Uziemienie w prywatnym domu: obliczenia, urządzenie, instalacja

Treść artykułu

• Podstawy uziemienia ochronnego
• Obliczanie urządzenia uziemiającego
• Instalacja uziemiająca
• Materiały i narzędzia do urządzenia uziemiającego
• Montaż urządzenia uziemiającego

W artykule opisano, jak samodzielnie wykonać uziemienie w prywatnym domku. Zrozumiemy zasady uziemienia, nauczymy się, jak obliczyć konfigurację tego urządzenia i ustalimy, jakie materiały są potrzebne.

Jakieś 20-25 lat temu budowaliśmy budynki prywatne i publiczne, nie myśląc nawet o skutecznym zabezpieczeniu człowieka przed porażeniem elektrycznym. Ostatnio wszystko się zmieniło – nasze tablice rozdzielcze wejściowe stają się coraz większe, teraz zawierają dziesiątki wyłączników, kilka wyłączników RCD i prawie zawsze jest tam oddzielna szyna uziemiająca. Co się zmieniło? Prąd jest teraz dosłownie wokół nas, w domach pojawiła się ogromna liczba akcesoriów do okablowania, masa urządzeń gospodarstwa domowego i zasilaczy, które są potencjalnymi źródłami niebezpieczeństwa, w dodatku być może zaczęliśmy bardziej cenić ludzkie życie.

Współczesne przepisy budowlane (w szczególności PUE) wymagają zastosowania co najmniej jednego z następujących środków ochrony osoby przebywającej w lokalu mieszkalnym:

• spadek napięcia;
• potencjalne wyrównanie;
• zastosowanie podwójnej izolacji przewodów;
• zastosowanie transformatorów separacyjnych;
• instalacja wyłączników różnicowoprądowych;
• układ uziemienia, uziemienia.

Oczywiście do kwestii bezpieczeństwa należy podejść kompleksowo i zastosować wszystkie możliwe metody, ale uziemienie w domu musi być obowiązkowe.

Uziemienie instalacji elektrycznych jest najbardziej niezawodną i skuteczną metodą ochrony, która wraz z innymi środkami sprawia, że ​​elektryczność domowa jest całkowicie bezpieczna. W rzeczywistości uziemienie jest celowym połączeniem obudów instalacji elektrycznych (elementów, które nie są pod napięciem) z ziemią. Dla wielu właścicieli domów organizacja uziemienia wydaje się albo zbyt droga i zaawansowana technologicznie, albo zbyt prosta, co również nie jest do końca prawdą..

W prywatnym domu wykonanie niezawodnego uziemienia nie jest technicznie trudne, ponieważ odległość od podłoża jest bardzo mała i zawsze można znaleźć wolne obszary na podwórku. Dużo mniej szczęścia mają mieszkańcy starych kamienic, gdzie pętle uziemiające już nie działają, a następnie niektórym rodakom udaje się samodzielnie uziemić się z górnych pięter, układając ze swojego mieszkania przewodnik wzdłuż ścian budynku do ziemi. Tymczasem błędem byłoby wierzyć, że jakikolwiek żelazny kołek wbity w glebę lub jakakolwiek rura wodna stanie się normalną działającą pętlą uziemienia. Uziemienie to system składający się z kilku ważnych elementów o określonych parametrach znamionowych, który działa zgodnie z określonymi zasadami, ściśle współdziała z innymi systemami.

Podstawy uziemienia ochronnego

W wadliwym urządzeniu elektrycznym (na przykład w przypadku uszkodzenia izolacji przewodu zasilającego) na jego obudowie może pojawić się napięcie. Kiedy osoba dotyka urządzenia, prąd wpada w ziemię, przechodząc przez jego ciało i często powodując nieodwracalne szkody, nie wszystkie urządzenia ochronne mogą zareagować lub mieć czas na szybkie przerwanie obwodu. Dlaczego prąd płynie do ziemi? Ponieważ łatwo przyjmuje wyładowanie, ponieważ ma bardzo dużą pojemność elektryczną. Jeśli prąd upływu (przez prąd przewodzenia przepływający między dwiema lub więcej elektrodami) zostanie zaproponowany w inny, prostszy sposób, na przykład przewód o niższej rezystancji – do uziemienia nie powinien przekraczać 4 omów, to trafi do ziemi wzdłuż niego, a nie przez osobę z rezystancja ciała 1 kOhm. W obwodzie występuje prąd upływowy, a wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) odłącza uszkodzony obszar w ułamku sekundy.

