Основные отличия между занулением и заземлением

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.

Отличие заземления от зануления

Если во время работы отдельно взятой пары фаз нагрузка на них не будет одинаковой, в точке схождения непременно возникнет положительный электрический потенциал. То есть, если при обрыве заземляющего контура человек возьмётся за корпус подъездного щитка, его ударит током. Сила такого удара будет зависеть от степени асимметрии нагрузок.

Большинство электрических машин сконструированы таким образом, чтобы нагрузки распределялись по всем трём фазам равномерно. Ведь иначе одни проводники будут нагреваться и изнашиваться быстрее других. Поэтому точку соединения фаз в некоторых устройствах выводят в отдельный четвёртый контакт, к которому подсоединяется нулевой проводник.

И вот здесь вопрос: где взять этот самый нулевой проводник? Если вы обратите внимание на столбы высоковольтных ЛЭП, на них присутствует только три провода, то есть три фазы. И для транспортировки электроэнергии этого вполне достаточно. Ведь все трансформаторы на понижающих подстанциях имеют симметричную нагрузку на обмотках и заземляются каждый независимо от других

Ведь все трансформаторы на понижающих подстанциях имеют симметричную нагрузку на обмотках и заземляются каждый независимо от других.

   Разница между заземлением и занулением

А появляется этот четвёртый проводник на самых последних трансформаторных подстанциях (ТП) в цепочке преобразований, там, где 6 или 10 кВ превращаются в привычные нам 220/380 В, и возникает неиллюзорная вероятность асинхронной нагрузки. В этом месте начала трёх обмоток трансформатора соединяются и подключаются к общей системе заземления и от этой точки берёт своё начало четвёртый, нулевой провод.

И теперь мы понимаем, что заземление — это система стержней, погруженных в грунт. А зануление — это вынужденное присоединение средней точки к заземлению для устранения опасного потенциала и асимметрии. Соответственно, нулевой проводник — подсоединённый к точке зануления или ближе. А провод защитного заземления — подключённый непосредственно к самому заземляющему контуру.

Защитное заземление в электроустановках (назначение, принцип действия, устройство, нормирование)

Заземление электроустановки — преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством.

Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение – защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу элекроустановки или других ее частей, которые оказались под напряжением.

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности. Предназначено для защиты человека от прикосновения к корпусу электроустаноувки или других ее частей, оказавшихся под напряжением. Чем ниже сопротивление заземляющего устройства, тем лучше. Чтобы воспользоваться преимуществами заземления, надо купить розетки с заземляющим контактом.

В случае возникновения пробоя изоляции между фазой и корпусом электроустановки корпус ее может оказаться под напряжением. Если к корпусу в это время прикоснулся человек – ток, проходящий через человека, не представляет опасности, потому что его основная часть потечет по защитному заземлению, которое обладает очень низким сопротивлением. Защитное заземление состоит из заземлителя и заземляющих проводников.

Есть два вида заземлителей– естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой.

В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами.

Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество исскуственных заземлителей.

Обозначения системы заземления

Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

T — непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй.

I — все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

T — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй.

N — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: C — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.

S — функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

Для предупреждения несчастных случаев от поражения электрическим током необходимо контролировать состояние изоляции проводов электроустановок.

Состояние изоляции проводов проверяют в новых установках, после реконструкции, модернизации, длительного перерыва в работе.

Профилактический контроль изоляции проводов проводят не реже 1 раза в 3 года.

Сопротивление изоляции проводов измеряют мегаомметрами на номинальное напряжение 1000 В на участках при снятых плавких вставках и при выключенных токоприемниках между каждым фазным проводом и нулевым рабочим проводом и между каждыми двумя проводами.

Сопротивление изоляции должно быть не меньше 0,5 Мом

Что такое зануление: принцип работы и устройство

Зануление монтируется по другому принципу. Но чтобы с этим разобраться разберем, что такое глухозаземленная нейтраль. На ТП (трансформаторную подстанцию) по ЛЭП приходит 3 фазы. Собственное заземление, смонтированное вокруг, и является глухозаземленной нейтралью, которая идет на жилые дома от подстанции, вместе с фазными проводами.

Зануление производится так. В распределительном щите делается разводка, приходящая с ТП глухозаземленная нейтрель (PEN) разбивается перед вводным автоматом на ноль (N), идущий в квартиру, и то, что можно считать землей (PE). На самом деле по сути это и останется глухозаземленная нейтраль, которая будет использоваться для зануления. От рабочего N занулять оборудование запрещается – это опасно для жизни. Если все сделано правильно, то при соприкосновении корпуса включенного устройства с токоведущим оголенным проводом происходит короткое замыкание, после чего срабатывает автомат.

Простейшая схема зануления квартирной электросети

Мнение эксперта
Игорь Мармазов
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»

“Защитное зануление – это система, которая монтируется для мгновенного срабатывания автоматики при появлении напряжения на корпусе устройства и полного отключения электроэнергии.”

Только полное понимание того, что такое заземление и зануление, в чем их особенности, позволит выполнить в квартире или доме тот вид защиты, который будет эффективным и безопасным.

