Зануление и заземление: в чем разница и что надежней

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.

Зануление

В электрической разводке, собранной по схеме зануления, также присутствуют три провода. Но контакты земля соединены напрямую с нулевыми контактами в распределительном щите. При этом получается, что заземляющий провод и есть нулевой. В системе TN-C, которая присутствует во всех старых домах, подводка к розеткам состоит из двух проводов: фаза и ноль.

Все дело в том, что нейтраль трансформатора, проведенная по нулевому проводу до распределительного щита, является заземляющим проводником. Именно от названия нулевого провода и названа зануляющая система. Оптимально, если провод PE будет проведен от розетки прямо к распределительному щиту. Если делать перемычку внутри розетки, то при обрыве нулевого проводника N оборвется и заземляющая сеть. Поэтому использовать эту схему категорически запрещается.

В чем минус этого способа. В распределительном щите на фазный контур устанавливается автомат, который отключается при появлении короткого замыкания. Но все дело в том, что это устройство реагирует на силу тока, которая определяется характеристиками вставки внутри автомата. К примеру, на панели может быть указан показатель – 16 А. То есть, он будет реагировать именно на эту силу тока или большую. Все, что меньше данного значения, легко проскакивает, и автомат на это не реагирует. Он не будет разрывать цепь, к примеру, если сила тока короткого замыкания равна 10 амперам. А это величина, которая может нанести увечья человеку. При включенном автомате на металлическом корпусе бытового прибора образуется большой потенциал напряжения.

Устройство защитных токовых отводов при работе с трехфазным электрическим оборудованием

Коммутация трехфазных потребителей электроэнергии отличается от подключения обычной бытовой электротехники, поэтому устройство защитных систем осуществляется иным способом. При этом не нужно путать нулевой или заземляющий провод, участвующий в системе управления, то есть, задействованный в схему пуска и остановки агрегата, с защитным проводником, предназначенным для отведения опасного разряда на землю.

Оформление, разводка, подключение электрооборудования

Работы производятся в несколько этапов:

1. По периметру помещения обустраивается отдельная линия (трасса), выполненная из узкой металлической полосы 40х3 мм или медного провода сечением 16 мм.кв.
2. На ней в скрытом месте монтируется шина (желательно медная) с контактными приспособлениями (шпильками или отверстиями для болтовых соединений). Допускается использование металлической шины, но в этом случае приваривание шпилек – обязательное условие.
3. Эта линия соединяется с контуром заземления или зануления, выведенным отдельным проводом от распределительного щита и имеющим надежную связь с землей либо прямую, либо через рабочий ноль
4. Корпуса всех потребителей (трехфазных электродвигателей) через медный провод соединяются с описанной шиной.

При возникновении короткого замыкания от утечки напряжения из-за нарушения изоляции или «пробития» одной из фаз на корпус заземленного электрооборудования, ток сразу будет уходить в землю по пути наименьшего сопротивления, то есть через соединенную с рабочим нулем или землей жилу. Это сохранит человека от поражения электротоком при касании корпуса прибора.

Устройство зануления допускается только в случае отсутствия возможности коммутации с земляным контуром. Во всех иных случаях правильным считается только защитное заземление.

Агрегат через медный провод соединен с шиной, смонтированной от заземляющей трассы

Обязательное использование дополнительных защитных устройств

Описанные заземляющие и зануляющие системы эффективны при возникновении значительных утечек или коротких замыканий на корпус электроприборов. Однако для достижения полной безопасности при обслуживании оборудования необходимо применение дополнительных средств защиты, обеспечивающих разрыв электрической цепи при возникновении нарушений их работы.

На производственных предприятиях это могут быть блоки автоматики (контроля изоляции БКИ или максимальной токовой защиты). Но наиболее распространенными средствами, как на производстве, так и в быту, являются автоматические выключатели и устройства защитного отключения, которые:

• обеспечат обесточивание электрической цепи в случае возникновения неполадок;
• защитят пользователя от поражения электрическим током;
• предохранят технику от возгорания.

Такие приборы могут иметь исполнение для однофазных или трехфазных систем. Они бывают:

• однополюсные – устанавливаются на одну из линий (ноль, фаза);
• двухполюсные – устанавливаются на оба провода электропроводки;
• многополюсные (три и более) – используются при трехфазном напряжении.

Автоматический выключатель производит отключение при превышении токовой нагрузки номинального значения, указанного на корпусе прибора. УЗО контролирует состояние электросети и срабатывает при появлении самых незначительных утечек тока.

