Человек XXI века настолько свыкся с электричеством, что совершенно забывает об опасности, которая в нем таится. Современные электроприборы повышают ее многократно. Чтобы всегда чувствовать себя в безопасности, следует заземлить бытовую технику.
Контур заземления – как работает и в чем отличие от зануления
В большинстве старых построек подача напряжения в дом осуществляется по двум проводам, из которых один фазный, а другой – нулевой. Между ними возникает разница потенциалов, которую именуют напряжением, и составляет оно обычно 220 Вольт. Все электроприборы подключаются к розетке двухконтактной вилкой. Но современные приборы на вилке имеют еще один контакт, который называется «земля».
В обычном доме с двухпроводной системой он бесполезен, а в современных квартирах служит для заземления приборов. С 1997 года во всех новостройках применяется трехпроводная система с дополнительным проводом заземления. В старых домах частного сектора остается по-прежнему два провода без заземления. Но смонтировать его своими силами совсем не трудно, и тогда можно быть уверенным в собственной безопасности.
В ряде случаев возникает ситуация, когда фазное напряжение замыкает на корпус, и бытовой прибор оказывается под напряжением, опасным человека. Причем не обязательно касаться поверхности, достаточно встать на мокрое место возле бойлера или стиральной машины. Особая опасность исходит со стороны бытовой техники, которая одновременно подключена к сети и водопроводу.
Следует заземлить следующую технику:
- Стиральную машину, которая обладает большой собственной электрической емкостью и во влажном помещении даже заземленная через евророзетку может щипаться. Подключенная к водопроводу из металлических труб она представляет повышенную опасность. То же самое относится к бойлеру.
- Микроволновую печь, в которой используются сверхвысокие частоты. Если в розетке плохие контакты, она начинает испускать лучи на уровне, опасном для здоровья. На многих изделиях сзади есть специальное место для заземления.
- Варочные панели, электроплиты, электродуховки. Имеют большую мощность, условия работы внутренней проводки крайне тяжелые, высока вероятность пробоя.
- Персональный компьютер, блок питания которого дает большую утечку. От этого снижается производительность.
Когда прибор заземлен, то в момент касания к нему человека, он не ощутит удара. Назначение заземления – отвести ток, который пробивает на корпус, в землю. Именно поэтому при касании к неисправному, но заземленному электроприбору напряжение на корпусе не опасно для человека. Он не становится единственным проводником тока, через который тот начинает стекать в слой земли.
Зануление тоже предназначено для предотвращения поражения человека. Но подключается и работает оно по другому принципу. Если прибор оказывается под напряжением, он отключается. Многое зависит от приборов отключения, которые применяются. Это могут быть плавкие предохранители или автоматическое устройство. В любом случае они защитят человека.
Для лиц, имеющих поверхностное представление об электротехнике, проще сделать контур заземления, поскольку для его монтажа требуется больше навыков слесаря и сварщика, чем электрика.
Элементы заземления – используемые материалы
Контур заземления в частном доме состоит из проводника и заземлителя, который располагается в самой земле. Для проводника заземления используется токопроводящая жила, которая соединяет шину на щитке с заземлителем. Ее сечение зависит от фазного провода. Если он на вводе имеет сечение до 16 мм2, то заземляющий должен быть с таким же сечением или большим. При больших размерах фазного провода, сечение идущего на контур заземления может составлять половину. Материалы обоих проводников должны совпадать.
От верхней части заземлителей к щитку идет металлосвязь, которая заземляет его корпус. Образуется прочная металлическая конструкция, которая на щите крепится через болт, а на стержне сваркой.
Сам заземлитель имеет чрезвычайно простую конструкцию: горизонтальные проводники, проложенные в земле и вертикальные заземляющие электроды. Российские и международные требования допускают использовать в качестве материала для них сталь, черную или с различным покрытием, медь – луженую, оцинкованную или без покрытия. Стержни должны не менее чем на полметра входить в почву, которая никогда не промерзает и не пересыхает. Чтобы они гарантированно находились в постоянно увлажненной земле, их длина должна составлять 2–3 м.
Допускается различная форма элементов: полоска, пруток, уголок, труба. Для каждого из материалов существуют ограничения в отношении минимального размера. Например, стальная полоса не может быть тоньше 4 мм, независимо от ее ширины. Такие условия диктуются необходимостью противостояния коррозии. Монтаж стальных деталей производится сваркой, болты быстро разрушаются.
