Как правильно сделать заземление в гараже своими руками?

Организация заземляющего контура

Для защиты проводки в гараже во вводном щитке необходимо подключить УЗО (устройство защитного контура). Этот элемент обезопасит внутреннюю сеть от токов утечки. По сути, УЗО представляет собой дополнительное устройство защиты: он при возникновении аварии моментально прекращает подачу электроэнергии в гараж.

Сам контур заземления выполняется в виде треугольника, прямоугольника или прямой линии. Также его можно закольцевать. Часть электриков использует Т-образный контур заземления. Он включает в себя 2 электрода, вкопанные с передней стороны гаража, а 2 другие электрода устанавливаются в смотровой яме.

В качестве электрода применяются металлические полосы и уголки: первые вбиваются в земли, а вторые используются для их соединения между собой.

Количество таких элементов и их размеры определяют при помощи специализированной программы. Однако на практике расчеты не всегда соответствуют реалиям, поэтому со временем может возникнуть потребность в добавлении новых электродов в контур заземления.

Если возможность копать траншею нет, то используют естественные заземлители. В их качестве применяют арматуру фундамента или перекрытия пола в гараже.

Системы заземления

В сетях с глухозаземленной нейтралью существует три вида систем подключения рабочих и заземляющих проводников. Рабочими являются нулевые проводники, по которым протекает ток нагрузки, защитные же служат только для доставки потребителю потенциала земли от заземляющих устройств. Рассмотрим их особенности, и как будет делаться заземление для разных систем.

Система TN-C

Все сети, созданные более десятилетия назад, собраны по системе TN-C. Узнать об этом можно, подсчитав количество проводов в питающем кабеле: их будет только два. Один из них – фазный, другой – нулевой совмещенный (PEN). Совмещенным он называется потому, что по нему протекает рабочий ток, и он же соединен с контуром заземления питающей линии.

Использовать нулевой проводник при такой организации в качестве заземляющего нельзя. Если его подключить к заземляющим контактам розеток, есть риск внезапно оказаться под напряжением при исправных электроприборах.

Во-первых, в этом будет виноват вероятный обрыв проводника PEN. Это вполне ожидаемое событие для старых электросетей, контактные соединения которых находятся в плачевном состоянии, особенно в гаражах. В результате перераспределения токов по фазам в нулевом проводе возникнет потенциал в диапазоне 0 – 220 В. Все заземляющие контакты розеток окажутся под напряжением, а вместе с ними – и корпуса электроприборов.

Но в гаражах даже не потребуется ждать обрыва нулевого провода, чтобы получить потенциал на PEN-проводнике. Электропроводка имеет незначительное сечение (кто-то сэкономил), а расстояние до подстанции значительно. Если вы замечали, что при сварочных работах в соседних гаражах у вас свет может не только тускнеть, но и становиться ярче, то это – результат повышенного сопротивления электропроводки. В эти моменты на нулевом проводнике относительно земли гарантированно появляется потенциал.

Даже если вы устроите у себя контур заземления и подключите его к PEN-проводнику, его все равно нельзя использовать в качестве заземляющего.

Система TN-S

Если ваш питающий кабель имеет три жилы, а в щитке установлены две нулевых шинки – вам повезло. Это признаки наличия системы заземления TN-S. В ней функции защитного и рабочего нулевого проводника разделены. Вне зависимости от нагрузки в гаражах и обрывов нулевых рабочих проводов (N) на защитном (РЕ) не будет опасного потенциала.

Если ваш гараж находится недалеко от подстанции, а проводник РЕ начинается не в соседнем щитке, а на ней самой, то сделанный своими руками контур заземления вам не очень то и нужен. Но если до подстанции далеко, то лишним он не будет.

Вывод от собственного контура подключается к шине РЕ в распределительном (вводном) щитке.

Система TN-C-S

Это гибридная система, при выполнении которой осуществляется переход от TN-C к TN-S. На каком-то участке сети совмещенный нулевой проводник разделяется на рабочий и защитный. В этой точке устраивается контур повторного заземления. Далее потребителям отправляется уже три проводника по системе TN-S.

