Jak wykonać pętlę uziemienia w domu prywatnym - obliczanie obwodu i instalacja

Uziemienie w domu jednorodzinnym, obliczenia obwodów i instalacja systemu są niezbędne dla bezpieczeństwa domu. Uziemienie spełnia w pełni swoją funkcję tylko wtedy, gdy układ jest prawidłowo dobrany i przestrzegane są wszystkie przepisy i wymagania. Samodzielny montaż wymaga znajomości zasad projektowania i zasad produkcji.

Czy dom prywatny musi być uziemiony?

Podczas korzystania z jakiegokolwiek urządzenia elektrycznego w domu zawsze istnieje ryzyko uszkodzenia izolacji przewodów lub zwarcia. W takim przypadku każdy kontakt człowieka ze strefą niebezpieczną powoduje porażenie prądem elektrycznym, co może skończyć się tragicznie. Prąd zawsze zmierza do ziemi, a ciało człowieka staje się przewodnikiem łączącym uszkodzone urządzenie z ziemią.

Co zapewnia uziemienie? Zasadniczo jest to system, który zapewnia najkrótszą drogę dla prądu elektrycznego. Zgodnie z prawem fizyki wybiera on przewodnik o najmniejszym oporze elektrycznym i obwód ma tę właściwość. Prawie cały prąd jest kierowany do elektrody uziemiającej, dlatego tylko niewielka jego część przechodzi przez ciało człowieka i nie może wyrządzić mu żadnej szkody. W ten sposób obwód uziemiający zapewnia bezpieczeństwo elektryczne. Dokumenty regulacyjne (GOST, SNiP, PUE) określają, że każdy prywatny budynek mieszkalny musi być w nie wyposażony w przypadku sieci prądu przemiennego o napięciu powyżej 40 V i sieci prądu przemiennego o napięciu powyżej 100 V.

System uziemienia nie tylko zapewnia bezpieczeństwo, ale także zwiększa niezawodność i trwałość urządzeń. Zapewnia stabilną pracę instalacji, chroni przed przepięciami i różnymi zakłóceniami sieciowymi oraz zmniejsza wpływ zewnętrznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego.

Uziemień nie należy mylić z przewodami odgromowymi (piorunochronami). Choć zasada działania jest podobna, pełnią one inne funkcje. Działanie piorunochronów polega na kierowaniu wyładowań atmosferycznych do ziemi, gdy uderzają one w dom. Powoduje to powstanie silnego ładunku elektrycznego, który nie może dostać się do sieci wewnętrznej, ponieważ może spowodować stopienie przewodu lub kabla. Dlatego też przewód odgromowy biegnie od odbiorników na dachu po obwodzie zewnętrznym i nie może się pokrywać z przewodem uziemiającym, czyli przewodem wewnętrznym. Przewód odgromowy i uziemiający mogą mieć wspólny obwód podziemny (jeśli istnieje rezerwa w przekroju poprzecznym), ale przewody muszą być oddzielone.

Systemy uziemiania: który z nich jest najlepszy?

System uziemienia domu jednorodzinnego zależy od rodzaju doprowadzonej do niego sieci zasilającej. W większości przypadków jest to system TN-C. System taki jest zasilany kablem dwużyłowym lub dwużyłową linią napowietrzną o napięciu 220 V oraz kablem czterożyłowym lub linią czterożyłową o napięciu 380 V. Innymi słowy, do domu podłączona jest faza (L) i połączony przewód ochronny (PEN). W kompletnych, nowoczesnych sieciach przewód PEN jest podzielony na oddzielne przewody - roboczy lub neutralny (N) i ochronny (PE) - a zasilanie odbywa się odpowiednio linią trójżyłową lub pięciożyłową. Biorąc pod uwagę powyższe opcje, schemat uziemienia może być dwojaki.

Układ TN-C-S

Umożliwia rozdzielenie zasilacza PEN na równoległe przewody. W tym celu przewód PEN jest podzielony w kabinie wejściowej na 3 szyny zbiorcze: N ("neutralną"), PE ("uziemiającą") i szynę rozgałęźną dla 4 połączeń. Ponadto przewody N i PE nie mogą się ze sobą stykać. Szynoprzewód PE jest połączony z korpusem obudowy, a przewód N jest zamontowany na izolatorach. Obwód uziemiający jest doprowadzony do rozdzielacza szyn zbiorczych. Pomiędzy przewodem N a prętem uziemiającym należy zainstalować połączenie krzyżowe o przekroju co najmniej 10 mm² (przekrój miedziany). Neutralny i uziemienie nie krzyżują się ze sobą w kolejnych przewodach.

