Уземљење у приватној кући: прорачун, уређај, инсталација

Садржај препоруке

• Основе заштитног уземљења
• Прорачун уређаја за уземљење
• Инсталација за уземљење
• Материјали и алати за уземљење
• Састављање уређаја за уземљење

У чланку је описано како самостално направити уземљење у приватној викендици. Разумећемо принципе уземљења, научити ћемо израчунавање конфигурације овог уређаја и одредити који су материјали потребни.

Пре неких 20-25 година градили смо приватне и јавне зграде, а да уопште нисмо размишљали о ефикасној заштити човека од струјног удара. У последње време све је постало другачије – наше улазне дистрибутивне плоче постају веће, сада се налазе десеци прекидача, неколико РЦД-а, а ту је готово увек посебан уземљени аутобус. Шта се променило? Електрична енергија је сада буквално око нас, појавио се огроман број додатака за ожичење у кућама, маса кућанских апарата и јединица напајања, који су потенцијални извори опасности, а осим тога, можда, почели смо више ценити људски живот.

Савремени грађевински прописи (нарочито ПУЕ) захтевају да се примени једна од следећих мера ради заштите особе у стамбеним просторијама:

• пад напона;
• изједначавање потенцијала;
• употреба двоструке изолације жица;
• употреба изолационих трансформатора;
• уградња уређаја за заосталу струју;
• уређење уземљења, уземљења.

Наравно, питању сигурности треба приступити свеобухватно и користити га на све могуће начине, али уземљење куће мора бити обавезно.

Уземљење електричних инсталација најпоузданији је и најефикаснији начин заштите, који заједно са осталим мерама чини електричну енергију у домаћинству апсолутно безбедном. У ствари, уземљење је намерно повезивање кућишта електричних инсталација (елементи који нису под напоном) са земљом. За многе власнике кућа чини се да је уземљење превише скупо и технолошки напредно или превише једноставно, што такође није сасвим тачно..

У приватној кући технички уопште није тешко направити поуздано уземљење, јер је удаљеност до тла врло мала, а у дворишту увек можете пронаћи слободне површине. Становници старих стамбених зграда имају много мање среће, где петље за уземљење више не раде и тада неки сународњаци успевају да се појединачно приземљеју са горњих спратова, положивши проводника из свог стана дуж зидова зграде до самог тла. У међувремену, било би погрешно веровати да ће сваки гвоздени чеп увучен у тло или било која водоводна цев постати нормална радна петља. Уземљење је систем који се састоји од неколико важних елемената са специфичним оцењеним параметрима, који функционишу по одређеним принципима и уско делују са другим системима.

Основе заштитног уземљења

У неисправном електричном уређају (на пример, ако је оштећена изолација доводне жице), напон се може појавити на његовом кућишту. Када особа додирне уређај, струја се залетава у земљу, пролазећи кроз његово тело и често наносећи непоправљиву штету, не могу сви заштитни уређаји да реагују или имају времена да брзо прекину струјни круг. Зашто струја иде на земљу? Зато што лако прихвата пражњење, јер има веома велики електрични капацитет. Ако се струја цурења (струјом проводљивости која тече између две или више електрода) понуди други, једноставнији начин, на пример, проводник са мањим отпором – за уземљење не би требало да прелази 4 охма, тада ће ићи до земље дуж њега, а не кроз особу која има отпорност тела 1 кОхм. У кругу настаје струја цурења, а уређај за заосталу струју (РЦД) искључује оштећено подручје у делићу секунде.

Због тога су сви модерни електрични актуатори и јединице дизајнирани на такав начин да се на њих може спојити уземљивачки проводник, а три жице се користе за ожичење. Ово важи и за све модерне кућанске уређаје, на којима су тело и један од контаката мрежног утикача – користе утичнице са ПЕ контактом (антенама) за напајање. Све лампе, лустери, браон имају терминале за спајање „жутог“ ожичења, а металне кутије разводних плоча и металних конструкција на којима је електрична опрема смештена. Сви потрошачи мрежа са наизменичним напоном преко 42 В уземљују се без грешке, за једносмерну струју – преко 110 В. Имајте на уму да уземљење осигурава не само електричну сигурност људи, већ и:

• стабилизира рад електричних инсталација;
• штити уређаје од пренапона;
• смањује количину мрежних сметњи и интензитет високофреквентног електромагнетног зрачења.

Уређај за уземљење састоји се од следећих елемената:

• прекидач за уземљење
• уземљивачи

Проводник за уземљење ће бити било који део уземљујућег уређаја који спаја електричне инсталације са уземљујућом електродом, то су одвојена жичана језгра (општеприхваћена – у жутој изолацији), елементи спољних и унутрашњих кола, посебна магистрала смештена у штиту.

