Какой тип заземления выбрать для частного дома
Правила выбора системы заземления в частном доме. их плюсы и минусы.
В настоящее время при строительстве нового дома или замены проводки в старом, электрики и хозяева стоят перед выбором системы заземления. Для современного частного сектора подходят только две системы заземления ТТ и TN-C-S. Разберём плюсы и минусы этих систем, а также их отличия.
Практически весь частный сектор запитывается от трансформаторных подстанций с глухо заземлённой нейтралью и четырёхпроводной ЛЭП. Это три фазы и PEN, объединённый рабочий и защитный ноль, по-простому объединённый ноль и земля.
При системе заземления TN-C-S (рис.1) проводник PEN на вводе повторно заземляется (ПУЭ 1.7.61. При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах.) и делится на PE и N. После чего уже используется 5 или 3 проводная проводка. Коммутация PEN и PE строго запрещена (ПУЭ 7.1.21. Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.) Поэтому точка разделения должна стоять до коммутационного прибора. 
Минус системы при обрыве PEN проводника на корпусах заземлённых электроприборов может оказаться опасное напряжение. Поэтому эту систему заземления рекомендуют делать только на современных ЛЭП выполненных проводом СИП при котором обрыв только одного провода маловероятен и так же обязательно должны быть выполнены на ЛЭП повторные заземления. (ПУЭ 1.7.103. Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой BЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.) Эти условия сводят к нулю возможность появления опастного потенциала на корпусах электроприборов.
Система заземления ТТ (рис.2) от TN-C-S отличается только отсутствием соединения между PEN проводником и заземлением дома. Поэтому в схемах обычно PEN обозначается как N, так как PE от него мы не получаем.
1) При коротком замыкании фазы на землю на корпусах электроприборов будет опасный потенциал. (ток короткого замыкания не достаточен, что бы сработал автоматический выключатель) поэтому установка УЗО обязательна (ПУЭ 1.7.59. …… в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО.)
2) При обрыве PEN проводника на электроприборы подаётся напряжение 380 В.
Минусы системы можно нейтрализовать установкой реле контроля напряжения и УЗО. Я рекомендую использовать 2-х каскадную схему с одним селективным УЗО на весь дом и несколькими обычными УЗО на всех линиях потребителей.
ПУЭ рекомендует использовать систему TN-C-S как наиболее безопасную ( 1.7.59. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены.) Поэтому если у Вас современная ЛЭП выполнена проводом СИП, то выбор системы заземления очевиден это TN-C-S, если же воздушные линии выполнены старым не изолированным проводом нужно делать ТТ.
Пример расчёта тока короткого замыкания на землю в ТТ. Величина заземления трансформаторной подстанции равна 4 Ом, заземления частного дома (сейчас набирают популярность новые модульные наборы заземления длинной 6 метров) средняя величина сопротивления такого заземления 10-15 Ом. Старые треугольники имеют показатели не лучше.
I кз = 220 В/4Ом + 10Ом = 15,7 А.
Напряжение на корпусе электроприборов будет
U = 10Ом * 15,7 А = 157 В
Даже если Вы сделаете заземление, как и на подстанции 4 Ом, ток короткого замыкания будет равен:
I кз = 220 В/4Ом + 4Ом = 27,5 А.
Напряжение на корпусе электроприборов будет
U = 4Ом * 27,5 А = 110 В
Этого тока недостаточно что бы сработал мгновенный расцепитель автоматического выключателя, а учитывая тот факт, что часть электриков устанавливают на розеточные линии АВ С25А, то и тепловой расцепитель может сработать не скоро.
Правильное заземление для частного дома — секреты и ошибки монтажа.
Как вы знаете, при электромонтаже, будь то дача, дом в коттеджном поселке, магазин или любой другой объект, везде по правилам устройства электроустановок необходимо делать заземление.