Informacje! Należy pamiętać, że system ten jest skuteczny tylko w przypadku wyłącznika różnicowoprądowego (RCD) i wyłącznika różnicowoprądowego (RCB).

System tomografii komputerowej

W tym systemie nie jest konieczne rozdzielanie przewodów, ponieważ przewody neutralne i uziemiające są już rozdzielone w odpowiedniej sieci. Prawidłowe połączenie wykonuje się po prostu w obudowie. Obwód uziemiający jest połączony z przewodem ochronnym PE (rdzeniem).

Na pytanie, który system uziemienia jest lepszy, nie ma jednoznacznej odpowiedzi. System TT jest prostszy w instalacji i nie wymaga żadnych dodatkowych urządzeń zabezpieczających. Jednak zdecydowana większość sieci działa zgodnie z zasadą TN-C, co wymusza stosowanie schematu TN-C-S. Ponadto nierzadko w domach stosuje się instalacje dwuprzewodowe. W przypadku uziemienia w układzie TN obudowa takich urządzeń znajduje się pod napięciem, gdy izolacja ulegnie uszkodzeniu. Uziemienie w układzie TN-C-S jest wtedy znacznie bardziej niezawodne.

Co to jest pętla uziemiająca: definicja i budowa

Pętla uziemiająca to specjalna konstrukcja niskooporowa wykonana z materiałów przewodzących prąd elektryczny, która umożliwia natychmiastowe odprowadzenie prądu elektrycznego do ziemi. Składa się on z dwóch połączonych ze sobą części - systemu wewnętrznego i zewnętrznego. Ich niezawodne połączenie jest wykonywane w rozdzielnicy elektrycznej.

Podsystem zewnętrzny musi być zaprojektowany w taki sposób, aby umożliwić przenoszenie sygnału elektrycznego do gruntu i rozprowadzanie go na danym obszarze. Opiera się on na kilku elektrodach zakopanych w ziemi i połączonych ze sobą za pomocą płytek. Z płyt szyna zbiorcza o odpowiednim przekroju prowadzi do rozdzielnicy elektrycznej, gdzie jest podłączona do podsystemu wewnętrznego. Każda elektroda to metalowy trzpień zakopany (wbity) na pewną głębokość.

Podsystem wewnętrzny to okablowanie obwodu uziemiającego w całym domu. Przewody z rozdzielnicy odgałęziają się do gniazdek, do obudów urządzeń elektrycznych o dużej mocy oraz do metalowej sieci zasilającej (rur). Poszczególne przewody są łączone we wspólną szynę zbiorczą, która jest połączona z szyną zbiorczą obwodu zewnętrznego.

Zasada działania pętli uziemiającej jest dość prosta. Ładunek elektryczny zgromadzony w elementach metalowych (obudowy instalacji, rurociągi, armatura itp.) w przypadku uszkodzenia izolacji przewodów sieciowych lub indukcji ze źródeł zewnętrznych, przepływa przez przewody podsystemu wewnętrznego, który ma małą rezystancję elektryczną, do obwodu podsystemu zewnętrznego. Przez elektrody zakopane w ziemi "płynie" do ziemi. Ziemia z kolei ma ogromną pojemność, która pozwala jej swobodnie "wchłaniać" takie wycieki prądu.

Rodzaje obwodów uziemiających

Aby szybko "zatopić" prąd w ziemi, podsystem zewnętrzny rozdziela go na kilka elektrod rozmieszczonych w określonej kolejności w celu zwiększenia powierzchni rozpraszania. Istnieją dwa główne typy połączeń obwodów.

Trójkąt - pętla zamknięta

W tym przypadku chodzi o 3 styki połączone taśmami w trójkąt równoramienny. Odległość między elektrodami dobiera się zgodnie z następującą zasadą: minimalna odległość to długość podziemnej części elektrody (głębokość), maksymalna to 2 głębokości. Na przykład przy standardowej głębokości zakopania 2,5 m bok trójkąta wybiera się w zakresie 2,5-5 m.

