Материалы для контура заземления
Чтобы заземление частного дома было эффективным, его сопротивление не должно быть больше 4 Ом. Для этого необходимо обеспечить хороший контакт заземлителей с грунтом. Проблема в том, что измерить сопротивление заземления можно только специальным прибором. Эту процедуру проводят при вводе системы в эксплуатацию. Если параметры хуже, акт не подписывают. Потому, делая заземление частного дома или дачи своими руками, старайтесь строго придерживаться технологии.
Параметры и материалы штырей
Штыри заземления обычно делают из черного металла. Чаще всего используется пруток сечением 16 мм и больше или уголок параметрами 50*50*5 мм (полочка 5 см, толщина металла — 5 мм)
Обратите внимание, что арматуру использовать нельзя — ее поверхность каленая, что изменяет распределение токов, к тому же в земле она быстро ржавеет и разрушается. Нужен именно пруток, не арматура
Еще вариант для засушливых регионов — толстостенные металлические трубы. Их нижнюю часть сплющивают в виде конуса, в нижней трети сверлят отверстия. Под их установку сверлят лунки требуемой длины, так как забить их не получится. При пересыхании грунтов и ухудшении параметров заземления, в трубы заливают соляной раствор — для восстановления рассеивающей способности грунтов.
Длинна стержней заземления — 2,5-3 метра. Этого достаточно для большинства регионов. Конкретнее есть два требования:
Конкретные параметры заземления можно высчитать, но требуются результаты геологического исследования. Если у вас таковые имеются, можно заказать расчет в специализированно организации.
Из чего делать металлосвязь и как соединять со штырями
Все штыри контура соединяются между собой металлосвязью. Ее можно сделать из:
- медного провода сечением на менее 10 мм 2 ;
- алюминиевого провода сечением не менее 16 мм 2
- стальной проводник сечением не менее 100 мм 2 (обычно полоса 25*5 мм) .
Чаще всего штыри между собой соединяются при помощи стальной полосы. Ее приваривают к уголкам или оголовкам прутка
Очень важно чтобы качество сварного шва было высоким — от этого зависит пройдет ли ваше заземление испытание или нет (будет ли оно соответствовать требованиям — сопротивление меньше 4 Ом)
При использовании алюминиевого или медного провода к штырям приваривают болт большого сечения, к нему уже крепят провода. Провод можно накрутить на болт и прижать шайбой с гайкой, можно провод оконечить разъемом подходящего размера. Главная задача та же — обеспечить хороший контакт. Потому не забудьте зачистить болт и провод до чистого металла (можно обработать шкуркой) и хорошо поджать — для хорошего контакта.
Цены на комплекты
Стоимость готовых комплектов заземления на основе модульно-штыревой конструкции не высока и не сильно отличается у разных производителей. У зарубежных она немного выше, но зато вы гарантированно получаете лучшее качество.
Комплект с нержавеющими стержнями стоит дороже омедненного, а тот в свою очередь чуть дороже оцинкованного. Также стержни большего диаметра и длины при прочих равных дороже аналогичных. Ниже примеры карточек товаров с ценами. Разница между разными типами комплектов составляет около 1 тыс. рублей, тогда как срок эксплуатации может отличаться десятком лет.
Виды контуров заземления
Для быстрого «стекания» тока в землю наружная подсистема перераспределяет его на несколько электродов, расположенных в определенном порядке для увеличения площади рассеивания. Выделяются 2 основных вида соединения в контур.
Треугольник – замкнутый контур
В данном случае отвод тока реализуется при помощи трех штырей. Их жестко соединяют железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. До того, как заземлить дом таким способом, необходимо разобраться в геометрических пропорциях. Действуют следующие правила:
- Количество штырей, полос – по три.
- Штыри монтируются в углах треугольника.
- Длина каждой полосы равна длине прута.
- Минимальное заглубление всей конструкции – о,5 м.