Сконструировать такой переход можно и у себя в гараже. Но в этом есть один подвох, опять же связанный с возможностью обрыва совмещенного нулевого проводника в сети до вашего гаража. Если при появлении на нем опасного для жизни потенциала ток, проходящий через ваш контур заземления, сможет вызвать срабатывание вашего вводного автомата, то собрать такую систему можно. Если нет – опять же, возникает определенный риск. В этом случае групповые линии лучше дополнительно защитить УЗО.

Система ТТ

Это – то же самое, что и TN-C, но контур заземления не подключается к PEN-проводнику. Он остается независимым и соединяется только с корпусами и металлическими оболочками, заземляющими контактами розеток. Все отходящие от щитка линии в обязательном порядке защищаются УЗО на ток, не более 30 мА.

Недостаток системы в том, что она не спасает от повреждения питающего кабеля, если потенциал фазы от него попадет на металлический корпус гаража.

Организация заземления в гараже своими руками

Устройство собственного контура заземления подразделяется на несколько этапов. Для этого выполните следующие процедуры:

• Перед установкой заземления выкопайте углубления для размещения вертикальных электродов — порядка 50 см в глубину и соедините их между собой траншеей такой глубины, чтобы расстояние от контура до поверхности грунта не превышало 20 см.
• Забейте вертикальные электроды на глубину 1 – 1,5 м. Перед забиванием их заостряют, чтобы они легче входили. Проложите горизонтальные элементы контура так, чтобы они соединяли 2 электрода, находящихся поблизости.

  Рис. 7: пример схемы расположения электродов заземления

• Соедините вертикальные и горизонтальные заземлители при помощи сварки (если они выполнены из стали) или болтовым соединением (если из меди).

  Рис. 8: соединение вертикальных и горизонтальных заземлителей

Электрический контакт в местах таких соединений должен получиться максимально надежным, не допускайте слабых креплений, которые могут разрушиться на этапе засыпания траншеи.

• Проверьте контур заземления при помощи мультиметра или контрольной лампочки. Лучше всего это делать при помощи специального моста, но при отсутствии такового, подойдут и более доступные средства.
• Если сопротивление заземления гаража получилось слишком большим, попробуйте уменьшить его, установив еще несколько металлических штырей. Если превышение невелико, после засыпания траншеи, величина уменьшиться. А для грунтов с большим сопротивлением актуально засыпать вокруг металлического уголка или шины смесь угля и соли – они значительно снижают сопротивление растекания.
• Сделайте вывод от контура к электрическому щитку, для него также необходимо установить УЗО, через которое будет подключаться внутренний контур гаража.

  Рис. 9: подвод заземления к щитку

• От внутреннего контура сделайте разводку к металлическим корпусам светильников, заземляющим контактам розеток и прочему оборудованию.
• Траншею засыпьте грунтом, красить или как-то покрывать токоведущие элементы материалами, ухудшающими переходное сопротивление, запрещено.

Создание заземления

Перед тем как своими руками сделать контур заземления, рекомендуется обратить внимание на ряд важных обстоятельств:

Особое внимание следует уделять контактам. Скрутки запрещены. Действительно надежные соединения позволяют создать клеммы

Устройство защитного отключения — гарантия безопасности электрической проводки даже в случае утечек тока. При возникновении аварийных ситуаций УЗО моментально отключает питание. Лучший материал для изготовления электродов — стальные уголки. Рекомендуемый размер уголка — 50 на 50 миллиметров. Оптимальная длина уголка — от 2 до 2,5 метра. Некоторые владельцы гаражей вместо уголка используют трубы. Такой вариант допустим, но толщина стенок труб должна превышать 3,5 миллиметра. Рекомендуемый диаметр трубы — более 32 миллиметров. Конфигурация заземлительного контура важна. Многие выбирают треугольную схему, однако специалисты настаивают на большей эффективности Т-образной схемы. В этом случае одну пару электродов устанавливают по углам в передней части гаража, другую пару монтируют в смотровой яме. Все электроды объединяют между собой, а затем подключают к шине в электрощите. Для соединения подземной части системы с заземлительной шиной рекомендуется использовать гибкий провод. Лучший выбор — медный кабель с шестимиллиметровым сечением. Для алюминиевого кабеля необходимо шестнадцатимиллиметровое сечение

