Устройство заземления своими силами: простое и сложное, для разных случаев

 

Жизнь насыщается электроприборами. «Хрущевская» норма энергопотребления в 1,3 кВт на квартиру (220 В; пробки – 6 А) ныне вызывает смех. Электроприборы дают комфорт и экономят немало денег, но есть оборотная сторона медали: возрастает опасность электрошока. Поэтому без защитного заземления (а для стиральной машины – и рабочего) теперь не обойтись. Но в старых домах его нет, а частнику нужно делать самому; цены же в специализированных организациях соответствуют объему работы. Чем платить такие деньги, проще сделать заземление в доме своими руками – работа не легкая, но и не сложная.

Можно ли делать заземление самому?

Но не будет ли проблем с электриками? Штрафовать они любят.

Если заземление сделано правильно, а измерения показали сопротивление растекания тока не более 4 Ом, формального повода для придирок не возникнет. Устройство заземления дома подробно регламентируется следующими нормативными документами:

• ПТБЭ – Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.
• ПУЭ – Правила устройства электроустановок потребителей.
• ПТЭЭ – Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Однако ни в одной из этих книжек ни сном, ни духом, ни прямым текстом не сказано, что заземление должна делать специализированная организация. Сделано по правилам, нормам соответствует – защищайтесь на здоровье, претензий быть не может. В настоящей статье описывается, как правильно сделать заземление частного дома и устроить заземление в квартире, если дом не заземлен.

Но! Если заземление сделано специализированной организацией по проекту, проверено и принято энергослужбой, и все-таки случилась авария, вы имеете полное право требовать возмещения ущерба. При самодельном заземлении такая возможность, разумеется, исключается. Можно заказать у энергетиков проект, оплатить приемку готового, получить на руки акт ввода в эксплуатацию. Однако практика показывает, что, если «шарахнуло», судиться с энергетиками бесполезно. А в договоре с коммерческой фирмой возмещение ущерба прописывается. Но и работа выходит очень дорогая.

Защитное и рабочее заземления

Защитное заземление спасает людей от электрошока, а включенную в сеть аппаратуру от выхода из строя при пробое какого-либо электроприбора на корпус. При наличии молниеотвода – также при ударе молнии.

Рабочее заземление при электрическом ЧП выполняет роль защитного, но оно же обеспечивает нормальную работу электрооборудования. Постоянное рабочее заземление применяется только в промышленном оборудовании. Для бытовой техники считается достаточным заземление через евророзетку. Но в реальных условиях кое-что из «бытовухи» полезно все же заземлить наглухо:

1. Стиральную машину. У нее большая собственная электрическая емкость, и во влажном помещении вполне исправная машина, даже включенная в надежно заземленную евророзетку, может безвредно, но ощутимо «щипаться».
2. Микроволновая печь. В ней, как известно, работает источник СВЧ – магнетрон большой мощности. При плохом контакте в розетке микроволновка может «сифонить» на опасном для здоровья уровне. На многих микроволновках сзади можно увидеть винтовую клемму под отдельный заземлитель, причем инструкция об этом стыдливо умалчивает: наличие такой клеммы переводит устройство из разряда бытовой техники в промышленное оборудование. А так – ну, это такой декоративный элемент.
3. Электродуховка и индукционная плита (варочная поверхность). Внутренняя проводка в них работает в тяжелых условиях, мощность же велика, так что высока и вероятность пробоя.
4. Настольный компьютер. Его импульсный блок питания (ИБП) компактности ради устроен так, что нормальную рабочую утечку дает побольше стиралки. От таких плавающих потенциалов на корпусе и производительность снижается, и «глюков» добавляется, и скорость интернета падает. Наглухо заземлить компьютер можно за любой крепежный винт сзади.

У автора этих строк скорость беспроводного интернета после правильного заземления компьютера возросла с 17,8 кбит/с до 310 кбит/с (!).

