Зануление и заземление: в чем разница и что надежней

Установка оборудования

Для заземления необходим объект, на который будет сбрасываться напряжение. Объект должен иметь соединение с землёй. Существует два варианта: первый — самодельный, второй — уже готовый металлический объект, находящийся в земле, например, трубопровод.

При выборе второго способа следует учитывать доступность других служб к объекту и вполне вероятное нарушение соединения с объектом во время замены тех же труб.

Самостоятельно изготовить контур для заземления смогут все, кто владеет начальными слесарными навыками, чтобы отрезать кусок трубы или уголка достаточной длины и просверлить отверстие для присоединения провода с клеимой. Порой и этого не требуется, достаточно найти подходящий материал и зарыть его в землю.

Для установки зануления необходимы знания электрика, без них устанавливать эту систему не стоит. Всем, кто решился на этот шаг стоит учесть, что зануление не столь эффективно в обеспечении безопасности для жизни человека, а больше служит для защиты оборудования от выхода из строя.

Напряжение при этой системе защиты отводится на специальный щиток в трансформаторе и при резком скачке напряжения отключает подачу тока. Однако если напряжение не выходит за рамки ограничений, то эта схема позволяет номинальному напряжению поступать на корпус оборудования, что может стать причиной остановки сердца человека, коснувшегося такой части прибора.

Требования к защитному заземлению

Защитное заземление – это наиболее жесткое устройство, чем зануление цепи. Здесь предусмотрена прокладка отдельной шины, довольно небольшого уровня сопротивления, которая идет к системе заземлителей, забитых в землю в виде треугольника.

Расчет защитного заземления, требует знания множества формул и наличия множества исходных данных. Поэтому принято для жилого фонда применять типовые проекты контура заземления для каждого региона.

Установка зануления предусматривает прокладку шины нейтрали или любого другого способа отвода тока в однофазной цепи. При этом, значения сопротивлений каждого проводника зануления до подстанции или питающего трансформатора, складываясь, образуют значение сопротивления защитного устройства.

Эта величина может изменяться, но требования к защитному заземлению и занулению, предусматриваю общее значение максимально возможного уровня сопротивления цепи.

Бытовое заземление

Как правило, системы электроснабжения, должны иметь сопротивление защитного заземления, должно быть от 4 Ом, до 30 Ом. Для обустройства, как правило, применяют стальные уголки и полоса шириной 40 мм. Предусматривают использование медной шины, достаточного сечения, согласно ГОСТу. Это обязательное требование.

При использовании защитного проводника с медным проводом 0,5 мм2 нам не хватит и 100 метров провода для достижения критического значения. Наиболее строгие требования предъявляются при обслуживании участков:

1. Установки, с напряжением цепи до 1000. В, оснащаются устройством, сопротивление которого, не должно превышать 0,5 Ома. Значение заземленного контура измеряют при помощи специального измерительного прибора – измерителем сопротивления. Это измерение проводится двумя дополнительными заземлителями. Разведя их на определенное расстояние, выполняем замер, затем сдвигая электрод, проводим несколько замеров. Самый худший результат принимается за номинальное значение.
2. Для обслуживания цепи трансформатора, других источников питания, при величинах напряжения от 220 В до 660 В – величина сопротивления заземления должна быть от 2 Ом до 8 Ом.

Производственное защитное заземление

Использование дополнительных мер для выравнивания величин потенциала – это основная «обязанность» применения защитного обустройства производственных мощностей. Для достижения надежной защиты, все металлические детали конструкций и устройств, а коммуникационные трубопроводы подсоединяются на заземляющий проводник.

В жилых помещениях, так следует оборудовать ванные комнаты и стальной водопровод, канализацию, и трубы отопления. В наше время пускай и редко, но они встречаются. На промышленных объектах заземляют:

• приводы электрических машин;
• корпуса каждой электроустановки, находящейся в помещении;
• коммуникации металлических труб, металлоконструкции;
• защитные оплетки электрокабелей , с напряжением постоянного тока до 120 В;
• электрощитовые, различные корпуса системы электропроводки.

Детали, не требующие защиты:

• металлические корпуса приборов и оборудования, установленных на стальной платформе, главное – обеспечение надежного контакта между ними;
• разнообразные участки с металлической арматурой, установленная на деревянных конструкциях, исключение составляют объекты, где защита распространяется и на эти объекты;
• корпуса электрооборудования, имеющие 2, 3 классы безопасности;
• при вводе в здание электропроводки, с напряжением не выше 25 В, и прохода их сквозь стену из диэлектриков.