Действительно надежные соединения позволяют создать клеммы. Устройство защитного отключения — гарантия безопасности электрической проводки даже в случае утечек тока. При возникновении аварийных ситуаций УЗО моментально отключает питание. Лучший материал для изготовления электродов — стальные уголки. Рекомендуемый размер уголка — 50 на 50 миллиметров. Оптимальная длина уголка — от 2 до 2,5 метра. Некоторые владельцы гаражей вместо уголка используют трубы. Такой вариант допустим, но толщина стенок труб должна превышать 3,5 миллиметра. Рекомендуемый диаметр трубы — более 32 миллиметров. Конфигурация заземлительного контура важна. Многие выбирают треугольную схему, однако специалисты настаивают на большей эффективности Т-образной схемы. В этом случае одну пару электродов устанавливают по углам в передней части гаража, другую пару монтируют в смотровой яме. Все электроды объединяют между собой, а затем подключают к шине в электрощите. Для соединения подземной части системы с заземлительной шиной рекомендуется использовать гибкий провод. Лучший выбор — медный кабель с шестимиллиметровым сечением. Для алюминиевого кабеля необходимо шестнадцатимиллиметровое сечение.

Существующие конфигурации заземлительных контуров показаны на рисунке ниже.

Выбор системы заземления для гаража

Всего согласно п.1.7.3 ПУЭ выделяют шесть систем питания электрических сетей, но для снабжения гаражей актуальны только четыре из них:

• TN-C – с совмещением защитного и нулевого;
• TN-C-S – с частичным совмещением;
• TN-S – с выделенными защитным и нулевым;
• TT – с глухозаземленной нейтралью.

В зависимости от того, какая из этих схем запитки электропроводки применяется в вашем случае, определяется наиболее актуальный вариант подключения защитного контура от общей системы или установки индивидуального заземления.

TN-C.

Система TN-C подразумевает, что к вводному щитку в гараже подводится четырехпроводная линия, в которую входят три фазы и совмещенный защитный и нулевой проводник PEN. Такая система заземления являет достаточно распространенной, так как она позволяет существенно экономить на отдельном заземляющем проводе. Но в ее работе отмечается не менее существенный недостаток.

Пример подключения по схеме TN-C

Посмотрите на рисунок, здесь приведен пример аварийной ситуации, когда происходит обрыв проводника PEN на участке от подстанции или распредустройства до гаража. В случае такого разрыва и одновременного включения электроприборов в розетку потенциал с фазы может перейти на корпус оборудования и все заземленные части. В результате прикосновения к ним человек будет поражен электрическим током.

Следует отметить, что такая угроза в системе TN-C несет особую опасность в трехфазных устройствах, где схема проводки использует нулевой провод не для каждого потребителя, и те спокойно будут продолжать свою работу. При однофазном подключении повреждение PEN проводника сразу обнаружится – ни один прибор работать не будет, что хорошо заметно на тех же светильниках. Поэтому подключение заземления на PEN проводник в гараже крайне опасно, и его лучше реализовывать через индивидуальный контур.

TN-C-S.

Такой способ является более безопасным развитием системы TN-C, когда от подстанции схема питается по четырехпроводной линии с совмещенным PEN проводом. На определенном участке совмещенный провод разделяется на PE – защитный и N – нулевой провод двумя отдельными жилами. При этом в точке разделения должно осуществляться повторное заземление.

