Uzemnenie v súkromnom dome: výpočet, zariadenie, inštalácia

Obsah článku

• Základy ochranného uzemnenia
• Výpočet uzemňovacieho zariadenia
• Inštalácia uzemnenia
• Materiály a nástroje pre uzemňovacie zariadenie
• Zbierame uzemňovacie zariadenie

Článok popisuje, ako samostatne urobiť uzemnenie v súkromnej chate. Porozumieme princípom uzemnenia, naučíme sa, ako vypočítať konfiguráciu tohto zariadenia, určíme, aké materiály sú potrebné.

Asi pred 20 – 25 rokmi sme stavali súkromné ​​a verejné budovy bez toho, aby sme premýšľali o účinnej ochrane osoby pred úrazom elektrickým prúdom. V poslednej dobe sa všetko zmenilo – naše vstupné rozvodné dosky sa zväčšujú, v súčasnosti sú tu desiatky ističov, niekoľko prúdových chráničov a takmer vždy existuje samostatný uzemňovací autobus. Čo sa zmenilo? Elektrina je teraz doslova okolo nás, domy majú obrovské množstvo elektroinštalačného príslušenstva, veľa domácich spotrebičov a energetických jednotiek, ktoré sú potenciálnymi zdrojmi nebezpečenstva, navyše sme pravdepodobne začali viac oceňovať ľudský život viac.

Moderné stavebné predpisy (najmä PUE) vyžadujú, aby sa na ochranu osoby v obytných priestoroch uplatňovalo aspoň jedno z týchto opatrení:

• úbytok napätia;
• potenciálne vyrovnanie;
• použitie dvojitej izolácie drôtov;
• použitie izolačných transformátorov;
• inštalácia zariadení na zvyškový prúd;
• usporiadanie uzemnenia, uzemnenia.

K otázke bezpečnosti by sa samozrejme malo pristupovať komplexne a mali by sa používať všetky možné metódy, ale uzemnenie v dome musí byť povinné.

Uzemňovacie elektrické inštalácie sú najspoľahlivejšou a najúčinnejšou metódou ochrany, ktorá spolu s ďalšími opatreniami robí elektrickú energiu v domácnosti absolútne bezpečnou. V skutočnosti je uzemnenie zámerným spojením krytov elektrických inštalácií (prvky, ktoré nie sú napájané) so zemou. Zdá sa, že pre mnohých majiteľov domov je organizácia uzemnenia príliš nákladná a technologicky pokročilá alebo príliš jednoduchá, čo tiež nie je úplne pravda..

V súkromnom dome nie je technicky ťažké dosiahnuť spoľahlivé uzemnenie, pretože vzdialenosť od zeme je veľmi malá a vo dvore nájdete vždy voľné plochy. Obyvatelia starých bytových domov majú omnoho menej šťastia, kde uzemňovacie slučky už nefungujú, a niektorí krajania sa potom dokážu jednotlivo uzemniť z horných poschodí a položiť vodičom z ich bytu pozdĺž stien budovy k samotnému terénu. Medzitým by bolo chybou veriť, že akýkoľvek železný špendlík, ktorý sa dostane do pôdy alebo akékoľvek vodovodné potrubie, sa stane bežnou zemnou slučkou. Uzemnenie je systém pozostávajúci z niekoľkých dôležitých prvkov so špecifickými normalizovanými parametrami, ktorý funguje podľa určitých zásad, úzko spolupracuje s ostatnými systémami..

