Защитное зануление

Две схемы подключения

Одинаковый обрыв нуля, а последствия такие разные

Для понимания роли «Ноля» и «Земли» нужно немного вникнуть в суть способов доставки электроэнергии до конечных потребителей и отличий последних.

Следует упомянуть, что электро-системы бывают линейные и фазные. Линейные используются в промышленной сфере деятельности, где требуются повышенные мощности (380В), фазные существуют для использования их в быту (220В). И том и в другом случае схемы подключения используют три провода. Только для линейных (380) в каждом из трех проводов присутствует фаза, а бытовом варианте (220В) есть Фаза , Ноль и Земля .

Для безопасности каждая система использует свои схемы подключения. Промышленные сети рассматривать не будем, а вот бытовые изучить следует, здесь используются две схемы:

• TT – полное заземление
• TN-C-S – совместное подключение земли и нуля, после потребителя питания

Используемы схемы подключения: 1. На ноль, 2. На землю

Чтобы было более понятно, расшифруем аббревиатуру:

• Т – земля
• N – нейтраль
• S — раздельный, самостоятельный
• C – объединять
• L – фаза
• PE – защитный
• PEN — объединенный

Эти две схемы используются, однако следует указать ещё на одну существующую схему TN-C – это старая, но до сих пор действующая система, используемая в большинстве домов «старого» фонда, которой присуща аббревиатура PEN.

В ней Ноль и Земля совмещены (PEN) на всём протяжении. Такие сети не совсем безопасны, особенно для электроприборов. Монтировались они в советское время, бытовых приборов использовалось немного, а потому проектировщики не видели смысла в излишней трате на электропроводке ради пары десятков телевизоров (нагрузки были небольшие), — 30% экономия! На промышленных предприятиях заземление делалось отдельно.

Что такое заземление

Суть заземления заключается в преднамеренном соединении частей электроустановок и заземляющего устройства (как правило, это — конструкции из металлических полос и штырей, снижающие уровень напряжения до безопасного для человека значения).

Для понимания рассмотрим пример. Допустим, в каком-либо электроприборе (стиральная машина, духовой шкаф или иная бытовая техника) при пробое изоляции и возникает напряжение между корпусом прибора и фазой. При наличии устройства заземления, ток не приведет к критичным последствиям при контакте с человеком. Это обусловлено тем, что в качестве приоритетного проводника будет выступать защитное заземление, имеющее очень низкое сопротивление.

По назначению заземлители подразделяют на три класса:

• Грозозащитный специализируется на отводе молниеносного напряжения
• Рабочий поддерживает оптимальную работоспособность электрических установок при любых условиях.
• Защитный противостоит поражению живых организмов высоким пробойным напряжением.

Соединение контура с шиной заземления

Основные составные части контура — заземлитель и заземляющие проводники. Заземлители могут быть естественными и искусственными. В первом случае, это металлические конструкции, имеющие надежное соединение с землей. Заземлители искусственного происхождения изготавливаются из стальных стержней, труб или уголков, длина которых должна быть не менее 2,5 м. Соединенные сварными швами, они забиваются в землю. Увеличивая число труб (уголков), можно значительно снизить сопротивление контура и сделать его более эффективным.

Схема контура искусственного заземления

Чем отличаются между собой заземление и зануление?

Приобретая какой-либо электрический прибор, вы должны понимать, что ни одна техника не способна функционировать без сбоя. А поломка электрического устройства – нередкое и абсолютно обычное явление. И чтобы предотвратить перегрузку или замыкание, используются разные защитные элементы.

Однако случается так, что защитные аппараты не откликаются на неисправность устройства. Такое может произойти, если была нарушена внутренняя изоляция или на корпусе возникло сильное напряжение. Тут нужна защита для человека, который может попасть под напряжение, дотронувшись до поломанного устройства. Именно тут и используется зануление или заземление.

Отличия

Что собой представляет заземление?

• Оно было изобретено для защиты от дефектов путем снижения напряжения. Если говорить проще – уменьшить напряжение прикосновения до допустимо безопасной для человека величины.
• Для примера – возьмем торшер или настольный светильник. Корпус этого электрического прибора не подключен к заземлению. В случае если будет нарушена изоляция, металлическая часть торшера или лампы попадет под напряжение. И тогда, когда вы приметесь совершить попытку прикоснуться к прибору, чтобы сменить лампочку, вы станете проводником и пропустите сквозь свое тело электрический ток.
• А вот когда торшер заземлить, электрический ток будет идти в землю через провод. И при прикосновении концентрация напряжения в корпусе станет минимальной, поэтому сквозь ваше тело тока также пройдет минимум.