Dlatego wszystkie nowoczesne siłowniki i zespoły elektryczne są zaprojektowane w taki sposób, aby można było do nich podłączyć przewód uziemiający, a do okablowania stosuje się przewody trójżyłowe. Dotyczy to również wszystkich nowoczesnych sprzętów AGD, gdzie korpus i jeden ze styków wtyczki zasilającej są połączone – do ich zasilania wykorzystują gniazda ze stykiem PE (anteny). Wszystkie lampy, żyrandole, kinkiety posiadają zaciski do podłączenia przewodów „żółtych”, a metalowe puszki rozdzielnic i konstrukcji metalowych, na których znajduje się sprzęt zasilający, są uziemione. Wszyscy odbiorcy sieci o napięciu prądu przemiennego powyżej 42 V są niezawodnie uziemieni, dla prądu stałego – powyżej 110 V. Należy pamiętać, że uziemienie zapewnia nie tylko bezpieczeństwo elektryczne ludzi, ale także:

• stabilizuje działanie instalacji elektrycznych;
• chroni urządzenia przed przepięciem;
• zmniejsza ilość zakłóceń sieciowych i intensywność promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości.

Urządzenie uziemiające składa się z następujących elementów:

• uziemnik
• przewody uziemiające

Przewód uziemiający będzie dowolną częścią urządzenia uziemiającego łączącego instalacje elektryczne z układem uziomów, są to oddzielne żyły przewodów (ogólnie przyjęte – w izolacji żółtej), elementy obwodów zewnętrznych i wewnętrznych, specjalna szyna umieszczona w osłonie.

Przewód uziemiający to elektroda, część obwodu uziemiającego, która ma bezpośredni kontakt z ziemią. Element ten zapewnia przepływ prądów do gruntu i ich rozproszenie. W zależności od tego, czy wykorzystuje się do tego podziemne elementy konstrukcji budowlanych, czy specjalnie utworzony przewodnik, rozróżnia się naturalne i sztuczne przewodniki uziemiające. Zgodnie z PUE zawsze należy preferować stosowanie naturalnych elektrod uziemiających (punkt 1.7.35), w prywatnym domu może to być:

• metalowa obudowa studni;
• wszelkie rurociągi stalowe, w tym rury do układania przewodów elektrycznych;
• ołowiany pancerz kabla zasilającego;
• różne metalowe słupki i podpory na ulicy, na przykład elementy ogrodzenia;
• zakopane elementy żelbetowe i metalowe budynku (kolumny, kratownice, miny, fundamenty).

Sztuczne elektrody można zastosować, jeśli rezystancja naturalnych elektrod uziemiających nie odpowiada normie, wówczas rozważymy je bardziej szczegółowo.

Obliczanie urządzenia uziemiającego

Głównym parametrem, który należy obliczyć, jest przewodność elektrody uziemiającej. Innymi słowy, musimy dobrać elektrodę o takiej konfiguracji, aby rezystancja uziemienia nie przekraczała normy. W przepisach PUE wskazano następujące liczby, które są dopuszczalnym maksimum:

• 2 Ohm – dla jednofazowego napięcia sieciowego 380 woltów;
• 4 omy – dla 220 woltów;
• 8 omów – dla 127 woltów.

Przy prądzie trójfazowym maksymalne rezystancje będą takie same 2, 4 i 8 omów, ale tylko dla napięć odpowiednio 660, 380 i 127 woltów.

Co decyduje o przewodności układu elektrod uziemiających (czytaj, rezystancja urządzenia uziemiającego)? Uproszczony – z obszaru kontaktu elektrody z gruntem i rezystywnością gruntu. Im większa elektroda uziemiająca, tym niższy opór, tym większy prąd pobiera gleba. Wszystkie wzory obliczeniowe sugerują uwzględnienie pola powierzchni elektrody i głębokości jej zanurzenia. Na przykład, aby obliczyć pojedyncze urządzenie uziemiające o przekroju kołowym, mamy następujący wzór:

Gdzie: re – średnica sworznia, L – długość elektrody, T – odległość od powierzchni do środka elektrody uziemiającej, ln – logarytm, ? – stała (3,14), ? – rezystywność gruntu (Ohm · m).