Základy ochranného uzemnenia

V pokazenom elektrickom zariadení (napríklad ak je poškodená izolácia napájacieho drôtu) sa na jeho skrini môže objaviť napätie. Keď sa osoba dotkne zariadenia, prúd prúdi do zeme, prechádza jeho telom a často spôsobuje nenapraviteľné poškodenie, nie všetky ochranné zariadenia môžu reagovať alebo majú čas na rýchle prerušenie obvodu. Prečo prúd prúdi na zem? Pretože ľahko prijíma výboj, pretože má veľmi vysokú elektrickú kapacitu. Ak je zvodový prúd (cez vodivý prúd tečúci medzi dvoma alebo viacerými elektródami) ponúkaný iným, jednoduchším spôsobom, napríklad, vodičom s nižším odporom – na uzemnenie by nemal prekročiť 4 ohmy, potom pôjde na zem pozdĺž neho a nie cez osobu s telesný odpor 1 kOhm. V obvode sa vyskytne zvodový prúd a zariadenie na zvyškový prúd (RCD) odpojí poškodenú oblasť za zlomok sekundy.

Preto sú všetky moderné elektrické pohony a jednotky navrhnuté tak, aby k nim bolo možné pripojiť uzemňovací vodič a na zapojenie sa použili trojžilové vodiče. Platí to aj pre všetky moderné domáce spotrebiče, kde sú pripojené telo a jeden z kontaktov zástrčky – na ich napájanie sa používajú zásuvky s kontaktom PE (antény). Všetky svietidlá, lustre, nástenné svietniky sú vybavené svorkami na pripojenie „žltého“ vedenia a uzemnené sú kovové skrinky rozvodných dosiek a kovové konštrukcie, na ktorých je umiestnené energetické zariadenie. Všetci spotrebitelia sietí so striedavým napätím nad 42 V sú bezchybne uzemnení pre jednosmerný prúd – nad 110 V. Upozorňujeme, že uzemnenie poskytuje nielen elektrickú bezpečnosť ľudí, ale aj:

• stabilizuje činnosť elektrických inštalácií;
• chráni zariadenia pred prepätím;
• znižuje intenzitu sieťového rušenia a intenzitu vysokofrekvenčného elektromagnetického žiarenia.

Uzemňovacie zariadenie sa skladá z týchto prvkov:

• uzemňovač
• uzemňovacie vodiče

Uzemňovací vodič bude akákoľvek časť uzemňovacieho zariadenia, ktoré spája elektrické inštalácie so zemniacim elektródovým systémom, jedná sa o oddelené jadrá drôtov (všeobecne akceptované – žltá izolácia), prvky vonkajších a vnútorných obvodov, špeciálna zbernica umiestnená v tienidle.

Uzemňovací vodič je elektróda, časť uzemňovacieho obvodu, ktorá je v priamom kontakte so zemou. Tento prvok zabezpečuje tok prúdov do zeme a ich rozptyl. V závislosti od toho, či sa na to používajú zakopané prvky stavebných konštrukcií alebo špeciálne vytvorený vodič, sa rozlišujú prírodné a umelé uzemňovacie vodiče. Podľa smernice PUE by sa vždy malo uprednostňovať použitie elektród z prírodnej zeminy (odsek 1.7.35), v súkromnom dome to môže byť:

• kovové puzdro;
• akékoľvek oceľové potrubia vrátane potrubí na kladenie elektrických drôtov;
• olovené brnenie napájacieho kábla;
• rôzne kovové stĺpiky a podpery na ulici, napríklad ploty;
• zakopaný železobetón a kovové prvky budovy (stĺpy, krovy, bane, základy).

Umelé elektródy je možné použiť, ak odpor prirodzených zemných elektród nezodpovedá norme, potom ich podrobnejšie zvážime..

Výpočet uzemňovacieho zariadenia

Hlavným parametrom, ktorý treba vypočítať, je vodivosť uzemňovacej elektródy. Inými slovami, musíme si zvoliť elektródu takej konfigurácie, aby odpor uzemňovacieho zariadenia neprekročil normu. V ustanoveniach PUE sa uvádzajú tieto čísla, ktoré sú prípustným maximom:

• 2 Ohm – pre jednofázové sieťové napätie 380 voltov;
• 4 ohmy – pre 220 voltov;
• 8 ohmov – pre 127 voltov.

Pri trojfázovom prúde budú maximálne odpory rovnaké 2, 4 a 8 ohmov, ale iba pre napätia 660, 380 a 127 voltov..