Заземленные устройства бывают нескольких типов, в зависимости от назначения:

• те, что отводят импульсный ток молнии (используются при заземлении молниеотводов);

устройства для поддержания нормального режима функционирования электроустановок;
устройства для избегания травмирования людей и животных электрическим током.

Заземляющий контур защиты домаА что же такое зануление?

Очень часто рядом с понятием «заземление» используется термин «зануление». По применению эти понятия выполняют одну и ту же функцию – защита человека от удара электрическим током. Но выполняют эту задачу по-разному.

• Зануление представляет собой присоединение металлических элементов установки с электричеством к нулю.
• Чаще используется в промышленных установках. Также к занулению прибегают для защиты высотных домов. Но только в том случае, если провести там качественное заземление практически невозможно. И чаще всего это еще постройки старого плана, поэтому встречается крайне редко.
• Зануление используется, чтобы при повреждении изоляции совершалось короткое замыкание, которое бы приводило к срабатыванию автоматического выключения защитного автомата или других систем защиты.
• В связи с этим подобный метод защиты используется в промышленности, поскольку подходит для оперативного отключения электричества в аварийных ситуациях.
• Зануление работает по следующему принципу: в устройстве образуется замкнутый круг между потоком и нулем, в случае повреждения происходит короткое замыкание. На него реагируют устройства защиты, например, предохранители, и прибор автоматически отключается от источника питания.

Общая характеристика

Что такое заземление, принцип действия и устройство

При создании электросети, в помещениях различного назначения, требуется создание защиты, которая предотвратит вероятное поражение током. Чтобы избежать этого выполняется устройство заземления. В соответствии с ПЭУ п.1.7.53 заземление выполняется в электрооборудовании с напряжением более 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Шина заземления от ГРЩ к потребителю

Заземление – намеренное соединение нетоковедущих металлических частей электроустановок (которые могут оказаться под напряжением) с землей или ее эквивалентом. Данная защитная мера предназначена для исключения вероятности поражения человека электротоком при замыкании на корпус оборудования.

Принцип действия

Принцип работы защитного заземления заключается в:

• снижении разности потенциалов, между заземляемым элементом и другими токопроводящими предметами с естественным заземлением, до безопасного значения;
• отвод тока в случае непосредственного контакта заземляемого оборудования с фазным проводом. В грамотно спроектированной электросети возникновение тока утечки вызывает мгновенное срабатывание устройства защитного отключения (УЗО).

Схемы заземления в трехфазных сетях

Из вышесказанного следует, что заземление имеет большую эффективность при использовании в комплексе с УЗО.

Устройство заземления

Конструкция системы заземления состоит из заземлителя (проводящая часть, которая имеет непосредственный контакт с землей) и проводника, обеспечивающего контакт между заземлителем и нетоковедущими элементами электрооборудования. Обычно в качестве заземлителя используется стальной или медный (очень редко) стержень, в промышленности это как правило, сложная система, состоящая из нескольких элементов специальной формы.

Эффективность системы заземления во многом определяется величиной сопротивления защитного устройства, которую можно уменьшить, повышая полезную площадь заземлителей или увеличивая проводимость среды, для чего задействуется несколько стержней, повышается уровень солей в земле и т.п.

Заземляющее устройство это…

Выше мы рассмотрели в общих чертах, что такое защитное заземление. Однако стоит упомянуть, что используемые в системе заземлители различаются на естественные и искусственные.

В качестве устройств заземления в первую очередь предпочтительнее использовать такие естественные заземлители, как:

• трубы водоснабжения, находящиеся в грунте;
• металлоконструкции зданий и сооружений, имеющие надежный контакт с землей;
• обсадные трубы артезианских скважин;
• металлические оболочки кабелей (исключение составляет алюминий).

Вариант использования трубы в качестве естественного заземлителя

Естественные заземлители должны иметь соединение с защитной системой из двух и более разных точек.

В роли искусственного заземлителя может использоваться:

• стальная труба с толщиной стенок 3,5 мм и диаметром 30÷50 мм и длиной порядка 2÷3 м;
• стальные полосы и уголки толщиной от 4 мм;
• стальные пруты длиной до 10 и более метров и диаметром от 10 мм.

