Заземяване в частна къща: изчисление, устройство, инсталация

Съдържанието на статията

• Основи на защитното заземяване
• Изчисляване на заземяващото устройство
• Монтаж на заземяване
• Материали и инструменти за заземяващото устройство
• Сглобяване на заземяващото устройство

Статията описва как самостоятелно да се направи заземяване в частна вила. Ще разберем принципите на заземяването, ще научим как да изчислим конфигурацията на това устройство и да определим какви материали са необходими.

Преди около 20-25 години строихме частни и обществени сгради, без дори да мислим за ефективната защита на човек от токов удар. Напоследък всичко стана различно – нашите входни разпределителни табла стават все по-големи, сега те разполагат с десетки прекъсвачи, няколко RCD и почти винаги има отделна заземяваща шина там. Какво се промени? Електричеството сега е буквално около нас, огромен брой аксесоари за окабеляване се появиха в къщи, маса от домакински уреди и захранващи блокове, които са потенциални източници на опасност, в допълнение, може би, ние започнахме да ценим човешкия живот повече.

Съвременните строителни норми (по-специално PUE) изискват прилагането на поне една от следните мерки за защита на човек в жилищни помещения:

• спад на волтажа;
• потенциално изравняване;
• използване на двойна изолация на проводници;
• използване на изолационни трансформатори;
• монтаж на устройства с остатъчен ток;
• подреждане на заземяване, заземяване.

Разбира се, към въпроса за сигурността трябва да се подходи цялостно и да се използва по всички възможни начини, но заземяването в къщата трябва да бъде задължително.

Заземяването на електрически инсталации е най-надеждният и ефективен метод за защита, който заедно с други мерки прави електричеството на домакинството абсолютно безопасно. Всъщност заземяването е умишлена връзка на загражденията на електрическите инсталации (елементи, които не са под напрежение) със земята. За много собственици на жилища организацията на заземяването изглежда или твърде скъпа и технологично усъвършенствана, или прекалено проста, което също не е напълно вярно..

В частна къща технически изобщо не е трудно да се направи надеждно заземяване, тъй като разстоянието до земята е много малко и винаги можете да намерите свободни площи в двора. Жителите на стари жилищни сгради имат много по-малко късмет, където заземяващите контури вече не работят и дори тогава някои сънародници успяват индивидуално да се заземят от горните етажи, полагайки проводник от апартамента си по стените на сградата до земята. Междувременно би било грешка да се смята, че всеки железен щифт, задвижван в почвата или всяка водопроводна тръба, ще се превърне в нормален работен контур. Заземяването е система, състояща се от няколко важни елемента със специфични номинални параметри, която функционира според определени принципи, тясно взаимодейства с други системи.

Основи на защитното заземяване

В повредено електрическо устройство (например, ако изолацията на захранващия проводник е повредена), напрежението може да се появи на неговата кутия. Когато човек докосне устройството, токът се втурва в земята, минавайки през тялото му и често причинява непоправима вреда, не всички защитни устройства могат да реагират или да имат време бързо да прекъснат веригата. Защо токът отива на земята? Тъй като лесно приема разреждане, тъй като има много висок електрически капацитет. Ако токът на изтичане (чрез ток на проводимост, протичащ между два или повече електрода) се предлага по друг, по-прост начин, например, проводник с по-ниско съпротивление – за заземяване той не трябва да надвишава 4 ома, тогава той ще отиде на земята по протежение на него, а не през човек с телесна устойчивост 1 kOhm. В веригата възниква теч на ток, а устройство за остатъчен ток (RCD) в секунда секунда изключва повредената зона.