Čo určuje vodivosť systému uzemňovacích elektród (čítanie, odpor uzemňovacieho zariadenia)? Zjednodušené – z oblasti kontaktu elektródy so zemou a odporom pôdy. Čím väčšia je uzemňovacia elektróda, tým menší je odpor, tým viac pôdy zaberá. Všetky výpočtové vzorce naznačujú, že sa berie do úvahy povrchová plocha elektródy a hĺbka jej ponorenia. Napríklad na výpočet jedného uzemňovacieho zariadenia s kruhovým prierezom máme nasledujúci vzorec:

Kde: d – priemer čapu, L – dĺžka elektródy, T – vzdialenosť od povrchu k stredu uzemňovacej elektródy, ln – logaritmus, ? – konštanta (3.14), ? – odpor pôdy (Ohm m).

Upozorňujeme, že hlavným parametrom výpočtu je odpor pôdy. Čím je tento odpor menší, tým vodivejšie bude naše uzemnenie a účinnejšia ochrana. Hlavné základné údaje pre určitý typ pôdy sa nachádzajú vo verejne dostupných tabuľkách a grafoch, ale do veľkej miery závisia od ich skutočného stavu – hustota, vodná bilancia, teplota, sezónna hĺbka mrazu, prítomnosť a koncentrácia „elektroaktívnych“ chemikálií v nich – zásady, kyseliny, soli … Navyše, v rôznych hĺbkach sa situácia môže výrazne zmeniť, fyzikálne vlastnosti kontinentálneho základu sa môžu zmeniť, objavujú sa zvodnené vrstvy, ktoré znižujú odpor, zvyšuje sa teplota … Spravidla sa pôda so zväčšujúcou sa hĺbkou stáva stále aktuálnejšou.

Pri teplotách pod nulou rezistencia pôdy prudko stúpa v dôsledku zamrznutia vody. Preto existujú určité problémy so zemnením v oblastiach s permafrostovými pôdami. Z toho istého dôvodu by dĺžka uzemňovacích elektród mala byť rádovo väčšia ako sezónna hĺbka zmrazenia v normálnych zemepisných šírkach..

V ideálnom prípade by sa mal skúmaný odpor uzemnenia a uzemňovacieho zariadenia ako celku prakticky, zatiaľ čo vzorce nám pomôžu urobiť základné výpočty. Často sa analýza uskutočňuje priamo vo fáze zostavovania obvodov – elektródy sú ponorené a merania vodivosti uzemnenia sa vykonávajú v reálnom čase: ak je odpor príliš vysoký, potom sa zvyšuje počet uzemňovacích elektród alebo stupeň ich zakopania..

Upozorňujeme, že uzemnenie musí fungovať kedykoľvek v roku, preto sa odporúča skontrolovať ho v tých najnepriaznivejších podmienkach (sucho, mráz). Ak to nie je možné, na výsledky sa použijú špeciálne koeficienty, pričom sa zohľadnia sezónne zmeny v odolnosti pôdy v konkrétnej oblasti..

Ak sa na vybavenie uzemňovacieho elektródového systému použije niekoľko elektród, postup výpočtu bude trochu iný:

1. Odpor sa vypočíta pre každú z nich (môže sa použiť vyššie uvedený vzorec).
2. Ukazovatele sú zhrnuté.
3. Je potrebné vziať do úvahy „faktor využívania“.
4. Vzorec vyzerá takto:

Kde: N – počet uzemňovacích elektród, TO_a – miera využitia, R₁ odpor každej elektródy osobitne.

Ako vidíte, vodivosť horizontálnych prvkov spájajúcich elektródy do jedného obvodu sa nezohľadňuje..

Faktor využitia môže spôsobiť určitú zložitosť – odráža jav, v ktorom sa susediace elektródy v okruhu vzájomne ovplyvňujú, pretože zóny rozptylu prúdov v pôde sa začínajú pretínať, keď sú príliš blízko. Čím sú jednotlivé uzemňovacie elektródy bližšie k sebe, tým väčší je celkový odpor uzemňovacieho zariadenia. Okolo každej elektródy v zemi je vytvorená pracovná guľa s polomerom rovnajúcim sa jej dĺžke, čo znamená, že ideálna vzdialenosť medzi uzemňovacími elektródami bude ich dĺžka v zemi (L), vynásobená 2..