Использование металлических полос в качестве искусственного заземлителя

Для агрессивных почв необходимо использование искусственных заземлителей с высокой устойчивостью к коррозии и изготовленных из меди, оцинкованного или омедненного металла. Итак, мы разобрались с тем, что является определением понятия искусственного и естественного заземлителя, теперь же рассмотрим, когда применяется заземление.

Предлагаемое видео наглядно объясняет, что такое защитное заземление:

Заземляющая цепь в квартирах и частных домах

Поэтому у большинства приборов такого класса часто имеется отметка на корпусе или же в инструкции о необходимости подключения к заземляющей цепи, зачастую без указания типа заземления. Лучше лишний раз перестраховаться и подключать такую технику через отдельную клемму на корпусе, в особенности если не указан метод проведения заземления.

Современная бытовая техника заведомо рассчитана на эксплуатацию с розетками имеющими  «выход на землю», но далеко не всегда эти розетки, установленные в домах подключены к этому выходу. Особенно это касается старых зданий, без модернизированной электропроводки. Обусловлено это тем, что во времена строительства зданий (до 1998 года) были совершенно иные ГОСТы, регламенты и правила проведения электрических цепей, а у населения отсутствовала мощная электрическая техника, требующая отдельного заземления.

Однако позже ситуация изменилась и заземляющие проводники появились в распределительных общедомовых щитках. В частных же домах ситуация обстоит несколько иначе, заземляющая цепь может быть установлена, а может отсутствовать вовсе, все зависит от того, позаботился ли владелец или строительная компания об установке электропроводки соответствующей всем необходимым нормам или нет.

Объясните назначение и принцип действия защитного заземления( со схемами)

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по назначению к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления – трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали.

Рис.1 Принципиальные схемы защитного заземления:

а – в сети с изолированной нейтралью до 1000В и выше

б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000В

1 – заземленное оборудование;

2 – заземлитель защитного заземления

3 – заземлитель рабочего заземления

r_в и r_о – сопротивления соответственно защитного и рабочего заземлений

I_в – ток замыкания на землю

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя – металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.

Данный тип заземляющего устройства применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещают по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют по всей площадке по возможности равномерно.

Безопасность при контурном заземлителе обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводу, кабели и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей. При этом в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения током, а также в наружных установках заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42В переменного и выше 110В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при напряжении 380В и выше переменного и 440В и выше постоянного тока. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от назначения установки.

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы для иных целей.

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3…5см и стальные уголки размером от 40*60 до 60*60мм и длиной 2,5…,м.

В качестве естественных заземлителей можно использовать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Естественные заземлители обладают, как правило, малым сопротивлением растеканию тока, и поэтому использование их для целей заземления дает большую экономую. Недостатками естественных заземлителей является доступность их неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей.

Системы заземления и зануление

Буква T, стоящая на первом месте, означает, что рабочий проводник заземлён, I – что изолирован от грунта. Последнее часто применяется, к примеру, в системах сверхнизкого безопасного напряжения. Такие используются (по ГОСТ Р 50571.11) в ванных комнатах и прочих сходных по назначению помещениях. Речь идёт сейчас о разделительном трансформаторе, ни одна точка вторичной обмотки прибора не заземляется (в противном случае теряется смысл использования указанной меры защиты).

Несложно понять, что для решения практических задач требуется изучить теорию. Это видно на приведённом примере с ванной комнатой. У электриков имеются типичные ошибки, но в контексте обзора рассматриваются системы заземления, тесно связанные с занулением. Системы с изолированной нейтралью IT некогда считались доминирующими в Европе. Зануление в этом случае не применяется. Либо на стороне источника, не имея отношения к потребителю.

Потребность в заземлении возникла в десятилетия, когда активно развивались радиовещание и телевидение. Оказалось, что без соединения экрана с грунтом часть волн проходит сквозь щит. А это помехи и большие потери энергии. Следовательно, приборы на стороне потребителя стали нуждаться в заземлении (и занулении). Помимо прочего, когда радиоволна (включая частоты сети 50 Гц) выходит в эфир, человек, подвергшийся её влиянию, получает урон здоровью.