Конструкцию собирают до монтажа заземления на поверхности. Самое надежное соединение – сварное. Шина изготавливается из полосы достаточного сечения.
Линейный
Такой вариант составляется из нескольких электродов, расположенных в линию или полукругом. Используется разомкнутый контур в тех случаях, когда сформировать замкнутую геометрическую фигуру не позволяет площадь участка. Расстояние между штырями выбирается в пределах 1-1,5 глубины. Недостаток способа – увеличение количества электродов.
Указанные виды наиболее часто используются при обустройстве заземления частного дома. В принципе, замкнутый контур можно сформировать в форме прямоугольника, многоугольника или круга, но потребуется большее количество штырей. Главное преимущество замкнутых систем – продолжение функционирования в полном объеме при разрыве связки между электродами.
Материалы для контура заземления
Чтобы заземление частного дома было эффективным, его сопротивление не должно быть больше 4 Ом. Для этого необходимо обеспечить хороший контакт заземлителей с грунтом. Проблема в том, что измерить сопротивление заземления можно только специальным прибором. Эту процедуру проводят при вводе системы в эксплуатацию. Если параметры хуже, акт не подписывают. Потому, делая заземление частного дома или дачи своими руками, старайтесь строго придерживаться технологии.
Параметры и материалы штырей
Штыри заземления обычно делают из черного металла. Чаще всего используется пруток сечением 16 мм и больше или уголок параметрами 50*50*5 мм (полочка 5 см, толщина металла — 5 мм)
Обратите внимание, что арматуру использовать нельзя — ее поверхность каленая, что изменяет распределение токов, к тому же в земле она быстро ржавеет и разрушается. Нужен именно пруток, не арматура
Еще вариант для засушливых регионов — толстостенные металлические трубы. Их нижнюю часть сплющивают в виде конуса, в нижней трети сверлят отверстия. Под их установку сверлят лунки требуемой длины, так как забить их не получится. При пересыхании грунтов и ухудшении параметров заземления, в трубы заливают соляной раствор — для восстановления рассеивающей способности грунтов.
Длинна стержней заземления — 2,5-3 метра. Этого достаточно для большинства регионов. Конкретнее есть два требования:
Конкретные параметры заземления можно высчитать, но требуются результаты геологического исследования. Если у вас таковые имеются, можно заказать расчет в специализированно организации.
Из чего делать металлосвязь и как соединять со штырями
Все штыри контура соединяются между собой металлосвязью. Ее можно сделать из:
- медного провода сечением на менее 10 мм 2 ;
- алюминиевого провода сечением не менее 16 мм 2
- стальной проводник сечением не менее 100 мм 2 (обычно полоса 25*5 мм) .
Чаще всего штыри между собой соединяются при помощи стальной полосы. Ее приваривают к уголкам или оголовкам прутка
Очень важно чтобы качество сварного шва было высоким — от этого зависит пройдет ли ваше заземление испытание или нет (будет ли оно соответствовать требованиям — сопротивление меньше 4 Ом)
При использовании алюминиевого или медного провода к штырям приваривают болт большого сечения, к нему уже крепят провода. Провод можно накрутить на болт и прижать шайбой с гайкой, можно провод оконечить разъемом подходящего размера. Главная задача та же — обеспечить хороший контакт. Потому не забудьте зачистить болт и провод до чистого металла (можно обработать шкуркой) и хорошо поджать — для хорошего контакта.
Дополнительные элементы
Проводник заземляющий (ПВ-1 25 мм²)
Медный одножильный, многопроволочный и многожильный проводник сечением от 4 до 185 мм² в ПВХ изоляции используется для соединения заземлителя с объектом (ГЗШ в щите).
Проводник поставляется метражом и в готовых бухтах по 3/5/10 метров
(ZZ-500-103 / ZZ-500-105 / ZZ-500-110), опрессованных с одного конца наконечником с отверстием под болт D8 для присоединения к ГЗШ в щите.