Качественный контур заземления может спасти вас не только от пробоя изоляции на корпус оборудования, но и от последствий обрыва ноля в питающей сети или от однофазного короткого замыкания, когда фаза оказывается на нулевом проводе, а ноль в вашей щитовой преднамеренно соединен с заземляющей шиной.
Главное требование, предъявляемое к заземляющему устройству – это его сопротивление.
Если у вас в доме подключен газовый котел, в целях защиты и предотвращения возможного взрыва котла, газовики предъявляют более жесткие нормативы – не более 10 Ом.
Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем больше его надежность.
Согласно закону Ома I=U/R. То есть, чем меньше R, тем больше ток КЗ, а значит защитный аппарат сработает обязательно. Но есть здесь и “подводные камни”, о них поговорим чуть дальше.
Традиционный контур заземления, который обычно монтируют самостоятельно, представляет из себя весьма громоздкую и трудоемкую подземную конструкцию.
Забивается несколько вертикальных электродов (уголок, труба, прут), между ними прокапывается траншея, и все они соединяются между собой горизонтальными связями (шиной или прутком).
Расстояние между вертикальными электродами должно быть не меньше их длины. Чем же плох такой способ?
Во-первых, мало кому охота перекапывать свой участок метровыми траншеями, а если территория оказалась уже облагорожена, то вообще возникает тупиковая ситуация. Кроме того, все эти ржавые металлические уголки, трубы и шины, находясь в земле, через несколько лет эксплуатации (буквально за 5-7 лет) начинают усиленно разрушаться.
Поэтому на сегодняшний день большую популярность получила другая система заземления, а именно — модульно штыревая или глубинная. Наиболее известные фирмы производители в наших краях Galmar и ZandZ.
Как известно, сопротивление заземляющего устройства зависит от:
Таким образом, если один электрод путем постепенного наращивания, забить на максимально возможную глубину, то можно получить идеальные показатели сопротивления. На этом принципе и работает глубинное заземление.
- и при этом стоит уже не так дорого (можно найти комплекты порядка 5000 рублей)
Плюс ко всему этому, весь монтаж обходится без сварочных работ.
Именно необходимость сварки многих останавливает от самостоятельного выполнения данной работы. Либо нет аппарата, либо нет необходимых навыков.
Вот и приходится нанимать сторонних электриков.
Все заземление занимает место на территории вашего дома, буквально несколько квадратных сантиметров.
А еще его без проблем можно сделать прямо в подвале здания.
В среднем выходит, что в частном доме без котла для достижения требуемых 30 Ом, придется забить электрод общей длиной на 6-9 метров. Для дома с газовым отоплением (R=10 Ом) – на 9-15 метров.
Если ваш дом построен на песке, однозначно покупайте 15-ти метровый комплект. Даже без наличия газового котла.
Расстояние трассы заземлителя от стены также регламентируется. В отличие от вводного кабеля оно должно быть не менее 1 метра.
Для подземного кабельного ввода этот показатель – 0,6м. Почему так, подробно читайте об этих и других требованиях в отдельной статье.
Что обычно входит в стандартный комплект?
Давайте подробнее пройдемся по каждому из пунктов.
Он может быть с острым углом в 60 градусов, либо универсальным в 90 градусов. Зависит от плотности грунта.
Какой угол лучше? В результате научных исследований было выявлено, что лучшая форма наконечника – круговой конус.
А оптимальный угол раскрытия (заострения) для глинистых и песчаных грунтов, при условии сохранения прочностных характеристик – от 45 до 53 градусов.
Обычно они идут омедненные стандартной длины 1,5м. Для подвалов, где низкие потолки, можно взять и покороче – 1,2м.
Самый распространенный диаметр стержней – 14мм.
Говорят, что чем выше пятно контакта с землей, тем лучше. Безусловно это так. Но не ждите каких-то супер улучшенных характеристик по сопротивлению при увеличении сечения.