Части заземления

Заземлители – вбитые или врытые в землю металлические проводники. Не менее полуметра заземлителя должно находиться ниже максимального горизонта промерзания; в местах с плюсовой зимой – ниже горизонта просыхания, т.е. в слое почвы со стабильной влажностью. Чаще всего это обеспечивается при длине заземлителя в 2-3 м. Точные данные о необходимой длине и количестве заземлителей можно получить в местной энергослужбе.

Металлосвязь – сварная металлическая конструкция, соединяющая между собой верхние концы заземлителей и заведенная в дом в виде шины заземления. Вводов шин заземления в доме может быть несколько, но одна непременно должна заземлять вводный щит (ВЩ, или вводно-распределительное устройство – ВРУ). Заземлители с металлосвязью образуют жесткий цельный контур заземления.

Заземляющие проводники соединяют заземлительные клеммы электроустановок с шиной заземления. Они могут быть как голыми жесткими, так и гибкими многожильными в изоляции. В последнем случае их сечение должно быть не менее 4 кв.мм, а расцветка оболочки – желтая с продольной зеленой полосой. Допустим перенос заземляющего проводника с шины на шину заземления.

К шине заземления заземляющие проводники подключаются на специальные контактные площадки: зачищенные до блеска и смазанные консистентной смазкой ее участки с резьбовыми отверстиями не менее М4 под болты. Смазка, помимо защиты от окисления, нужна для предотвращение электрокоррозии (см. след. разд).

Ряд контактных площадок обозначается с одной или с двух сторон, если он на транзитном участке шины, парами косых, под углом 45 градусов, черными полосами. Сплошное окрашивание шины заземления недопустимо, но допустимо ее замоноличивание, кроме контактных рядов, в стену.

Электрическое сопротивление металлосвязи измеряется от ЗАЗЕМЛИТЕЛЬНОЙ КЛЕММЫ электроустановки до наиболее удаленной от нее наземной части контура заземления. То есть, заземляющий проводник электрически считается частью металлосвязи. Сопротивление любой металлосвязи не должно превышать 0,1 Ом.

Зачем несколько заземлителей?

Одним заземлителем нельзя обойтись, потому что земля – проводник нелинейный. Ее сопротивление сильно зависит от приложенного напряжения и площади контакта с заземлителем. У одного заземлителя площадь поверхности слишком мала, чтобы обеспечить надежную защиту. Между двумя заземлителями, разнесенными на 1-2 м, возникает потенциальная поверхность, и эффективная площадь контакта с землей возрастает в сотни раз. Но разносить заземлители слишко далеко нельзя: потенциальная поверхность разорвется, и останется просто два заземлителя. Оптимальное расстояние между заземлителями в рыхлом грунте вне зоны вечной мерзлоты – 1,2 м.

Как нельзя заземлять

П. 1.7.110 ПУЭ категорически запрещает заземлять электроустановки на любые трубопроводы. «Радиолюбительское» заземление на водяную трубу теперь также недопустимо: любой кусок пластиковой трубы в домовой разводке многократно увеличивает поражающее действие тока пробоя. А что будет, и по закону и по-свойски, если пробой у вас убьет принимающую душ жену соседа, объяснять не нужно.

Также запрещено выводить наружу заземляющие проводники и подключать их к шине заземления на неподготовленные контактные площадки. На рисунке справа – дважды непригодное к использованию заземление.

Дело тут в том, что каждый металл имеет свой электрохимический потенциал. При неизбежном снаружи увлажнении образуется гальваническая пара и начинается электрокоррозия; смазка спасает от нее только в сухом помещении. Коррозионный процесс распространяется под оболочку заземляющего проводника. Хозяин пребывает в полной уверенности, что «его заземление его бережет», но при аварии заземляющий проводник мгновенно отгорает.

Также запрещено заземлять электроустановки последовательно, друг через друга, и подключать более одного заземляющего проводника на одну контактную площадку шины заземления (рис. ниже). В первом случае одна аварийная установка «потянет» за собой другие, и все они будут создавать помехи друг другу; это называется – электромагнитная несовместимость. В обоих случаях работы по устранению аварии связаны с риском для жизни.