Linear

Ta wersja składa się z kilku elektrod ułożonych w linii lub półokręgu. Obwód otwarty jest stosowany w przypadkach, gdy powierzchnia działki nie pozwala na utworzenie zamkniętej figury geometrycznej. Odległość między kołkami wynosi 1-1,5-krotność głębokości. Wadą tej metody jest zwiększona liczba elektrod.

Te typy są najczęściej stosowane do uziemiania domów prywatnych. Zasadniczo obwód zamknięty można utworzyć w formie prostokąta, wielokąta lub koła, ale wymagana będzie większa liczba styków. Główną zaletą systemów zamkniętych jest to, że zachowują one pełną funkcjonalność w przypadku przerwania wiązki między elektrodami.

Ważne! Obwód linii działa na zasadzie łańcucha stokrotek, a uszkodzenie zwory powoduje wyłączenie pewnego jego odcinka z eksploatacji.

Zasady i wymagania dotyczące pętli uziemiającej

Aby pętla uziemiająca działała sprawnie, musi być zgodna z pewnymi zasadami:

1. Zewnętrzny obrys musi być oddalony od domu o co najmniej 1 m i nie więcej niż 10 m. Optymalna odległość od fundamentu wynosi 2-4 m.
2. Głębokość umieszczenia elektrod powinna być dobrana w granicach 2-3 m. Na powierzchni pozostawia się kawałek kołka o długości 20-25 cm do wykonania połączenia na listwę.
3. Od panelu wejściowego do obwodu należy poprowadzić szynę zbiorczą o minimalnym przekroju 16 mm².
4. Elektrody są połączone ze sobą tylko przez spawanie. W panelu połączenie można wykonać za pomocą śrub.
5. Całkowita rezystancja układu nie może przekraczać 4 Ω dla napięcia 380 V i 8 Ω dla napięcia 220 V.

Zewnętrzny obwód uziemiający jest umieszczony w ziemi, co wiąże się z wysokimi wymaganiami dotyczącymi jego konstrukcji. Elektrodę należy umieścić poniżej poziomu przemarzania gruntu, ponieważ pęcznienie gleby spowoduje wypchnięcie elektrod na zewnątrz. Podczas eksploatacji korozja nie może niszczyć metalu i nadmiernie zwiększać jego oporu elektrycznego. Wytrzymałość prętów powinna umożliwiać ich wbijanie w twarde podłoże.

Obliczenia uziemienia dla domu prywatnego: wzory i przykłady

Obliczenia uziemienia dla domu prywatnego opierają się na wzorach obliczania rezystancji elektrod na przepływ prądu. Przykłady pokazano poniżej.

Oporność uziemienia

Dla pojedynczego pręta stosuje się następujący wzór:

gdzie ρ eq to rezystywność zastępcza pojedynczego gruntu (wybrana z tabeli 1 dla danego gruntu);

• L - długość elektrody (m);
• d - średnica elektrody (m);
• T - odległość od środka elektrody do powierzchni ziemi (m).

Tabela 1

Wymiary i odległości dla elektrod uziemiających

Liczbę elektrod w pętli można obliczyć za pomocą wzoru, gdzie

Rn - maksymalna dopuszczalna całkowita rezystancja obwodu (dla sieci 127-220 V - 60 Ohm, dla sieci 380 V - 15 Ohm), Ψ - współczynnik klimatyczny (określony na podstawie tabeli 2).

Tabela 2

Rozmiary elektrod są dobierane w zależności od rzeczywistych warunków i zaleceń:

• rura - minimalna grubość ścianki 3 mm, średnica w zależności od dostępności materiału;
• pręt stalowy - minimalna średnica 14 mm
• kąt - grubość ścianki 4 mm, rozmiar - w zależności od dostępności materiału;
• Taśma do łączenia elektrod - szerokość - co najmniej 10 mm, grubość - ponad 3 mm.

Głębokość zakopania (długość elektrod) dobiera się pod warunkiem, że powinna ona wynosić co najmniej 15-20 cm poniżej poziomu przemarzania. Minimalna długość wynosi 1,5 m. Rozstaw szpilek wynosi 1-2 długości elektrody, a minimalna odległość wynosi 2 metry.

Rysowanie diagramu

Prace uziemiające w domu jednorodzinnym rozpoczynają się od opracowania schematu połączeń uziemienia. Najbardziej popularny jest zamknięty układ trójkątny. Trzy elektrody tworzą jego wierzchołki, a pozostałe pręty są wkopane po bokach między wierzchołkami. Jeśli teren w pobliżu domu nie pozwala na zbudowanie takiego obwodu, elektrody instaluje się w linii, w półkolu lub w formie "fali". Należy zauważyć, że sprawność układu trójkątnego jest znacznie wyższa.