Pomer vzdialenosti medzi elektródami a ich dĺžkou	Počet elektród	Koef. použitie
1	päť	0.7
1	desať	0.6
1	15	0,53
1	20	0,5
2	päť	0,81
2	desať	0.75
2	15	0.7
2	20	0,67

Umiestnenie uzavretej slučky
Pomer vzdialenosti medzi elektródami a ich dĺžkou	Počet elektród	Koef. použitie
1	päť	0,65
1	desať	0.55
1	15	0,51
1	20	0,45
2	päť	0.75
2	desať	0,69
2	15	0.66
2	20	0.63

Na výpočet toho, koľko uzemňovacích elektród je potrebné zakopať do zeme, použite nasledujúci vzorec:

Kde: R – konštrukčná odolnosť uzemňovacieho zariadenia, R₁ – odpor jednej elektródy, TO_a – miera využitia.

Pokiaľ ide o usporiadanie uzemňovacích elektród, nemusia tvoriť trojuholník, hoci toto je najbežnejšia konfigurácia obvodu. Elektródy môžu byť umiestnené v jednom rade so sériovým zapojením. Táto možnosť je výhodná, ak je na zabezpečenie uzemnenia vyhradený úzky pás..

Inštalácia uzemnenia

V zásade je možné rozlišovať dva typy uzemňovacích zariadení, ktoré sa navzájom líšia z hľadiska inštalačnej techniky a materiálových charakteristík. Prvá je kolíková modulárna konštrukcia (vyrobená vo výrobe) s jednou alebo viacerými elektródami, druhá je domáca verzia s niekoľkými uzemňovacími elektródami z valcovaného kovu. Ich hlavné rozdiely sú iba v usporiadaní zakopanej časti – vodivé, „hornej“, ich časť je rovnaká.

Zostavy na uzemnenie továrne sú technologicky vyspelé a majú množstvo výhod:

• dodávané ako súprava, prvky sú osobitne navrhnuté na usporiadanie ochrany a vyrábajú sa na priemyselných zariadeniach;
• takmer nevyžadujú výkop, nie sú potrebné žiadne zváračské práce;
• umožňujú prejsť hlbšie na niekoľko desiatok metrov a získať veľmi nízky stabilný odpor celého zariadenia.

Jedinou nevýhodou takýchto systémov sú ich vysoké náklady..

Materiály a nástroje pre uzemňovacie zariadenie

Umelé uzemňovacie vodiče by mali byť vyrobené z ocele valcovanej z ocele. Vhodný na tieto účely:

• roh;
• okrúhla alebo pravouhlá rúrka;
• tyč.

Na ochranu kovu pred koróziou sa používajú galvanizované elektródy. Je tiež povolené používať elektricky vodivý betón ako uzemňovaciu elektródu.

V továrňových sadách sú to jeden a pol metra masívne ťahané medené kolíky so závitom na koncoch. Na prvý prvok je nainštalovaný ostrý zúžený hrot, jednotlivé kolíky sú spojené pomocou mosadzných závitových spojok. Elektródy sú ponorené do zeme pomocou ručných nárazových nástrojov (kazeta SDS-Max, sila nárazu približne 20 J). Adaptér a vodiaca hlava sa používajú na prenos energie z vrtnej skaly. Spojenie medzi uzemňovacím vodičom a elektródou je uskutočnené pomocou svorky z nehrdzavejúcej ocele. Na ochranu spojov pred koróziou a zníženie odolnosti spojov sa používa špeciálna pasta.

Pozor! Uzemňovacie spínače sa nesmú maľovať, mazať ani konzervovať iným spôsobom, ktorý by znížil ich vodivosť..