Ето защо всички съвременни електрически задвижващи механизми и агрегати са проектирани по такъв начин, че да може да се свърже заземяващ проводник и да се използват трижилни проводници. Това важи и за всички съвременни домакински уреди, където тялото и един от контактите на захранващата тапа са свързани – те използват гнезда с PE контакт (антени), за да ги захранват. Всички лампи, полилеи, брави имат клеми за свързване на „жълто“ окабеляване, а металните кутии на разпределителните табла и металните конструкции, върху които е разположено силовото оборудване, са заземени. Всички потребители на мрежи с променлив ток над 42 V са заземени без отказ, за ​​постоянен ток – над 110 V. Обърнете внимание, че заземяването осигурява не само електрическата безопасност на хората, но и:

• стабилизира работата на електрическите инсталации;
• предпазва устройствата от пренапрежение;
• намалява количеството на мрежовите смущения и интензитета на високочестотното електромагнитно излъчване.

Заземителното устройство се състои от следните елементи:

• превключвател за заземяване
• заземяващи проводници

Заземителният проводник ще бъде всяка част от заземителното устройство, която свързва електрически инсталации към заземяващия електрод, това са отделни жични ядра (общоприети – в жълта изолация), елементи на външната и вътрешната верига, специална шина, разположена в щита.

Заземителният проводник е електрод, част от заземяващата верига, който е в пряк контакт със земята. Този елемент осигурява притока на токове в земята и тяхното разпръскване. В зависимост от това дали за това се използват погребани елементи от строителни конструкции или специално създаден проводник, се открояват естествени и изкуствени заземяващи проводници. Според PUE винаги трябва да се дава предпочитание на използването на естествени заземени електроди (клауза 1.7.35), в частна къща това може да бъде:

• метален корпус за кладенец;
• всякакви стоманени тръбопроводи, включително тръби за полагане на електрически проводници;
• оловна броня на захранващия кабел;
• различни метални стълбове и опори на улицата, например оградни елементи;
• погребани стоманобетонни и метални елементи на сградата (колони, ферми, мини, основи).

Изкуствените електроди могат да се използват, ако съпротивлението на естествените заземени електроди не съответства на нормата, тогава ще ги разгледаме по-подробно.

Изчисляване на заземяващото устройство

Основният параметър, който трябва да се изчисли, е проводимостта на заземяващия електрод. С други думи, трябва да изберем електрод с такава конфигурация, така че съпротивлението на заземяващото устройство да не надвишава стандартното. Разпоредбите на PUE посочват следните числа, които са максимално допустимите:

• 2 Ohm – за еднофазно напрежение на линия 380 волта;
• 4 ома – за 220 волта;
• 8 ома – за 127 волта.

При трифазен ток максималните съпротивления ще бъдат същите 2, 4 и 8 ома, но само за напрежения съответно 660, 380 и 127 волта.

Какво определя проводимостта на системата за заземяване на електрод (четете, съпротивлението на заземяващото устройство)? Опростено – от зоната на контакт на електрода със съпротивлението на земята и почвата. Колкото по-голям е заземителният електрод, толкова по-ниско е съпротивлението, толкова по-ток поема почвата. Всички формули за изчисление предполагат отчитане на повърхността на електрода и дълбочината на неговото потапяне. Например, за да изчислим едно заземяващо устройство с кръгло сечение, имаме следната формула:

Където: д – диаметър на щифта, L – дължина на електрода, T – разстояние от повърхността до средата на заземяващия електрод, Въ – логаритъм, ? – константа (3.14), ? – съпротивление на почвата (Ohm m).

Моля, обърнете внимание, че съпротивлението на почвата е основният параметър за изчисление. Колкото по-ниско е това съпротивление, толкова по-проводимо е нашето заземяване и по-ефективната защита. Основните основни цифри за определен тип почва могат да бъдат намерени в публично достъпни таблици и графики, но много зависи от действителното му състояние – плътност, воден баланс, температура, сезонна дълбочина на замръзване, присъствие и концентрация на „електроактивни“ химикали в нея – основи, киселини, соли … Освен това на различни дълбочини ситуацията може да се промени значително, физическите свойства на континенталната основа стават различни, появяват се водоносни хоризонти, които намаляват съпротивлението, температурата се увеличава … По правило с увеличаване на дълбочината почвата става по-актуална.