Рис. 2. Пример подключения по схеме TN-C-S

Такой способ актуален для владельцев гаражей, чьи помещения питаются TN-C. В таком случае с вводного кабеля совмещенную жилу разделить на две и обустроить индивидуальный контур. В гараж вместо двухжильного будет заводиться трехжильный провод. Следует отметить, что к нулевому проводу на вводе в гараж нужно подключить УЗО, так как со стороны подстанции и других гаражей будет присутствовать угроза попадания потенциала при повреждении совмещенного проводника.

TN-S.

Представляет собой систему, в которой присутствует сразу пять питающих линий – три из которых отводятся на фазные, один для нулевого, и один для заземления. Таким образом, проводник PE имеет отдельную жилу. За счет чего питание по TN-S схеме является самым безопасным. Но из-за необходимости включения в линию дополнительной жилы этот способ питания является более дорогостоящим, и для питания гаражных корпусов и кооперативов используется редко.

Посмотрите на рисунок, при повреждении нулевого провода заземление продолжит выполнять свои функции с теми же параметрами, не зависимо от остальных элементов сети.

TT.

Представляет собой наиболее распространенную в отечественных сетях схему питания бытовых потребителей. При этом снабжение осуществляется по четырехпроводной линии, в которую входят три фазы и ноль. Нулевой проводник здесь заземляется, а система носит название трехфазной с глухозаземленной нейтралью. Провод PE в такой системе отсутствует, поэтому для заземления гаража устанавливается собственный контур.

Рис. 4. Пример подключения по схеме TT

Обустройство индивидуального контура для гаража является самым надежным и наиболее безопасным способом защиты.

Схемы заземления: какую лучше сделать

В настоящий момент в частном секторе используют только две схемы подключения заземления — TN-C-S и TT. В большинстве своем к дому подходит двухжильный (220 В) или четырехжильный (380 В) кабель (система TN-С). При такой проводке кроме фазного (фазных) провода приходит защитный проводник PEN, в котором объединены ноль и земля. На данный момент этот способ не обеспечивает должной защиты от поражения электротоком, потому рекомендуется заменить старую двухпроводную проводку на трехпроводную (220 В) или пятипроводную (380 В).

Две схемы, которые применяются если надо сделать заземление в частном доме

Для  того чтобы получить нормальную трех- или пяти- жильную проводку необходимо провести разделение этого проводника на землю PE и нейтраль N (при этом необходим индивидуальный контур заземления). Делают это во вводном шкафу на фасаде дома или в учетно-распределительном шкафу внутри дома, но обязательно до счетчика. В зависимости от способа разделения получают либо систему TN-C-S, либо TT.

Устройство в частном доме системы заземления TN-C-S

При использовании этой схемы очень важно сделать хороший индивидуальный контур заземления. Обратите внимание, что при системе TN-C-S  для защиты от поражения электрическим током необходима установка УЗО и дифавтоматов. Без них ни о какой защите речь не идет

Также для обеспечения защиты требуется к земляной шине отдельными проводами (неразрывными) подключить все системы,  которые сделаны из токопроводящих материалов — отопление, водоснабжение, арматурный каркас фундамента, канализация, газопровод (если они выполнены из металлических труб). Потому шину заземления необходимо брать «с запасом».

Схема преобразования системы TN-С на TN-С-S

Для разделения PEN проводника и создания заземления в частном доме TN-C-S нужны три шины: на металлическом основании — это будет шина PE (земляная), и на диэлектрическом основании — это будет шина N (нейтрали), и маленькая шина-расщепитель на четыре «посадочных» места.

Металлическую «земляную» шину надо прикрепить к металлическому корпусу шкафа так, чтобы был хороший электрический контакт. Для этого в местах крепления, под болты, с корпуса счищают краску до чистого металла. Нулевую шину — на диэлектрическом основании — лучше крепить на дин-рейку. Такой способ установки выполняет основное требование — после разделения шины PE и N нигде не должны пересекаться (не должны иметь контакта).