Согласно формуле расчета заземления для одиночного вертикального заземлителя, диаметр не шибко влияет на общий показатель.
Не то, что вы ожидали, правда? Поэтому особого смысла переплачивать и покупать максимально толстые штыри нет.
Берите минимально допустимые по нормам. 
Что лучше, медь или цинк однозначно сказать нельзя. Каждый производитель всегда нахваливает именно свою продукцию.
Однако имейте в виду, что медное покрытие хотя и устойчиво к коррозии, но только до тех пор, пока его не повредили.
А поцарапать его можно очень легко. Например, при использовании газовых ключей, затягивая соединительные муфты.
Либо при вхождении в каменистую почву, сковырнув верхний слой острыми гранями камешков.
В этом случае медный защитный покров разрушается и место царапины начинает активно окисляться. Далее происходит постепенное, но неумолимое разрушение стального сердечника, вследствие чего резко ухудшается общее сопротивление всего контура.
Именно поэтому медное покрытие должно быть как можно толще. Рекомендуемое значение – не менее 0,25мм (включая резьбу!).
С цинком все наоборот. Такие штыри не особо боятся внешних повреждений. В них цинк по отношению к стальному сердечнику является восстановителем.
Поэтому здесь корродировать в первую очередь будет цинк, и только затем сталь. И пока весь цинковый слой не испортится, стальной сердечник будет чувствовать себя хорошо.
Тем не менее гарантийные сроки работы, указываемые производителями примерно следующие:
Еще бывают комплекты из нержавейки.
Такие предназначены для тех, кто вообще не экономит на электрике и хочет сделать контур, что называется “на века”.
Кстати, не смотря на все преимущества и хороший контакт, многие считают резьбовые соединения самым слабым местом подобных модульных систем.
Вспомните про водопроводные трубы, лежащие в земле. После нескольких лет эксплуатации в первую очередь в них ржавеют именно резьбовые муфты.
То же самое может произойти и со штырями. Кроме того, в момент забивания вибромолотом, нередко происходит ослабление соединения. Попросту говоря, резьба откручивается.
Опытные монтажники после каждого вхождение в грунт очередного стержня, подтягивают электрод по резьбе. В этот момент случается еще одна ошибка.
Затягивая гладкий штырь или муфту газовым ключом с насечками, вы царапаете и сдираете медный слой с поверхности. К чему это приводит, говорилось выше.
Через 3-4 года вместо полноценного электрода, у вас останется полая медная трубка с трухой из ржавчины внутри.
Так вы не будете касаться ни электрода, ни муфты.
Еще обратите внимание, что во всех муфтовых комплектах, сама муфточка немного шире диаметра стержня. Чем это чревато?
Более узкий электрод при заходе в землю вслед за такой муфтой, не будет достаточно плотно соприкасаться с поверхностью грунта. Для получения реальных показателей сопротивления иногда приходится выжидать несколько дней, пока земля не осыпится и не уплотнит все свободные места.
Поэтому многие предпочитают другой вид стержней для глубинного заземления. Например, как у OBO Беттерманн с системой BP (Bundes Post).
У таких комплектов штыри стыкуются между собой без резьбы, методом прессовки.
Это что-то типа соединения “шип-паз” с саморасклепывающимся штырем. При забивании шип намертво расклинивается в пазе и получается абсолютно монолитное соединение.
Иногда внутри отверстия на конце одного стержня может идти свинцовый шарик, который при ударах еще более герметично заполняет все пространство.
Поэтому, если не доверяете муфтам и хотите свести на нет человеческий фактор, покупайте подобные комплекты.
Всегда закручивайте эту головку до упора! Конструкция муфты и насадки таковы, что насадка должна проходить сквозь муфту до непосредственного соприкосновения со штырем.
Таким образом энергия удара будет передаваться на стержень, и не разрушит резьбу муфты.
Если у вас после вкручивания снизу муфты виднеется резьба, а на ударной головке сверху ее вообще не видно, значит вы собрали комплект неправильно.
