Особенности монтажа молниезащиты и заземления для частного дома

Разновидности защиты строения

По своему принципу работы молниезащиту можно разделить на две основные

• Активную.
• Пассивную.

Если первоначально популярностью пользовались пассивные молниеотводы, то сегодня в продаже можно найти активные варианты, принцип действия которых чрезвычайно прост. Они оснащаются специальным ионизатором, способным при помощи небольших импульсов провоцировать молнии, которые ударяют точно в молниеотвод. В то же время отметим, что преимуществом использования пассивных молниеотводов является простота их конструкции, соответственно, каждый домовладелец сможет оборудовать свой дом такой защитой, причём выполнить всю работу можно самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов.

По своему виду защиты молниеотводы разделяются на внутренние и внешние. Соответственно, внешние конструкции защищают дом от первого фактора поражения, а внутренние способны защитить лишь работающие в доме электроприборы от короткого замыкания в сети, вызванного ударом молнии.

Это интересно: Молниезащита деревянного дома — устройство и монтаж

Как сделать монтаж контура самостоятельно

Для самостоятельного изготовления контура заземления сначала потребуется выбрать его тип, после чего на основе данного исполнения провести подготовительные работы. Они включают в себя такие обязательные процедуры как выбор места под ЗК, подбор необходимых заготовок-штырей, перемычек и т. п., а также подготовку приямка под заземляющий контур.

Рассмотрим этапы предстоящих работ более подробно.

Выбираем место для монтажа

При выборе участка на придомовой территории, подходящего для обустройства защитного контура, исходят из следующих соображений:

• он должен располагаться не слишком далеко от дома; это позволит не только сэкономить на соединительной шине за счет ее небольшой длины, но и уменьшить сопротивление цепи стекания тока;
• грунт в месте обустройства ЗК должен быть достаточно мягким, чтобы можно было вбить в него металлические штыри;
• качество почвы на участке также влияет на эффективность действия заземления (минимальным сопротивлением обладают суглинки, пластичная глина и торф).

Монтируем конструкцию

Сначала подготавливается небольшой приямок глубиной около 40-50 см, по форме напоминающий треугольник с размерами чуть больше чем каждая из сторон будущей заземляющей конструкции. Все последующие действия проводятся в следующем порядке:

1. Прежде всего, по углам вбиваются вертикальные заземлители.
2. Затем их выступающие из грунта концы с отступом примерно на 30 см от поверхности грунта соединяют с заранее подготовленными стальными перемычками с помощью сварки.
3. После этого к одной из вершин (которая располагается ближе к дому) приваривается стальная полоса сечением не менее 48 кв. мм и подводится как можно ближе к распределительному щитку.
4. На конце полосы приваривается стальной болт, к которому прикручивается медный проводник сечением не менее 16 кв. мм.
5. Другой его конец заводится в распределительный щиток и фиксируется в нем на главную заземляющую шину (ГЗШ).

Монтаж контура заземления в форме треугольника
Монтаж линейного контура заземления

На завершающей стадии работ готовая к эксплуатации стальная конструкция засыпается сверху ранее откинутой землей, которая затем хорошо утрамбовывается.

С подробным руководством по монтажу контура заземления Вы можете ознакомиться в статье на нашем сайте.

Проверка устройства

По завершении комплекса монтажных работ, но еще перед тем, как подключить заземление непосредственно к ГЗШ – потребуется проверить его на работоспособность. Существуют хорошо отработанные методики оценки состояния и определение величины сопротивления стеканию тока на землю, учитывающие все составляющие последовательной цепочки (включая переходные контакты).

Под «проверкой» понимается визуальное обследование систем заземления на соответствие следующим требованиям:

• надежность контактов в местах сочленения элементов ЗУ;
• отсутствие следов разрушения на открытых частях конструкций и подводящих медных шин;
• состояние защитной окраски, которую рекомендуется регулярно обновлять, а также наличие маркировки на подводящих проводниках.

Под словом «контроль» понимают периодические испытания заземляющих контуров с целью выявления соответствия их сопротивлений стеканию тока установленным ПУЭ нормам. Согласно требованиям этого документа оно не должно превышать ниже указанных значений.

Согласно требованиям ПУЭ действующие ЗК после их запуска в работу проверяются не реже одного раза в полгода (имеется в виду визуальный осмотр). Обследование, сопровождающееся выборочным вскрытием грунта в подозрительных местах, организуется не реже одного раза за 12 лет.

