Herstellung einer Erdungsschleife in einem Privathaus - Berechnung und Installation der Schaltung

Die Erdung in einem Einfamilienhaus, die Berechnung der Stromkreise und die Installation des Systems sind für die Sicherheit des Hauses unerlässlich. Die Erdung erfüllt nur dann ihre volle Funktion, wenn die Schaltung richtig gewählt ist und alle Vorschriften und Auflagen eingehalten werden. Der Selbsteinbau erfordert die Kenntnis der Konstruktionsprinzipien und Fertigungsregeln.

Muss ein Privathaus geerdet werden?

Bei der Verwendung von Elektrogeräten im Haus besteht immer die Gefahr, dass die Isolierung der Leitungen beschädigt oder kurzgeschlossen wird. In einem solchen Fall führt jeder menschliche Kontakt mit der Gefahrenzone zu einem Stromschlag, der tragisch enden kann. Der Strom fließt immer in Richtung Erde, und der menschliche Körper wird zum Leiter, der das beschädigte Gerät mit der Erde verbindet.

Was leistet die Erdung? Im Wesentlichen handelt es sich um ein System, das den kürzesten Weg für elektrischen Strom bietet. Nach den Gesetzen der Physik wählt er den Leiter mit dem geringsten elektrischen Widerstand, und der Stromkreis hat diese Eigenschaft. Fast der gesamte Strom wird zur Erdungselektrode geleitet, so dass nur ein Bruchteil des Stroms durch den menschlichen Körper fließt und keinen Schaden verursachen kann. Auf diese Weise gewährleistet ein Erdungskreis die elektrische Sicherheit. In den gesetzlichen Vorschriften (GOSTs, SNiPs, PUEs) ist festgelegt, dass jedes private Wohngebäude für Wechselstromnetze über 40 V und Wechselstromnetze über 100 V damit ausgestattet sein muss.

Ein Erdungssystem sorgt nicht nur für Sicherheit, sondern erhöht auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Geräte. Es gewährleistet den stabilen Betrieb von Anlagen, schützt vor Überspannungen und verschiedenen Netzstörungen und reduziert den Einfluss externer elektromagnetischer Strahlungsquellen.

Die Erdung darf nicht mit Blitzableitern (Blitzableitern) verwechselt werden. Obwohl das Prinzip ähnlich ist, haben sie eine andere Funktion. Blitzableiter leiten Blitzentladungen in den Boden ab, wenn sie in ein Haus einschlagen. Dadurch entsteht eine starke elektrische Ladung, die nicht in das interne Netz eindringen darf, da sie das Kabel schmelzen kann. Deshalb verläuft die Blitzschutzleitung von den Empfängern auf dem Dach in einem äußeren Stromkreis und darf sich nicht mit der Erdungsleitung, der inneren Leitung, überschneiden. Der Blitzableiter und die Erdungsleitung können einen gemeinsamen unterirdischen Stromkreis haben (wenn es eine Reserve im Querschnitt gibt), aber die Leitungen müssen getrennt sein.

Erdungssysteme: Welches ist das beste?

Die Erdungsanlage eines Einfamilienhauses hängt von der Art der Netzversorgung ab. In den meisten Fällen handelt es sich um ein TN-C-System. Ein solches System wird durch ein zweiadriges Kabel oder eine zweiadrige Freileitung mit einer Spannung von 220 V und ein vieradriges Kabel oder eine vieradrige Leitung mit 380 V gewährleistet. Mit anderen Worten, eine Phase (L) und ein kombinierter Schutzleiter (PEN) sind mit dem Haus verbunden. In kompletten, modernen Netzen ist der PEN-Leiter in getrennte Leiter - den Arbeits- oder Neutralleiter (N) und den Schutzleiter (PE) - aufgeteilt und die Versorgung erfolgt über eine drei- bzw. fünfadrige Leitung. In Anbetracht der oben genannten Optionen kann das Erdungsschema aus 2 Varianten bestehen.

