Урбанізація сучасного людини, поява в побуті великої кількості технічних засобів, що використовують електрику, значно підвищили вимоги до електробезпеки, одним з основних компонентів якої є умисне заземлення відкритих частин електрообладнання, в нормальному положенні не знаходяться під напругою. Вони поширюються і на приватні будинки, власники яких несуть пряму відповідальність за безпеку будинку і його мешканців. Невеликі пізнання господаря в електротехніці можуть допомогти йому зробити самостійно умови проживання комфортними і безпечними для життя та здоров’я оточуючих.
Необхідність та умови заземлення в приватному будинку
До появи значної кількості побутового електрообладнання в приватному будинку не було необхідності в заземленні електропроводки. Зараз же, навіть на дачі, не кажучи вже про власному котеджі, встановлюють десятки електричних приладів, від зіткнення з корпусом яких можна отримати удар струмом.
Справа в тому, що з часом з-за зносу ізоляції на проводах їх опір зменшується, тому може виникнути пробій струму на корпус. Він може виявитися під напругою і стати смертельно небезпечним для користувачів.
Крім того, при тривалій експлуатації електроагрегатів на їх зовнішніх частинах накопичуються значні заряди статичної електрики, вплив якого на людину теж малоприємно. На завершення до всього вони випромінюють велику кількість електромагнітних хвиль, які не менш згубно впливають на здоров’я людей.
Правильна установка заземлення практично повністю позбавляє людину від цих небезпечних факторів, особливо дітей, які більш чутливі до їх впливу.
Є ще одна природна і сама ризикована причина, по якій необхідність встановлення заземлення зростає – це вплив грозової блискавки. Причому, чим менше відстань між грозовою хмарою і підстильною поверхнею (тобто дахом будинку), тим більше ймовірність «пробою». Тому в регіонах з частими та інтенсивними літніми грозами, та ще, якщо будинок виявився вище щодо навколишніх споруд, встановлювати блискавковідвід потрібно в обов’язковому порядку.
Штучне і природне заземлення
Перш ніж встановлювати заземлення, необхідно визначитися з основними термінами і принципом його роботи. Згідно з Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ):
- штучне заземлення – навмисне електричне з’єднання будь-якої точки мережі, електроустановки чи обладнання з заземлюючим пристроєм;
- заземлювальний пристрій (ЗУ) – конструкція, що складається із заземлювача і заземлювальних провідників;
- заземлювач – провідник з металу, який безпосередньо з’єднується з землею;
- заземлюючі провідники – система металевих провідників, які з’єднують заземлювач з електричним обладнанням.
До природно заземленим відносяться конструкції і будівлі, які постійно знаходяться в землі, а в якості заземлювача служить, наприклад, залізобетонний фундамент.
До природним заземлителям також відносяться металеві системи підземних трубопроводів (водопровід, каналізація, свердловини) або металеві конструкції будівель і споруд, глибоко входять в землю.
У відповідності з ПУЕ, трубопроводи, прокладені під землею, можуть бути використані в якості природного заземлення лише в тому випадку, якщо стики труб були з’єднані зварюванням. Використовувати в даних цілях нафто-, газо – і бензопроводи забороняється.
В якості штучних заземлювачів використовують металеві конструкції, що складаються з вертикальних і горизонтальних провідників (труби, куточки, смуги) та з’єднані у вигляді контуру або гребінки.
Принцип роботи цієї системи полягає в тому, що при «витоку» електроструму на відкриті металеві поверхні обладнання заземлювальний пристрій дозволяє миттєво переправити частину його в грунт, причому в залежності від ємності ЗУ до значень, безпечних для здоров’я людини або практично повністю. Це рівноцінно тому, як якщо б краплю концентрованої кислоти розвести в склянці або відрі води – сама по собі вона дуже шкідлива для здоров’я, а ось розчин, особливо у відрі, небезпеки вже не представляє.
У свою чергу обсяг місткості захисної споруди залежить не тільки від розміру конструкції, але і питомого опору (провідності) грунту, в який воно буде монтуватися.
Таблиця 1
З таблиці 1 видно, що кращою провідністю мають торф, чорнозем, садова земля, глина суглинок, тому саме ці грунти краще всього підходять для заземлення. Скельні породи, піски для цих цілей використовувати не можна.
Вимоги ПУЕ по установці ЗУ
Контур заземлення приватного будинку повинен бути виконаний у відповідності з нормами Правил пристрою електроустановок. Повне їх дотримання з розробкою проекту, складанням необхідних перевірочних документів після установки, актированием робіт, залученням для цього спеціалістів – дуже витратний захід. На ці витрати йдуть зазвичай при будівництві нового житла.
Що ж стосується будівель, що вже знаходяться в експлуатації, то завдання їх власників при установці захисної споруди полягає в забезпеченні насамперед своєю електробезпеки, а для цієї мети досить дотримуватися лише окремих положень документа. Причому, використовуючи б/в матеріали, зробити це своїми руками цілком бюджетно і реально.