О молниеотводах

По ПУЭ объект, снабженный контуром заземления, обязательно должен оборудоваться и молниеотводом. Особенно необходим молниеотвод на даче. Дачные поселки и так места, предпочтительные для ударов молний: ведь дачники, стараясь снабдить себя водой, копают колодцы, забивают скважины на воду, прокладывают водопроводные трубы неглубоко или вообще по поверхности почвы. Дачные же строения большей частью возводятся из горючих материалов, а пожарная охрана далеко, и грозу всегда сопровождает сильный ветер.

Известны случаи, когда целые дачные поселки выгорали от удара молнии. И если на пожарище обнаружится контур заземления, но не найдется остатков молниеотвода, и властям, и соседям виновника долго искать не нужно.

Простейший молниеотвод – две заостренных арматурины, торчащие вверх от концов конька крыши на 1,2–1,5 м. С контуром они соединяются стальной проволокой не менее 6 мм, или стальной же шиной 15х3 мм, или полосой из нескольких слоев оцинковки, набранной до нужного сечения – 45 кв.мм.

Шина молниеовода не должна быть шире 60 мм, иначе при ударе молнии произойдет разбрызгивание плазмы, последствия которого разрушительны. Попросту говоря, слишком широкая шина сработает как своего рода антенна, не отводящая молнию в землю, а распространяющая ее в стороны.

Все детали молниеотвода соединяются только сваркой. Слоеную шину нужно по краям проварить прихватами с шагом 50-60 см с захватом всех слоев.

Заземление частного дома

Контур заземления частного дома может быть выполнен различными способами в зависимости от особенностей строения и свойств грунта. Три наиболее распространенных показаны на рисунке. Во всех случаях заземлители лучше делать из труб со сплющенным в острие концом. На нижнем полуметре трубы насверливают вразброс десяток-полтора отверстий 5-8 мм. Летом, в жару и сушь, в такой заземлитель можно заливать раствор соли (полпачки на ведро воды), чтобы сопротивление растекания держалось в норме.

Также во всех случаях шина заземления такая же, как для молниеотвода. Но использовать для металлосвязи «слойку» из оцинковки нельзя: быстро проржавеет.

Для дачного дома или аналогичного ему жилья, а также в качестве рабочего заземления при наличии защитного зануления строят простейший контур (на рисунке – справа). В постоянно влажном грунте или для рабочего заземления можно обойтись двумя заземлителями; для защитного заземления нужны три, расположенные в ряд или, лучше, треугольником. Размещают заземлители не ближе 1,2 м от края отмостки.

Линейный контур с двумя группами заземлителей (средний рисунок) нужно делать если присутствует хотя бы один из следующих факторов:

• Электроввод – подземный через ВЩ.
• В дом заведены коммуникации: вода, канализация, газ, связь, в любом сочетании или хотя бы одна из них.
• Долговременно (свыше 20 мин.) потребляемая мощность превышает 1 кВт.

И, наконец, полный контур заземления (левый рисунок) необходим при наличии любого из следующего:

• Электроввод – 220/380 В через ВРУ или ЩВС (щит вводный силовой).
• Общая площадь помещения – свыше 100 кв. м.
• Долговременно потребляемая мощность – свыше 3 кВт.
• Наличие стационарных электроустановок промышленного типа (с клеммой заземления; напр. – сверлильный станок, циркулярка и т.п.).
• Наличие ДГУ резервного электропитания.

Измерение заземления

Сделали вы себе контур, и вам, разумеется, хочется убедиться, надежно ли он вас защитит. Для этого нужно измерить сопротивление растекания тока в почве и сопротивление металлосвязи. Профессионалы для этого пользуются специальными приборами, как старыми советскими ПКП-3, так и современными электронными.