В каких случаях необходимо заземление?

Так зачем нужно заземление? Для наглядности стоит рассмотреть несколько примеров:

1. К примеру, в квартире установлена посудомоечная машина. Но по какой-то причине в определенный момент на корпусе появилась фаза, и корпус не заземлен. Но нейтраль линии электропередачи, которая ведет к дому и дает электричество — заземлена, также под заземлением краны и батареи.

Если надеты резиновые тапочки, то при соприкосновении никаких неприятных ощущений и даже малейшего удара не будет. Но вот если нет обуви, и при этом человек еще и схватился за кран, а вторая рука расположена на корпусе, то он становится проводником электрического тока, который подается через корпус на человека, и далее в землю на нейтраль, и на подстанцию.

2. Если посудомоечная машина заземлена? Что произойдет в такой ситуации? Если по каким-то причинам на корпусе появится ноль, то ток сразу уйдет в грунт. Хоть человек босой, хоть в тапочках, ничего не произойдет, заземление сработало, никакого поражения электрическим током все целы и невредимы. Один недостаток, посудомоечную машину нужно будет ремонтировать, но все равно это будет дешевле и лучше.

3. В помещении поломалась стиральная машина, и корпус оборудования находится под напряжением. При соприкосновении с корпусом в таком случае человек получит удар током. Вот зачем нужно заземление, тогда ток уходит в землю и с человеком все хорошо.

Дело в том, что сопротивление человеческой кожи намного выше, чем сопротивление провода, и тогда ток идет по пути наименьшего сопротивления, попадает в землю, и человек остается в целостности. Это один из наиболее простых примеров, который и показывает, зачем нужно заземление в доме или другой постройке. Без такой системы риск получить удар электрическим током возрастает.

Мнение эксперта
Евгений Попов
Электрик, мастер по ремонту

Стоит брать в расчет еще один момент, особенно для владельца частного дома это крайне важная информация. Даже если сооружение построено из натурального материала, количество электрической проводки остается тем же что и в многоэтажном жилом здании, но натуральный материал отлично воспламеняется. Именно исходя из этого, система заземления в частном доме может предотвратить возникновение неприятных ситуаций и пагубных последствий.

Наиболее страшным событием, которое может произойти – это пожар, он возникает вследствие короткого замыкания или выхода из строя электрооборудования. То есть если возникает сомнения и вопросы по поводу того, зачем нужно заземление в частном доме, нужно осознавать, что подобная система защищает не только от возгораний, но и предотвращает от удара электрическим током каждого члена семьи.

Мнение эксперта
Евгений Попов
Электрик, мастер по ремонту

Ситуации могут быть довольно жуткими, но они являются наглядным примером того, к чему может привести халатность и пренебрежение техникой безопасности. Как видно, иногда последствия могут быть действительно самыми серьезными и пагубными.

Что такое TN-C, TN-S и TN-C-S

Буква C означает, что защитный и рабочий проводник объединены. Подобная система хороша для трёхфазного оборудования, а зануление возможно всегда, уберегая от неприятностей. В интернете пишут, мол, отсталая и плохая система, что в корне неправильно. Для трёхфазного оборудования это хорошая и правильная система, зануляя корпус и прочие проводники, мастер заранее разгружает цепи заземления, одной из которых нечаянно способен стать человек. Что снижает закономерно риск несчастных случаев.

Плохи системы TN-C исключительно для импортной техники, по тривиальной причине: входные фильтры бытовой аппаратуры предназначены для работы с отдельными защитными проводниками. Полагается так для защиты сети от помех. Зануление по системе TN-C или TN-C-S решает часть сложностей, но нарушает симметрию фильтров, что негативно сказывается на качестве работы. Импортная аппаратура (львиная доля) рассчитана на работу в TN-S. Главное отличие подхода:

1. Предполагается, что в местной сети нет трёхфазных потребителей. Следовательно, зануление корпуса не несёт особого физического смысла. Оно эквивалентно заземлению.
2. Защитные (дифференциальные) автоматы построены так, что улавливают разницу между токами фазного и нулевого проводника. Следовательно, любая утечка на землю локализуется, питание отключается.

Единственное различие TN-S и TN-C-S: в районе громоотвода защитный нулевой провод (заземление) объединён с рабочим (приходящим от подстанции). Если хочется перейти полностью на европейский стандарт, требуется просто исправить указанный момент. Провод от подстанции к местному контуру заземления, закопанному в районе подвала, не подключать. Способна нарушиться работа трёхфазного оборудования, в том плане, что становится потенциально реализуемой опасная для человека ситуация выхода напряжения на корпус. Работа электроустановки при этом (с высокой вероятностью) не нарушается. Следовательно, авария останется незамеченной, пока установки не коснется человек с вытекающими отсюда последствиями.