Materiały do wykonania pętli uziemiających

Pętla uziemiająca musi charakteryzować się dużą wytrzymałością mechaniczną, niską rezystancją elektryczną i możliwością wykonania bezpiecznego połączenia. Ponadto ważnym czynnikiem przy wyborze materiału jest koszt.

Parametry i materiały sworzni

Elektrody lub szpilki uziemiające są zwykle wykonane z profili stalowych. Materiał ten jest atrakcyjny, ponieważ można go wbijać w ziemię po prostu za pomocą młotka. Jego opór elektryczny jest dość zadowalający przy odpowiednim przekroju poprzecznym. Kołki mogą być wykonane z następujących materiałów:

1. Rózga. Najczęściej wybierany jest pręt o średnicy 16-18 mm. Nie zaleca się stosowania prętów zbrojeniowych, ponieważ ulegają one spiekaniu, co prowadzi do zwiększenia oporu właściwego. Ponadto pofałdowana powierzchnia powoduje nieefektywne wykorzystanie przekroju poprzecznego pręta.
2. Kąt. Najczęściej spotykanym rozmiarem jest narożnik o wymiarach 50x50 mm i grubości ścianki 4-5 mm. Dolna część jest zaostrzona, aby ułatwić uderzanie młotkiem.
3. Rury o średnicy powyżej 50 mm o grubości ścianki 4-5 mm. Rury grubościenne są zalecane w przypadku twardych gleb i regionów, w których często występują susze. W dolnej części takiego słupka są wywiercone otwory. Gdy grunt wyschnie, do rury wlewa się słoną wodę, aby zwiększyć zdolność rozpraszania gruntu.

Z czego można wykonać spoiwo metalowe

Elektrody wbite w ziemię są połączone ze sobą metalowym spoiwem. Można je wykonać z następujących materiałów:

1. Taśma lub drut miedziany o minimalnym przekroju poprzecznym 10 mm².
2. Taśma lub drut aluminiowy o przekroju poprzecznym co najmniej 16 mm².
3. Taśma stalowa o minimalnym przekroju 48 mm².

Najczęściej spotykane są taśmy stalowe o wymiarach (25-30)x5 mm. Jego główną zaletą jest to, że można go niezawodnie spawać z elektrodami. Gdy jako spoiwo stosowany jest przewodnik z metalu nieżelaznego, do sworzni, na których mocowane są szyny zbiorcze, przyspawane są śruby.

Jak samodzielnie wykonać uziemnik

Instalację uziemiającą można wykonać samodzielnie. Wszystkie kroki opisano poniżej.

Wybieranie miejsca

Musi on znajdować się w części posesji w pobliżu domu, gdzie ludzie i zwierzęta domowe nie zapuszczają się w nagłych przypadkach. Kontur nie powinien znajdować się bliżej niż 1 metr od fundamentu budynku. Najlepiej, aby ten obszar był ogrodzony niskim żywopłotem. Wszystkie punkty elektrod są zaznaczone na ziemi. Zazwyczaj konstruuje się regularny trójkąt równoramienny.

Prace ziemne

Wzdłuż wszystkich oznaczeń wykonano wykop o głębokości 0,5-0,6 m. Podobny wykop wykonuje się w trakcie układania szyny zbiorczej, która łączy obwód z szafką zasilającą.

Zmontuj konstrukcję

Zacznij od wbicia kołków na wcześniej ustaloną głębokość (zwykle 2-2,5 m), jak pokazano na rysunku. Do wierzchołków trzpieni przyspawany jest metalowy walec. Jeden pasek jest przyspawany do najbardziej zewnętrznej elektrody (wierzchołka trójkąta) i ułożony w wykopie prowadzącym do domu.

Wejście do domu

Szyna zbiorcza z obwodu jest wkładana do wejściowej tablicy elektrycznej. Na końcu jest wywiercony otwór do połączenia śrubowego. Tutaj podłącza się odpowiednią żyłę kabla. W układzie TN-C-S szyna zbiorcza jest podłączona do rozdzielacza szyn zbiorczych.