Pri výbere prierezu elektródy by sa mal brať do úvahy účinok korózie (oceľová časť sa postupne stáva tenšia), je vybraná s určitým okrajom, ktorý zaisťuje dostatočnú trvanlivosť obvodu. Minimálne prípustné prierezy uzemňovacích elektród nachádzajúcich sa v pôde sú obmedzené regulačnými dokumentmi:

• pozinkovaná tyč – 6 mm;
• tyč zo železného kovu – 10 mm;
• valcovaný obdĺžnikový prierez – 48 mm².

Pozor! Hrúbka políc z pravouhlej ocele alebo hrúbka steny rúrok musí byť najmenej 4 mm.

Pruh sa najčastejšie používa ako vodič spájajúci niekoľko elektród v zemi, ale môžete použiť drôt, roh, rúrku. U týchto materiálov môžete uzemniť samotný elektrický panel (prierez materiálov má menšie obmedzenia: tyč – 5 mm, pravouhlá oceľ – 24 mm², hrúbka steny a police – 2,5 mm).

Uzemňovací vodič vo vnútri budovy musí mať plochu prierezu rovnú ploche prierezu fázového vodiča použitého v domovom zapojení..

Existujú tiež minimálne požiadavky:

• neizolovaný hliník – 6 mm;
• neizolovaná meď – 4 mm;
• hliník v izolácii – 2,5 mm;
• meď v izolácii – 1,5 mm.

Na komutáciu všetkých uzemňovacích vodičov je potrebné použiť uzemňovacie tyče vyrobené z elektrotechnického bronzu. V uzemňovacom systéme TT sú tieto prvky rozvádzača pripevnené priamo na stenu kovovej skrinky.

Vlastná uzemnená elektróda je prehlbovaná kladivom, výrobné súpravy sú zatĺkané kladivom. V oboch prípadoch vám odporúčame pripraviť plošinu alebo rebrík. Na prácu s čiernymi valcovanými výrobkami bude potrebné použiť ručné oblúkové zváranie.

Zbierame uzemňovacie zariadenie

Zoberme si poradie krokov. V úvodných bodoch označíme prevádzkové charakteristiky inštalácie oboch typov uzemňovacích elektród.

Usporiadanie a výkop.Uzemňovacie spínače sa odporúčajú montovať do zeme vo vzdialenosti asi jeden meter od základu. V súlade s projektom je okruh označený – ako sme už uviedli, môže to byť rovnostranný trojuholník, čiara, kružnica, niekoľko riadkov … Vzdialenosť medzi elektródami sa berie z 1,2 metra, takže viac ako dvojnásobok dĺžky uzemňovacieho elektródového systému nemá význam. Ako základnú možnosť, vhodnú pre väčšinu našich podmienok, si môžete vziať trojuholník so stranou 1,5 – 3 metre a dĺžkou elektród 2 – 3 metre.

Ďalej je potrebné vykopať priekopu s hĺbkou asi 70 – 80 cm, minimálna povolená hĺbka je 50 cm. Šírka priekopy v bodoch prehĺbenia by mala poskytovať pohodlie pre zváracie vodiče, obvykle vykopávajú so sklonom asi 0,5 – 0,7 metra širokým.

Na pohon modulárneho uzemnenia s jednou elektródou je potrebná iba jedna jamka s rozmermi 50 x 50 x 50 cm.

Príprava elektródy.Aby sa uľahčilo ponorenie uzemňovacej elektródy do zeme, valcovaný kov sa naostrí pomocou brúsky, napríklad police sa odrežú v uhle pod uhlom, rúrka sa nakloní šikmo, tyč sa naostri. Ak sa použije použitý kov, potom by sa v prípade potreby mal úplne očistiť od ochranných náterov.

Špicatá hlava sa priskrutkuje na stavebnicový uzemňovací kolík, spojenie je potiahnuté pastou.