При нормальной ситуации снизу никакой резьбы виднеться не должно, а вот сверху на забивном болту может остаться 1-2 витка. В противном случае муфту заклинит.
Одна его часть адаптирована для подключения штыря. Вторая, под посадочное место провода или шины заземления.
Так как шина чаще всего идет стальной, посреди пластины есть разделительная перегородка. Она необходима для предотвращения очага биметаллической коррозии при контакте разнородных металлов.
Каким образом производится весь монтаж? Во-первых, необходимо выкопать небольшой приямок глубиной 0,5м.
Далее накручиваете стартовый наконечник на первый стержень.
После чего, руками пробуем его забить в землю. Для облегчения вхождения в грунт подливайте водички.
При достаточно мягком грунте, поступательными движениями и ударами небольшого молотка, иногда получается целиком загнать первый штырь.
Почему это лучше попробовать сначала сделать вручную? При забивании первого или второго электрода, в этих верхних слоях зачастую попадаются камни. В случае ручной работы, электрод после этого легко вытаскивается наружу и переставляется на новое место.
А вот если вы с самого начала работали перфоратором, то плотность вхождения его в грунт будет таковой, что без раскопки еще на 1м его и вытащить то не получится.
После погружения первого заземлителя накручиваете муфту и вставляете второй прут.
Не забывайте про смазку. Она улучшает токопроводящие свойства и защищает резьбу от коррозии.
Также следите за тем, чтобы приямок постоянно был в воде. Это существенно улучшает вхождение электродов в грунт.
При этом обратите внимание на важный момент! Некоторые недобросовестные электрики таким дешевых способом пытаются обмануть заказчиков.
Забивают два, три электрода, обильно смочив приямок соленой водичкой, присыпают место свежей землицей и тут же делают замер. Показатели с таким грунтом первоначально могут быть в идеале.
А вот через несколько дней после просыхания почвы, все резко меняется. Только вы об этом даже не узнаете.
Без специальных измерительных приборов невозможно понять, насколько надежно и качественно сделан контур заземления. Можете только перекреститься и уверовать.
Второй и последующие электроды загоняете в землю ударным перфоратором большой мощности, или отбойным молотком.
То есть, лучше, чтобы это был не дорогой перфоратор Хилти, а дешевый ноу нэйм китайский отбойник. 
Кстати, есть комплекты заземлений, которые забиваются без отбойного молотка, а обычной кувалдой весом более 10кг.
Для этого понадобится специальный нагель, по которому и будут наноситься удары.
Здесь самое главное не сила удара и размер замаха, иначе быстро разобьете посадочное отверстие, а равномерность и поступательность движений.
При работе перфом следите за кривизной направляющей. Из-за сильного изгиба и вибраций, ударная головка нередко ломается!
После углубления очередного штыря делается замер. Там, где преобладает чернозем и суглинок с глиной, показатели всего с одного заземлителя уже могут достигать минимально требуемых 30 Ом. При погружении второго на глубину 3м, вполне реально приблизиться до 10 Ом.
А вот там, где песок, электроды один за одним будут просто улетать вниз, при этом не давая желаемого результата.
Но это конечно не относится к скальному грунту.
Если загнали почти все штыри из комплекта, а последний зашел наполовину и встал как мертвый, срезайте его болгаркой возле земли, оставив место под сжим.
При плохих результатах сопротивления, придётся отступить расстояние равное глубине уже забитых заземлителей и делать на новом месте второе. После чего соединять два контура горизонтальной шиной.
Что следует знать касательно замеров? Имейте в виду, если вы при монтаже постоянно подливали водичку в приямок, все замеры следует повторить на следующий день, когда грунт просохнет.
Иначе высока вероятность погрешности.
Если вам не удалось добиться нормы, а все штыри израсходованы, попробуйте залить в лунку электропроводящий состав для заземляющих устройств. Специальный порошок растворяете с водой и заливаете по стенкам электродов в скважину.