В заключение необходимо отметить.

После монтажа каждого из видов защиты, необходимо выполнить проверку величины сопротивления защиты. После этого составляется акт проверки. Замеры, проводят летом и зимой, в это время грунт имеет наибольшее сопротивление.

Проверку жилого фонда рекомендуется проводить раз в год. Помните о необходимости оснащения щитовой автоматами размыкателями цепи и защитным устройством от утечек тока.

Защитное заземление

Чаще всего безопасность электрических приборов и установок обеспечивается путем устройства защитного заземления. Принципиальная схема данных устройств заключается в принудительном соединении электроустановок с землей, обладающей значительной электрической емкостью. В аварийной ситуации фазовое напряжение мгновенно отводится с корпуса оборудования.

Качество заземления находится в зависимости от величины сопротивления, которое должно быть у конструкции отводящей цепи. Требования к устройству заземления для каждого объекта точно определяются в ПУЭ.

В большинстве жилых домов заземление оборудуется централизованно, что позволяет без всяких опасений подключать любые электроприборы и установки. Более сложный и трудоемкий процесс устройства защиты можно наблюдать в загородных домах.

На этих объектах заземлители изготавливаются из металлических профилей или стержней. С помощью заземляющего проводника они соединяются со всеми приборами, имеющимися в частном доме. Чтобы снизить сопротивление в заземляющих цепях, практикуется использование контурных металлических систем, размещаемых на большой глубине. Величина заглубления и конструкция контура зависит от применяемых материалов и технических характеристик электрооборудования.

Заземление

Начнем с разбора каждой системы по отдельности.

Так, заземление – это преднамеренное соединение электрической сети, прибора или оборудования со специальной конструкцией, закопанной в землю посредством нулевого проводника.

По сути, это единая система, соединяющая между собой токопроводящие элементы приборов и оборудования (к примеру, их корпусы), подсоединенные к ним провода, и штыри, закопанные в землю (контур).

Благодаря высокому сопротивлению контура при касании фазного провода на корпус в случае пробоя, большая часть напряжения уходит в землю, и хоть потенциал все же будет оставаться на корпусе, но его значение будет значительно сниженным и неопасным для человека.

Международный стандарт, разработанный МЭК, включает в себя несколько систем заземления, различия между которыми сводится к разным видам заземления источника питания (генератора или трансформаторной подстанции), и заземления открытых участков сети, приборов.

В стандарт входит три системы – TN, TT и IT.

Первая буква индекса указывает на тип заземления источника (T – «земля), получается, что в первых двух системах трансформаторная подстанция подключается к заземляющему контуру.

Что касается третьей (IT), то у нее источник питания заизолирован, либо же подключен к прибору, обеспечивающему высокое сопротивление (I – изоляция).

Вторая буква индекса указывает на тип заземления открытых участков сети. В системе TN (N — нейтраль) эти участки соединены с нейтральным проводником источника, подключенного к заземляющему контуру (глухое заземление нейтрали).

Для соединения оборудования и приборов используются рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.

Что касается двух других систем – TT и IT, то второй буквенный индекс указывает на то, что открытые участки сети, оборудование и приборы заземляются своим отдельным контуром.

Как правильно скручивать провода

В свою очередь система TN делится на подсистемы, их три – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Различия между ними сводятся к использованию разных защитных проводников, которыми потребители соединяются с нейтралью источника.

В подсистеме TN-C используется объединенный проводник (PEN), совмещающий в себе и рабочий, и защитный «нуль». Эта подсистема является уже устаревшей, поэтому при укладке новых электросетей она не используется.

Подсистема TN-S отличается тем, что у нее рабочий и защитный «нули» — это разные проводники. То есть, к нейтрали подключается N-проводник, а к заземляющему контуру – PE-проводник, хоть они совмещены на источнике питания.

Третья подсистема – TN-C-S является промежуточным звеном между первыми двумя подсистемами. У нее от нейтрали отходит PEN-проводник, то есть нулевые проводники объединены, но на определенном участке сети они разделяются и к потребителям подходит отдельно рабочий и защитный «нули». После разделения защитный «нуль» дополнительно заземляется.

Более подробно о системах заземления, их достоинствах и недостатках можно почитать здесь https://elektrikexpert.ru/sistemy-zazemlenij.html.

Требования, выдвигаемые заземлению достаточно серьезные. Ведь оно должно обеспечить отвод опасного напряжения с прибора или оборудования в случае пробоя.