При температури под нулата устойчивостта на почвите рязко нараства поради замръзването на водата. Поради това има определени трудности с заземяването в райони с вечно замръзнали почви. По същата причина дължината на заземяващите електроди трябва да бъде с порядък по-голям от сезонната дълбочина на замръзване при нормални ширини..

В идеалния случай съпротивлението на земята и заземяващото устройство като цяло трябва да се изследва практически, докато формулите ще ни помогнат да направим основните изчисления. Често анализът се извършва директно на етапа на инсталиране на веригите – електродите се потапят и измерванията на заземяващата проводимост се извършват в реално време: ако съпротивлението е твърде високо, тогава се увеличава броят на заземяващите електроди или степента на тяхното погребване.

Обърнете внимание, че заземяването трябва да работи по всяко време на годината, затова се препоръчва да се провери при най-неблагоприятните условия (суша, студ). Ако това не е възможно, към резултатите се прилагат специални коефициенти, като се вземат предвид сезонните промени в устойчивостта на почвата в определен район..

Ако за оборудването на заземителния електрод се използват няколко електрода, процедурата за изчисляване ще бъде малко по-различна:

1. Съпротивлението се изчислява за всеки от тях (формулата по-горе може да се приложи).
2. Показателите се сумират.
3. Необходимо е да се вземе предвид „коефициентът на използване“.
4. Формулата изглежда така:

Където: н – брой заземени електроди, ДА СЕ_и – степен на използване, R₁ съпротивление на всеки електрод поотделно.

Както можете да видите, проводимостта на хоризонталните елементи, свързващи електродите в една верига, не се взема предвид..

Коефициентът на използване може да причини известна сложност – той отразява явлението, при което съседни електроди в веригата влияят един върху друг, тъй като зоните на разсейване на токове в почвата започват да се пресичат, когато са твърде близки. Колкото по-близо са отделните заземяващи електроди един до друг, толкова по-голямо е общото съпротивление на заземяващото устройство. Работна сфера с радиус, равен на нейната дължина, се оформя около всеки електрод в земята, което означава, че идеалното разстояние между заземяващите електроди ще бъде тяхната дължина в земята (L), умножена по 2.

Съотношението на разстоянието между електродите и дължината им	Брой електроди	Коеф. употреба
1	пет	0.7
1	десет	0.6
1	15	0.53
1	20	0.5
2	пет	0.81
2	десет	0.75
2	15	0.7
2	20	0.67

Поставяне в затворен цикъл
Съотношението на разстоянието между електродите и дължината им	Брой електроди	Коеф. употреба
1	пет	0.65
1	десет	0.55
1	15	0.51
1	20	0.45
2	пет	0.75
2	десет	0.69
2	15	0.66
2	20	0.63

За да изчислите колко заземени електроди трябва да бъдат заровени в земята, използвайте следната формула:

Където: R – проектна устойчивост на заземяващото устройство, R₁ – съпротивление на един електрод, ДА СЕ_и – степен на използване.

Що се отнася до оформлението на заземяващите електроди, те не трябва да образуват триъгълник, въпреки че това е най-често срещаната конфигурация на веригата. Електродите могат да бъдат поставени в един ред със серийна връзка. Тази опция е удобна, ако за организиране на заземяване е отделена тясна ивица земя..

Монтаж на заземяване

По принцип могат да се разграничат два типа заземяващи устройства, които се различават един от друг по отношение на техниката на монтаж и характеристиките на материала. Първият е пинов модулен дизайн (фабрично изработен) с един или повече електроди, вторият е домашна версия с няколко заземени електроди от валцуван метал. Основните им разлики се крият само в организацията на погребаната част – проводима, „горна“, тяхната част е идентична.

Комплектите за заземяване са технологично усъвършенствани и имат редица предимства:

• доставени като пълен комплект, елементите са специално проектирани за подреждане на защита и се произвеждат на промишлено оборудване;
• почти не изискват изкопни работи, не са необходими заваръчни работи;
• позволяват ви да отидете дълбоко до няколко десетки метра и да получите много ниско, стабилно съпротивление на цялото устройство.