Rohy (najčastejšie rohy 50x50x5 mm) sa kladú do zeme údermi kladivom..Najvýhodnejšie je začať pracovať na lešení. Ak je kov mäkký, je lepšie zasiahnuť obrobky pomocou drevených rozpier. Hlava uzemňovača by mala stúpať 150 až 200 mm nad spodok výkopu, aby sme mohli elektródy spojiť do obvodu.

Výrobné kolíky sú pochované pomocou búracieho kladiva s upínacím driekom SDS-Max a nárazovou kapacitou 20 – 25 joulov. Po ponorení každého kolíka (1,5 metra) sa naň priskrutkuje objímka a ďalší uzemňovací prvok, tento cyklus sa opakuje, až kým elektróda nedosiahne konštrukčnú hĺbku alebo kým nedôjde k poruche (nemožnosť ďalšieho prehĺbenia). V prípade poruchy sa upchajú ďalšie uzemňovacie kolíky, systém sa stane multielektródou.

Uzemňovacie spínače sú spojené horizontálnym vodičom,vo všeobecnosti je najvýhodnejšie pracovať s pásom 40×4 mm. Pri železných kovoch je tu potrebné použiť zváranie, pretože skrutkové spoje rýchlo oxidujú a zvyšuje sa odpor zariadenia. Lepenie nebude fungovať – ​​potrebujete kvalitný dlhý zvarový šev.

Z výsledného obrysu zoberte prúžok smerom k domu, ohnite ho a pripevnite na podstavec. Na konci prúžku privaríme svorník M8, cez ktorý bude pripojený ochranný vodič uzemnenia vychádzajúci zo štítu..

Na posledný modulárny kolík je namontovaná svorka a vodič je upevnený. Svorka je zabalená špeciálnou hydroizolačnou páskou.

Priekopy sú pokryté zeminou.Na tieto účely sa odporúča používať husté homogénne jemnozrnné kompozície..

Výrobné súpravy s jednou elektródou je možné doplniť plastovou revíznou jamkou.

Uzemňovací vodič je vedený do rozvádzača.Môže byť pripevnený priamo na stavebné konštrukcie, s výnimkou oblastí s vysokou vlhkosťou – je lepšie tam používať izolátory. Cez steny je vodič ťahaný kovovými alebo plastovými rúrkami, v skutočnosti platia pravidlá ukladania rovnako ako v prípade „hlavného“ vedenia (bude to jeden z nasledujúcich článkov)..

V rozvádzači je vodič po krimpovaní skrutkovým spojom pripojený k uzemňovacej zbernici, ktorá je nainštalovaná na tele skrine (systém TT)..

Odpor uzemňovacieho zariadenia sa kontroluje multimetrom, ak pri zohľadnení sezónnych koeficientov (určených štátnou energetickou dozornou službou pre rôzne zemepisné šírky existujú pripravené tabuľky) prekračuje 4 ohmy, potom je potrebné zvýšiť počet elektród.

Pri prepínaní rozvádzača sú vodiče vodičov v žltej izolácii (pochádzajú od bežných odberateľov) tiež zovreté v konektoroch zbernice..

Pri pripájaní zásuviek, zariadení, svietidiel sa žlté uzemňovacie vodiče zapínajú na vhodných miestach (zvyčajne sú označené špeciálnou značkou – tri vodorovné pruhy rôznych veľkostí), napríklad v zásuvkách je to stredová skrutka.

Systém, v ktorom uzemňovacia slučka nie je nijako spojená s neutrálnym pracovným vodičom N, sa nazýva TT. Odporúča sa na použitie, keď možnosti TN (existuje spojenie medzi nulovým vodičom a uzemňovacím vodičom) nemožno použiť napríklad pri nevyhovujúcom stave nadzemného elektrického vedenia. Z tohto spoločného dôvodu sa, samozrejme, stala veľmi populárnou. Malo by sa však poznamenať, že systém TT s nezávislým neutrálnym uzlovaním mušky od spotrebiteľov musí byť poistený pomocou RCD. O zvyškových súčasných zariadeniach budeme hovoriť v nasledujúcom článku..