Але для початку необхідно переконатися, чи можна це виконати при старій проводці. Розведення повинна бути виконана трехжильными проводами (третя з яких забарвлена в жовто-зелений колір, як раз і буде використовуватися для заземлення). А ось якщо встановлені двожильні, без “землі” – доведеться міняти на нові, причому з трьома жилами – при використанні однофазного струму з напругою 220 в і з п’ятьма – якщо є і трифазний струм з 380 Ст.
Щоб заземлювальний пристрій міг впоратися зі своїм завданням, його ємність повинна бути більше “місткості” всього використовуваного в домі обладнання й електропроводки, в іншому випадку воно тільки посилить небезпеку. Тому в якості матеріалу для його виготовлення у відповідності з ПУЕ можна застосовувати мідні і сталеві стрижні, арматуру, кутники, труби з поперечним перерізом не менше, ніж передбачено в таблиці 1. 7. 4.
Для приватного будинку оптимальними за конструкцією і розміром є ЗУ у вигляді трикутного контуру зі сторонами 3 м, виготовлені з трьох вертикально розташованих, сталевих куточків з полицею 50 мм і довжиною 2,5 м, з’єднаних між собою сталевою смугою шириною 40 мм або круглим прутом діаметром не менш 10 мм. вони Встановлюються на відстані не менше 1 м і не більше 10 м від будівлі, в затінених і найбільш зволожених місцях. Так як верхні шари грунту володіють великим опором, ніж нижні, то монтаж споруди починають з траншеї, виритій на глибину 0,7 м.
Крім ЗУ для усунення наслідків витоку струму в мережу додатково вбудовують на фазовому проводі пристрій захисного відключення (УЗО), яке в цьому випадку миттєво спрацьовує, відключаючи всю проводку.
Але навіть його наявність не врятує будинок від негативних результатів, якщо до цього заземлення приєднати ще й блискавковідвід. Оскільки для поглинання найпотужнішої енергії грозового заряду ємності його просто не вистачить, і тоді струм піде у зворотний бік, розплавляючи на своєму шляху всі провідники із-за того, що у ПЗВ є деяка реакція, і вона не встигає вчасно відключитися. Тому для захисту від блискавки необхідно споруджувати свій контур на віддалі від першого.
Монтаж контуру заземлення
Монтаж слід почати з прокладання заземлюючого мідного кабелю перетином не менше 4 квадратів від силового електрощита до місця майбутнього з’єднання з виходом до контуру заземлення. В щиті він приєднується до головної заземлювальної шини (ГЗШ). В ньому ж на розриві фазового дроту можна встановити УЗО. Якщо в будинку є введення мережі напругою 380 вольт, то від нього повинен прокладатися окремий провідник перерізом не менше 10 кв. мм.
Далі можна приступати до установки самого контуру. Для цього на відстані не менше 1 м і не більше 10 м від стіни, з якої виведений заземлюючий провідник від щитка, прокапывается траншея глибиною не менше півметра у вигляді рівностороннього трикутника з довжиною сторін 3 м і напрямком одного з кутів в бік будинку. Потім від нього слід докопати її до фундаменту.
У вершинах отриманої фігури потрібно розкопати ями обсягу, який забезпечить комфортне виконання наступних робіт. У середину цих поглиблень забиваються вертикальні заземлювачі (електроди) довжиною 2-3 м (із залишенням решт до 10 см), в якості яких використовуються сталеві куточки з полицею 40-50 мм або круглі стержні діаметром не менше 12 мм Для полегшення цієї трудомісткої роботи кінець кутника можна загострити або, якщо є можливість, пробурити ями на всю довжину стрижнів.
До залишеним ділянок електрозварюванням, щільно, в “напустку” горизонтально приварюються сталеві смуги шириною 30-40 мм або “кругляк” діаметром не менше 10 мм, замикаючи їх у єдиний контур. Такий же елемент грунтовно кріпиться на найближчий до стіни кут з наступним викладенням його до місця виходу мідного кабелю і, щоб їх з’єднати між собою, до кінця провідника ЗУ зварюванням закріплюється болт 8 М.
З’єднання елементів конструкції, які тривалий час будуть перебувати в землі, повинні бути зварними і покритими струмопровідними матеріалами на основі бітуму (фарбу використовувати не можна, вона диэлекритричная). Болтові кріплення не допускаються, так як з часом вони кородують, погіршуючи якість заземлення.
По завершенні складання контур заземлення щільно засипається землею.
Перевірка готовності заземлюючого пристрою
Перевірити, наскільки якісно був проведений монтаж контуру заземлення, можна за допомогою звичайного побутового мультиметра, звіривши напруги між: заземлюючий провідник – фаза і нульовий провід – фаза. При незначній їх різниці можна бути впевненим, що роботи виконані правильно. Якщо вона значна – якесь з’єднання виконано неякісно і його доведеться переробляти.
Таку перевірку можна зробити і без приладів, за допомогою “контрольки” – патрона з лампочкою і оголеними проводами, один з яких потрібно докласти до потенціалу, а другий на “нуль”. Лампа яскраво засвітить, після цього його слід підключити до жовто-зеленого провіднику – яскравість повинна зменшитися або залишитися колишньою. Це підтвердження того, що “земля” працює. Якщо ж нитку розжарення буде трохи тліти або згасне – з спорудою є проблеми.