Вам же измерить заземление бытовым тестером нельзя: данные будут достоверными при подаче измерительного напряжения в 600 В. Вспомним: земля – нелинейный проводник. Поэтому одолжите или возьмите напрокат электронный измеритель заземлений или старый, но надежный электроиндукционный ручной мегомметр – меггер. Меггеры до сих пор в употреблении: в них нет никакой электроники, они не требуют элктропитания, нечувствительны к наводкам в измерительных проводах и не создают шумов в измеряемой цепи. Правда, металлосвязь меггером не промеряешь, но у сварного контура и правильно подключенных заземляющих проводниках она десятилетиями держится в норме.

Сопротивление же растекания меггером, включенным на омы, измеряют по схеме на рисунке. Расстояние пары измерительных электродов (они справа) до угла или края металлосвязи – 12-15 м. Электроды должны быть голыми и зачищенными до блеска; металл – любой. Электроды погружают в грунт на 0,6-1 м на расстоянии 1,2-1,5 м друг от друга.

Полярность подключения меггера нужно соблюдать: защитное заземление должно выдерживать удар молнии. Обычные молнии – отрицательные, т.е. представляют собой поток электронов. Отмечены единичные случаи положительных молний: из земли прямо в небо бьет толстенный столб огня. Но разрушительная сила такой природной катастрофы примерно равна взрыву тактического ядерного заряда, только без проникающей радиации и радиоактивного загрязнения местности, так что заземление от положительной молнии не спасает.

Собственно же процедура измерения элементарна: крутят ручку меггера и смотрят, сколько показала стрелка на шкале.

Предупреждение: использовать для измерения заземления сетевое напряжение, гасящий резистор и миллиамперметр смертельно опасно!

Квартирное заземление

В СССР и РФ до 1997 г. электроснабжение многоквартирных домов осуществлялось по схеме с глухозаземленной нейтралью (схема TN–C). В этой схеме домовый проводник защитного заземления (PE) совмещен в нейтралью трехфазного ввода (N). Эта схема дает большую экономию металла, и в огромном СССР, при необходимости интенсивного жилищного строительства и жестком централизованном управлении энергослужбами, во времена слабой насыщенности жилья электроприборами была вполне оправдана. Но у нее есть два существенных недостатка, «во всей красе» проявивших себя в рыночном обществе века электроники:

1. Схема TN–C мало пригодна в качестве рабочего заземления: ток в нейтрали – сам по себе электропомеха.
2. В случае отгорания нуля на подстанции происходит тяжелая авария: в розетках дома оказывается фазное напряжение 380 В; электроприборы взрываются и возгораются; в доме возникает пожар. На металлических же корпусах электроустановок появляется линейное напряжение 220 В; отсюда – массовый электротравматизм со смертельными случаями.

Энергетики, нужно отдать им должное, прекрасно, как профессионалы, понимая ситуацию, даже во время ельцинской «демократии» насколько могли, ноль держали. Ныне энергоснабжающие предприятия в достаточной степени обеспечены финансами на зарплату специалистам и материалы для ремонта. Случаев отгорания нуля не отмечено уже несколько лет.

Но проблема электромагнитной совместимости из-за отсутствия рабочего заземления остается. Поэтому с 1997 г. новыми СНиП и ПУЭ предусматривается запитка многоквартирных домов по схеме TN–C–S. При этом каждый дом снабжается контуром заземления, а защитный проводник PE разводится по квартирным евророзеткам.

Как узнать, есть ли заземление в доме? Для этого нужно открыть домовый ЩВС. Этого на полном законном основании может потребовать любой владелец приватизированной квартиры, но открывать должен ДЭЗовский электрик; вы можете только смотреть в его присутствии. Даже если у вас группа допуска к электроустановкам IV или V, дающая право единоличного их осмотра.

Осмотра достаточно: если от подстанции приходят пять жил кабеля, у вас система TN–C–S, и вам эта статья вообще не нужна. Если же жил четыре – у вас TN–C, и нужно думать, как заземлиться.

Скажем сразу: сделать контур заземления для многоэтажки своими силами нереально: нужно разрешение ДЭЗа, нужен утвержденный проект, нужен большой объем земляных работ с применением спецтехники на придомовой территории (а если там детская площадка?) Если вопрос решается поквартирно, то единственный выход: защитное зануление и УЗО.