Различие между системами

Местное заземление (глухозаземленная нейтраль) возможно лишь, когда нагрузка по фазам симметрична. Тогда на грунт идёт лишь малый ток. В случае многоэтажек о симметрии нет речи, соседи не станут договариваться о совместном включении первых приборов и выключении вторых. Слишком дорого замыкать контур питающего трансформатора через почву. Это привело бы к потенциально опасным ситуациям (см. шаговое напряжение), увеличив потери на порядки. В результате возникает необходимость в нейтрали: типичный случай, когда по столбу идут 4 провода, лишь три – фазные.

Особое внимание обращается на зануление микроволновых печей. Для осуществления этой меры в домах с системами TN-C (подавляющее число домов, построенных в СССР) следует на боковой лепесток розетки выводить нейтраль

Чтобы правильно выполнить операции, рекомендуется использовать индикаторные отвёртки. Дома, отстроенные в предыдущую эпоху, дооборудуются ветками заземления. И система превращается в TN-C-S. Нередко люди не понимают смысла этой меры и оттого встречаются неправильные трактовки. Вкратце: нейтраль трёхфазной сети на входе в здание объединяется электрически с закопанным в грунт контуром громоотвода. Отсюда и начинается местная ветка заземления, разведённая по квартирам.

В топике про защитное заземление обсуждалось, чем от упомянутой меры отличается зануление (необходимое постоянно). Нейтраль электрически объединена со всеми фазами, здесь циркулируют токи возврата. На грунт уходит лишь часть, причём при дисбалансе. Заземление без зануления опасно. Этим объясняется наличие системы TN-C-S в противовес TN-S. В последней защитный и рабочий нулевые проводники разделены по всей длине. Если не предполагается использовать трёхфазные установки, хорошо, в противном случае случится уже рассказанное (см. защитное заземление).

Во избежание присутствия опасного потенциала на корпусе оборудования в районе громоотвода требуется объединение с нейтралью. Металлические части, за которые гипотетически может взяться человек, заземлены накоротко: преимущественно трубы. Наличие защитного проводника, объединённого с нейтралью в районе громоотвода или местного отдельного контура, вкопанного в землю (вместо прямого заземления) уменьшает ток в указанной ветке и дополнительно предохраняет человека, если по неизвестной причине не сработают автоматы защиты.

Возможные неисправности электрической сети и действие защитных устройств при их возникновении

Вниманию пользователей представляется описание самых распространенных неполадок, возникающих при эксплуатации электроприборов. Для удобства рассмотрения данного вопроса, информация сведена в таблицу:

№ п/п	Неисправности	Защита
1.	Нарушение изоляции электропроводки в стене или потолке	Заземление (зануление) УЗО
2.	Утечка тока на корпус из-за влажности, нарушения контакта, перетирания провода	-/-/-, УЗО
3.	Короткое замыкание	-/-/-, выключатель автоматический
4.	Выход из строя ТЭНа, двигателя (пробой фазы на корпус, в том числе через воду)	-/-/-, ВА
5.	Действие через корпус прибора тока от конденсаторов системы электроники	-/-/-, УЗО

Предлагаем ознакомиться Как отличить кроликов самца от самки фото: определение пола у крольчат При правильном устройстве защитного заземления (зануления) и применении дополнительных средств защиты, указанные факторы не смогут причинить значительного вреда имуществу или здоровью человека.

Особенности и принцип действия зануления

Назначение зануления — метод защитного устройства позволяет провести подключение корпусов оборудования и других деталей из металлов с нейтралью (нулевой защитный проводник). В условиях с заземленным защитным проводником и напряжением в сети не более 1000 В, используется схема зануления.

При пробое фазного тока на корпусе электроприборов и оборудовании происходит КЗ фазы. При этом, срабатывают автоматы защитного отключения тока и цепь размыкается. Этим и отличаются две защитные системы.

К приборам зануления относят:

• плавкий предохранитель;
• автомат отключения тока;
• встроенные в пускатели, тепловые реле;
• контактор с тепловой защитой.

Возникла ситуация пробоя фазного напряжения. При этом от корпуса электроустановки ток проходит по нейтрали на обмотку трансформатора. Затем, от него по фазе — на предохранитель. Плавкие предохранители сгорают от пиковых значений тока, в электрическую цепь прекращается подача напряжения.

При этом, ноль беспрепятственно проводит ток, позволяя сработать защите. Его прокладывают в безопасном месте, запрещается оснащать его дополнительными выключателями и другими устройствами.