Это стальной тянутый стержень диаметром 14 мм и длиной 1,5 метра, покрытый методом электролитического осаждения (электролиза) медью чистотой 99.9%, образующей покрытие с молекулярной и неразрывной связью со сталью.
По краям методом накатки нанесена резьба для их взаимного соединения с помощью соединительной муфты .
Высококачественная сталь в таком заземлителе выполняет кроме электропроводящей еще и необходимую для зарывания электрода в почву – механическую роль. Штыри обладают высоким пределом прочности на разрыв (600 Н/мм²) и могут быть погружены в грунт при помощи отбойного молотка на большую глубину – до 40 метров.
Толщина медного покрытия составляет не менее 0.25 мм по всей длине стержня (включая резьбу). Это гарантирует его (покрытия) устойчивость к изгибу, отслоению, сцарапыванию при монтаже
Особенно это важно на резьбе, где более тонкий слой меди будет полностью разрушен от нагрузок и трения с муфтой во время заглубления (монтажа) *
Эти особенности гарантирует высокую коррозийную устойчивость штыря заземления и обеспечивают столь долгий срок службы (до 100 лет).
* Особенности создания резьбы “Правильная” резьба наносится ПОСЛЕ омеднения – накаткой, т.к. только такой способ позволяет добиться высокого общего качества штыря.
Альтернативная “технология” омеднения штырей: с уже сформированной резьбой (до нанесения покрытия) более дешевая, НО показывает худший (и опасный при эксплуатации) результат. Это связано с особенностью электролиза: утолщением покрытия в углублениях / впадинах, из-за чего основной материал (сталь) на резьбе можно покрыть только тонким (0.03 – 0.05 мм) слоем меди. Такое тонкое покрытие легко повреждается при монтаже ударами и трением в муфте. В дальнейшем при эксплуатации заземляющего электрода с такими нарушениями возникают очаги электрохимической коррозии (“медь-железо”), приводя к его полному разрушению в течении 2-3 лет.
Монтаж системы своими руками
Монтаж можно выполнить с привлечением специалистов или собственными силами. Для выполнения работ потребуются:
- отбойный молоток или перфоратор, значительно упрощающий установку устройства;
- измеритель сопротивления.
- Рассчитываем необходимую глубину залегания, определяемся с требуемым количеством стержней и величиной их погружения в грунт.
- Отступив на 1,5 м от стены здания, роем яму шириной, длиной и глубиной по 20 см, отступив на полтора метра от стены.
- Вблизи места проведения монтажных работ устанавливаем измеритель сопротивления, на расстоянии 10 и 25 метров от него забиваем в грунт измерительные электроды, подключаем прибор.
- Подготавливаем устройство. Обрабатываем резьбу с обеих сторон графитной пастой (или аналогичным составом). Надеваем наконечник на резьбу, на второй конец устанавливаем соединительную муфту. Накручиваем посадочную ударную насадку, которая будет контактировать с вибрационным молотом. Удерживать стержень в вертикальном положении будет специальный зажим.
- Вставляем в яму наконечником вниз подготовленный стержень. Используя отбойный молоток, заколачиваем стержень в землю, оставив 20 см над поверхностью для стыковки со вторым стержнем. Снимаем посадочную ударную насадку.
- Измеряем сопротивление, соединив измеритель со стержнем.
- Обрабатываем муфту токопроводящей антикоррозийной пастой и вкручиваем в нее следующий стержень, а на него снова муфту, обработанную пастой. Устанавливаем насадку и вколачиваем в землю по той же схеме с использованием молота. Измеряем сопротивление. Вновь наращиваем стержень, повторяя это действие до тех пор, пока сопротивление не достигнет 4 Ом.
- Последний штырь забиваем на такую глубину, чтобы из него можно было выкрутить муфту, и оставляем над землей около 10 см.