TN-C-S-System

Ermöglicht die Aufteilung des PEN-Ableiters in parallele Leiter. Zu diesem Zweck wird der PEN-Leiter im Einspeisefeld auf 3 Sammelschienen aufgeteilt: N ("Neutral"), PE ("Erde") und eine Splitterschiene für 4 Anschlüsse. Außerdem dürfen sich die N- und PE-Leiter nicht berühren. Die PE-Sammelschiene ist mit dem Gehäusekörper verbunden und der N-Leiter ist auf Isolatoren montiert. Der Erdungsstromkreis wird zum Sammelschienenverteiler geführt. Zwischen dem N-Leiter und dem Erdungsschalter ist eine Querverbindung von mindestens 10 mm² (Kupferquerschnitt) installiert. Nullleiter und Erde kreuzen sich in der weiteren Verdrahtung nicht.

Informationen! Es ist wichtig zu beachten, dass dieses System nur mit einem Fehlerstromschutzschalter (RCD) und einem Fehlerstromschutzschalter (RCB) wirksam ist.

CT-Anlage

Bei diesem System ist es nicht notwendig, die Leiter zu trennen, da der Neutralleiter und der Erdleiter bereits in einem geeigneten Netz getrennt sind. Der richtige Anschluss wird einfach im Gehäuse vorgenommen. Der Erdungsstromkreis ist mit dem Schutzleiter (Ader) verbunden.

Die Frage, welches Erdungssystem besser ist, lässt sich nicht eindeutig beantworten. Ein TT-System ist einfacher zu installieren und erfordert keine zusätzlichen Schutzeinrichtungen. Die überwiegende Mehrheit der Netze arbeitet jedoch nach dem TN-C-Prinzip, was die Verwendung des TN-C-S-Schemas erzwingt. Darüber hinaus ist es nicht unüblich, dass im Haus zwei Leitungen verlegt werden. Bei TN-Erdung steht das Gehäuse solcher Geräte unter Spannung, wenn die Isolierung versagt. Die TN-C-S-Erdung ist dann viel zuverlässiger.

Was ist eine Erdungsschleife: Definition und Aufbau

Eine Erdungsschleife ist eine spezielle niederohmige Konstruktion aus elektrisch leitfähigem Material, die die sofortige Ableitung von elektrischem Strom in den Boden ermöglicht. Es besteht aus 2 miteinander verbundenen Teilen - einem Innen- und einem Außensystem. Ihr zuverlässiger Anschluss erfolgt in der Eingangsstromtafel.

Das Teilsystem für den Außenbereich muss so ausgelegt sein, dass das elektrische Signal in den Boden übertragen und über ein Gebiet verteilt werden kann. Es basiert auf mehreren im Boden vergrabenen Elektroden, die mit Hilfe von Platten miteinander verbunden sind. Von den Platten führt eine Stromschiene mit ausreichendem Querschnitt in die Schalttafel, wo sie mit dem internen Teilsystem verbunden ist. Jede Elektrode ist ein Metallstift, der bis zu einer bestimmten Tiefe eingegraben (eingehämmert) wird.

Das interne Teilsystem ist die Verdrahtung des Erdungskreises im gesamten Haus. Die Leitungen von der Schalttafel verzweigen sich zu den Steckdosen, zu den Gehäusen leistungsfähiger elektrischer Geräte und zu den Metallleitungen (Rohren). Die einzelnen Leiter werden zu einer gemeinsamen Sammelschiene zusammengefasst, die mit der Sammelschiene des externen Stromkreises verbunden wird.

