Заземлення в приватному будинку – принцип дії, вимоги та схеми, що рекомендуються.
Серед різних можливостей зробити житло безпечним, особливе місце займає заземлення у приватному будинку: схема електромережі будь-якого сучасного будинку не буде затверджена, якщо в ній не буде передбачено підключення до контуру.
Існує кілька варіантів і схем заземлення приватного будинку плюс чіткі вимоги ПУЕ (правила пристрою електроустановок) – все це треба знати і розуміти, щоб електрика в будинку була безпечною.
Зміст статті [приховати] [показати]
- Навіщо потрібне заземлення у приватному будинку: принцип дії
- Сучасні системи заземлення та рекомендації ПУЕ
- Елементи контуру, варіанти заземлення та необхідні матеріали
- Вимоги до опору заземлювального пристрою.
- Що робити при заміні старої проводки із заземленням TN-C
- Навіщо за наявності заземлення потрібно ПЗВ
- Які проводяться роботи під час монтажу заземлення
- Висновок
Навіщо потрібне заземлення у приватному будинку: принцип дії
Заземлення у приватному будинку вважається важливою частиною системи електропостачання. Його монтують із такими цілями:
- Захист мешканців будинку від ураження електрострумом (при торканні приладу з порушеною ізоляцією електропроводки);
- Коректна робота сучасних електричних пристроїв;
- Безпечна експлуатація газового обладнання;
- Ефективна робота блискавкозахисту.
Принцип дії системи ґрунтується на елементарних законах фізики, які кажуть, що електричний струм завжди рухається у бік найменшого опору.
При пошкодженні ізоляції приладу струм виходить (замикається) на корпус. Така ситуація загрожує збоями у функціонуванні та поломкою, не кажучи про небезпеку для людини отримати чутливий розряд, випадково доторкнувшись рукою до поверхні.
Корисне відео
За наявності заземлення струм розподіляється з урахуванням величини опору тіла та заземлювального контуру будинку (назад пропорційної залежності).
Ретельно продумане захисне заземлення утворює електричний ланцюг із опором, значно меншим, ніж опір людського тіла. Струм, що проходить через людину, не матиме небезпечного впливу, а основний заряд піде в ґрунт.
Головним елементом заземлення приватного будинку є контур заземлення – ПУЕ визначає його як металеві провідники та електроди-заземлювачі (стрижні або труби), заглиблені в ґрунт.
Внутрішня електропроводка за сучасними стандартами виконується трижильним проводом (фаза + нуль + заземлення). Проводи захисного заземлення з'єднують контур із електропристроями.
Щоб забезпечити безпеку при грозах, використовують призначені для цього пристрою розрядники, розраховані на великі величини струмів і напруг.
Сучасні системи заземлення та рекомендації ПУЕ
В даний час існують три системи заземлення електромережі, TN, TT та IT. Переважно в побуті використовується один із різновидів першого з них – TN-C, TN-S, TN-CS.
Корисне відео
Розшифровка абревіатур
Перша буква говорить про спосіб заземлення джерела живлення, друга характеризує заземлення споживача.
- T – джерело (споживач) заземлено;
- I - струмопровідні частини джерела ізольовані від землі;
- N – споживач приєднано до точки заземлення джерела (занулений).
- С – провідники N (нульовий робітник) та РЕ (нульовий захисний) об'єднані в один загальний провідник PEN;
- S – функції провідників N та РЕ розділені.
Підвиди системи TN (TN-C, TN-S, TN-CS) розрізняються за способом підключення провідників N та PE.
система TN-C
У цьому випадку один провідник (N і PE об'єднані протягом усього електромережі) виконує як робочі, так і захисні функції.
Такий спосіб організації системи повсюдно зустрічається у старому житловому фонді, він простий у виконанні та економічний. Але відсутність окремого захисного заземлення часто призводить до короткого замикання при аварійній ситуації (стрибках напруги). За сучасними нормами, які відображені у вимогах ПУЕ, система заземлення TN-C заборонена для нових споруд. При цьому немає обов'язкової вимоги модернізувати старі (якщо не робиться капітальний ремонт).