Защитное зануление

В качестве рабочего заземления защитное зануление пригодно лишь для стиральной машины. Микроволновка от него только больше «засифонит», а компьютер – заглючит. Но при нуле, соответствующем ПТБ и ПУЭ, защиту оно даст надежную.

Устройство защитного зануления сводится к подведению заземляющего проводника от этажного щитка к заземляющим контактам евророзеток. Самому заниматься этим нет смысла: за такую работу охотно и за небольшую плату берутся ДЭЗовские или РЭСовские электрики (РЭС – район электросетей; районное энергоснабжающее предприятие). Но если ноль (нейтраль) слабоват, нужно еще и ставить УЗО.

Как узнать, хороша ли у вас нейтраль? Верный признак плохого нуля – бессистемные колебания напряжения в сети при стабильной погоде. Или внезапное повышение напряжения сети вечером, при максимальной нагрузке. Если это наблюдается сразу во всем доме – ноль плохой, и нужны УЗО.

УЗО

УЗО – устройство защитного отключения. Они бывают трехфазными и однофазными, а по принципу работы – дифференциальными реле (дифреле) и электронными заземлениями.

Дифреле измеряет токи в фазе и нуле. Если утечки нет, то токи равны. Если ток в фазном проводе больше, чем в нейтрали – где-то «течет», и срабатывает аварийный контактор. Выключившее электричество дифреле обесточивает и себя, так что по устранении причины утечки его нужно включать вручную.

Дифреле выполняются либо в виде настенной розетки, либо в виде блочка, размещаемого рядом со встроенной розеткой или распределительной коробкой («дозой») возле счетчика, сразу на всю квартиру, либо в виде включаемой в розетку коробочки, в которую, в свою очередь, включается электроприбор. Первые и последние удобны, но менее надежны: в них размыкатель тиристорный, а не электромеханический.

Электронное заземление, грубо говоря, имитирует электромонтера с индикатором. Чувствительность современной электроники на порядки выше, чем у неонки, и для создания рабочей электроемкости достаточно собственной емкости монтажа. Электронные заземления монтируются непосредственно на корпусе электроустановки.

Однако все УЗО имеют два недостатка:

• УЗО совершенно непригодны в качестве рабочего заземления: они или не устранят помеху, или будут упрямо выключать и выключать совершенно исправный прибор.
• УЗО защищают только от пробоя на корпус. При отгорании нуля, когда защита более всего нужна, УЗО сами сгорают быстрее, чем успевают что-либо отключить.

Как все-таки заземлить квартиру

Но как же все-таки сделать заземление в квартире? К счастью, обрыв нуля случается не чаще, чем удар молнии. Поэтому для домов, запитанных по схеме TN–C можно рекомендовать следующий порядок заземления:

1. Для стиральной машины оборудовать евророзетку с защитным занулением. Это обойдется намного дешевле, чем разводить защитный проводник по всей квартире.
2. Дорогие устройства запитать через УЗО-дифреле. Для лампочек в нем смысла нет: сгоревшую заменить дешевле.

А затем приступить к радикальным мерам: собраться всем миром, то бишь всем домом, избрать надежного доверенного человека – владельца приватизированной квартиры, и поручить ему выяснить, во что обойдется устройство контура заземления специализированной фирмой, и смогут ли они сделать контур для вашего дома. Если по ПУЭ контур возможен, а расходы в расчете на квартиру окажутся посильными – пусть общественный ходатай, не заходя в ДЭЗ, заключает с ними договор, а все оргвопросы те уж сами уладят – это их хлеб, так что процедура отработана.

Напоследок

Электроснабжение TN–C и дома без контура заземления – не самое легкое из наследий развитого социализма. Но вспомним законы Мэрфи, среди них есть и положительные. Один их них такой: «Из всякого безвыходного положения существует по крайней мере два выхода».