Sprawdzanie i monitorowanie

Kontrolę przeprowadza się poprzez pomiar oporu elektrycznego całego obwodu. Nie może ona przekraczać wartości standardowych

Często stosuje się prostą metodę testowania. Podłącza się żarówkę o mocy 100-150 W - jeden koniec do fazy, a drugi do uziemienia. Wyraźne światło oznacza dobrą instalację. Jeśli świeci słabo, należy sprawdzić jakość połączeń. Jeśli lampa nie świeci, oznacza to, że montaż nie został przeprowadzony prawidłowo.

Prefabrykowane zestawy uziemiające dla domów prywatnych

Samodzielna instalacja może znacznie obniżyć koszt systemu uziemienia. Jednak gotowe zestawy pozwalają przyspieszyć pracę i zwiększyć niezawodność obwodu. Można wyróżnić takie modele:

1. ZandZ - Jedna lub więcej elektrod ze stali nierdzewnej. Dopuszczalna głębokość zakopania wynosi do 10 m. Cena zależy od długości szpilek. Średnia cena zestawu z pięciometrowymi elektrodami wynosi 23500 rubli.
2. Galmar - posiada elektrody o długości do 30 m. Średnia cena wynosi 41 000 rubli.
3. Elmast. System ten jest produkowany w Rosji i przystosowany do rosyjskich warunków eksploatacji. Cena - od 8000 rubli.

Ważne! Na rynku rosyjskim dostępnych jest wiele modeli, co pozwala na dokonanie najlepszego wyboru. Głębokość wbijania elektrod waha się od 5 do 40 m. Zakres cenowy wynosi 6000-28000 rubli.

Właściwości schematów uziemienia 220 V i 380 V

Schematy uziemienia przy wprowadzaniu sieci 220 i 380 V mają pewne różnice. Obwód zewnętrzny takich systemów jest dokładnie taki sam. Różnica polega na sposobie prowadzenia przewodów i wejścia do domu. W przypadku sieci 220 V wprowadzana jest linia dwuprzewodowa. Jeden przewód jest podzielony na przewód neutralny i uziemiający, a drugi jest ułożony na izolatorach.

W przypadku sieci 380 V zwykle odpowiednia jest linia czteroprzewodowa. Jedna żyła jest rozdzielona w taki sam sposób jak w poprzednim przypadku, a pozostałe 3 żyły są zamontowane na izolatorach i odizolowane od siebie. Przewody fazowe i neutralny są prowadzone przez wyłącznik RCD i wyłącznik różnicowoprądowy.

Najczęstsze błędy instalacyjne

Według ekspertów, podczas nieautoryzowanych instalacji często popełniane są następujące błędy:

1. Próba zabezpieczenia elektrod przed korozją przez malowanie. Ta metoda jest niedopuszczalna, ponieważ zapobiega przelewaniu się wody do gruntu.
2. Połączenie stalowego metalowego elementu łączącego ze sworzniami za pomocą śrub. Korozja szybko przerywa kontakt między elementami.
3. Zbyt duża odległość pętli od domu, co znacznie zwiększa rezystancję systemu.
4. Zastosowanie zbyt cienkiego profilu elektrod. Po krótkim czasie korozja powoduje gwałtowny wzrost odporności metalu.
5. Styk przewodów miedzianych i aluminiowych. W takim przypadku połączenie ulega uszkodzeniu na skutek korozji stykowej.

Jeśli w projekcie zostaną wykryte wady, należy je natychmiast usunąć. Nadmierny wzrost oporu elektrycznego lub zaburzenie ciągłości obwodu powoduje przerwanie uziemienia. Obwód nie gwarantuje bezpieczeństwa.

Obwód uziemiający jest niezbędny w domu prywatnym. Taka konstrukcja zapewni bezpieczeństwo elektryczne mieszkańców i zapobiegnie tragicznym wypadkom. Należy jednak pamiętać, że skuteczność uziemienia zależy od prawidłowych obliczeń, doboru obwodów i wykonania instalacji. Jeśli istnieją wątpliwości co do własnych umiejętności, lepiej skorzystać z gotowego zestawu.

Jakie istnieją rodzaje systemów uziemienia i co to jest uziemienie ochronne?

Przerywacz zwarć doziemnych - co to jest, opis i schematy połączeń w domu prywatnym

Wykonywanie otwartego okablowania retro za pomocą rąk

Charakterystyka techniczna i zakres zastosowań kabli KG

Główne właściwości techniczne kabla zasilającego AVVG

Jak własnoręcznie wykonać instalację elektryczną w mieszkaniu?