Заземление в обязательном порядке делается для сетей, в которых напряжение выше 42 В переменного тока или 110 В – постоянного тока.

Поэтому при проектировании должны правильно подбираться части сети и оборудования, которые подлежат обязательному заземлению, осуществляться контроль за тем, чтобы заземляющая цепь нигде не прерывалась.

Серьезно подходят и к выбору проводников, их сечение должно обеспечивать соответствующую пропускную способность.

Все требования, которые выдвигаются системам заземления прописаны в ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Здесь можно подробнее узнать, как сделать заземление в частном доме.

Разница между занулением и заземлением

Между занулением и заземлением имеются отличия:

1. В случае заземления лишний ток и появившееся на корпусе напряжение перенаправляются в грунт. Принцип действия зануления основан на обнулении на щитке.
2. Заземление более эффективно с точки зрения защиты человека от удара током.
3. Заземление основано на быстром и значительном уменьшении напряжения. Тем не менее, какое-то (уже неопасное) напряжение остается.
4. Зануление заключается в создании соединения между металлическими деталями, в которых отсутствует напряжение. Принцип зануления основан на умышленном создании короткого замыкания при пробое изоляции или попадании тока на нетоковедущие части электроустановок. Как только происходит замыкание, в дело вступает автоматический выключатель, перегорают предохранители или срабатывают иные средства защиты.
5. Заземление чаще всего используют на линиях с изолированной нейтралью в системах типа IT и TT в трехфазных сетях, где напряжение не превышает тысячи вольт. Заземление применяют при напряжении более тысячи вольт с нейтралью в любом режиме. Зануление используют в глухозаземленных нейтралях.
6. При занулении все элементы электроприборов, не находящиеся в стандартном режиме под напряжением, соединяются с нулем. Если фаза случайно коснется зануленных элементов, резко увеличивается ток и отключается электрооборудование.
7. Заземление не зависит от фаз электроприборов. Для организации зануления требуется соблюдение жестких условий подключения.
8. В современных домах зануление применяется редко. Однако этот способ защиты все еще встречается в многоэтажных домах, где по каким-либо причинам нет возможности организовать надежное заземление. На предприятиях, где имеются повышенные нормативы по электробезопасности, основной способ защиты — зануление.

Разберем ситуацию со схемами

С точки зрения протекания электрического тока, отличия между заземлением от занулением нет. Нулевой провод в любом случае имеет электрический контакт с физической землей.

Соответственно, при замыкании фазы на корпус, произойдет то самое короткое замыкание, и сработает отключение защитного автомата. Разумеется, (при условии правильного подключения: розетка должна иметь третий земляной контакт, как и электроприбор. По этой причине, электрики, нарушая требования Правил устройства электроустановок, часто разводят земляную шину от нулевого контакта вводного щитка.

Представим ситуацию, когда нулевой провод по какой-то причине разорван:

• потеря контакта по причине коррозии (в старых многоэтажках это рабочая ситуация);
• механический разрыв кабеля вследствие ремонтных работ с нарушениями технологии (к сожалению, тоже не редкость);
• несанкционированное вмешательство доморощенного «электрика»;
• авария на подстанции (возможно отключение только нулевой шины).

На схеме это выглядит следующим образом:

При организации защитного зануления, электрическая цепь между физической «землей» и контактом заземления электроприбора разрывается. Установка становится беззащитной. Кроме того, свободная фаза без нагрузки может создать потенциал, равный входному напряжению на ближайшей подстанции. Как правило, это 600 вольт. Можно представить, какой ущерб будет нанесен включенному в этот момент электрооборудованию. При этом утечки тока на физическую землю нет, и защитный автомат не сработает.

Представьте, что в этот момент, вы одновременно коснетесь фазы (пробой на корпус электроустановки), и металлического предмета, имеющего физическую связь с грунтом (водопроводный кран или батарея отопления). Можно получить поражение электротоком при напряжении 600 вольт.

А теперь посмотрим, в чем разница между заземлением и занулением (на нашей схеме). При разрыве нулевой шины, просто пропадет питание на всех электроустановках в этой цепи. Поражения электротоком не будет, ни при каких обстоятельствах: электрическая цепь между физической землей и контактом заземления электроприборов не нарушена. Здоровье мы уже сохранили. Теперь посмотрим, что произойдет с электроустановками. Максимум ущерба — это перегоревшая лампа накаливания, ближайшая к вводному щитку. Причем неприятность произойдет лишь в случае повышения напряжения на фазном проводе. Сила тока возрастет (согласно закону Ома), сработает автомат защиты, и возможно, остальные электроприборы не пострадают.