В каком случае востребована защита?

При физическом (точнее – электрическом) контакте с корпусом фазного проводника, или элемента схемы, на который в данный момент подано напряжение – возникает две опасности:

1. Поражение электрическим током. При случайном или намеренном (возникшем в процессе эксплуатации установки) прикосновении, электрический ток будет протекать через ваше тело. Между фазой и «землей» (в буквальном смысле этого слова) возникает разность потенциалов, и вы выступаете в качестве проводника. Сопротивление тела человека не так велико, особенно если кожа увлажнена потовыми выделениями. Поэтому сила тока, протекающего через вас, достаточна для нанесения урона здоровью, а в ряде случаев приводит к смерти;

Короткое замыкание через компоненты электроустановки. Если напряжение появляется на несанкционированном участке схемы, как минимум может пострадать электроприбор. Восстановление иногда обходится дороже покупки нового. При нарушении целостности проводки часто возникает пожар. Ток, протекающий по проводам с малым сопротивлением, достигает величины, способной воспламенить изоляцию и другие элементы схемы.

Система заземления и зануления электрооборудования обеспечивает защиту от рассмотренных опасностей, или хотя бы минимизирует последствия. Многие неопытные доморощенные электрики путают эти два понятия. Или же намеренно пользуются рабочим нулем при организации заземления.

Особенно это актуально в многоэтажках старой постройки, где отдельного контура заземления не предусмотрено. При полностью исправных линиях подвода электроэнергии, это не так опасно. Однако при повреждении нулевого провода на магистрали, или ухудшении контакта на клеммных соединениях, рабочий ноль теряет электрическую связь с реальной «землей».

Вы надеетесь на защиту от фазы, и без опаски работаете с электроприбором. В критический момент защита не срабатывает, и в лучшем случае происходит порча оборудования, а в худшем – пожар или поражение человека электрическим током.

Важно! Использовать рабочий ноль в качестве защиты пользователей – запрещено!

Защитное заземление и зануление принципиально отличаются по способу соединения с физической землей. Если использовать ноль, как заземление, могут произойти неприятности:

• Например, вы заземлили бойлер на рабочий ноль. В случае пробоя фазы на корпус, устройство защитного отключения (УЗО) может не сработать. Через воду, из-под горячего крана, напряжение передается на вас. Если вы находитесь в ванной, через вас будет протекать электрический ток, опасный для жизни;
• Вы пользуетесь электроплитой, расположенной рядом с батареей отопления. Система подачи горячей воды проложена в грунте, и имеет надежный контакт с землей. Если электроплита не имеет заземления, либо заземлена на ноль, в случае повреждения нулевого провода на корпусе может появиться фаза. При одновременном касании руками корпуса под напряжением, и заземленной батареи – поражение электротоком гарантировано.

Распределительный трансформатор — фаза, ноль (нейтраль)

Для начала стоит кратко ознакомиться с путем и способами подачи напряжения в розетки вашего дома. Последнее промежуточное звено, от которого к вам в дом поступает электроэнергия — это распределительный трансформатор.

Получив три фазы от генераторов на электростанции, трансформатор понижает напряжения и со вторичной обмотки отдает мощность потребителю через фазный и совмещенный рабочий и защитный нулевой (PEN) проводник.

Ноль выполняет роль нейтрали, начала и служит исходной точкой для измерения характеристик напряжения. В ней соединяются фазные обмотки при схеме подключения «звезда». Потенциал в этой точке равен нулю. А разность потенциалов между фазой и нейтралью соответствует фазному напряжению 230 Вольт.

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.

Сопротивление заземления согласно ПУЭ 1.7.62 не должно превышать 4 Ом с учетом сопротивления естественных заземлителей и повторных заземлений у потребителей. Также контур заземления используется в качестве молниезащиты. В этом случае защитное заземление принимает высоковольтное напряжение и передающее его глубоко в грунт.

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.

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.

Когда следует использовать зануление, а когда заземление

В этой части статьи мы ответим на вопрос в чем разница между заземлением и занулением и в каком случае использовать тот или иной метод защиты человека от поражения электрическим током. Принцип действия защитного зануления похож на функциональные возможности заземления, но между ними есть существенная разница!