- Далее соединяем вертикальный заземлитель с горизонтальным заземляющим проводником. Зажим состоит из трех пластин, имеет четыре крепления на болтах. В нем предусмотрены разъемы под заземляющий стержень, кабель и стальную полосу. На наружный конец штыря привинчиваем зажим — той стороной, которая предназначена под стержень. На другую сторону зажима привинчиваем болтом кабель или металлическую полосу, укладывая между ними пластину, защищающую от коррозии контактирующие между собой элементы. Все болтовые соединения обрабатываем пластичной влагостойкой лентой.
- Устанавливаем ревизионный люк.
Если позволяет грунт, то штыри можно углубить до 40 метров. При невозможности погружения стержней в грунт на необходимую глубину, следует выполнить монтаж обычных заземлителей. Их количество будет зависеть от сопротивляемости почвы.
С помощью модульной системы можно выполнить различные виды заземления: на одну точку, очаговое, гребенчатое, многоточечное. Способ установки выбирается в зависимости от типа почвы и площади участка для монтажа.
Отличия между традиционным и штыревым заземлением
Традиционный контур заземления, который обычно монтируют самостоятельно, представляет из себя весьма громоздкую и трудоемкую подземную конструкцию.
Забивается несколько вертикальных электродов (уголок, труба, прут), между ними прокапывается траншея, и все они соединяются между собой горизонтальными связями (шиной или прутком).
Расстояние между вертикальными электродами должно быть не меньше их длины. Чем же плох такой способ?
Во-первых, мало кому охота перекапывать свой участок метровыми траншеями, а если территория оказалась уже облагорожена, то вообще возникает тупиковая ситуация. Кроме того, все эти ржавые металлические уголки, трубы и шины, находясь в земле, через несколько лет эксплуатации (буквально за 5-7 лет) начинают усиленно разрушаться.
Поэтому на сегодняшний день большую популярность получила другая система заземления, а именно — модульно штыревая или глубинная. Наиболее известные фирмы производители в наших краях Galmar и ZandZ.
Как известно, сопротивление заземляющего устройства зависит от:
типа грунта
времени года
глубины залегания электродов
Таким образом, если один электрод путем постепенного наращивания, забить на максимально возможную глубину, то можно получить идеальные показатели сопротивления. На этом принципе и работает глубинное заземление.
Кроме того, оно:
намного долговечнее
на порядок проще в монтаже
и при этом стоит уже не так дорого (можно найти комплекты порядка 5000 рублей)
Плюс ко всему этому, весь монтаж обходится без сварочных работ.
Именно необходимость сварки многих останавливает от самостоятельного выполнения данной работы. Либо нет аппарата, либо нет необходимых навыков.
Вот и приходится нанимать сторонних электриков.
Все заземление занимает место на территории вашего дома, буквально несколько квадратных сантиметров.
А еще его без проблем можно сделать прямо в подвале здания.
В среднем выходит, что в частном доме без котла для достижения требуемых 30 Ом, придется забить электрод общей длиной на 6-9 метров. Для дома с газовым отоплением (R=10 Ом) – на 9-15 метров.
Это усредненные показатели. Более точные данные всегда индивидуальны и напрямую зависят от региона, где вы проживаете, качества и состава грунта.
Если ваш дом построен на песке, однозначно покупайте 15-ти метровый комплект. Даже без наличия газового котла.
Расстояние трассы заземлителя от стены также регламентируется. В отличие от вводного кабеля оно должно быть не менее 1 метра.
Для подземного кабельного ввода этот показатель – 0,6м. Почему так, подробно читайте об этих и других требованиях в отдельной статье.
Комплектующие
Латунная муфта предназначена для соединения штырей друг с другом. Она изготовлена таким образом, чтобы штыри соприкасались друг с другом в самом центре муфты и движущая энергия, необходимая заглублению штырей в почву, муфте не передавалась. Таким образом не происходит “рассеивания” ударного импульса и также снимает с муфты механическую нагрузку.
Остроконечный стальной наконечник упрощает заглубление штырей в твердый грунт.
