Заземление частного дома: система, контур и схема

Зачем дому заземление

Заземление защищает людей от поражения током при повреждении изоляции. Если фаза попала на металлический корпус стиральной машины, бойлера или насоса, по защитному проводнику идёт ток, и срабатывает автомат или УЗО, отключая повреждённую линию. Без заземления корпус остаётся под напряжением до тех пор, пока его не коснётся человек. Кроме того, заземление нужно для работы УЗИП, правильной работы газовых котлов с контролем пламени, снижения помех от частотников и электроники. Для частного дома с металлическими трубами, баней, скважиной и уличными розетками это обязательная часть электрики.

Системы TN-C-S и TT

Система TN-C-S — самая распространённая для домов, подключённых к воздушной линии. От линии приходит проводник PEN, совмещающий функции нулевого рабочего и защитного. На вводе в дом его разделяют на N и PE и в точке разделения выполняют повторное заземление на контур дома. Защита при пробое на корпус работает через автоматы и УЗО. Слабое место — PEN линии: если он оборвётся, а повторное заземление дома слабое, на корпусах может появиться опасный потенциал.

Система TT не зависит от PEN линии: защитный проводник дома связан только с собственным заземлителем, а нулевой рабочий проводник линии — отдельно. Здесь обязательны УЗО на всех линиях, потому что ток замыкания на корпус через землю обычно слишком мал для срабатывания автомата. TT выбирают, если линия старая, PEN ненадёжен или так требуют технические условия сетевой организации. Систему согласуют с сетевой организацией и электриком.

Контур заземления

Классический контур — три вертикальных электрода из стального уголка, круга или трубы длиной 2–3 м, забитых в вершинах треугольника на расстоянии не меньше их длины друг от друга и соединённых горизонтальной стальной полосой на глубине 0,5–0,7 м. Соединения — сваркой, а не болтами в земле. От контура к дому прокладывают полосу или проводник до главной заземляющей шины в щите. Контур делают на расстоянии около метра и больше от фундамента, в стороне от дорожек.

Модульно-штыревое заземление

Альтернатива классическому контуру — модульно-штыревое заземление: омеднённые стальные штыри по 1,5 м свинчиваются муфтами и забиваются вглубь отбойным молотком на 6–15 м и больше. Глубокий электрод достигает влажных слоёв грунта, которые не промерзают и не пересыхают, поэтому сопротивление получается стабильнее и часто ниже, чем у мелкого контура, а площадь на участке почти не нужна. Комплекты продаются готовыми, монтаж занимает несколько часов. Для каменистых грунтов этот способ подходит хуже.

Разделение PEN

В системе TN-C-S точку разделения PEN на N и PE делают во вводном щите дома. PEN подключают к шине PE, от неё — перемычку на шину N, и с этой точки дальше идут раздельные проводники. К шине PE подключают проводник от контура заземления — это и есть повторное заземление. Главное правило: после точки разделения N и PE больше нигде не соединяются — ни в розетках, ни в щитах групп. Нарушение правила приводит к ложным срабатываниям УЗО и опасным токам по защитным проводникам.

Сопротивление заземления

Качество заземления характеризует его сопротивление растеканию тока. Для повторного заземления PEN в системе TN-C-S правила устройства электроустановок задают предельные значения в зависимости от напряжения сети; для сети 380/220 В это десятки ом для каждого повторного заземления. В системе TT требование вытекает из условия срабатывания УЗО и безопасного напряжения прикосновения; на практике стремятся к значениям в единицы–десятки ом. Чем ниже, тем лучше, особенно если на доме есть молниезащита и УЗИП. Конкретную норму для вашей схемы назовёт электрик или проектировщик.

Измеряют сопротивление специальным прибором, а не мультиметром. Электролаборатория выдаст протокол, который пригодится при сдаче электроустановки и при проверках. Если сопротивление велико, добавляют электроды или углубляют их.

Уравнивание потенциалов

Кроме заземления, в доме выполняют уравнивание потенциалов: соединяют с главной заземляющей шиной все металлические части, которые могут оказаться под разным потенциалом, — металлические трубы водопровода и отопления на вводе в дом, металлические части каркаса, газовую трубу через изолирующую вставку по правилам газовой службы. В ванной и бане выполняют дополнительное уравнивание: металлическую ванну, поддон, трубы соединяют проводником с защитным проводником. Цель — чтобы при аварии между любыми двумя металлическими предметами, которых одновременно может коснуться человек, не возникало опасного напряжения.

Скважина, баня, гараж

Насос в скважине — металлический корпус в воде, к которому подходит кабель. Его корпус заземляют через PE-жилу кабеля, а оголовок и обсадную трубу, если они металлические, присоединяют к системе уравнивания потенциалов. Отдельно стоящие баня, гараж и мастерская получают питание от дома и имеют свой щит; PE от дома приходит по кабелю, а при длинной линии полезен дополнительный заземлитель у постройки. В бане требования к заземлению и уравниванию строже из-за влажности. Подробно о защите линий — УЗО или дифавтомат.

Старый дом без заземления

Во многих старых домах проводка двухпроводная, без защитного проводника, а розетки без заземляющих контактов. Делать «зануление» в розетке — соединять перемычкой ноль и заземляющий контакт — опасно: при обрыве нуля или ошибке в фазировке корпус прибора окажется под фазным напряжением. Правильный путь — сделать контур, выполнить систему заземления на вводе и проложить новые линии с PE-проводником хотя бы для ванной, кухни, котла, насоса и уличных розеток. До реконструкции хоть как-то защищают УЗО на 30 мА, но это не замена заземлению. Подробно — УЗО или дифавтомат.