В заключение отметим, что заземление в частном доме своими руками изготовленное на придомовом участке должно удовлетворять всем требованиям действующих нормативов. Это касается не только правильности выбора и надежности его конструкции, но и таких важных характеристик ЗУ, как сопротивление стеканию тока в землю. Лишь при соблюдении всех этих условий самостоятельно обустроенное заземление в доме с 380 Вольтовой подводкой питающей сети будет выполнять свою защитную функцию. То же самое можно сказать относительно линий питания 220 Вольт.

Активная молниезащита

Для создания безопасных условий для сооружений объединенных одной территорией применяют активную молниезащиту.

По факту она представляет один молниеприемник. Это автомномный прибор, иными словами ионизатор, который функционирует за счет созданного магнитного поля в условиях грозы между тучей и земной поверхностью.

Область защиты зависит уровня установки, а также от вида активной защиты. Установка способна создавать безопасные условия для территории в 109 м в радиусе. Под единой защитой могут находиться несколько объектов.

Преимущества данной системы защиты:

• высокая степень эффективности;
• проста использования — система имеет автоматический запуск, не требуется проверять большое количество молниеприемников и токоотводов;
• экономичность — не требуется использования дополнительных материалов для токоотводов и прочего;
• хороший эстетический вид для любого сооружения.

Этапы сооружения своими руками

Заземлитель

Заземлитель располагают в таком месте, где нет опасности попадания электрического грозового разряда рядом с ним. До здания расстояние определяется 1 метром, но при этом до тротуара или другой дорожки должно быть 5 метров. Если места, где не ступает человеческая нога, найти не удается, то место действия заземления ограждают деревянными щитами и делают соответствующую табличку.

Отвод электрического разряда

После подготовительного этапа следует перейти к установке громоотвода:

• начинать монтаж устройства следует на земле — роют яму или траншею для расположения заземляющего устройства или контура;
• яма может быть разного размера, в зависимости от размеров приспособления – треугольный контур помещается в углубление соответствующей геометрии, линейное заземление требует траншеи;
• если длина стержней более метра, то яму роют на этот размер, а остальное вбивают в почву;
• траншею начинают от соединения токоотвода с заземлением, при этом внутренний отдел защиты также заземляется, соединение щитка с заземлением осуществляется проводом в подземной части, поэтому делают дополнительную траншею для подсоединения от сетевого перенапряжения;
• если работы ведутся в сухом грунте, который не слишком подходит для проводимости, то в подсыпку добавляют соль, а на глубину проливают солевым раствором;
• если предполагается засушливый климат, то заземление делают в тенистом месте, предохраняющим от пересыхания или промачивают почву водой время от времени;
• для самодельного заземления можно использовать остатки старого профиля, единственным требованием является качество сварных швов;
• профилей при монтаже заземления берут больше чем нужно, так как в процессе нахождения в земле они покрываются ржавчиной, слой которой не работает в качестве заземления.

Приемник для молнии

Следующим этапом является установка молниеуловителя:

• его ставят на мощной опоре, которая выдерживает сильные ветровые нагрузки, длина определяется по формуле;
• длину соединяют при помощи сварки из различных кусков проката, в полых профилях вставляют металлическую внутреннюю пробку на стыке;
• токовод изолируют от металлических кровельных элементов, как и заземлитель, иначе разряд большой силы пойдет по другому пути;
• молниеуловитель и токовод при монтаже соединяют проводом или полосовой сталью;
• токовод соединяют с заземлением сваркой по всей длине, все углубления при установке заземляющих контуров засыпают почвой.

Молниезащита загородного дома и ее типы

Молниезащита загородного дома может быть изготовлена и своими руками

Однако прежде чем браться за изготовление и установку молниезащиты для дома, важно определиться с типом и устройством молниезащиты. Также потребуется много металла, железная проволока, для того чтобы сделать заземляющий контур молниезащиты, металлический уголок или труба для создания заземлителя и т.д. Если рассматривать типы устройства молниезащиты загородных домов, то они могут быть различны, поскольку всё зависит от того из какого материала изготовлено строение загородного дома, где находится здание и есть ли поблизости с домом высокорастущие деревья

Если рассматривать типы устройства молниезащиты загородных домов, то они могут быть различны, поскольку всё зависит от того из какого материала изготовлено строение загородного дома, где находится здание и есть ли поблизости с домом высокорастущие деревья.