Заземление в частном доме — переход с системы TN-С на TN-С-S

Далее подключаем так:

• Пришедший с линии проводник PEN заводится на шину-расщепитель.
• На эту же шину подключаем провод от контура заземления.
• С одного гнезда медным проводом сечением 10 мм2 ставим перемычку на земляную шину;
• С последнего свободного гнезда ставим перемычку на нулевую шину или шину нейтрали (тоже медный провод 10 мм2).

Теперь все — заземление в частном доме сделано по схеме TN-C-S. Далее для подключения потребителей фазу берем от вводного кабеля, ноль — с шины N, землю — с шины PE. Обязательно следим, чтобы земля и ноль нигде не пересекались.

Заземление по системе TT

Преобразование схемы TN-C в TT происходит вообще просто. От столба приходят два провода. Фазный и дальше используется как фаза, а защитный PEN-проводник крепится к «нулевой» шине и дальше считается нулем. На шину заземления напрямую подается проводник от сделанного контура.

Заземление в частном доме своими руками — схема TT

Недостаток этой системы в том, что она обеспечивает  защиту только той техники, у которой предусмотрено использование «земляного» провода. Если есть еще бытовая техника, сделанная по двухпроводной схеме, она может оказаться под напряжением. Даже если корпуса их заземлить отдельными проводниками, в случае проблем напряжение может остаться на «нуле» (фазу разорвет автомат). Поэтому из этих двух схем предпочтение отдают TN-C-S как более надежной.

Зачем контур заземления в гараже?

Современные электроприборы часто требуют подключения к розеткам с заземляющим контактом. Предполагается, что через этот контакт их корпуса соединятся с контуром заземления. Изоляция токоведущих частей внутри прибора может быть повреждена, в него может попасть вода. Не обязательно проливать воду на сварочный аппарат. Тот же эффект получится, если внутрь попадет влажный воздух. При определенных температурных условиях водяной пар конденсируется на металлических деталях корпуса. Вы можете об этом даже не подозревать, а вода совместно с пылью, всегда имеющейся внутри того же сварочника, является проводником электрического тока.

Поэтому наличие заземляющего проводника в электропроводке и розеток с заземляющими контактами является непременным требованием безопасной эксплуатации современного электрооборудования. Отдельный вопрос касается освещения повалов и погребов. Из-за сырости и высокой влажности они относятся к помещениям с повышенной опасностью. Для питания светильников используется сверхнизкое напряжение от разделительных трансформаторов. А корпуса их заземлять обязательно.

Но это еще не все. Есть такое понятие: сторонняя заземляющая часть. Это металлические конструкции, которые не являются частью электроприбора (например, корпусом щитка), но где тоже может оказаться опасный электрический потенциал.

Если корпус гаража металлический, то, несмотря на нахождение его на поверхности земли, на нем тоже может оказаться напряжение. Между корпусом гаража и грунтом устанавливается гидроизоляция, да и сам он частенько стоит на бревнах или шпалах. Поэтому его связь с землей ненадежна.

Прокладка кабелей питания осуществляется самым простым способом: линии крепятся к металлическим тросам или проволоке, закрепляемых на корпусах гаражей сваркой или болтовыми соединениями. Повреждение изоляции кабельной линии приводит к появлению потенциала на тросе, а, следовательно, – на одном или нескольких корпусах. Если повреждение напрямую не контактирует с металлическими частями, находящимися рядом с ним, то во время дождя этот контакт может появиться. Прикасаться к корпусу гаража под напряжением смертельно опасно.

Не стоит ожидать, что питающая линия окажется защищенной УЗО. Это не реальная затея, так как даже при абсолютно исправных кабелях невозможно предугадать, что взбредет в голову владельцам гаражей.