Уземљивач је електрода, део круга уземљења који је у директном додиру са земљом. Овај елемент обезбеђује прилив струје у земљу и њихову дисперзију. Зависно од тога да ли се за то користе закопани елементи грађевинских конструкција или посебно направљени проводник, разликују се природни и вештачки проводници за уземљење. Према ПУЕ, увек треба давати предност природним уземљеним електродама (клаузула 1.7.35), у приватној кући то може бити:

• кућиште металних бушотина;
• било који челични цевовод, укључујући цеви за полагање електричних жица;
• оловни оклоп кабла за напајање;
• разни метални стубови и носачи на улици, на пример, оградни елементи;
• закопани армирани бетон и метални елементи зграде (стубови, решетке, рудници, темељи).

Вештачке електроде се могу користити ако отпор природних уземљених електрода не одговара норми, тада ћемо их размотрити детаљније.

Прорачун уређаја за уземљење

Главни параметар који треба израчунати је проводљивост уземљене електроде. Другим речима, морамо изабрати електроду такве конфигурације да отпор уземљујућег уређаја не пређе стандард. Одредбе ПУЕ упућују на следеће бројеве, који су дозвољени максимум:

• 2 Охм – за једнофазни напон од 380 волти;
• 4 ома – за 220 волти;
• 8 ома – за 127 волти.

Са трофазном струјом, максимални отпори биће исти 2, 4 и 8 охма, али само за напоне од 660, 380 и 127 волти, респективно.

Шта одређује проводљивост система електрода уземљења (очитавање, отпор уземљења)? Поједностављено – из подручја додира електроде са земљом и отпором тла. Што је већа уземљивачка електрода, то је мањи отпор, више струје узима тло. Све формуле за прорачун предлажу да се узме у обзир површина електроде и дубина њеног урањања. На пример, за прорачун једног уређаја за уземљење са кружним пресеком имамо следећу формулу:

Где: д – пречник пинова, Л – дужина електроде, Т – удаљеност од површине до средине уземљене електроде, лн – логаритам, ? – константа (3,14), ? – отпорност тла (Охм м).

Имајте на уму да је отпорност тла главни параметар израчунавања. Што је нижи отпор, то ће проводити наше уземљење и ефикаснија ће бити заштита. Главне основне бројке за одређену врсту тла могу се наћи у јавно доступним табелама и графиконима, али много тога зависи од његовог стварног стања – густина, водни баланс, температура, сезонска дубина смрзавања, присуство и концентрација „електроактивних“ хемикалија у њему – лужине, киселине, соли … Штавише, на различитим дубинама ситуација се може значајно променити, физичка својства континенталног темеља постају различита, појављују се водоносници, који смањују отпор, температура расте … У правилу, с повећањем дубине, тло постаје актуелније скупљање.

На температурама испод нуле отпорност тла се нагло повећава због смрзавања воде. Због тога постоје одређене потешкоће са уземљењем на површинама са вечно замрзнутим тлима. Из истог разлога, дужина уземљених електрода треба да буде величине веће од сезонске дубине смрзавања у нормалним ширинама..

У идеалном случају, отпорност земље и уређаја за уземљење у целини треба практично испитати, док ће нам формуле помоћи да направимо основне прорачуне. Често се анализа одвија директно у фази уградње струјних кругова – електроде се потапају и мерења проводљивости уземљења врше се у реалном времену: ако је отпор превелик, тада се повећава број уземљених електрода или степен њихове сахране.

Имајте на уму да уземљење мора радити у било које доба године, па се препоручује провјерити га у најнеповољнијим условима (суша, мраз). Ако то није могуће, на резултате се примењују посебни коефицијенти, узимајући у обзир сезонске промене отпорности тла на одређеном подручју..

Ако се неколико електрода користи за опремање уземљења електроде, тада ће поступак израчуна бити нешто другачији:

1. Отпор се израчунава за сваки од њих (може се примијенити горња формула).
2. Индикатори се сумирају.
3. Потребно је узети у обзир „фактор искоришћености“.
4. Формула изгледа овако:

Где: Н – број уземљених електрода, ДО_и – стопа коришћења, Р₁ отпор сваке електроде одвојено.

Као што видите, водљивост хоризонталних елемената који спајају електроде у један круг се не узима у обзир..

Фактор искоришћености може да изазове неку сложеност – одражава појаву у којој суседне електроде у кругу утичу једна на другу, пошто се зоне распршивања струја у тлу почињу пресекати када су преблизу. Што су појединачне уземљене електроде ближе једна другој, већи је и укупни отпор уземљујућег уређаја. Око сваке електроде у тлу формира се радна сфера радијуса једнака његовој дужини, што значи да ће идеална удаљеност између уземљених електрода бити њихова дужина у земљи (Л), помножена са 2.

