматов защиты контролирует перетекание тока по заземляющему проводу и размыкает  цепь при ее обнаружении.

• Категорически запрещено включать в защитный «ноль» или объединенный защитный и рабочий проводы автоматы защиты. Включать их можно только в отдельный рабочий «ноль».
• Для заземлений с «занулением»  и TN-C-S нужно устанавливать УЗО и подсоединять заземление к контуру, монтируемому у дома. Такой контур называется повторным.

Справка: в качестве повторного контура допускается использовать естественное  заземление.

Как сделать заземление

В последнее время для частных домов рекомендуется реализовывать схему TN-C-S. Однако во многих старых домах вообще нет заземления. Для исправления этой ситуации нужно выполнить отдельный контур. Сделать его можно, пригласив специалистов, которые сделают расчет контура заземления, или самостоятельно. Давайте рассмотрим вариант, когда вы делаете заземление в частном доме своими руками,  не вдаваясь, что такое блуждающие токи или эффективно заземленная нейтраль.

Справка: эффективно заземленная нейтраль – это нейтраль, у которой коэффициент замыкания на землю меньше или равен 1,4. Определяется он для сетей  с мощностью больше или равно 1 кВт.

Для выполнения контура заземления сначала необходимо определить место его расположения.

Затем определиться с материалом. Для контуров разрешено использовать:

• сталь углеродистую;
• сталь оцинкованную;
• медь.

Для этого подойдут:

• пруты диаметром более и рвано16 мм  при вертикальном расположении и диаметром более и равно 10 мм при горизонтальном;
• уголки с толщиной от более и равно 4 мм и с сечением от 100 кв.мм;
• трубы с диаметром более и равно 32 мм и толщиной стенки более и равно 3,5 мм
• оцинкованные трубы с диаметром более и равно 25 мм и толщиной более и равно 2 мм;
• медный пруток с диаметром более и равно 12 мм.

Как правило, контур делают, забивая в землю стальные пруты.  Забивают их треугольником, квадратом или в ряд и затем соединяют металлическим профилем. После этого единый треугольник соединяют кабелем с водопроводной и отопительной системой дома.

Глубину забивания прутов определяют по глубине промерзания почвы и расположению грунтовых вод. Расстояние от дома выдерживают от 1-го до 10 м. Наиболее часто пруты забивают равносторонним треугольником, хотя лучше всего это делать по периметру дома.

Последовательность выполнения

1. Роется траншея со стороной треугольника 3 м либо в длину 5 м. Ширина ее 0,3-0,5 м, глубина от 0,5 до 1 м.
2. В каждое основание треугольника  или по длине с разбежкой через 1 метр забивается стержень заземления длинной 2,5-3 м.
3. Пруты между собой свариваются металлическим профилем. Шину РЕ в домовом щитке и  контур соединяют полосой с помощью сварки. Это видимый контур заземления (ПУЭ называет его «открыто проложенный заземляющий проводник»).

Сваренная конструкция должна иметь сопротивление заземления не более 30 Ом. Как проверить заземление? Это делает специализированная организация. Она проведет замеры и выдаст необходимые протоколы.

В статье мы рассмотрели, каким бывает заземление частного дома, его разновидности и конструктивные отличия. Надеемся, что статья будет вам полезна и поможет обеспечить дома безопасную эксплуатацию ваших электроустановок.