система TN-S
Тут провідники N та PE розділені, напруги на корпусах електроприладів не з'являється. Система безпечна і добре захищає людину, домашнє електроустаткування та будівлю. Основний недолік – висока собівартість облаштування.
система TN-CS
Комбінована система. На виході від джерела живлення провідники N та PE об'єднані в одному провіднику. На вході до будівлі додається захисний провідник PE.
При вирішенні питання, яке заземлення краще для приватного будинку, слід звернутися до ПУЕ. Він рекомендує підсистему TN-CS як основну більшість споживачів; вона проста в організації та надійніше за інших захищає від пожежі внаслідок короткого замикання.
Елементи контуру, варіанти заземлення та необхідні матеріали
Системи захисного заземлення (заземлювальні пристрої) прийнято поділяти на такі елементи:
- заземлювач (контур заземлення); зустрічається природний та штучний варіант;
- заземлюючі провідники.
Відповідно до ПУЕ кращим буде використання природного заземлювача (металевий паркан чи трубопровід), якщо його опір відповідає встановленим нормам. Інакше можна використовувати штучний заземлювач. Для його спорудження потрібні:
- Метал для заземлювача (труба, гладка арматура, сталевий куточок, прут, стрічка).
- Провід із сталі, міді або алюмінію достатнього перерізу.
- Кріпильний матеріал (металеві куточки, хомути, муфти).
- Кріплення та ізоляція із пластику.
Модульно-штире заземлення
Контур заземлення заміського будинку можна організувати на основі модульно-штирьового способу. Система дуже стійка до корозії, при монтажі не використовується зварювання. Штирове заземлення збирається із сталевих стрижнів довжиною до 1,5 м із різьбовим з'єднанням. Обміднені (або з верхнім шаром з нержавіючої сталі) штирі забиваються в ґрунт вібромолотом (перфоратором) із спеціальною насадкою. Електроди (штирі) монтуються на більшу глибину, тому параметри контуру не залежать від сезонних змін. Комплект зазвичай купується у готовому вигляді в організації, яка займається установкою. Висока вартість такого контуру виправдана його довговічністю: термін експлуатації обіднених стрижнів досягає 30 років, з нержавіючої сталі – 50 років.
Контур із чорного металу
Така конструкція має обмежений термін служби (5-10 років, через корозію); з часом опір контуру значно погіршується. Допускається використання чорного металопрокату з антикорозійним покриттям, але слід звертати увагу, щоб таке покриття не було діелектриком.
Вимоги до опору заземлювального пристрою.
Заземлення для приватного будинку має сенс, якщо опір контуру мінімальний. У такому разі (коли опір людини набагато перевищує опір контуру) через тіло пройде невідчутний заряд, а потенціал, що залишився, піде в землю.
Опір визначається типом, кількістю та глибиною закладення заземлюючих елементів, а також властивостями ґрунту. Оптимальними вважається суглинні та глинисті ґрунти з вологістю 20-40%.
Щоб переконатися, що пристрій, що заземлює, виконує свої функції, проводиться вимірювання опору.
Корисне відео
Що робити при заміні старої проводки із заземленням TN-C
Більшість будинків старого житлового фонду встановлювалася двопровідна система електропостачання. Навіть якщо встановлювалося заземлення, воно виконувалося за схемою TN-C, яка використовує один-єдиний «нульовий» провідник для виконання двох завдань – робочої (для функціонування електроприладів і пристроїв) і захисної (для збереження обладнання електричних мереж).
По суті, така система надійно оберігає електричний ланцюг в цілому, але залишає практично без захисту побутові електроприлади, що запитуються, та їх власників. Крім того, у сиру погоду таке підключення може призводити до проскакування напруги навіть при захисному відключенні – з подібних причин відомі випадки летальних наслідків.