Именно по этой причине, ПУЭ жестко предписывают: защитное заземление и зануление электроустановок должно быть организовано независимо друг от друга, с помощью разных линий.

Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:

1. Фаза — коричневого или белого цвета.
2. Рабочий ноль — синего цвета.
3. Защитное заземление — желто-зеленая оболочка.

Если у вас жилье современной постройки, значит зануление и заземление выполнено согласно Правилам устройства электроустановок. Это легко проверить, взглянув на вводной кабель в щитке. Кроме того, вы сами можете проверить правильность подключения.

Задачи заземления

Искусственно созданный контакт между электроустановкой и землей называется заземлением. Его задача — понизить напряжение на корпусе устройства до безопасного для живых существ уровня. При этом большая часть тока отводится в грунт. Чтобы заземлительная система работала эффективно, ее сопротивление должно быть значительно ниже, чем на остальных участках цепи. Такое требование основывается на свойстве электрического тока всегда выбирать наименьшее сопротивление на своем пути.

Тока замыкания иногда недостаточно при использовании заземлителя с относительно высоким для реакции защитных устройств сопротивлением. Поэтому еще одна задача заземлительной системы — рост аварийного тока замыкания.

Типы заземляющих устройств:

1. Молниезащитные. Отводят импульсные токи, поступающие в систему в результате ударов молнии. Используются в молниеотводах и разрядниках.
2. Рабочие. Предназначены для поддержания нормальной работоспособности электрических установок. Используются как в обычных, так и в аварийных ситуациях.
3. Защитные. Защищают людей и животных от поражения током, проходящим по металлическим предметам в случае пробоя фазовых проводников.

Устройства заземления бывают естественными и искусственными:

1. К естественным относят металлические изделия, основная функция которых не заключается в отводе тока в землю. К таким заземлителям относятся трубопроводы, железобетонные элементы зданий, обсадные магистрали и т.п.
2. Искусственные заземлители — системы, созданные специально для отвода тока. Это стальные полосы, трубы, уголки и другие металлические элементы.

Для заземлительной системы нельзя использовать трубы, предназначенные для транспортировки горючих веществ (как газов, так и жидкостей), алюминиевые детали, кабельные оболочки. Также не подходят для этой цели предметы, покрытые антикоррозийным изоляционным слоем. Запрещено использовать как заземляющие проводники трубы водопровода и отопления.

Понятие зануления

Занулением может называться соединение отдельных металлических деталей, которые не находятся под воздействием постоянного напряжения, либо с заземленной нейтралью понижающего источника трехфазного тока, либо при заземленном генераторе однофазного тока. Таким образом, высокие скачки напряжения будут отводиться к трансформатору или к отдельному щитку для поглощения. Обычно зануление делается в электроустановках с заземленной нейтралью. Оно позволяет при пробое изоляционного слоя на проводе и коротком замыкании быстро сработать автоматическому выключателю или отреагировать другому защитному оборудованию.

Достаточно часто устанавливают дополнительные устройства защитного отключения. Они будут срабатывать при разной силе тока по фазе и «нулю» силового провода. Такое оборудование может быть установлено вместе с автоматическим выключателем. В таком случае, после пробоя жилы может одновременно сработать оба устройства или же сработает элемент более быстрого действия.

Обычно зануление применяется по правилам устройства электроустановок для промышленного оборудования. Данный вид защиты не является гарантом безопасности здания. Если поврежденная фаза попадет на внешнюю часть устройства, тогда ток никуда не уйдет. Впоследствии произойдет сопряжение сразу двух фаз, что приводит к короткому замыканию в электрической сети. Зануление не создает защиту от тока для человека. Условно это специфический индикатор неполадки или повреждения силовой линии, который предупреждает возгорание при коротком замыкании.

В жилых домах и квартирах совсем не обязательно делать зануление, так как это наоборот может иметь ряд негативных последствий. Например, если в кабеле сгорит нулевая жила, то большинство бытового оборудования и техники также сгорит. Это связано с резким скачком высокого напряжения в электрической сети.

Основное отличие

Оба варианта являются заземляющими. Но в системе зануления используется нулевой проводник, который соединяет распределительный щит в доме с контуром заземления, расположенного на подстанции. По сути, получается так, что нейтраль трансформатора подключается напрямую с землей внутри подстанции. При этом от нее отходит один провод – он же нулевой и заземляющий, поэтому имеет обозначение «PEN». В распределительный щит входят два провода: фаза и ноль PEN. Заземляющий провод (PE), проведенный до розеток, соединяется с нулевым PEN в распределительном щитке. То есть, выходящие из дома ноль (N) и земля (PE) соединяются в один проводник PEN, который тянется до трансформатора.