Das Prinzip der Erdungsschleife ist ganz einfach. Elektrische Ladungen, die sich in metallischen Elementen (Anlagengehäuse, Rohrleitungen, Armaturen usw.) ansammeln, wenn die Isolierung von Netzleitern beschädigt oder von außen induziert wird, strömen durch die Leitungen des internen Teilsystems, das einen geringen elektrischen Widerstand aufweist, in den Stromkreis des externen Teilsystems. Durch die im Boden vergrabenen Elektroden "fließt" es in den Boden. Die Erde wiederum verfügt über eine enorme Kapazität, die es ihr ermöglicht, solche Leckagen von Elektrizität ungehindert zu "absorbieren".

Arten von Erdungskreisen

Um den Strom schnell in den Boden zu "versenken", verteilt das Outdoor-Subsystem den Strom auf mehrere Elektroden, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind, um die Ableitfläche zu vergrößern. Es gibt 2 Hauptarten von Stromkreisverbindungen.

Dreieck - geschlossener Kreislauf

In diesem Fall handelt es sich um 3 Stifte, die in Streifen in einem gleichschenkligen Dreieck verbunden sind. Der Abstand zwischen den Elektroden wird nach folgendem Prinzip gewählt: Der Mindestabstand entspricht der Länge des unterirdischen Teils der Elektrode (Tiefe), der Höchstabstand beträgt 2 Tiefen. Bei einer Standardvergrabungstiefe von 2,5 m beispielsweise wird die Seite des Dreiecks zwischen 2,5 und 5 m gewählt.

Linear

Diese Version besteht aus mehreren Elektroden, die in einer Linie oder einem Halbkreis angeordnet sind. Ein offener Kreislauf wird verwendet, wenn die Fläche des Grundstücks die Bildung einer geschlossenen geometrischen Figur nicht zulässt. Der Abstand zwischen den Stiften beträgt das 1-1,5fache der Tiefe. Der Nachteil dieser Methode ist die größere Anzahl von Elektroden.

Diese Typen werden am häufigsten für die Erdung eines Privathauses verwendet. Im Prinzip kann ein geschlossener Stromkreis auch in Form eines Rechtecks, eines Polygons oder eines Kreises gebildet werden, allerdings wird dann eine größere Anzahl von Stiften benötigt. Der Hauptvorteil geschlossener Systeme besteht darin, dass sie auch dann noch voll funktionsfähig sind, wenn das Bündel zwischen den Elektroden unterbrochen wird.

Wichtig! Der Leitungsstromkreis funktioniert nach dem Daisy-Chain-Prinzip, und eine Beschädigung des Jumpers setzt einen bestimmten Abschnitt davon außer Betrieb.

Regeln und Anforderungen für eine Erdungsschleife

Damit die Erdungsschleife effizient funktioniert, muss sie bestimmte Regeln einhalten:

1. Die Außenkontur muss mindestens 1 m und darf höchstens 10 m vom Haus entfernt sein. Der optimale Abstand beträgt 2-4 Meter zum Fundament.
2. Die Tiefe der Elektroden sollte innerhalb von 2-3 m gewählt werden. Ein 20-25 cm langes Stück Bolzen wird auf der Oberfläche belassen, um eine Streifenverbindung herzustellen.
3. Vom Einspeisefeld bis zum Stromkreis wird eine Stromschiene mit einem Mindestquerschnitt von 16 mm² verlegt.
4. Die Elektroden sind nur durch Schweißen miteinander verbunden. Im Paneel kann die Verbindung mit Bolzen hergestellt werden.
5. Der Gesamtwiderstand der Anlage darf 4 Ω bei 380 V und 8 Ω bei 220 V nicht überschreiten.

Der externe Erdungskreislauf wird im Erdreich verlegt, was hohe Anforderungen an seine Konstruktion stellt. Sie muss unterhalb der Frostgrenze des Bodens angebracht werden, da das Aufquellen des Bodens die Elektroden herausdrückt. Während des Betriebs darf die Korrosion das Metall nicht zerstören und seinen elektrischen Widerstand nicht übermäßig erhöhen. Die Stärke der Stangen sollte es ermöglichen, sie in harten Boden zu treiben.