Также важно учитывать и тот факт, что если рядом с домом имеется водоём или пруд, то риск удара молнией в него очень высок. Сюда можно отнести и тип грунта, преобладающий на загородном участке, поскольку разные типы грунта имеют различную токопроводимость. Самые простые типы молниезащиты это так называемый громоотвод и молниезащитная сетка

Молниезащитную сетку рекомендуется использовать при защите деревянных строений от молний, поскольку она идеально подходит для таких кровель. Однако её нельзя использовать для крыш покрытых металлочерепицей, по очевидным причинам, поэтому здесь лучше выполнить установку громоотвода

Самые простые типы молниезащиты это так называемый громоотвод и молниезащитная сетка. Молниезащитную сетку рекомендуется использовать при защите деревянных строений от молний, поскольку она идеально подходит для таких кровель. Однако её нельзя использовать для крыш покрытых металлочерепицей, по очевидным причинам, поэтому здесь лучше выполнить установку громоотвода.

Обслуживание молниеотвода

Чтобы в самый нужный момент молниеотвод сработал на все 100%, необходимо постоянно следить за его состоянием. К примеру, стержневой тип молниеотвода нуждается в очистке металлического штыря и станины. Чистить их можно с помощью специальных средств. При желании их можно покрасить краской.

На самом деле, создание молниеотвода – это работа, которая под силу каждому человеку. Но, помните, работать только в сухие и ясные дни.

Чтобы совершать правильное обслуживание не забывайте когда проводится проверка молниезащиты.

Видео о том, как монтировать систему молниеотвода от А до Я

Рекомендуем почитать молниезащита скатной кровли.

Что называется защитным заземлением, а что рабочим?

Заземление как мера обеспечения безопасности при использовании различных видов электроприборов делится на защитное и рабочее, кроме того, особняком стоит и молниезащита, подключать которую с землей необходимо с помощью отдельного контура. Использование общего заземления не рекомендуется, так как в этом случае при попадании молнии на громоотвод электричество будет вынужденно пройти через дом.

Чаще всего это происходит незаметно, но при возникновении внештатной ситуации возможен пожар и другие негативные последствия. Учитывая основную функцию заземления – обеспечение безопасности, теряется смысл таких мероприятий.

Основным отличием защитного заземления от рабочего является то, что оно представляет собой преднамеренное обеспечение электрического соединения с землей (или иными нетоковедущими элементами). И, как уже указывалось выше, его основная функция состоит в защите от возможного поражения человека током.

А вот то, что называется рабочим заземлением, имеет принципиальное отличие, заключающееся в том, что преднамеренно с землей соединяется не прибор в целом, а его отдельные элементы, например, обмотки трансформатора или генератора и других приборов.

То есть соединяются несколько точек одновременно. Исходя из этого определяется и основное значение рабочего заземления – гарантия нормальной и безопасной работы оборудования, особенно точного, для которого любые критические моменты могут стать фатальными.

Непосредственно соединение производится между заземляемыми точками и заземлителем, допускает использование вспомогательных монтажных элементов: резисторов, предохранителей и т. д.

Конечно, выбор защиты – вопрос весьма ответственный, и его вид определяется исходя из особенностей электросети дома, разнообразия используемых приборов, конструктивных особенностей строения и т. д. Для большинства бытовых приборов в доме достаточным оказывается заземление с помощью евророзетки, один кабель которой имеет соединение с землей.

Но для стиральной или посудомоечной машины, микроволновой или конвекционной печи, а тем более для бойлера следует предусмотреть возможность использования рабочего типа заземления.

ТОП-10 ошибок монтажа заземляющего устройства, видео:

В каких случаях обязательно требуется проведение мероприятий по заземлению?

После того, как стало понятно, для чего нужно заземление, следует выяснить, когда и где оно применяется:

• в однофазных сетях с переменным током и напряжением до 1 кВт и имеющих естественную изоляцию от земли;
• с постоянным током в двухпроводных сетях, у которых имеется изоляция источника тока и средней точки обмотки;
• в трехфазной сети с переменным током, с нейтралью и напряжением до 1 кВт;
• при напряжении свыше 1 кВт – для сетей переменного и постоянного тока, с различными видами и режимами функционирования обмоток.

Для монтажа защитной или рабочей системы заземления используются специальные элементы – «заземлители», которые представлены в двух видах:

• естественные – то есть любые токопроводящие элементы конструкции дома, коммуникаций, но обязательно имеющие непосредственное соприкосновение с землей. Но не допускается использовать в роли естественного заземлителя магистральные конструкции, представляющие опасность возгорания или взрыва, например, газовую трубу с этой целью использовать категорически нельзя.
• искусственные – представляют собой конструкции, изготовленные из неокрашенного металла. В некоторых случаях для обеспечения антикоррозийной защиты можно использовать защитные составы, не снижающие их токопроводящую способность. Как вариант искусственного заземлителя можно считать специальный токопроводящий бетон.