Значение уровня проводимости провода фазы должно быть наполовину больше нулевого проводника. Как правило, в этом случае используют стальные пластины, оболочки кабеля и другие материалы.

Зануляющие проводники проверяют на исправность при сдаче работ по подключению и проводке электроэнергии в здании, а также, через определенное количество времени, при пользовании электрической схемой.

Не менее одного раза в период 5 — летнего срока, производятся замеры значений сопротивления всей цепи фазного и нулевого проводника на корпусах самого дальнего оборудования от щита электропроводки, а также самого мощного оборудования в помещении.

Защитное зануление, в некоторых случаях, может выполнять работу защитного отключения. При этом, отличаются эти 2-е защитных системы тем, что в случае защитного отключения цепи, его можно использовать в любых условиях, при различных режимах заземляющего проводника, показателей напряжения цепи. В таких сетях можно обойтись и без провода нулевого подключения.

Расчет зануления необходимо производить с учетом всех условий работы и принципа его действия.

Защитное отключение выполняют с использованием защитной системы, которая отключает электрооборудование автоматически. При возникновении аварийных ситуаций и угроз поражения и нанесения электротравм человеку, к таким ситуациям можно отнести:

• короткое замыкание фазного провода на корпус;
• повреждение изоляции электрической проводки;
• неисправности на заземляющем контуре;
• нарушения целостности зануляющих проводников.

Эта защитная система нередко используется при невозможности провести защитные системы заземления и зануления. Но на ответственных участках, возможна установка защитного отключения и как дополнительный контур защиты человека и оборудования от поражения токами утечки и короткого замыкания.

При этом, их подразделяют, в зависимости от величины тока на входе и изменений реакции защитных устройств, на несколько схем:

• наличия напряжения на корпусе оборудования;
• силу тока при замыкании на провод земли;
• напряжения или силу тока в нулевом проводнике;
• уровня напряжения на фазе относительно значения на проводе земли;
• устройства для постоянного или переменного тока;
• устройства комбинированные.

В заключение разберем вопрос, который может задать начинающий электрик.

Зануление и заземление: в чем разница по области применения

Главное правило – оба вида защиты одновременно применять нельзя. Если есть возможность заземления, то зануление не рассматривается, как возможный вариант. В каких же случаях монтируется тот или иной вид? Сейчас узнаем.

Когда выполняется заземление оборудования

В многоквартирных домах контур заземления устраивается вокруг, либо по двум сторонам здания. Исключение составляют только дома старой постройки – в них контур может отсутствовать. В частных домах устройство контура ложится на плечи домовладельца. Как выглядит, каким образом монтируется заземляющее устройство, мы рассмотрим ниже.

Контур заземления имеет вид треугольника – это наиболее оптимально
Статья по теме:

УЗО, что это такое и для чего он нужен? Что выбрать УЗО или дифференциальный автомат? Как подключаем устройство к однофазной сети с заземлением и без него? Как правильно выбрать аппарат для защиты дома? Ответы на эти вопросы Вы узнаете из нашего обзоре.

Полезно знать! Заземление считается более надежным способом защиты, но при расключении вводного электрощита и разводке проводки внутри помещений нужно быть крайне внимательным. Нигде заземление не должно соприкасаться с нейтралью. Если такое произойдет, установленные устройства защитного отключения (УЗО) будут срабатывать без причины.

Что такое защитное заземление, где оно применяется, разобрались. А что со вторым видом?

Когда применяется защитное зануление в квартире

Такой вид защиты применим, при условии отсутствия заземления. Обычно это многоквартирные дома старой постройки. Используя такой вид защиты, необходима установка автоматов и УЗО. Выполняется оно следующим образом.

Такие дома не имеют контура заземления. Здесь придется обойтись занулением

Нулевой провод до подключения к УЗО выводится на отдельную шину, от которой и будет идти желто-зеленый провод глухозаземленной нейтрали. Основной ноль разводится по УЗО и следует в квартиру. Самый простой вариант – на разводку квартиры идет трехжильный кабель, два провода которого (фаза и ноль) проходят через защитную автоматику, а один (глухозаземленная нейтраль) напрямую. Он соединяется на заземляющие контакты розеток и осветительных приборов.

Так выглядит глухозаземленная нейтраль на трансформаторной подстанции