Erdungsberechnungen für ein Privathaus: Formeln und Beispiele

Die Erdungsberechnungen für ein Privathaus basieren auf Formeln zur Berechnung des Stromflusswiderstands von Elektroden. Beispiele sind unten aufgeführt.

Erdungswiderstand

Für eine einzelne Stange gilt die Formel:

wobei ρ eq der äquivalente spezifische Widerstand eines einzelnen Bodens ist (ausgewählt aus Tabelle 1 für den spezifischen Boden);

• L - Länge der Elektrode (m);
• d - Durchmesser der Elektrode (m);
• T - Abstand von der Mitte der Elektrode zur Bodenoberfläche (m).

Tabelle 1

Abmessungen und Abstände für Erdungselektroden

Die Anzahl der Elektroden in einer Schleife kann nach folgender Formel berechnet werden

Rn ist der maximal zulässige Gesamtwiderstand des Stromkreises (für 127-220-V-Netz - 60 Ohm, für 380-V-Netz - 15 Ohm), Ψ ist der Klimakoeffizient (ermittelt aus Tabelle 2).

Tabelle 2

Die Elektrodengrößen werden entsprechend den tatsächlichen Bedingungen und Empfehlungen ausgewählt:

• Rohr - Mindestwandstärke 3 mm, Durchmesser je nach Verfügbarkeit des Materials;
• Stahlstab - Mindestdurchmesser 14 mm
• Winkel - Wandstärke 4 mm, Größe - je nach Verfügbarkeit des Materials;
• Elektrodenklebeband - Breite - mindestens 10 mm, Dicke - mehr als 3 mm.

Die Verlegetiefe (Länge der Elektroden) wird unter der Bedingung gewählt, dass sie mindestens 15-20 cm unter dem Frostniveau liegt. Die Mindestlänge beträgt 1,5 m. Der Abstand zwischen den Stiften beträgt 1-2 Elektrodenlängen, der Mindestabstand beträgt 2 Meter.

Zeichnen eines Diagramms

Die Erdungsarbeiten in einem Einfamilienhaus beginnen mit der Erstellung des Erdungsplans. Das beliebteste ist ein geschlossenes Dreieckssystem. Drei Elektroden bilden die Scheitelpunkte, und die übrigen Stäbe sind an den Seiten zwischen den Scheitelpunkten eingegraben. Wenn das Gelände in der Nähe des Hauses den Bau eines solchen Stromkreises nicht zulässt, werden die Elektroden in einer Linie, in einem Halbkreis oder in einer "Welle" angebracht. Es sei darauf hingewiesen, dass die Wirksamkeit einer dreieckigen Anordnung viel höher ist.

Materialien für Erdungsschleifen

Ein Erdungskreis muss eine hohe mechanische Festigkeit, einen geringen elektrischen Widerstand und die Möglichkeit einer zuverlässigen Verbindung aufweisen. Darüber hinaus sind die Kosten ein wichtiger Faktor bei der Auswahl eines Materials.

Parameter und Materialien der Stifte

Elektroden oder Erdungsstifte werden in der Regel aus Stahlprofilen hergestellt. Das Material ist attraktiv, weil es einfach mit dem Hammer in den Boden getrieben werden kann. Sein elektrischer Widerstand ist bei ausreichendem Querschnitt recht zufriedenstellend. Die Stifte können aus den folgenden Materialien hergestellt werden:

1. Stange. Am häufigsten wird ein Stab mit einem Durchmesser von 16-18 mm gewählt. Bewehrungsstäbe sind nicht zu empfehlen, da sie der Häutung unterliegen, was zu einem Anstieg des spezifischen Widerstands führt. Auch die gewellte Oberfläche führt zu einer ineffizienten Nutzung des Querschnitts der Stange.
2. Winkel. Die gängigste Größe ist eine 50x50 mm große Ecke mit einer Wandstärke von 4-5 mm. Der untere Teil ist geschärft, um das Hämmern zu erleichtern.
3. Rohre mit einem Durchmesser von über 50 mm und einer Wandstärke von 4-5 mm. Dickwandige Rohre werden für harte Böden und Regionen mit häufiger Trockenheit empfohlen. In den Boden eines solchen Pfostens werden Löcher gebohrt. Wenn der Boden austrocknet, wird Salzwasser in das Rohr gegossen, um die Dispersionskapazität des Bodens zu erhöhen.