Профилированный зажим из нержавеющей стали с болтами М10. Позволяет соединять омедненный штырь с заземляющим проводником – круглым проводом либо полосой (шириной до 40 мм).
Возможно безопасное использование стального и оцинкованного проводника – для этого внутри зажима находится прокладка, препятствующая образованию электрохимической связи между сталью/цинком и медью.
Для предотвращения самоотвинчивания резьбовых соединений “болт-гайка” используются пружинные шайбы (шайбы Гровера / гровер-шайбы), установленные между поверхностью зажима и гайкой.
Применяется для уменьшения электрического сопротивления между штырями и муфтой, а также дополнительной защиты торцов штырей (в муфте) от коррозии. Смазка также используется для направляющей головки, облегчая ее снятие после заглубления очередного штыря. Во время монтажа смазка наносится на резьбу деталей.
Лента используется для защиты соединения штыря с заземляющим проводником от почвенной и электрохимической коррозии путем полного вытеснения воды (влаги) из места соединения, без которой процесс коррозии невозможен. При этом лента не теряет своих физических и механических свойств в течении многих лет.
Изготовлена из нетканого синтетического волокнистого материала, пропитанного и покрытого нейтральным составом на основе насыщенного нефтяного углеводорода (петролатум) и инертного кремнийсодержащего наполнителя. Остается пластичной под воздействием широкого спектра температур. Не затвердевает и не растрескивается. Высокостойкая к неорганическим кислотам, щелочам, солям и микроорганизмам, высокогерметичная в отношении воды, водяного пара и газа.
С помощью этой ленты предохраняются только зажимы для подключения проводника.
Стальная насадка с подкаленным бойком передает усилие отбойного молотка на направляющую головку (на монтируемые штыри). Адаптирована для работы с отбойными молотками с посадочным местом SDS-Max
.
Глубинные заземлители (стержни заземления) — основа модульной конструкции
Остановимся подробнее на базовом элементе готовых комплектов заземления, а именно стержнях заземления или как их еще называют штыри и заземлители.
На рынке РФ представлены три их разновидности: на основе омедненной (аббревиатура в каталогах St/Cu), оцинкованной (St/tZn, St/FT) и нержавеющей стали (V2A, NIRO).
Настоятельно рекомендуем не использовать дешевые штыри из обычной (черной) стали, особенно с диаметром 14-16 мм, которые предлагают как вариант некоторые поставщики. Они сгниют у вас гораздо раньше.
Зарубежные производители также предлагают полностью медные стержни и стержни из нержавеющей стали с содержанием молибдена (V4A), но это обычно не складские и очень дорогие позиции.
Оцинкованные стержни
Для получения цинкового слоя используют 2 метода:
Горячее оцинкование. Стальные стержни окунают в расплавленном до t 450-460 градусов цинке. В процессе диффузии атомы цинка проникают в наружную поверхность стали, образуя поверхностный железоцинковый сплав. В зависимости от условий метода (времени погружения, процесса охлаждения, качество основного материала, его химического состава и т.д.) толщина слоя, его цвет могут меняться.
Гальваническое оцинкование. Производится в электролитических ваннах.
Гальваническое выглядит эстетически приятнее, так как покрытие ложится равномерно повторяя геометрию изделия, но существенно уступает горячему по коррозионной стойкости, у которого толщина покрытия в разы выше (разница может достигать десятки раз), что существенно сказывается на сроках службы. Технология холодного гальванического цинкования дешевая, поэтому изделия стоят меньше.
Омедненные стержни
Меднение стали осуществляют только гальваническим способом. В условиях промышленного производства штыри помещают в специальные ванны с раствором меди, оснащенные средствами автоматики и контроля. Медь обладает сильной адгезией, поэтому процесс электрохимических реакций протекает быстрее, цикл изготовления короче.
