Слово «заземление» в частном доме обычно означает два разных дела сразу: организовать защитный проводник PE внутри дома и закопать во дворе контур. Первое решается в щите, второе — лопатой, и путать их не стоит: контур без правильного щита работает вполсилы, а щит без контура в системе TN-C-S не имеет права так называться.
Что приходит от опоры и почему это ещё не заземление
К большинству частных домов идёт воздушная линия, где ноль и защитный проводник — это один и тот же провод. Он называется PEN: нулевой рабочий и нулевой защитный в одном. Такая система называется TN-C, и в ней защитного проводника у потребителя нет вовсе — есть только ноль, которым по совместительству предлагается заземляться.
Заземлять корпуса приборов прямо на этот ноль внутри дома нельзя: при обрыве PEN на участке линии до дома весь ноль вместе со всеми подключёнными к нему корпусами оказывается под фазным напряжением. Поэтому у потребителя делают одно из двух: либо разделяют PEN на вводе и получают систему TN-C-S, либо отказываются от приходящего защитного проводника вовсе и делают TT — с собственным заземлителем.
TN-C-S: где делить PEN
Разделение выполняется в первом щите на вводе — в щите учёта на границе участка или во вводном щите дома, там же, куда приходит проводник от контура заземления. Порядок подключения важен, и его чаще всего нарушают.
- PEN из воздушной линии заводится на шину PE — ту, что соединена с корпусом щита и с заземлителем.
- От этой же шины ставится перемычка на шину N. Сечение перемычки — не меньше сечения PEN.
- Дальше в дом уходят три раздельных проводника: L, N и PE. После точки разделения объединять N и PE нельзя нигде — ни в квартирном щите, ни в розетке, ни в распаячной коробке.
Разделение допускается не всегда: PEN должен быть достаточного сечения (обычно называют не менее 10 мм² по меди или 16 мм² по алюминию) и линия должна иметь повторные заземления. Если воздушная линия старая, провода алюминиевые и тонкие, а состояние их неизвестно, вопрос решается не в пользу TN-C-S — об этом ниже.
Обрыв PEN — то, ради чего делают повторное заземление
Главная авария в воздушной линии — обрыв нулевого проводника. После обрыва ноль в доме перестаёт быть нулём: напряжение на нём определяется нагрузкой соседей, и в трёхфазной линии оно легко доходит до фазного. Техника выгорает пачками, а на корпусах, заземлённых на этот же PEN, появляется опасный потенциал.
Повторное заземление на вводе — прямая защита именно от этого. Контур во дворе даёт оборванному нулю путь в землю и сильно снижает потенциал на корпусах: не до нуля, но до значений, при которых человек остаётся жив. Именно поэтому в TN-C-S контур обязателен, а не желателен.
Технику при этом всё равно спасает не заземление, а реле напряжения: оно отключает дом при выходе напряжения за уставки и возвращает питание, когда сеть придёт в норму. В щите частного дома оно занимает 2–3 модуля и ставится сразу после вводного аппарата.
Контур заземления: что закапывать
Задача контура — обеспечить малое сопротивление растеканию тока в грунт. Для повторного заземления PEN ориентируются на 30 Ом; добиться этого в обычном суглинке несложно.
| Решение | Из чего | Замечания |
|---|---|---|
| Треугольник | Три уголка 50 × 50 × 5 мм длиной 2,5–3 м, полоса 40 × 4 мм | Сторона треугольника — не меньше длины электрода; всё соединяется сваркой |
| Линейный | Три-пять уголков или труб в ряд, связанные полосой | Когда места под треугольник нет — вдоль отмостки или забора |
| Модульно-штыревой | Омеднённые штыри 1,5 м, соединяемые муфтами | Забивается на 6–15 м без траншеи; в плотном грунте бывает не пройти |
Что важно независимо от выбранного решения:
- Все соединения в земле — сварка. Болтовое соединение под землёй за несколько лет превращается в ржавый контакт с непредсказуемым сопротивлением.
- Болт допустим только на выходе из земли — там, где к полосе крепится проводник, идущий в щит, и где соединение доступно для осмотра.
- Глубина — ниже промерзания и ниже сухого слоя. Верхние полметра летом пересыхают, и сопротивление контура, измеренное в мае, к августу заметно вырастает.
- Проводник в щит — стальная полоса или медь сечением не менее 10 мм². Тоньше нельзя: этот проводник должен пережить аварийный ток, не расплавившись.