Woraus man eine Metallverbindung herstellen kann

Die in den Boden getriebenen Elektroden sind durch eine Metallverbindung miteinander verbunden. Er kann aus den folgenden Materialien hergestellt werden:

1. Kupferband oder -draht mit einem Mindestquerschnitt von 10 mm².
2. Aluminiumband oder -draht mit einem Querschnitt von mindestens 16 mm².
3. Bandstahl mit einem Mindestquerschnitt von 48 mm².

Am häufigsten wird Bandstahl mit den Abmessungen (25-30)x5 mm verwendet. Sein Hauptvorteil besteht darin, dass es sich zuverlässig mit Elektroden verschweißen lässt. Wenn ein Buntmetallleiter als Verbindung verwendet wird, werden Bolzen an die Stifte geschweißt, an denen die Stromschienen befestigt werden.

Wie man einen Erdungsschalter selbst baut

Die Erdungsinstallation kann von Ihnen selbst vorgenommen werden. Alle Schritte werden im Folgenden beschrieben.

Auswahl eines Standorts

Sie muss sich in einem Teil des Grundstücks in der Nähe des Hauses befinden, wo sich Menschen und Haustiere im Notfall nicht aufhalten. Die Kontur sollte nicht näher als 1 Meter an das Fundament des Gebäudes heranreichen. Dieser Bereich sollte vorzugsweise mit einer niedrigen Hecke eingezäunt werden. Alle Elektrodenpunkte sind auf dem Boden markiert. In der Regel wird ein regelmäßiges, gleichschenkliges Dreieck konstruiert.

Erdarbeiten

Entlang aller Markierungen wird ein 0,5-0,6 m tiefer Graben ausgehoben. Ein ähnlicher Graben wird bei der Verlegung der Stromschiene ausgehoben, die den Stromkreis mit dem Stromversorgungsschrank verbindet.

Zusammenbau der Struktur

Beginnen Sie mit dem Einschlagen der Bolzen bis zu einer vorgegebenen Tiefe (in der Regel 2-2,5 m), wie in der Abbildung dargestellt. An den oberen Enden der Stifte ist ein Metallriegel angeschweißt. Ein Streifen wird an die äußerste Elektrode (die Spitze eines Dreiecks) geschweißt und in den zum Haus führenden Graben gelegt.

Betreten des Hauses

Die Stromschiene des Stromkreises wird in die Eingangstafel eingeführt. Am Ende wird ein Loch für eine Schraubverbindung gebohrt. Hier schließen Sie den entsprechenden Leiter des Kabels an. In einem TN-C-S-System wird die Sammelschiene an einen Sammelschienenverteiler angeschlossen.

Kontrolle und Überwachung

Die Kontrolle erfolgt durch Messung des elektrischen Widerstands des gesamten Stromkreises. Sie darf die Standardwerte nicht überschreiten

Häufig wird ein einfaches Prüfverfahren verwendet. Eine 100-150-W-Glühlampe wird mit einem Ende an die Phase und mit dem anderen an die Erde angeschlossen. Ein klares Licht zeigt eine gute Installation an. Wenn sie schwach leuchtet, prüfen Sie die Qualität der Verbindungen. Wenn die Lampe nicht leuchtet, ist die Montage nicht korrekt durchgeführt worden.