Принцип действия защитного заземления. Понятие о шаговом напряжении. Защитное заземление, понятие о шаговом напряжении.

Корпус
любой электроустановки, в частности
электродвигателя в нор­мальном
состоянии не находится под напряжением
благодаря изоляции от токоведущих
частей. Однако в случае повреждения
изоляции любая из частей корпуса может
оказаться под напряжением, под которое
неожиданно может попасть человек.

Для
уменьшения опасности поражения
электротоком все установок заземляют.

Сеть
с изолированной нейтралью.

Заземление
состоит из заземлителя (стержень из
уголковой стали, вертикально забитый
в землю) и проводов соединяющих
заземлитель с электроустановкой.
Сопротивление заземления не должно
превышать 10 Ом.

Назначение
заземления — максимально уменьшить
напряжение, под которое может попасть
человек.

При
отсутствии заземления и пробое фазы
на корпус двигателя последний будет
находиться под напряжением 220 В. При
сопротивлении R_чел
= 1000 Ом через человека пойдет ток силой
220 мА — это смертельно. Если двигатель
заземлить, то большая часть тока потечет
с двигателя через заземлитель на землю,
а ветвь «двигатель-человек-земля»
будет значительно разгружена, по ней
потечет не опасный для человека ток,
так как сопротивление человека, примерно
в 100 раз больше сопротивления заземления.

В
ряде помещений (теплицы, фермы и др.)
отмечаются повышенная влажность,
запыленность, агрессивные пары и газы.
В таких условиях изоляция электропроводов
быстро выходит из строя, что сопровождается
частым замыканием электропроводок на
корпус. В итоге на нем появляется
потенциал по отношению к земле или
влажному полу помещений. С целью защиты
человека и животных в названных условиях
используют метод
выравнивание
электрического потенциала,
заключающееся в снижении напряжений
прикосновения и шага между точками
электроцепи, к которым возможно
одновременное прикосновение или на
которых могут одновременно стоять
человек и животное. Для этого металлические
детали транспортеров, стойла и
трубопроводы соединяют со стальной
полосой или проволокой диаметром не
менее 8 мм, которые укладывают в полу
фермы на слой песчаной или щебеночной
подушки перед заливкой его бетоном. По
торцам помещения проводники присоединяют
к металлоконструкциям фермы на высоте
300 — 500 мм (при этом выводы выравнивающих
проводников в местах их выхода из пола
изолируют друг от друга). Целость каждой
цепи выравнивающих проводников проверяют
раз в шесть месяцев, при этом сопротивление
в местах креплений не должно превышать
1 Ом.

Понятие
о шаговом напряжении.

При
прохождении электрического тока с
заземлителя в землю, на поверхности
земли возникают электрические потенциалы,
величина которых уменьшается по мере
удаления от заземлителя. Если в момент
прохождения тока через заземлитель
около него будет находиться человек
или животное, то он может оказаться под
действием разности электрических
потенциалов, в результате чего по его
телу пройдет электроток. Разность
потенциалов (напряжение) между двумя
точками поверхности земли, отстоящими
друг от друга на расстоянии шага (0,8 м)
называется
шаговым напряжением.
Для животных оно выше, чем для человека.
Чем больше величина шага и чем ближе
человек находиться к заземлителю, тем
больше опасность поражения шаговым
напряжением.

Шаговое
напряжение может возникнуть вследствие
удара молнии в землю, в дерево, также
около упавших на землю электропроводов,
находящихся под напряжением. Это
напряжение вызывает судороги ног,
человек падает и попадает под еще
большее напряжение «ноги-руки». В
радиусе R
=
20 м шаговое напряжение = 0.

Меры
безопасности: не приближаться к местам
падения не обесточенных проводов. Если
попали под напряжение — нужно выйти из
опасной зоны мелкими шагами или прыгать
на одной ноге. Сориентироваться где
источник.

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:

Требования к заземлению и занулению

Заземление – более серьезная защитная мера, чем зануление. Для этой схемы требуется создание отдельной шины с малым сопротивлением, которая соединяется с заземлителем вкопанным в грунт и обустроенным в соответствии со стандартами. Все требования к заземлению, его элементам и обустройству прописаны в ПЭУ и ГОСТе 12.2.007.0.

Установки с изолированной нейтралью

В промышленном секторе заземлению подлежат:

• электроприводы;
• корпуса электрооборудования;
• металлоконструкции зданий;
• экранированная оплетка низковольтных электрокабелей;
• корпуса распределительных электрощитов и аналогичных конструкций.

К занулению предъявляются более лояльные требования, а именно:

• нулевые и фазные проводники выбираются таким образом, чтобы при пробое на корпус оборудования возникал ток достаточный для срабатывания УЗО или другого защитного механизма;
• проводник зануления от прибора до заземленной нейтрали должен быть непрерывным, то есть не содержать в цепи каких-либо коммутационных устройств.