Порядок работ

Грунт и сезоны

Сопротивление заземлителя зависит от грунта и сезона. Влажная глина и суглинок дают низкое сопротивление, сухой песок и каменистый грунт — высокое. Зимой верхний промёрзший слой почти не проводит ток, а летом в засуху пересыхает. Поэтому электроды делают такой длины, чтобы их нижняя часть всегда находилась во влажном, непромерзающем слое, а глубинное модульное заземление особенно выигрывает в сухих и холодных районах. Соль вокруг электродов не используют: она ускоряет коррозию, и через несколько лет контур разрушится.

Частые ошибки

Пример: дом с воздушным вводом

Дом в посёлке, воздушный ввод СИП с PEN, двухпроводная старая проводка. Сетевая организация подтвердила систему TN-C-S. Сделали модульно-штыревое заземление глубиной 9 м у стены котельной, вывели проводник на главную заземляющую шину во вводном щите, разделили PEN на N и PE. Новые линии на кухню, в ванную, к котлу, насосу и уличным розеткам проложили трёхпроводным кабелем с УЗО. Выполнили уравнивание потенциалов металлических труб на вводе. Электролаборатория измерила сопротивление — в пределах нормы, проверила срабатывание УЗО. После этого поставили УЗИП класса 1+2: теперь ему есть куда отводить импульсы. Подробно — УЗИП для частного дома.

Проводник от контура к дому

От контура к главной заземляющей шине в щите прокладывают стальную полосу или медный проводник. Сечение выбирают по правилам и проекту: для заземляющего проводника от контура обычно используют стальную полосу не меньше 4×40 мм под землёй или медный проводник достаточного сечения внутри здания. Если на доме есть молниезащита и УЗИП класса 1, требования к сечению выше. Место ввода в здание защищают от механических повреждений, а соединение с шиной делают болтовым с возможностью отсоединения для измерений.

Главная заземляющая шина

Главная заземляющая шина — медная или стальная шина во вводном щите или рядом с ним, к которой сходятся проводник от контура, PE-проводники групповых щитов, проводники уравнивания потенциалов и проводник УЗИП. Это центральная точка всей системы заземления дома. Каждый проводник подключают отдельным зажимом, а не друг на друга. Шину маркируют, и рядом хорошо иметь схему, какой проводник куда идёт: это упрощает проверки и измерения.

Заземление и молниезащита

Если на доме есть молниеприёмник, его заземлитель и заземлитель электроустановки соединяют в общую систему по проекту, а во вводном щите ставят УЗИП класса 1. Раздельные заземлители, не связанные между собой, опасны: при ударе молнии между ними возникает большая разность потенциалов, и она может пробить изоляцию проводки внутри дома. Проект молниезащиты частного дома делают по отдельным нормативам, и это работа для специалиста. Подробно об УЗИП — УЗИП для частного дома.

Заземление и генератор

Если дом питается от генератора через перекидной рубильник, генератор присоединяют к той же системе заземления дома, а схему соединения его нейтрали с землёй выбирают с учётом системы TN-C-S или TT. Это нужно для работы УЗО и контроля пламени газового котла при работе от генератора. Подробно — заземление генератора.

Как часто проверять

Контур в земле со временем корродирует, особенно в агрессивных грунтах и при болтовых соединениях. Периодические измерения показывают, не выросло ли сопротивление. Если выросло — добавьте электроды.

Сколько стоит и что выбрать

Классический контур из уголка и полосы дешевле по материалам, но требует сварки и земляных работ. Готовый модульно-штыревой комплект дороже по материалам, но монтируется быстро, без траншей и сварки, и обычно даёт лучшее и более стабильное сопротивление. Для небольшого участка, каменистой поверхности с мягким грунтом под ней и сухих районов модульное заземление часто практичнее. Добавьте к бюджету работу электрика во вводном щите и измерения электролаборатории: без них нельзя быть уверенным, что защита работает.

Почему нельзя на трубу

Старая привычка — «заземлить» прибор на водопроводную трубу или батарею отопления. Сейчас трубы часто пластиковые, и металлический отрезок у прибора ни с какой землёй не связан. Даже металлические трубы могут иметь пластиковые вставки, резиновые прокладки и разъёмные соединения, которые разрывают цепь. При пробое изоляции ток пойдёт по трубе и окажется на кранах и батареях в других помещениях. А газовая труба вообще категорически не допускается как заземлитель: искра в неудачном месте опасна. Трубы присоединяют к системе уравнивания потенциалов, но заземлителем служит только специально выполненный контур.

Заземление и УЗО работают вместе

Заземление и УЗО дополняют друг друга. Заземление создаёт путь для тока утечки при пробое на корпус, УЗО обнаруживает этот ток и отключает линию за доли секунды. Без заземления УЗО сработает только тогда, когда ток пойдёт через тело человека; без УЗО заземление не отключит линию при небольшом токе утечки, которого недостаточно для срабатывания автомата. Поэтому современная электрика частного дома — это всегда пара: заземление и УЗО на розеточных, влажных и уличных линиях.

Документы и проверки

После монтажа системы заземления полезно получить протокол измерений от электролаборатории: сопротивление заземляющего устройства, проверку металлосвязи, проверку срабатывания УЗО. Протокол может понадобиться при подключении дома к сети, при страховании и при проверках сетевой организации. Сохраните также схему щита с указанием системы заземления, места разделения PEN и расположения контура на участке: через несколько лет, при ремонте или продаже дома, эта информация очень пригодится. Новому владельцу или приглашённому электрику не придётся гадать, что и как сделано, и вскрывать щит наугад. Фотографии контура до засыпки траншеи с отметками расстояний от углов дома — ещё одна полезная деталь: по ним легко найти электроды через годы, если понадобится добавить новые или проверить соединения.

Частые вопросы