Należy pamiętać, że rezystywność gruntu jest głównym parametrem obliczeniowym. Im niższy opór, tym lepiej będzie przewodzić nasze uziemienie i tym skuteczniejsza będzie ochrona. Główne podstawowe dane dla określonego rodzaju gleby można znaleźć w ogólnodostępnych tabelach i wykresach, ale wiele zależy od jej stanu faktycznego – gęstości, bilansu wodnego, temperatury, sezonowej głębokości zamarzania, obecności i stężenia w niej „elektroaktywnych” chemikaliów – alkaliów, kwasów, soli … Co więcej, na różnych głębokościach sytuacja może się znacznie zmienić, zmieniają się właściwości fizyczne podłoża kontynentalnego, pojawiają się warstwy wodonośne zmniejszające opór, temperatura wzrasta … Z reguły wraz ze wzrostem głębokości gleba staje się bardziej aktualna..

W temperaturach poniżej zera opór gleb gwałtownie wzrasta z powodu zamarzania wody. Dlatego istnieją pewne trudności z uziemieniem na obszarach z glebami wiecznej zmarzliny. Z tego samego powodu długość elektrod uziemiających powinna być o rząd wielkości większa niż sezonowa głębokość zamarzania na normalnych szerokościach geograficznych..

W idealnym przypadku opór gruntu i uziemienia jako całości należy zbadać praktycznie, a wzory pomogą nam wykonać podstawowe obliczenia. Często analiza odbywa się bezpośrednio na etapie montażu obwodów – elektrody są zanurzone, a pomiary przewodności uziemienia wykonywane są w czasie rzeczywistym: jeśli rezystancja jest zbyt duża, zwiększa się liczba elektrod uziemiających lub stopień ich zakopania.

Należy pamiętać, że uziemienie musi działać o każdej porze roku, dlatego zaleca się sprawdzanie go w najbardziej niesprzyjających warunkach (susza, mróz). Jeśli nie jest to możliwe, do wyników stosuje się specjalne współczynniki uwzględniające sezonowe zmiany oporu gleby na danym obszarze..

Jeśli do wyposażenia elektrody uziemiającej zostanie użytych kilka elektrod, wówczas procedura obliczeniowa będzie nieco inna:

1. Opór jest obliczany dla każdego z nich (można zastosować powyższy wzór).
2. Wskaźniki są podsumowane.
3. Konieczne jest uwzględnienie „współczynnika wykorzystania”.
4. Wzór wygląda następująco:

Gdzie: N – liczba elektrod uziemiających, DO_i – wskaźnik wykorzystania, R₁ rezystancja każdej elektrody oddzielnie.

Jak widać, przewodnictwo poziomych elementów łączących elektrody w jeden obwód nie jest brane pod uwagę..

Współczynnik wykorzystania może powodować pewną złożoność – odzwierciedla zjawisko, w którym sąsiednie elektrody w obwodzie oddziałują na siebie nawzajem, ponieważ strefy rozpraszania prądów w glebie zaczynają się przecinać, gdy są zbyt blisko. Im bliżej siebie znajdują się poszczególne elektrody uziemiające, tym większa jest całkowita rezystancja urządzenia uziemiającego. Kula robocza o promieniu równym jej długości jest formowana wokół każdej elektrody w ziemi, co oznacza, że ​​idealna odległość między elektrodami uziemiającymi będzie równa ich długości w ziemi (L) pomnożonej przez 2.

Stosunek odległości między elektrodami do ich długości	Liczba elektrod	Coef. posługiwać się
1	pięć	0,7
1	dziesięć	0.6
1	15	0.53
1	20	0.5
2	pięć	0.81
2	dziesięć	0,75
2	15	0,7
2	20	0.67

Umieszczenie zamkniętej pętli
Stosunek odległości między elektrodami do ich długości	Liczba elektrod	Coef. posługiwać się
1	pięć	0.65
1	dziesięć	0.55
1	15	0.51
1	20	0,45
2	pięć	0,75
2	dziesięć	0.69
2	15	0.66
2	20	0.63

Aby obliczyć, ile elektrod uziemiających należy zakopać w ziemi, użyj następującego wzoru:

Gdzie: R – projektowa rezystancja uziemienia, R₁ – rezystancja jednej elektrody, DO_i – wskaźnik wykorzystania.