Vorgefertigte Erdungsbausätze für Privathäuser

Durch den Selbsteinbau können die Kosten für ein Erdungssystem erheblich gesenkt werden. Mit vorgefertigten Bausätzen können Sie jedoch die Arbeit beschleunigen und die Zuverlässigkeit der Schaltung erhöhen. Sie können solche Modelle hervorheben:

1. ZandZ - Eine oder mehrere Elektroden aus rostfreiem Stahl. Die zulässige Vergrabungstiefe beträgt bis zu 10 m. Der Preis hängt von der Länge der Stifte ab. Der Durchschnittspreis für ein Set mit fünf Meter langen Elektroden beträgt 23500 Rubel.
2. Galmar - hat bis zu 30 m lange Elektroden. Der Durchschnittspreis liegt bei 41.000 Rubel.
3. Elmast. Dieses System wird in Russland hergestellt und an die russischen Betriebsbedingungen angepasst. Preis - ab 8000 Rubel.

Wichtig! Auf dem russischen Markt gibt es viele Modelle, so dass Sie die beste Wahl treffen können. Die Einschlagtiefe ihrer Elektroden reicht von 5 bis 40 m. Die Preisspanne beträgt 6000-28000 Rubel.

Merkmale der Erdungssysteme für 220 V und 380 V

Die Erdungspläne für die Einführung von Netzen mit 220 und 380 V weisen gewisse Unterschiede auf. Der äußere Schaltkreis solcher Systeme ist genau derselbe. Der Unterschied liegt in der Kabelführung und der Einführung ins Haus. Im Falle eines 220-V-Netzes wird eine Zweidrahtleitung eingeführt. Ein Leiter ist in einen Nullleiter und einen Erdleiter aufgeteilt, der andere ist auf Isolatoren verlegt.

Im Falle eines 380-V-Netzes ist in der Regel eine Vierdrahtleitung geeignet. Ein Leiter ist auf die gleiche Weise geteilt wie im vorherigen Fall, und die anderen 3 Leiter sind auf Isolatoren montiert und gegeneinander isoliert. Die Außenleiter und der Neutralleiter werden über einen FI-Schutzschalter und einen Fehlerstromschutzschalter geführt.

Häufige Installationsfehler

Nach Ansicht von Experten werden bei nicht genehmigten Installationen häufig folgende Fehler gemacht:

1. Versuch, die Elektroden durch einen Anstrich vor Korrosion zu schützen. Diese Methode ist unzulässig, da sie ein Überlaufen in den Boden verhindert.
2. Verbinden der Stahl-Metall-Verbindung mit den Bolzen mit Schrauben. Durch Korrosion wird der Kontakt zwischen den Elementen schnell unterbrochen.
3. Übermäßige Entfernung der Schleife vom Haus, was den Widerstand des Systems stark erhöht.
4. Verwendung eines zu dünnen Profils für die Elektroden. Nach kurzer Zeit führt die Korrosion zu einem starken Anstieg des Widerstandes des Metalls.
5. Kontakt von Kupfer- und Aluminiumleitern. In diesem Fall verschlechtert sich die Verbindung aufgrund von Kontaktkorrosion.

Werden Mängel in der Konstruktion festgestellt, müssen sie sofort behoben werden. Ein übermäßiger Anstieg des elektrischen Widerstands oder eine Störung der Kontinuität des Stromkreises unterbricht den Erdungsvorgang. Ein Stromkreis kann keine Sicherheit garantieren.

Ein Erdungskreislauf ist für ein Privathaus unerlässlich. Diese Konstruktion gewährleistet die elektrische Sicherheit der Insassen und verhindert tragische Unfälle. Es ist jedoch zu bedenken, dass die Wirksamkeit der Erdung von der richtigen Berechnung, der Wahl der Schaltung und der Ausführung der Installation abhängt. Wenn Sie Zweifel an Ihren eigenen Fähigkeiten haben, ist es besser, ein fertiges Set zu verwenden.

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