Однос растојања између електрода и њихове дужине	Број електрода	Цоеф. употреба
1	пет	0.7
1	десет	0.6
1	15	0,53
1	20	0,5
2	пет	0,81
2	десет	0,75
2	15	0.7
2	20	0.67

Затворени положај петље
Однос растојања између електрода и њихове дужине	Број електрода	Цоеф. употреба
1	пет	0,65
1	десет	0,55
1	15	0,51
1	20	0,45
2	пет	0,75
2	десет	0.69
2	15	0.66
2	20	0.63

Да бисте израчунали колико уземљених електрода треба закопати у земљу, користите следећу формулу:

Где: Р – конструкцијска отпорност уређаја за уземљење, Р₁ – отпор једне електроде, ДО_и – стопа коришћења.

Што се тиче распореда уземљених електрода, оне не морају да формирају троугао, мада је то најчешћа конфигурација круга. Електроде се могу поставити у један ред са серијским прикључком. Ова опција је погодна ако је за уређење уземљења издвојена уска трака земље..

Инсталација за уземљење

Начелома се могу разликовати две врсте уређаја за уземљење, који се међусобно разликују по техници уградње и карактеристикама материјала. Први је модуларни дизајн шипки (фабрички произведен) са једном или више електрода, други је домаћа верзија са неколико уземљених електрода од ваљаног метала. Њихове главне разлике су само у организацији укопаног дела – проводни, „горњи“, њихов део је идентичан.

Фабрички комплети за уземљење су технолошки напредни и имају бројне предности:

• испоручују се као комплетни елементи, елементи су посебно дизајнирани за постављање заштите и производе се на индустријској опреми;
• скоро не захтевају ископавање, нису потребни никакви радови за заваривање;
• омогућавају вам да идете дубоко до неколико десетина метара и добијете веома низак, стабилан отпор целог уређаја.

Једини недостатак таквих система је њихова висока цена..

Материјали и алати за уземљење

Проводници за вештачко уземљење треба да буду израђени од челичног ваљаног метала. Погодно за ове сврхе:

• угао;
• округла или правоугаона цев;
• штап.

За заштиту метала од корозије користе се галванизиране електроде. Такође је дозвољено користити електро проводљиви бетон као уземљену електроду.

У фабричким гарнитурама то су чврсти увучени бакар са чеповима од једног и по метра са навојима на крајевима. На првом елементу је постављен оштар конусни врх, појединачни игле спојене су помоћу навојних месинганих спојница. Електроде су уроњене у земљу помоћу ручних удараљки (СДС-Мак уложак, снага удара око 20 Ј). Адаптер и глава за вођење користе се за пренос енергије из бушилице за стене. Веза између водича за уземљење и електроде врши се помоћу стезаљке од нехрђајућег челика. Да бисте заштитили зглобове од корозије и смањили отпорност на спојевима, користи се посебна паста.

Пажња! Прекидачи за уземљење не смију бити обојени, подмазани или сачувани на било који други начин који би умањио њихову проводљивост..

Учинак корозије (челични део се постепено разрјеђује) треба узети у обзир при одабиру попречног пресјека електроде, изабран је с одређеном маргином, што осигурава довољну трајност круга. Минимални дозвољени пресеци уземљених електрода смештених у земљишту ограничени су регулаторним документима:

• поцинчани штап – 6 мм;
• шипка од обојеног метала – 10 мм;
• ваљани правоугаони пресек – 48 мм².

Пажња! Дебљина полица правоугастог челика или дебљина стијенке цеви морају бити најмање 4 мм.

Трака се најчешће користи као проводник који повезује неколико електрода у земљи, али може се користити жица, угао, цев. Помоћу ових материјала могуће је навести уземљење на саму електричну плочу (попречни пресек материјала има мање ограничења: шипка – 5 мм, правоугаони челик – 24 мм², дебљина зидова и полица – 2,5 мм).

Уземљивач унутар зграде мора имати површину попречног пресјека једнаку попречном пресјеку фазног водича који се користи у кућишту ожичења.

Постоје и минимални захтеви:

• неизолирани алуминијум – 6 мм;
• бакар неизолиран – 4 мм;
• алуминијум у изолацији – 2,5 мм;
• бакар у изолацији – 1,5 мм.

За комутацију свих проводника за уземљење потребно је користити уземљујуће шипке израђене од електротехничке бронце. У ТТ систему уземљења ови се елементи централе постављају директно на зид металне кутије.

Самостална уземљена електрода продубљује се чекићем, фабрички комплети су забијени чекићима. У оба случаја препоручујемо припрему перона или мердевина. За рад са црно ваљаним производима биће потребно ручно лучно заваривање.