Обе системы предназначены для защиты человека от поражения электричеством. Разница между ними в том, что зануление мгновенно обесточивает оборудование, а заземление отводит опасный электрический ток в землю. Вот в этом и заключается вся разница! На ниже приведенной схеме наглядно показаны различия между этими двумя способами.

Какой же метод лучше использовать в каждом конкретном случае? Однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Например, в многоэтажных домах создание заземляющего контура — это трудное и затратное мероприятие. Поэтому в большинстве квартир используется защитное зануление, подключаемое к бытовой технике через электрические розетки. В частном доме монтаж заземляющего контура не вызовет затруднений. Каждая из систем защиты следующие преимущества и недостатки.

1. Заземление в частном доме можно сделать собственными руками, а для зануления необходимы познания в электротехнике, с проведением расчетов и выбора оптимального варианта подключения к нейтральному проводу системы электроснабжения. К тому же зануление перестает работать при обрыве нулевого провода.
2. В многоэтажных домах устройство контура заземления является сложной задачей, так как необходимо будет выполнить комплекс монтажных работ высокой стоимости. Для квартир  в основном используется принцип зануления бытовых приборов, хотя этому способу защиты человека от поражения электрическим током присущи определенные недостатки.

Исходя из всего вышесказанного следует сделать вывод, что для частного дома лучше выбирать заземление, а для квартиры зануление. Правда, в том случае если объект запитывается от однофазной двухпроводной линии, что характерно для дачных поселков, без контура заземления не обойтись!

Как определить сопротивление петли «фаза-нуль»

Требования, содержащиеся в правилах ПТЭЭП, предписывают постоянный контроль состояния ЗУ, обеспечивающих безопасность эксплуатации бытового и промышленного электрооборудования. Согласно этим нормативам в системах до 1000 Вольт с заземленной наглухо нейтралью они обязательно проверяются на одиночное фазное замыкание. Используемые методики испытаний, прежде всего, опираются на техническую базу, представленную образцами измерительных приборов специального назначения.

Измерительная аппаратура

Для проверки сопротивления контурной цепочки замыкания «фаза нуль» традиционно применяются электронные приборы, отличающиеся малой погрешностью измерений. К наиболее известным образцам измерительной техники этого класса относят:

• Измерители марок М 417 и MSC 300, позволяющие определять проводимость контролируемых цепей (на основании полученных результатов токи КЗ в грунт вычисляются по специальным формулам).
• Прибор ЭКО-200, предназначенный исключительно для определения токов КЗ. Устройство ЭКЗ-01, используемое точно так же как и ЭКО-200.
• Измерительный прибор марки ИФН-200.

М417 допускается применять при организации и проведении измерений в трехфазных цепях с заземленным наглухо нулем (в этом случае снятия питающего напряжения не требуется). В ходе испытаний используется метод падения напряжения при размыкании контролируемой цепи на время порядка 0,3 секунды. К неудобствам работы с этим прибором относят обязательность его калибровки перед началом каждого нового измерения.

Измеритель сопротивления цепи фаза-нуль марки М 417

Изделие MSC300 – это более совершенное техническое устройство, оснащенное сложной электронной начинкой в виде современных микропроцессорных чипов. При работе с этим прибором применяется метод снижения потенциала при включении в измеряемую цепь сопротивления величиной 10 Ом. Рабочее напряжение варьируется в границах от 180 до 250 Вольт, а время замера искомого параметра составляет около 0,03 секунды. При проведении замеров он подсоединяется к контролируемой линии в самой удаленной точке, а для начала работы с ним потребуется нажать кнопку «Старт». С результатами измерений можно ознакомиться после вывода их на встроенный цифровой дисплей.

MZC-300 измеритель параметров сетей электропитания зданий и сооружений

В ситуации, когда в распоряжении пользователя не оказалось ни одного образца специальной измерительной техники – для практического определения сопротивления петли «фаза-нуль» могут применяться типовые вольтметр и амперметр. Требуемый результат находится по простейшей формуле, знакомой многим еще по школьному курсу физики.

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 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:

Разновидности систем заземления

Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Система TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном AEG в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (англ. ProtectionEarth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, данная система все еще встречается в постройках стран бывшего СССР.

Система TN-S

Разделение нулей в TN-S и TN-C-S

На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах была разработана система TN-S (фр.Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

Система TN-C-S

В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция — электроустановки здания применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи — отдельный нулевой защитный проводник (PE).

Система TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

Система IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надежности и безопасности, например в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.

Зануление — это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трехфазного тока; с глухозаземленным выводом источника однофазного тока; с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности. Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.