Jeśli chodzi o rozmieszczenie elektrod uziemiających, to nie muszą one tworzyć trójkąta, chociaż jest to najczęściej spotykana konfiguracja obwodu. Elektrody można umieścić w jednym rzędzie przy połączeniu szeregowym. Ta opcja jest wygodna, jeśli do zorganizowania uziemienia przydzielony jest wąski pas ziemi..

Instalacja uziemiająca

Zasadniczo można wyróżnić dwa typy urządzeń uziemiających, które różnią się od siebie techniką montażu i właściwościami materiałowymi. Pierwsza to konstrukcja modułowa szpilki (produkowana fabrycznie) z jedną lub kilkoma elektrodami, druga to wersja domowa z kilkoma elektrodami uziemiającymi z walcowanego metalu. Ich główne różnice dotyczą tylko organizacji części zasypanej – przewodzącej, „górnej”, ich część jest identyczna.

Zestawy do uziemienia fabrycznego są zaawansowane technologicznie i mają szereg zalet:

• dostarczane jako komplet, elementy są specjalnie zaprojektowane do aranżacji zabezpieczeń i produkowane na urządzeniach przemysłowych;
• prawie nie wymagają wykopów, nie są potrzebne żadne prace spawalnicze;
• pozwalają zejść głęboko do kilkudziesięciu metrów i uzyskać bardzo niski, stabilny opór całego urządzenia.

Jedyną wadą takich systemów jest ich wysoki koszt..

Materiały i narzędzia do urządzenia uziemiającego

Sztuczne przewody uziemiające powinny być wykonane z walcowanej stali. Nadaje się do tych celów:

• kąt;
• rura okrągła lub prostokątna;
• pręt.

Aby chronić metal przed korozją, stosuje się ocynkowane elektrody. Dopuszcza się również stosowanie betonu przewodzącego prąd elektryczny jako elektrody uziemiającej.

W zestawach fabrycznych są to półtora metra solidnie ciągnione, miedziane piny z gwintami na końcach. Na pierwszym elemencie zamontowana jest ostra stożkowa końcówka, poszczególne piny są połączone za pomocą gwintowanych mosiężnych łączników. Elektrody zanurza się w ziemi za pomocą ręcznych narzędzi udarowych (nabój SDS-Max, siła uderzenia ok. 20 J). Adapter i głowica prowadząca służą do przenoszenia energii z wiertarki do skał. Połączenie między przewodem uziemiającym a elektrodą odbywa się za pomocą zacisku ze stali nierdzewnej. Aby zabezpieczyć połączenia przed korozją i zmniejszyć opór na złączach, stosuje się specjalną pastę.

Uwaga! Uziemników nie wolno malować, smarować ani konserwować w inny sposób, który mógłby zmniejszyć ich przewodność..

Przy doborze przekroju elektrody należy wziąć pod uwagę efekt korozji (część stalowa ulega stopniowemu ścieńczeniu), dobiera się ją z pewnym zapasem zapewniającym wystarczającą trwałość obwodu. Minimalne dopuszczalne przekroje uziomów znajdujących się w gruntach ograniczają dokumenty regulacyjne:

• ocynkowany pręt – 6 mm;
• pręt żelazny – 10 mm;
• walcowany przekrój prostokątny – 48 mm².

Uwaga! Grubość półek z prostokątnej stali lub grubość ścianki rur musi wynosić co najmniej 4 mm.

Pasek jest najczęściej używany jako przewodnik łączący kilka elektrod w ziemi, ale można użyć drutu, narożnika, rury. Dzięki tym materiałom możliwe jest doprowadzenie uziemienia do samego panelu elektrycznego (przekrój materiałów ma mniej ograniczeń: pręt – 5 mm, stal prostokątna – 24 mm², grubość ścianek i półek – 2,5 mm).