Единственият недостатък на такива системи е високата им цена..

Материали и инструменти за заземяващото устройство

Изкуствените проводници за заземяване трябва да бъдат направени от стоманено валцуван метал. Подходящ за тези цели:

• ъглов;
• кръгла или правоъгълна тръба;
• прът.

За предпазване на метала от корозия се използват поцинковани електроди. Също така е разрешено използването на електропроводим бетон като заземен електрод.

Във фабричните комплекти това са медни и половин метри извадени медни щифтове с нишки в краищата. Върху първия елемент е монтиран остър коничен накрайник, отделните щифтове са свързани чрез месингови съединители с резба. Електродите се потапят в земята с помощта на ръчни ударни инструменти (SDS-Max патрон, мощност на удара около 20 J). Използват се адаптер и направляваща глава за предаване на енергия от скалата. Връзката между заземяващия проводник и електрода се осъществява чрез скоба от неръждаема стомана. За предпазване на фугите от корозия и намаляване на устойчивостта на ставите се използва специална паста.

Внимание! Заземяващите ключове не трябва да бъдат боядисани, смазани или запазени по друг начин, който би намалил проводимостта им..

Ефектът от корозия (стоманената част постепенно изтънява) трябва да се вземе предвид при избора на напречното сечение на електрода, той е избран с определен марж, което осигурява достатъчна издръжливост на веригата. Минимално допустимите напречни сечения на заземени електроди, разположени в почви, са ограничени от регулаторни документи:

• поцинкована пръчка – 6 мм;
• прът от черни метали – 10 мм;
• валцувана правоъгълна секция – 48 мм².

Внимание! Дебелината на рафтовете от правоъгълна стомана или дебелината на стената на тръбите трябва да бъде най-малко 4 мм.

Най-често се използва лента като проводник, свързващ няколко електроди в земята, но може да се използва жица, ъгъл, тръба. С тези материали е възможно да се извърши заземяване на самия електрически панел (напречното сечение на материалите има по-малко ограничения: прът – 5 мм, правоъгълна стомана – 24 мм², дебелина на стената и рафтовете – 2,5 мм).

Заземителният проводник вътре в сградата трябва да има площ на напречно сечение, равна на напречното сечение на фазовия проводник, използван в домашното окабеляване.

Има и минимални изисквания:

• неизолиран алуминий – 6 мм;
• мед неизолиран – 4 мм;
• алуминий в изолация – 2,5 мм;
• мед в изолация – 1,5 мм.

За комутация на всички заземяващи проводници е необходимо да се използват заземителни пръти, изработени от електротехнически бронз. В системата за заземяване на TT тези елементи на разпределителното табло са прикрепени директно към стената на металната кутия.

Самоизработеният заземен електрод се задълбочава с помощта на чук, фабричните комплекти се забиват с чукове. И в двата случая препоръчваме да подготвите платформа или стълба. За да работите с черно валцувани продукти, ще е необходимо да използвате ръчно дъгово заваряване.

Сглобяване на заземяващото устройство

Нека помислим за реда на действията. В началните точки ще посочим операциите, характерни за монтажа на двата типа заземяващи електроди.

Оформление и земни работи.Препоръчва се да се монтират заземяващи ключове в земята на разстояние около един метър от основата. В съответствие с проекта, веригата е маркирана – както вече казахме, тя може да бъде равностранен триъгълник, линия, кръг, няколко реда … Разстоянието между електродите се взема от 1,2 метра, което го прави повече от два пъти дължината на системата от заземен електрод е безсмислена. Като основна опция, подходяща за повечето от нашите условия, можете да вземете триъгълник със страна 1,5-3 метра и дължина на електродите 2-3 метра.

На следващо място, трябва да изкопаете изкоп с дълбочина около 70-80 см, минималната допустима дълбочина е 50 см. Ширината на изкопа в точките на задълбочаване трябва да осигури удобство за заваряване на проводници, обикновено те копаят с наклони с ширина около 0,5-0,7 метра.