В системе заземления к заземляющей конструкции в подстанции подводится два проводника: ноль (N) и земля (PE). То есть, до распределительного щита идет три провода: фаза, ноль и земля. Этим же количеством они входят в дом и доводятся до розеток. При такой схеме происходит выравнивание потенциалов напряжения между фазой и заземляющим проводником, когда появляется короткое замыкание.

Если сказать короче, то заземление и зануление отличаются между собой так:

• защита человека от напряжения на металлическом корпусе бытового прибора при зануляющей схеме спасает автомат, который разрывает питающую цепь;
• заземляющая схема – это защита с помощью снижения потенциала напряжения на корпусе прибора, за счет отвода тока в грунт.

И хотя задачи обе системы выполняют одну – защита человека, но обеспечивают они эту защиту по-разному.

Теперь, что касается области применения той или иной защиты. В электроустановках, которые работают от напряжения до 1000 вольт, используются пять заземляющих систем: TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT. Зануление используется в трех первых. Заземление в двух последних.

То есть, зануление соединяется с нейтралью трансформатора или отдельным проводником, или совмещенным с нулевым. Заземляющая разводка сооружается, как отдельно собранная конструкция рядом с домом, она носит аббревиатуру TT. При этом проводник PE никак не связан с проводником PEN.

Разводка IT – это схема с изолированной нейтралью. То есть, в трансформаторной подстанции нейтраль не соединена с заземляющим контуром. От нее отходит нулевой проводник N, который протягивается до распределительного щита в доме. А вот с заземлением напрямую соединяется заземляющий проводник PE, который соединяет этот контур с распределительным ящиком. В этом случае, как и при системе TT, можно установить заземляющую конструкцию около дома, собрав его своими руками. Что даст возможность не тянуть далеко проводник PE. На сегодняшний день это самый идеальный вариант.

Итак, подводя итог разбора: заземление или зануление, отметим, что первую схему лучше всего использовать в частных домах путем установки заземляющей конструкции, вторую в городских квартирах. Тем более, при строительстве многоквартирного дома раньше использовалась схема TN-C, сегодня TN-C-S.

Что такое электричество

Чтобы уяснить для себя, что такое электробезопасность, защитное заземление, зануление, как это всё работает, напомним суть явления электрического тока.

Все тела во Вселенной состоят из атомов, строение которых известно каждому школьнику: положительно заряженное ядро внутри и вращающиеся вокруг ядра отрицательные электроны. Существует ряд химических элементов – металлов, у которых несколько электронов, находящихся на самых дальних от ядра орбитах, легко могут быть оторваны (притянуты сильным положительным зарядом).

Таким образом, если взять металлический провод, приложить к его концам противоположные электрические заряды, то электроны, оторвавшись от своих атомов, начнут движение в сторону положительного заряда.

Однако при движении в толще металла электроны постоянно «натыкаются» на атомы, заставляют их слегка вибрировать в узлах кристаллических решёток. Это приводит к выделению тепла. Причём нагрев может быть таким сильным, что металл способен раскаляться до тысяч градусов (как спираль лампы накаливания). В некоторых случаях металл и вовсе может расплавиться и даже испариться.

Заключение

Несмотря на то, что монтаж защитного зануления в жилых помещениях не рекомендуется, бывают ситуации, когда без него не обойтись. Тогда уже не до выбора, и человек применяет те средства защиты, которые ему доступны. Главное – это развести схему электропроводки квартиры и сделать правильно все расключения в вводном распределительном щите. Помните, что от этого зависит сохранность имущества, здоровье, а иногда и жизнь. Ведь напряжение в домашней сети опасно – оно может нанести серьезный ущерб организму.

Очень надеемся, что изложенная сегодня информация была полезна читателям. Если возникли вопросы, мы всегда рады на них ответить. Задать их можно в обсуждении ниже. Там же можно и поделиться своим опытом или оставить комментарий к статье.

А напоследок интересный и познавательный ролик по теме нашего сегодняшнего разговора:

Watch this video on YouTube

Предыдущая ИнженерияЛичный кабинет на портале MOS.RU: лайфхаки для пользователей
Следующая ИнженерияПЛЭН отопление: специфика новой технологии инфракрасного обогрева