Przewód uziemiający wewnątrz budynku musi mieć pole przekroju poprzecznego równe przekroju przewodu fazowego używanego w okablowaniu domu.

Istnieją również minimalne wymagania:

• nieizolowane aluminium – 6 mm;
• miedź nieizolowana – 4 mm;
• aluminium w izolacji – 2,5 mm;
• miedź w izolacji – 1,5 mm.

Do komutacji wszystkich przewodów uziemiających konieczne jest zastosowanie listew uziemiających z brązu elektrotechnicznego. W systemie uziemienia TT te elementy rozdzielnicy mocowane są bezpośrednio do ściany puszki metalowej.

Samodzielnie wykonaną elektrodę uziemiającą pogłębia się młotem kowalskim, zestawy fabryczne wbijane są młotami pneumatycznymi. W obu przypadkach zalecamy przygotowanie podestu lub drabiny. Do pracy z czarnymi produktami walcowanymi konieczne będzie ręczne spawanie łukowe.

Montaż urządzenia uziemiającego

Rozważmy kolejność działań. W początkowych punktach wskażemy operacje typowe dla instalacji obu rodzajów elektrod uziemiających.

Układ i wykopy.Zaleca się montaż uziemników w ziemi w odległości około jednego metra od fundamentu. Zgodnie z projektem obwód jest oznaczony – jak już powiedzieliśmy, może to być trójkąt równoboczny, linia, okrąg, kilka rzędów … Odległość między elektrodami wynosi 1,2 metra, co sprawia, że ​​jest to ponad dwukrotność długości układu elektrod uziemiających. Jako podstawową opcję, odpowiednią dla większości naszych warunków, można wziąć trójkąt o boku 1,5-3 metrów i długości elektrod 2-3 metry.

Następnie należy wykopać rów o głębokości około 70-80 cm, minimalna dopuszczalna głębokość to 50 cm.Szerokość wykopu w punktach pogłębienia powinna zapewniać wygodę przewodnikom spawalniczym, zwykle kopią one ze spadkami o szerokości około 0,5-0,7 metra.

Do prowadzenia modularnego uziemienia pojedynczej elektrody wymagany jest tylko jeden kanał o wymiarach 50x50x50 cm.

Przygotowanie elektrody.Aby ułatwić zanurzenie elektrody uziemiającej w ziemi, walcowany metal jest ostrzony za pomocą szlifierki, na przykład półki są cięte pod kątem pod kątem, rura jest cięta ukośnie, pręt jest ostrzony. Jeśli używany jest metal, to w razie potrzeby należy go całkowicie oczyścić z powłok ochronnych.

Szpiczasty łeb jest przykręcony do fabrycznego modularnego kołka uziemiającego, połączenie jest pokryte pastą.

Narożniki (najczęściej są to narożniki 50x50x5 mm) wbijane są w ziemię uderzeniami młota.Najwygodniej jest rozpocząć pracę od rusztowania. Jeśli metal jest miękki, lepiej uderzać obrabiane przedmioty przez drewniane przekładki. Głowica uziemnika powinna wznosić się 150-200 mm ponad dno wykopu tak, abyśmy mogli podłączyć elektrody w obwód.

Fabryczne kołki są zakopywane za pomocą młota pneumatycznego z uchwytem trzpieniowym SDS-Max i udarności 20–25 dżuli. Po zanurzeniu każdego kołka (1,5 metra), nakręceniu na niego tulei i kolejnego elementu uziemiającego, cykl ten powtarza się do momentu osiągnięcia przez elektrodę projektowej głębokości lub do wystąpienia awarii (brak możliwości dalszego pogłębienia). W przypadku awarii dodatkowe piny uziemiające są zatkane, układ staje się wieloelektrodowy.

Uziemniki są połączone przewodem poziomym,generalnie najwygodniej jest pracować z paskiem 40×4 mm. W przypadku metali żelaznych konieczne jest tutaj spawanie, ponieważ połączenia śrubowe szybko się utleniają, a rezystancja urządzenia wzrośnie. Łączenie nie zadziała – potrzebujesz wysokiej jakości długiego szwu spawalniczego.