Сверху засыпаете все грунтом и трамбуете почву. Через сутки состав плотно забьет все щели и увеличит плотность прилегания грунта к заземлителю.
Замеры с выдачей протокола делаются в обязательном порядке! При подключении дома к электросетям, у энергетиков сетевой компании начинается масса вопросов.
При каких-то нюансах могут вообще отказать. А если у вас будет чертеж схемы заземления и протокол измерения, многие вопросы отпадут сами собой.
Поэтому, когда говорят, что контур заземления можно выполнить полностью самостоятельно своими руками, немного лукавят. Стороннюю организацию или эл.лабораторию с измерительными приборами все таки придется вызывать.
Раньше основным прибором для замера сопротивления контура заземления был М416 и два штыря к нему.
Сегодня все большую популярность получают цифровые аналоги. Например, такие как ИС-10 или измеритель 2120ER.
Обычным мультиметром это не делается!
При проверке модульно-штыревого заземления один колышек забивается на расстоянии четырехкратном от глубины заземлителя, другой на двухкратном. На обычном контуре (треугольник, квадрат, линия), технология немного другая.
А теперь об ошибке, о которой многие даже не догадываются.
Оно должно быть на один порядок выше, чем сопротивление заземления на ТП. 
Не нужно делать его с “запасом” и радоваться при этом. В противном случае при подключении по системе TN-C-S, вся “дрянь”, включая токи КЗ на землю, будет стекать в первую очередь не через трансформаторную подстанцию, а через заземление вашего дома!
Ток ведь не дурак, он будет стремиться туда, где сопротивление меньше. Именно поэтому многие, после того как сделают идеальный заземляющий контур, подключают свой частный дом по системе ТТ.
Вы то откуда знаете, все ли в порядке на трансформаторе у энергопередающей компании? И когда они там в последний раз делали проверку своего контура?
При достижении нормируемого сопротивления, на последнем отрезке устанавливается сжим для подключения проводника заземления или шины.
Данное место защищается ревизионным колодцем. Это может быть как заводская конструкция, так и самодельная из канализационной трубы.
Выбирайте те экземпляры, которые рассчитаны для применения в земле (оранжевого цвета).
Нельзя это место просто засыпать землей. Иначе когда у вас отвалится провод заземления, вы узнаете об этом только после серьезной аварии и вынужденной замены сгоревшей техники.
Зато иногда его оставляют прямо на поверхности без всякой защиты. Очень часто так делают в подвалах. Заземление при этом выводят цельной шиной на стену дома.
Но мы рассмотрим вариант с колодцем. На муфту одеваются две крышки. В одной из них по центру просверливается отверстие.
После чего туда монтируется гермоввод или сальник PG.
Такие ставятся на металлических распред шкафах. Рядышком или сбоку, сверлится еще одно отверстие для вывода проводника в гофре.
Центральный сальник необходим для плотного насаживания заглушки на цилиндрический штырь заземлителя.
Если не нашли подобных сальников, просто заделайте все отверстия после монтажа силиконовым герметиком. Далее подготавливаете медный заземляющий проводник.
Это провод ПуГВ и ПВ-3 сечением не менее 10мм2. Не желательно его подключать так, чтобы зачищенные жилы торчали наружу.
Лучше сделать это через прессовку наконечником, с последующей термоусадкой.
Поверх всех контактов на сжиме наматываете гидроизоляционную ленту.
Простая изолента здесь не годится!
После всех процедур защитная муфта закрывается сверху крышкой.
Не используйте в качестве такой защиты ревизионного колодца пластиковую бутылку.
Она никогда не создаст герметичности. Более того, наоборот будет задерживать воду в этом месте, постепенно разрушая контакты.
Как сделать подключение провода заземления и саму главную заземляющую шину в щитовой дома, читайте в отдельной статье.