Стальные материалы должны соответствовать следующим требованиям:
- прутки для стержней иметь диаметр от 16 мм и выше:
- горизонтальные – не менее 10 мм;
- стальные трубы диаметром 32 мм и больше.
Для надежного заземления сечение материала должно постоянно увеличиваться вдвое. Например, если пруток от шины к горизонтальным полосам 5 мм2, то они уже должны быть 10 мм2, а стержни – 20 мм2.
Ошибки в устройстве – чего нельзя делать
Вертикальных стержней должно быть несколько, одного, вбитого в грунт, недостаточно. Сопротивление земли находится в сильной зависимости от площади заземлителя, которая контактирует с ней. У одного заземлителя она недостаточна для обеспечения надежной защиты. Если разнести два и больше стержня на 1–2 м, между ними возникает потенциал, площадь эффективного контакта возрастает в сотни раз. Слишком далеко разносить тоже нельзя: разорвется потенциальная поверхность, останутся просто отдельные заземлители.
Если ВЩ расположен в доме, и нет возможности подвести к нему стальную шину, используется соединение медным проводником. Существует ошибочное мнение, что достаточно закрепить опрессованный наконечник болтом, покрыв защитной токопроводящей смазкой. Она способна предохранить от коррозии только в сухом помещении. Следует обеспечить защиту шины от влаги, расположив ее на стене и закрыв в металлическом ящике.
Увлажнение способствует образованию гальванической пары и электрокоррозии, которая распространяется и под изоляцию. В аварийной ситуации происходит мгновенное перегорание контакта, тем более нельзя крепить заземляющий проводник непосредственно к заземлителю и засыпать грунтом.
Также недопустимо последовательное заземление приборов и подключение нескольких заземляющих проводников к одному контакту заземляющей шины. Это грозит тем, что авария одной установки вызовет цепную реакцию, потянет за собой другие.
Не следует использовать в качестве материала металлоизделия с упрочненной поверхностью вроде арматуры, рельс, швеллера. Повышенная плотность их поверхности препятствует созданию хорошего контакта с грунтом. Также нельзя окрашивать металл, надеясь противостоять коррозии. Ее, может, и не будет, но утрачивается всякий смысл в таком заземлении. Краска препятствует надежному контакту металла с землей.
Самый большой враг заземления – коррозия, которая иногда через несколько лет способна свести его эффективность к нулю. Поэтому перед вкапыванием стальные изделия следует покрывать специальным защитным токопроводящим покрытием.
Установка заземлительных частей – определение схемы и сборка
Перед началом работ определяемся со схемой. Их существует достаточно много, но наиболее распространенных – две: замкнутая и линейная. Каждый вариант требует примерно одинакового расхода материалов, все дело в надежности.
Замкнутая схема выполняется чаще всего как треугольник, хотя может иметь и другой вид. Она надежна в своем функционировании. При повреждении одной перемычки между штырями она продолжает работать. Для частного дома рекомендуется использовать замкнутую схему – треугольник.
При линейном способе все стержни располагаются по линии, соединяясь последовательно. Недостаток в том, что повреждение одной перемычки снижает эффективность, а если она первая, то полностью пропадает работоспособность.
Для создания контура заземления требуется вбить в грунт вертикально три штыря и соединить их заземлителями, расположенными горизонтально. Кроме того, от заземлителя следует подвести металлический прут или ленту для соединения с электрощитом. Вертикальные заземлители выполняем из стальных уголков 50×50×5 мм, горизонтальные – из стальных полос 40×4 мм. Контур и вводной щит соединяем прутком не менее 8 мм2. Можно использовать и другие материалы, о которых рассказано выше, но мы покажем изготовление на примере этих материалов.
Отступив от фундамента около одного метра, размечаем треугольник, имеющий стороны 1,2 м. По линиям разметки выкапываем траншею на глубину до 1 м. Ширину делаем достаточной для того, чтобы заниматься сварочными работами. Это траншея для горизонтальных линий заземления.
Концы угольников обрезаем болгаркой под острым углом, чтобы легче было забивать. Устанавливаем их по вершинам треугольника и бьем кувалдой. Идут они довольно легко, и через несколько минут первый готов, то же самое проделываем и с остальными двумя. Если есть бур, можно просверлить колодец, чтобы меньше забивать. Над нижним уровнем траншеи стержни должны выступать сантиметров на 30.