Під час зведення нових будинків ця система не допускається; там, де вона збереглася, рекомендується по можливості переходити систему TN-CS (на вході до будівлі провід PEN повторно заземляється з наступним поділом на PE та N). У разі аварійної ситуації провідник N від'єднується від мережі, уберігаючи побутові електроприлади та їх господарів від проблем.
Перехід на систему TN-CS у будинках із зношеною електропроводкою виправданий міркуваннями безпеки.
Навіщо за наявності заземлення потрібно ПЗВ
ПЗВ (пристрій захисного відключення) є швидкодіючим вимикачем, що працює в парі з контуром заземлення і реагує на витік струму розривом ланцюга.
Схема без заземлення та ПЗВ
Коли ізоляція провідника порушується, фаза утворюється на металевому корпусі електричного приладу. Якщо струму нема куди піти далі, то при контакті людини з корпусом електроприладу, розряд піде через тіло. Наслідки залежатимуть від багатьох факторів і результати можуть бути різні – від переляку до перебоїв у роботі серця.
Без наявності заземлення фаза на поверхні приладу з пошкодженою проводкою залишатиметься, доки не вимкнеться вступний автомат .
ПЗВ у схемі без захисного провідника (TN-C)
У такій системі при порушенні ізоляції провідника ПЗВ відразу не спрацює, тому що не виникне струм витоку. Але як тільки людина торкнеться пошкодженого приладу, частина струму піде в тіло і ПЗВ спрацює.
Навіть без наявності заземлення струм протікатиме через тіло людини тільки протягом часу, необхідного для спрацьовування ПЗВ – зазвичай це десяті частки секунди. Як результат - можливі хворобливі відчуття, але фатального результату швидше за все вдасться уникнути.
Схема із захисним провідником (TN-S та TN-CS) та ПЗВ
Якщо електроприлад контактує з контуром заземлення і підключений через ПЗВ, то у разі замикання фазного провідника на металевий корпус електроприладу відразу ж з'являється витік струму (що йде в землю). ПЗВ спрацьовує та розриває ланцюг.
Газовий котел та ПЗВ
Насамперед треба розуміти, що заземлення газового котла у приватному будинку має виконуватися в обов'язковому порядку – винятків не існує.
Заземлення газового котла та встановлення ПЗВ виконуються одночасно. Це необхідна умова при підключенні газу до житлового будинку, тому що на корпусі газового котла під час роботи утворюється поверхнева напруга.
Заземлення газового котла в приватному будинку дозволить уникнути поломки дорогого електронного обладнання та запобігти спалаху, заподіяному статичною електрикою. Цей захід, враховуючи високу вибухонебезпечність газу, є додатковим захистом від пожежі.
Які проводяться роботи під час монтажу заземлення
Весь процес створення заземлювального контуру поділяється на такі етапи:
- Після визначення безпечної глибини конструкції (там, де ґрунт завжди вологий) викопується траншея.
- Металеві стрижні (заземлювальні електроди) заглиблюються у ґрунт.
- Збирається контур заземлення: стрижні, розташовані в ряд або у формі фігури (зазвичай трикутник), з'єднують стрічкою або трубами, послідовно зварюються.
- Контур додатково приварюється до струмовідводу сталевою стрічкою.
- Готовий заземлювач підключається до електрощита, траншея засипається.
При монтажі грамотні фахівці враховують деякі важливі нюанси:
- Контур повинен розташовуватися нижче за лінію промерзання грунту. В іншому випадку, коли вода в землі перетвориться на лід, то ґрунт перестане проводити струм і заземлення не працюватиме.
- Заземлюючі електроди не можна забарвлювати, оскільки шар фарби це діелектрик і контакту контуру із землею не буде.
Висновок
Все, що стало звичним у повсякденному житті – холодильник, мікрохвильова піч, гідромасажна кабіна – не повинно нести небезпеку. Грамотно спроектоване заземлення в заміському будинку, коли контур системи та корпусу приладів є одним цілим, має забезпечувати безпечне електропостачання, без ризику для людей та їхнього оточення.