Заземление и зануление в цепях переменного тока

По сути, ноль – провод синего цвета, промаркированный N. Зануление – это преднамеренное соединение либо средней точки в обмотке 3-х фазного генератора, либо соединение в нагрузке к рабочему нолю. Основных функций у зануления две: 1 – рабочая функция и 2 — защитная функция. Рабочая функция ярче всего проявляется в схеме распределения электроэнергии в многоквартирном доме. Изначально ввод электричества выполняется только с помощью трехфазного тока, который равномерно распределяется по квартире. В качестве примера допустим, что в одном конкретном подъезде имеется 36 квартир. Следовательно, распределение нагрузки должно быть произведено максимально сбалансированно и равномерно: на фазу A подключаем 12 квартир, на фазу В 12 квартир, а на фазу С, естественно, оставшиеся 12 квартир. Как бы не старались проектировщики сбалансировать схему потребления, практика однозначно говорит о том, что достичь баланса и равномерность нагрузки никогда на 100% не удается – кто-то тратит электричества больше, а кто-то меньше. Поэтому и была придумана линия N – рабочий ноль. Основная цель рабочего ноля – восстановить баланс напряжений по фазам, то есть не дать возникнуть перекосу напряжений. К слову, именно внезапное отключение нулевого проводника может привести к тому, что в некоторых квартирах возникнет молниеносный всплеск рабочего напряжения до отметки 380 В. На жаргоне электриков данное явление называют отгоранием или отвалом ноля.

Трехфазная система требует наличие заземления и зануления средней точки рабочих обмоток, соединенных по схеме звезда. Чтобы четко понимать разницу между занулением и заземлением, давайте обратимся к стандартной схеме включения нагрузки к трехфазному источнику питания по схеме Y (звезда). Если мы рассматриваем в качестве нагрузки трехфазный трансформатор, трехфазный асинхронный электродвигатель, трехфазную печь, то система будет функционировать, будучи подключенной с помощью трех проводов с фазами A, B, С и нулевого провода N. По сути, если мы рассматриваем электроустановки на производстве, то наличие четвертого проводника выполняет чисто защитные функции. При пробое изоляции обмоток трехфазного электродвигателя высокий потенциал устремляется на корпус устройства, который находится в прямой гальванической связи с проводом N, то есть рабочим нолем. Следовательно, при таком подключении произойдет короткое замыкание, что вызовет отключение трехфазного автомата защиты.

Основные термины и определения

Зануление принято называть защитным, чтобы однозначно отличить среди иных проводников. В электротехнике трёхфазных цепей принято нейтралью называть участок цепи, действующие напряжения на котором относительно внешних обмоток равны. При уравнивании потенциала с землёй ток здесь в нормальном режиме не течёт. Это касается питающей стороны источника (трансформатор подстанции), потребителей (двигатели). Заземлённая нейтраль носит название нулевой точки. Отсюда происходит термин, рассматриваемый топиком.

Способы зануления сильно зависят от обустройства сети. Однофазная или трёхфазная, как проведено заземление. Согласно последнему фактору принято выделять три вида систем. Согласно традиции международным комитетом МЭК они помечаются латинскими буквами:

1. TN;
2. TT;
3. IT.

Система зануления

Интерес представляет вторая буква:

• N подразумевает, что проводящие части установки, не находящиеся в нормальном режиме под током, занулены через защитный (выделенное заземление) или рабочий проводник. В первом случае отрезок провода направленно используется для целей безопасности, во втором – служит для замыкания цепи на грунт (в районе трансформатора), как, допустим, в сети TN-C.
• T – показывает наличие заземления частей установки, в нормальном режиме под током не находящихся, но возможных источников опасности в случае аварии. Отличие от зануления, помеченного литерой N: N считается нейтралью, пропускающую крайне малый ток на землю. Если корпус трёхфазной установки непосредственно завести на контур, скажем, громоотвода, при выносе потенциала ток (и опасность) сильно возрастают.

Для однофазных цепей разность между занулением и заземлением нивелируется в силу очевидных причин. Но! В масштабе жилого дома сохраняется. Многоэтажку рассматривают как трёхфазную электрическую установку. Следовательно, требуется продолжать рассмотрение ситуации, ведь возникает ряд способов организации заземления и зануления. Это видно на практике, когда авторы топиков пытаются объяснить, что такое TN-C, TN-S, TN-C-S.

Типичные ошибки людей, которые мало знакомы и с заземлением, и занулением

К сожалению, некоторые мало осведомлённые люди, подключая, к примеру, трехфазный мотор по схеме треугольник не используют защитное заземление – PE проводник. В случае нарушения изоляционного материала обмоток опасный электрический потенциал поступит на корпус, а защитное оборудование – трехфазный автомат защиты – останется включенным, так как короткого замыкания или перегруза не возникнет. Следовательно, корпус устройства может находится по высоким электрическим потенциалом, а рука работника будет единственным проводником, позволяющим электротоку достигнуть земли. Как вы понимаете, сопротивление человеческого тела настолько высоко, что ток вызванный таким прикосновением никогда не отключит автомат защиты. Именно поэтому мы рекомендуем и на производстве, и в домашней мастерской использовать зануление корпуса электроустановок, а также использовать дифференциальные автоматы.

Заземление и зануление