- Оцинковка и чёрная сталь в одной сборке — плохая пара. Разнородные металлы в грунте образуют гальваническую пару и растворяют друг друга.
Когда вместо TN-C-S делают TT
Если воздушная линия в плохом состоянии, PEN тонкий, а повторных заземлений на опорах нет, разделение PEN превращается в лотерею: при обрыве весь дом окажется завязан на собственный контур, который на такой ток не рассчитан. В этом случае делают TT: ноль берут из линии, а защитный проводник — только от своего заземлителя, и между собой их не соединяют вовсе.
Система TT надёжно развязывает дом от аварий в линии, но требует дисциплины:
- УЗО обязательны на все линии без исключения. В TT ток замыкания на корпус мал — автомат его не увидит, и единственная защита здесь — УЗО.
- Схема защиты строится с запасом по селективности: противопожарное УЗО на вводе, групповые на 30 мА ниже. Как их согласовать — в статье про селективность.
- Нужен ОПН. В TT дом стоит на собственном заземлителе, и грозовые перенапряжения приходят на него без отвода в линию.
Переход с TN-C-S на TT — не косметическая правка: разъединяется перемычка между шинами, меняется состав аппаратов, а решение принимается по состоянию линии, а не по вкусу. Для снабжающей организации это тоже не безразлично, и согласовать стоит заранее.
Уравнивание потенциалов: то, о чём забывают
Заземление отводит ток, а уравнивание потенциалов делает другое: устраняет разницу напряжений между металлическими предметами, до которых человек дотягивается одновременно. Без него можно получить удар между ванной и смесителем, при полностью исправном контуре во дворе.
- Основная система (ОСУП). Главная заземляющая шина в вводном щите соединяется с металлическими трубами водопровода и отопления на входе в дом, с корпусом котла, со стальными конструкциями и с молниезащитой, если она есть.
- Дополнительная (ДСУП) в ванной. Коробка уравнивания рядом с санузлом связывает трубы, полотенцесушитель, ванну и защитные проводники розеток. Провод — 4–6 мм² по меди, соединение хомутами на трубе.
Газовая труба в систему уравнивания не заводится — на неё вообще ничего не крепят, это отдельно оговорённый запрет.
Как это выглядит в щите
В вводном щите под заземление уходят две шины: PE на корпусе и N на изоляторах. На DIN-рейку они ставятся как обычные модульные изделия и занимают место наравне с аппаратами — по 1–2 модуля на шину в зависимости от числа клемм. В разделе шин и клеммников видно, сколько модулей занимает конкретное исполнение.
Сечение проводников PE внутри дома выбирают по фазному: до 16 мм² — равное фазному, дальше по таблицам. Для бытовых линий это означает простое правило: PE в кабеле того же сечения, что и фаза, то есть обычный трёхжильный кабель 3 × 2,5 мм² на розетки и 3 × 1,5 мм² на свет. Как выбирается само сечение — разобрано в статье про сечение кабеля и номинал автомата.
Место под шины, перемычки и контурный проводник стоит заложить заранее: в готовом щите, собранном впритык, добавить шину PE на шесть клемм уже некуда. Прикинуть раскладку с шинами и аппаратами можно в редакторе щитов — он считает занятые модули и показывает, что осталось свободным в каждом ряду.
Ошибки, которые встречаются чаще всего
- Повторное объединение N и PE после точки разделения. Перемычка «на всякий случай» в квартирном щите превращает всю схему обратно в TN-C и делает УЗО бесполезными: часть тока нагрузки пойдёт по защитному проводнику.
- PEN заведён на шину N, а на PE идёт перемычка. Схема выглядит так же, но весь рабочий ток идёт через перемычку: ослабнет она — и корпуса останутся без заземления, причём незаметно.
- Заземление на водопровод, отопление или газ. Первые два ненадёжны — вставка из пластика где-нибудь на соседнем участке обнуляет всю затею. На газовой трубе заземление прямо запрещено.
- Отдельный «заземляющий штырь» под каждой розеткой. Такой заземлитель не обеспечивает отключения защиты и создаёт разность потенциалов между приборами.
- Контур есть, а уравнивания потенциалов нет. Самая незаметная ошибка: проверить контур приборами легко, а разность потенциалов между ванной и трубой видна только тому, кто их коснётся.
- Болтовое соединение полосы в земле. Через несколько лет сопротивление такого контакта растёт в разы, а увидеть это, не раскопав, нельзя.