Састављање уређаја за уземљење

Размотримо редослед поступака. У почетним тачкама навест ћемо операције типичне за уградњу обе врсте електрода за уземљење.

Тлоцрт и земљани радови.Препоручује се постављање уземљивача у земљу на удаљености од око једног метра од темеља. У складу с пројектом, круг је обележен – као што смо већ рекли, то може бити једнакостранични троугао, линија, кружница, неколико редова … Размак између електрода узима се од 1,2 метра, што значи да је двострука дужина система електроде уземљења бесмислена. Као основну опцију, погодну за већину наших услова, можете узети троугао са страном од 1,5-3 метра и дужином електрода од 2-3 метра.

Затим треба ископати ров дубине око 70-80 цм, најмања дозвољена дубина је 50 цм. Ширина рова на тачкама продубљавања треба да пружи погодност за заваривање проводника, обично се копају по нагибима ширине око 0,5-0,7 метара..

За погон модуларног једноелектронског уземљења потребан је само један отвор величине 50к50к50 цм.

Припрема електроде.Да би се олакшало урањање уземљене електроде у земљу, ваљани метал се наоштри уз помоћ брусилице, на пример, полице се секу под углом, цев се коси, а шипка је наоштрена. Ако се користи употријебљени метал, онда га, ако је потребно, треба у потпуности очистити од заштитних премаза.

Шиљата глава је завртња на фабричком модуларном затичу, спој је обложен лепком.

Углови (најчешће су то углови 50к50к5 мм) ударени су у земљу ударцима чекићем.Најпогодније је започети посао са скелом. Ако је метал мекан, боље је ударати у радне комаде дрвеним одстојницима. Глава прекидача за уземљење треба да се подигне 150-200 мм изнад дна рова како бисмо електроде могли да повежемо у круг.

Фабричке игле су закопане чекићем за рушење са СДС-Мак стезном главом и капацитетом удара од 20-25 џула. Након урањања сваког клина (1,5 метра), на њега се завртју чахура и други елемент за уземљење, овај циклус се понавља све док електрода не достигне конструкцијску дубину или не дође до квара (немогућност даљег продубљивања). У случају квара, додатни уземљени пинови су зачепљени, систем постаје вишеелектронски.

Прекидачи за уземљење повезани су водоравним проводником,генерално је најприкладније радити са траком од 40к4 мм. За црне метале је овде потребно заваривање, јер ће се спојеви са вијцима брзо оксидирати и отпор уређаја повећати. Лепљење неће радити – потребан вам је висококвалитетни дугачки завар.

Из резултирајуће контуре повуците траку према кући, савијте је и причврстите на постоље. На крају траке заваримо вијак М8 кроз који ће се спојити заштитни уземљивач који долази из оклопа.

На последњем модуларном иглу монтирана је стезна стезаљка и проводник је фиксиран. Стезаљка је омотана посебном хидроизолацијском траком.

Ров је прекривен земљом.У ове сврхе препоручује се употреба густих хомогених ситнозрних композиција..

Фабрички сетови с једном електродом могу се употпунити пластичним ревизорским јажицама.

Уземљивач се води у централу.Може се причврстити директно на грађевинске конструкције, с изузетком подручја са високом влагом – тамо је боље користити изолаторе. Кроз зидове, проводник се провлачи металним или пластичним цевима-рукавима, у ствари, правила полагања се примењују на исти начин као и на „главном“ ожичењу (ово ће бити један од следећих чланака).

У разводној табли проводник је, након што је затворен вијчаним спојем, повезан са уземљеном магистралом, која је инсталирана на кућишту кутије (систем ТТ).

Отпор уземљујућег уређаја проверава се мултиметером, ако, узимајући у обзир сезонске коефицијенте (које одређује Државна служба за енергетски надзор за различите земљописне ширине, постоје готове табеле), он прелази 4 ома, тада је потребно повећати број електрода.

Током пребацивања склопних уређаја, проводници жица у жутој изолацији (долазе од тренутних потрошача) такође се стежу у прикључцима сабирнице.

При повезивању утичница, уређаја, лампи, жути уземљивачи се пребацују на одговарајућа места (обично су обележени посебним знаком – три хоризонталне траке различитих величина), на пример, у утичницама је то централни вијак.

Систем у коме петља за уземљење није ни на који начин повезан са неутралним радним проводником Н назива се ТТ. Препоручује се за употребу када се ТН опције (постоји веза између неутралног и уземљујућег водича) не могу користити, на пример, ако је стање надземних водова напајања незадовољавајуће. Наравно, из овог уобичајеног разлога, постао је веома популаран. Али, треба напоменути да се систем ТТ са независним чврсто утемељеним неутралним потрошачима мора осигурати уз помоћ РЦД-а. О остатним тренутним уређајима говоримо у следећем чланку..