Техника безопасности перед началом работ

Прежде чем приступить к установке электрощита, надо ознакомиться с техникой безопасности, которая в разы снизит риск травмирования электротоком. При работе с электрической сетью придерживаются следующих правил:

Обязательная проверка электрощитка на наличие повреждений и других дефектов

Все электроприборы разрабатываются с учетом того, что они будут осторожно использоваться. Поэтому перед применением проверяют целостность изоляционных элементов и корпуса. Щитом с дефектами пользоваться нельзя, так как он может быть очень опасным.
Очистка помещения от емкостей с водой

Электрическое оборудование не должно находиться рядом с жидкостью, так как она хорошо проводит ток. Также нельзя работать с приборами мокрыми руками.
Ознакомление с инструкцией. Перед работой с любым электроприбором надо ознакомиться с его инструкцией, в которой описаны основные особенности его использования.
Нельзя одновременно прикасаться к отопительным батареям и электрическим щиткам.
Специалисты не советуют перегружать электрощиток и подключать к нему много устройств, так как это приведет к перегрузке сети и ее замыканию.

Щитом с дефектами пользоваться нельзя, так как он может быть очень опасным.
Очистка помещения от емкостей с водой. Электрическое оборудование не должно находиться рядом с жидкостью, так как она хорошо проводит ток. Также нельзя работать с приборами мокрыми руками.
Ознакомление с инструкцией. Перед работой с любым электроприбором надо ознакомиться с его инструкцией, в которой описаны основные особенности его использования.
Нельзя одновременно прикасаться к отопительным батареям и электрическим щиткам.
Специалисты не советуют перегружать электрощиток и подключать к нему много устройств, так как это приведет к перегрузке сети и ее замыканию.

Устройство контура заземления в гараже

Контур собирается из горизонтальных и вертикальных электродов, которые закапываются в грунт, а для заземлителей используются различные металлические конструкции. Все элементы заземления внутри гаража относятся к внутреннему контуру, а снаружи к внешнему. В качестве внутреннего контура заземления по периметру стен, как правило, укладывается металлическая полоса, арматура, уголок или другие изделия, на него подключается все оборудование.

Рис. 5: устройство контура заземления в гараже

Посмотрите на рисунок, здесь приведен один из вариантов заземления в гараже, он подходит для тех ситуаций, когда у вас есть возможность обустраивать контур вокруг всего здания. Оптимальный вариант – на этапе строительства, когда происходит монтаж всей электрики. Если доступ к какой-то области заблокирован другими постройками, то металлические электроды смещаются  в свободную область.

Основная задача – обеспечить как можно меньшее сопротивление заземлителя. Для этого вам потребуется предусмотреть достаточную площадь соприкосновения металла с грунтом. Поэтому, если у вас нет возможности установить достаточную протяженность горизонтальных электродов, ее компенсируют нужным количеством вертикальных заземлителей. Способ их установки и соединения может выполняться:

• В линию – наименее надежный вариант;
• Замкнутой фигурой (треугольник, круг и прочие) – более надежное заземление;
• Сложной фигурой – если укладка производится на небольшой площади.

Рис. 6: как соединить заземлители в контур

В качестве заземляющего электрода подойдут обычные стальные трубы, уголки или медные элементы. Любые медные проводники — более надежный вариант, так как со временем медь не разрушается, а сопротивление контура не увеличивается. Размеры заземлителей, в зависимости от их конструкции и материала, выбираются в соответствии с п.1.7.111 ПУЭ по таблице 1:

Таблица 1

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм	Толщина стенки, мм
Сталь	Круглый:
черная	для вертикальных заземлителей;	16	—	—
для горизонтальных заземлителей	10	—	—
Прямоугольный	—	100	4
Угловой	—	100	4
Трубный	32	—	3,5
Сталь	Круглый:
оцинкованная	для вертикальных заземлителей;	12	—	—
для горизонтальных заземлителей	10	—	—
Прямоугольный	—	75	3
Трубный	25	—	2
Медь	Круглый:	12	—	—
Прямоугольный	—	50	2
Трубный	20	—	2
Канат многопроволочный	1,8	35

После того, как вы определились с местом установки заземления гаража и всеми материалами, приступайте к самой процедуре.

Это интересно: Как спрятать провода от телевизора, компьютера и другой техники: рассмотрим по полочкам