При использовании искусственных заземлителей следует учитывать, что потребуется использовать металлические пластины или прутья для создания так называемой металлосвязи.

Она представляет собой соединение верхних концов заземлителей с помощью сварки в единый конструктивный элемент, который заводится непосредственно в дом, для чего и используется шина заземления, являющаяся завершающим элементом, необходимым для обеспечения цельности и жесткости контура.

Поражающие факторы молнии

Но перед тем как разобраться со способами защиты дома от возможного поражения молнии, следует рассмотреть поражающие факторы этого явления.

Всего этих факторов два.

Первичный.

Это прямое попадание молнии в дом, в результате чего он может получить повреждение конструкции, существует возможность возникновения пожара. Данный фактор является самым опасным.

Вторичный.

Для дома и жильцов менее опасен. Данный фактор сводится к появлению электромагнитной индукции в проводке дома при разряде молнии рядом с домом.

Из-за индукции в проводке происходит значительный скачок напряжения, который способен повредить все электроприборы в доме, подключенные к сети.

И если от вторичного фактора можно обезопаситься без дополнительного оснащения путем отключения всех приборов от сети во время грозы, то первичного фактора защитится таким способом невозможно, нужно оснащение дома молниезащитой.

Штат Огайо, дом в который попала молния.

Поскольку молния – это всего лишь электрический разряд хоть и большой силы, но он действует как любой другой разряд, то есть движется по пути наименьшего сопротивления.

Обеспечение этого пути и является задачей молниезащиты.

Если молния попадет в дом, оснащенный таким типом защиты, то электрический разряд по нему уйдет в землю, не нанося ущерба зданию.

В народе такая зашита называется заземлением дома, молниеотводами, громоотводами.

Что касается последних, то определение не совсем верно, ведь гром – это всего лишь звуковое сопровождение, возникающее при разряде молнии.

Как сделать заземляющий контур

Заземляющее устройство, или заземляющий контур, представляет собой несколько металлических штырей (электродов), которые соединены между собой с одного конца, а другим концом заглублены в грунт. Обычно электроды «в домашних условиях» изготавливаются из арматуры или угловой стали. Реже – из труб. Как изготовить, забить в землю и соединить между собой такие штыри, можно посмотреть в видео.

https://youtube.com/watch?v=JV243D9zZWk

Заземляющий контур чаще всего имеет форму квадрата или треугольника (схема). Электроды должны быть не короче 2,5 метров. Ребра заземляющего контура должны либо равняться, либо быть кратными им. Например, если длина электрода равна 2,5 метрам, то ребра контура должны равняться либо 2,5, либо 5 метрам. Оптимальная длина штырей-электродов – 2,5-3 метра.

Соответственно, заземляющий контур может обладать следующими параметрами: его стороны должны соотноситься либо как 2,5 х 2,5, либо как 3 х 3. Квадрат иногда делают несколько больше (4 х 4 м). Электроды желательно заострить с одного конца. Так их будет легче забивать в землю. Свариваются штыри между собой в контур только после заглубления их в землю.

Процесс установки заземляющего контура выглядит так:

1. Сначала рядом с домом нужно выкопать траншею по форме будущего контура (квадратную или треугольную). Ее глубина должна равняться 70-80 см.

2. Нарезаем арматуру на равные по длине штыри 2,5-3 м. Забиваем их по углам траншеи, как на видео. Обязательно оставляем над землей небольшие части электродов.

3. Вершины электродов соединяются между собой стальными полосами. Сделать это можно при помощи сварки.

4. К одному из углов приваривается стальная полоса, которую необходимо довести до стены здания.

5. К концу стальной полосы при помощи все той же электросварки нужно приварить болт.

6. К приваренному таким образом болту крепится выходящий из дома заземляющий кабель 220 В. Крепление можно выполнить следующим образом: кабель свернуть в петлю и просто надеть на болт. Сверху на него надевается гайка с шайбой и сильно затягивается.

7. После этого траншею с заземляющим контуром нужно просто засыпать землей.

8. Кабель подводится, как уже было сказано ранее, к заземляющей шине в распределительном щите.

Обратите внимание: Сечение проводника должно быть более 75 кв. мм. Только в этом случае заземление будет эффективным и прослужит долго

Только в этом случае заземление будет эффективным и прослужит долго.

Заглянем в теорию

Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.

Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся «сечение» проводника – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.

Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.

Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.

Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.

Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.

Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.

Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства

Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды

Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:

Расстояние между вертикальными заземлителями.
Их количество.
Важно, на какую глубину они забиты.
Форма – прут, труба, уголок. Это разная площадь прилегания к земле.
Форма и длина горизонтальной связи.

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно

Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.