За задвижване на модулно едноелектродно заземяване е необходима само една яма с размери 50x50x50 cm.

Подготовка на електрода.За да се улесни потапянето на заземяващия електрод в земята, валцуваният метал се заточва с помощта на шлайф, например рафтовете се нарязват под ъгъл под ъгъл, тръбата се нарязва наклонено, пръчката се заточва. Ако се използва използван метал, тогава, ако е необходимо, той трябва да бъде напълно почистен от защитни покрития.

Остра глава се завинтва към фабричния модулен заземен щифт, връзката е покрита с паста.

Ъглите (най-често те са ъгли 50x50x5 mm) се забиват в земята от удари с кувалда.Най-удобно е да започнете работа от скелето. Ако металът е мек, по-добре е да ударите детайлите чрез дървени дистанционери. Главата на заземяващия превключвател трябва да се издигне на 150-200 мм над дъното на изкопа, така че да можем да свържем електродите в схема.

Фабричните щифтове се заравят с чук за разрушаване с патронник SDS-Max и ударна способност 20-25 джаула. След потапяне на всеки щифт (1,5 метра) към него се завинтва втулка и следващият заземител, този цикъл се повтаря, докато електродът достигне проектната дълбочина или се появи повреда (невъзможност за по-нататъшно задълбочаване). В случай на повреда се запушват допълнителни заземяващи щифтове, системата става многоелектродна.

Заземителите са свързани с хоризонтален проводник,обикновено е най-удобно да се работи с лента 40х4 мм. За черния метал тук е необходимо заваряване, тъй като болтовите фуги бързо ще се окислят и съпротивлението на устройството ще се увеличи. Такирането няма да работи – имате нужда от висококачествена дълга заварка.

От получения контур вземете лентата към къщата, огънете я и я фиксирайте върху цокъла. В края на лентата заваряваме болт M8, през който ще бъде свързан защитен заземяващ проводник, идващ от щита.

На последния модулен щифт е монтирана скоба за затягане и проводникът е фиксиран. Скобата е обвита със специална хидроизолационна лента.

Изкопът е покрит с почва.За тези цели се препоръчва използването на гъсти хомогенни финозърнести състави..

Фабричните комплекти с един електрод могат да бъдат завършени с пластмасов ревизионен кладенец.

Заземяващият проводник се повежда в разпределителното табло.Може да бъде прикрепен директно към строителните конструкции, с изключение на райони с висока влажност – по-добре е да използвате изолатори там. През стените проводникът се изтегля с помощта на метални или пластмасови тръби-ръкави, всъщност правилата за полагане се прилагат същото като за „главното“ окабеляване (това ще бъде един от следващите статии).

В разпределителното табло проводникът, след като е закопчан с болтова връзка, е свързан към заземяващата шина, която е монтирана върху тялото на кутията (система TT).

Съпротивлението на заземяващото устройство се проверява с мултицет, ако, като се вземат предвид сезонните коефициенти (определени от Държавната служба за енергиен надзор за различни географски ширини, има готови таблици), той надвишава 4 ома, тогава е необходимо да се увеличи броят на електродите.

По време на превключването на разпределителното устройство проводниците на проводниците с жълта изолация (те идват от настоящите потребители) също се затягат в конекторите на шината.

Когато свързвате контакти, устройства, лампи, жълтите заземяващи проводници се превключват на подходящите места (обикновено те са маркирани със специален знак – три хоризонтални ивици с различни размери), например в гнездата това е централен винт.

Система, в която заземяващата верига не е свързана по никакъв начин с неутралния работен проводник N, се нарича TT. Препоръчва се за използване, когато TN опциите (има връзка между неутралния и заземяващия проводник) не могат да се използват, например, ако състоянието на въздушните електропроводи е незадоволително. Разбира се, поради тази често срещана причина тя стана много популярна. Но трябва да се отбележи, че системата TT с независим твърдо заземен неутрал на потребителите трябва да бъде застрахована с помощта на RCD. В следващата статия ще говорим за устройства с остатъчен ток..