ВНИМАНИЕ! На российском рынке по разным оценкам сейчас присутствует до 50% низкокачественной продукции из Китая. В основном это как раз омедненные комплекты, которые имеют сомнительное происхождение, как и марки материалов, из которых они изготовлены
Так, например, в основе стержней низкосортные марки стали, заявленные диаметры изделий могут не совпадать с действительными, технология омеднения кустарная. Как результат омедненный слой слабый, потребитель получает товар с низкими механическим и антикоррозионными свойствами.
Нержавеющие стержни
Самая надежная марка стали для глубинного заземления. Следует заметить, что в Европе (в частности на родине молниезащиты — Германии), где более строгие нормативы, разрешено использовать только нержавейку. Зачастую для наших климатических условий и специфик грунта они рекомендуют использовать только ее, причем в варианте V4A.
Самое главное – это длина L и внешний диаметр D заземляющих электродов. Чем они выше, тем лучше показатель растекания тока (с большей площади растекается больше заряда). Самые распространенные длины – это 1.2 или 1.5 метра, а диаметры – от 14 до 25 (самые популярные 14 или 16 мм, у западных компаний, которые предъявляют повышенные требования к комплектующим, — от 20 до 25 мм).
Важной характеристикой заземлителей является способ их стыковки между собой. В месте соединения (конец штыря) существуют конструкции:
- резьбовые
- со свинцовыми шариками
- с цапфовым соединением (накатные двойные, тройные или ступенчатые)
- комбинации цапф и свинцовой вставки
Первый способ требует накрутки переходных муфт, два остальные обеспечивают контакт между электродами за счет самостыкующихся элементов: накатных цапф или свинцовых шариков, которые при заглублении заземлителей с помощью молотка или вибромолота растекаются и заполняют полость внутри электрода.
Монтаж ревизионного колодца и вывод заземления наружу
При достижении нормируемого сопротивления, на последнем отрезке устанавливается сжим для подключения проводника заземления или шины.
Данное место защищается ревизионным колодцем. Это может быть как заводская конструкция, так и самодельная из канализационной трубы.
Выбирайте те экземпляры, которые рассчитаны для применения в земле (оранжевого цвета).
Такая сборка – обязательное условие монтажа. Все контакты контура заземления должны быть открытыми и доступны для ревизии или замены.
Нельзя это место просто засыпать землей. Иначе когда у вас отвалится провод заземления, вы узнаете об этом только после серьезной аварии и вынужденной замены сгоревшей техники.
Зато иногда его оставляют прямо на поверхности без всякой защиты. Очень часто так делают в подвалах. Заземление при этом выводят цельной шиной на стену дома.
Но мы рассмотрим вариант с колодцем. На муфту одеваются две крышки. В одной из них по центру просверливается отверстие.
После чего туда монтируется гермоввод или сальник PG.
Такие ставятся на металлических распред шкафах. Рядышком или сбоку, сверлится еще одно отверстие для вывода проводника в гофре.
Центральный сальник необходим для плотного насаживания заглушки на цилиндрический штырь заземлителя.
Если не нашли подобных сальников, просто заделайте все отверстия после монтажа силиконовым герметиком. Далее подготавливаете медный заземляющий проводник.
Это провод ПуГВ и ПВ-3 сечением не менее 10мм2. Не желательно его подключать так, чтобы зачищенные жилы торчали наружу.
Лучше сделать это через прессовку наконечником, с последующей термоусадкой.
Поверх всех контактов на сжиме наматываете гидроизоляционную ленту.
Простая изолента здесь не годится!
После всех процедур защитная муфта закрывается сверху крышкой.
Не используйте в качестве такой защиты ревизионного колодца пластиковую бутылку.
Она никогда не создаст герметичности. Более того, наоборот будет задерживать воду в этом месте, постепенно разрушая контакты.
Как сделать подключение провода заземления и саму главную заземляющую шину в щитовой дома, читайте в отдельной статье.
https://youtube.com/watch?v=dcqkNzQbv58%3F