Z powstałego konturu weź pasek w kierunku domu, zgnij go i zamocuj na cokole. Na końcu listwy zgrzewamy śrubę M8, przez którą zostanie podłączony przewód uziemiający wychodzący z ekranu.

Zacisk zaciskowy jest instalowany na ostatnim kołku modułowym i zamocowany jest przewód. Zacisk jest owinięty specjalną taśmą hydroizolacyjną.

Wykop pokryty jest ziemią.Do tych celów zaleca się stosowanie gęstych jednorodnych drobnoziarnistych kompozycji..

Zestawy fabryczne z jedną elektrodą można uzupełnić studnią rewizji plastikowej.

Przewód uziemiający jest wyprowadzony do rozdzielnicy.Można go przymocować bezpośrednio do konstrukcji budynku, z wyjątkiem obszarów o dużej wilgotności – tam lepiej jest zastosować izolatory. Przez ściany przewodnik jest przeciągany za pomocą metalowych lub plastikowych tulei rurowych, w rzeczywistości zasady układania obowiązują takie same jak dla „głównego” okablowania (będzie to jeden z poniższych artykułów).

W rozdzielnicy przewód po zaciśnięciu za pomocą połączenia śrubowego podłącza się do szyny uziemiającej, która jest zamontowana na korpusie puszki (układ TT).

Rezystancja uziemienia sprawdzana jest multimetrem, jeśli biorąc pod uwagę czynniki sezonowe (określone przez Państwową Służbę Dozoru Energetycznego dla różnych szerokości geograficznych, istnieją gotowe tabele) przekracza 4 Ohm, wówczas konieczne jest zwiększenie ilości elektrod.

Podczas przełączania rozdzielnicy w złączach magistrali zaciskane są również żyły przewodów w izolacji żółtej (pochodzą od odbiorników prądu).

Podczas podłączania gniazd, urządzeń, lamp, żółte przewody uziemiające są przełączane w odpowiednich miejscach (zwykle są one oznaczone specjalnym znakiem – trzy poziome paski różnej wielkości), np. W gniazdach jest to śruba centralna.

Układ, w którym pętla masy nie jest w żaden sposób połączona z neutralnym przewodem roboczym N, nazywa się TT. Zaleca się stosować, gdy nie można zastosować opcji TN (istnieje połączenie między przewodem neutralnym a przewodem uziemiającym), np. Gdy stan napowietrznych linii zasilających jest niezadowalający. Oczywiście z tego powszechnego powodu stał się bardzo popularny. Należy jednak zauważyć, że system TT z niezależnym, solidnie uziemionym punktem neutralnym konsumentów musi być ubezpieczony za pomocą RCD. Porozmawiamy o wyłącznikach różnicowoprądowych w następnym artykule..

Powiązane Wpisy:

1. Uziemienie zrób to sam w prywatnym domu Treść artykułu Wybór miejsca umieszczenia konturu Oporność gruntu i obliczenia elektrod Jak szybko wbijać główne elektrody uziemiające Oprawa konturowa, wyprowadzenie magistrali Sprawdzenie parametrów standardowych, konserwacja obwodu Twoja własna pętla uziemienia jest...
2. System kanalizacyjny zrób to sam w prywatnym domu: schemat i urządzenie Treść artykułu Ogólna budowa kanalizacji Urządzenie pionowe Punkty połączeń na podłogach Montaż rurociągów Nie można sobie wyobrazić godziwych warunków życia bez dobrze wyposażonej łazienki, a co za tym idzie – kanalizacji....
3. Dom z płyt warstwowych: obliczenia, instalacja, niuanse Treść artykułu Dobór rodzaju płyt warstwowych Obliczenie wymaganej ilości Elementy do płyt warstwowych Elementy kształtowe Uszczelki i grzejniki Specjalne elementy mocujące Podstawowe zasady montażu i konserwacji paneli Płyty warstwowe to materiał...
4. Instalacja CCTV DIY: instalacja sprzętu Treść artykułu Trasy kablowe: rodzaj i sposób instalacji Prowadzenie kabli w pomieszczeniach Układanie linii kablowej na ulicy Instalacja kamer Instalacja rejestratora Podłączenie systemu monitoringu do zasilania Uruchomienie nadzoru wideo (ustawienie rejestratora...