Мультиметром можна заміряти і опір ЗУ, одного з основних його якісних показників. А так як прилади цього класу мають велику похибку, їх показання не визнаються при складанні офіційних документів, але для домашнього користування вони цілком достатні. Нормативами ПУЕ (пункт 7. 1. 101 сьомої редакції видання 2016 р.) визначено, що для житлових об’єктів, які експлуатують мережі з напругою 220 або 380 вольт, воно не повинно перевищувати 30 Ом.
Для виконання цих вимірів необхідно встановити ще один заземлювач. В його якості можна використовувати будь-сталевий або мідний штир перерізом не менше 5 мм, який потрібно увіткнути на відстані 5-10 метрів від контуру на глибину до 1,5 м. Так як мультиметри не комплектуються довгими проводами, то варто знайти ще й провід з хорошим перетином, щоб дотягнутися від цього електрода до нейтрального виходу, а клема потенціалу підключається до виходу ЗУ.
Струм, пущений включенням певної кнопки на приладі, пройде по замкнутій ланцюга “контур – земля –допоміжний стрижень – прилад” і визначить загальний питомий опір споруди та прилеглої до нього грунту. Воно прямо пропорційно напрузі між клемами мультиметра і обернено пропорційно заряду, який зміг за неї пройти. Чим більше пройшло, тим вище провідність і заземлюючі властивості контуру.
Щоб ці свідчення були правдивіше, необхідно по можливості позбутися від оточуючих перешкод: встановити прилад горизонтально, впевнитися, що поруч немає потужних электроизлучателей.
Такі виміри в подальшому доведеться проводити регулярно, не рідше одного разу на рік, так як з часом сталеві штирі, які тривалий час знаходяться в землі, почнуть покриватися корозією, яка є вкрай сильним ізолятором, ухудшающим провідність. Тому, якщо опір контура виявиться вище нормативного, його необхідно буде замінити або реконструювати. Ідеальним варіантом могло б стати використання в якості заземлювачів омедненных куточків або мідних стрижнів, але це дуже дорогі матеріали.
Більш точні свідчення можна отримати тільки за допомогою спеціальних приладів для вимірювання заземлення, мегомметров типу М416 або Ф4103-М1, в яких на відміну від мультиметрів використовуються способи многопроводникового підключення додаткових електродів. А якщо для цього залучити фахівців енергозабезпечуючих мереж, які в своїх вимірах використовують всілякі поправочні коефіцієнти навколишнього середовища, ці цифри виявляться правдивіше.
Схема підключення мегомметра М416 при вимірі опору контуру заземлення:
Особливості облаштування громовідводу
Особливістю монтажу громовідвід, що складається з трьох елементів (приймача, струмовідводу і заземлювача), є те, що при встановленні компонентів, що не відповідають розрахунковим даними, “непрохана гостя” з неба, що несе в собі непередбачувано потужний заряд, який ніякої контур заземлення не в змозі прийняти, зворотним струмом просто розплавить всю конструкцію, викликавши пожежа будинку. Тому всі її складові повинні мати достатню провідністю і бути добре ізольовані вогнетривкими матеріалами від легкозаймистих частин будівлі.
У продажу є готові комплектуючі для щогли, але вони дорогі, а складності у виготовленні цих споруд немає, тому їх легко зробити власними руками з підручних матеріалів. Для блискавкоприймача використовуються мідні або сталеві стрижні довжиною 0,5-2 метри і перетином: мідних – 35 кв. мм, сталевих – 70 кв. мм.
При цьому слід враховувати: одна вертикаль в змозі покрити площу, радіус якої дорівнює 1,5 її величини. Тобто якщо висота будинку з штирем становить 6 м, то він буде 9 м. Тому при необхідності їх встановлюють кілька, приєднавши до одного струмовідводу, в якості якого використовується мідна або алюмінієва дріт завтовшки 6 мм
У приватних будинках, покритих шифером, часто застосовують горизонтальні приймачі, в якості яких використовують сталевий трос товщиною не менше 5 мм, натягнутий над коником даху на дерев’яних стовпчиках.
Покрівлю, виготовлену з профнастилу, металочерепиці та іншого металевого покриття, можна застосовувати як блискавкоприймач. В цьому випадку матеріал повинен бути не тонше 0,4 мм, а під ним відсутній легкозаймисті предмети. До такої даху достатньо приєднати струмовідвід і вивести його на заземлювач.
Всі з’єднання щогли повинні бути болтові або зварні, а компоненти прокладені по найкоротшій лінії до землі. Перед тим як під’єднати до контуру заземлення, потрібно мультиметром виміряти опір, підключивши потенціал і нейтраль до її кінців – воно повинно бути не більш 10 Ом.
Що стосується заземлюючого пристрою для блискавковідводи, то його слід робити окремо від мережевого і на значній віддалі. Звичайно, зараз вже є обладнання, яке дозволяє звести все в одне ЗУ, але вартість його настільки висока, що значно перевищить облаштування двох.