Когда они все окажутся в земле, приступаем к соединению горизонтальными полосами, чтобы создать замкнутый контур. Применяя обычную сварку, привариваем полосы к уголкам. Используем именно сварку, потому что болтовое соединение в земле быстро разрушится. Потеря контакта приведет к утрате заземлением своей функциональности.
Если нет никакой возможности применить сварку, можно использовать болты, но только над поверхностью грунта. Их обрабатывают токопроводящей смазкой, периодически подтягивают и опять смазывают.
Собранный контур соединяем со щитком. Привариваем к уголку проволоку из стали, прокладываем по дну траншеи к электрощитку. На другом конце привариваем шайбу для создания надежного контакта в месте соединения с ВЩ. Если нет прута подходящего сечения, используем такую же полосу, что и для горизонтальных перемычек. Она даже предпочтительнее, с землей у нее большая площадь контакта, но с ней труднее работать. В крайнем случае, если не удается изогнуть полосу под нужным углом, разрезаем ее на части и свариваем из отдельных элементов.
Готовый контур заземления обрабатываем антикоррозийным составом, после чего можно засыпать землей. Изготовленная таким способом конструкция прослужит десятки лет.
Подключение потребителей – изменения в схеме проводки
Одним монтажом внешнего заземляющего устройства дело не ограничивается. Если в доме имеются три провода, то проблем никаких не возникает. Но со старой двухпроводной схемой придется повозиться. Ведь она не предусмотрена для подключения заземления.
Существует несколько вариантов, из которых можно выбрать наиболее подходящий:
- Устанавливаем новые евророзетки, проводим от них к щитку отдельные заземляющие провода. Через электрощит подключаем их на шину заземления.
- Полностью отключаем старую проводку. Отсоединяем ее от электрощита и оставляем в стене, а новую прокладываем поверх нее в пластиковых кожухах. Для розеток и выключателей используем старые гнезда.
- Меняем двухпроводную схему на трехпроводную. Старую можно не удалять, а оставить для освещения и подключения маломощных приборов. Трехпроводную монтируем отдельно после установки нового щита.
Но на вводе у нас осталось два провода, с подключением по системе TN-C. На трансформаторной подстанции нейтраль заземлена, по воздуху подходит фаза L и другая жила, которая совмещает в себе нулевую защиту с рабочим проводом, помечается на схемах PEN. Собственный контур заземления теперь следует подключить к домашней сети. Для этого существует два способа:
- переделать систему с TN-C на TN-C-S;
- подключить по системе ТТ.
В двухпроводной системе TN-C нет отдельного защитного проводника. Чтобы переделать ее на TN-C-S, применяем разделение совмещенного PEN провода на два отдельных: защитный РЕ и рабочий N. Для его определения воспользуемся индикатором: на фазном он будет светиться, а на нужном нам PEN свечение отсутствует.
В электрическом вводном щите устанавливаем шину, металлически связанную с его корпусом. Она будет служить шиной заземления РЕ, подключаем к ней провод PEN, который идет с улицы. Устанавливаем в щите еще две шины, изолированные от корпуса. К одной из них делаем перемычку, это будет шина нулевого рабочего провода N. На вторую изолированную шину подключаем фазу L.
Применение системы ТТ не требует разделения PEN провода. При такой схеме между контуром заземления и PEN проводником отсутствует электрическая связь. Два провода входят в дом через шины, изолированные от корпуса ВЩ. Заземляется сам электрощит.
ТТ имеет преимущества перед TN-C-S системой, которая требует разделения PEN провода. Если отгорит ноль со стороны входа в системе TN-C-S, все приборы окажутся заземленными на контур, что при некоторых обстоятельствах может вызвать негативные последствия. При системе ТТ у провода PEN отсутствует всякая связь с домашним заземлением, на корпусах приборов гарантированно не будет напряжения.
Применение схемы ТТ требует обязательного наличия УЗО – устройств защитного отключения. Нелишними они будут и в системе TN-C-S. Особенно полезными окажутся в ситуации, когда наблюдается неравномерная нагрузка фаз, и на нулевом проводнике появляется небольшое напряжение. Когда сеть электрически связана с защитным проводником, оно может появиться и на корпусе прибора. Именно тогда должна сработать защита.
Из рассмотренного выше делаем вывод, что для дома со старой проводкой лучшим вариантом является применение схемы ТТ, а внутри лучше смонтировать отдельные подводы для заземления мощных приборов.
