Любая электроустановка должна быть заземлена. Это требование Правил устройства электроустановок (ПУЭ) одинаково распространяется на электроприборы с металлическим и пластиковым корпусом, устройства подключения и коммутации: распределительные и вводные щитки, розетки, выключатели.

Для чего необходимо заземление

Если энергоснабжение в помещении организовано в соответствии с ПУЭ, на входе, в распределительном щитке установлены защитные автоматы.

Эти выключатели срабатывают при превышении установленной силы тока: нагревается биметаллическая пластина, происходит ее деформация, и контакты автомата механически размыкаются.

Важно! Именно для этого, автоматы устанавливаются в разрыв фазного проводника. Нулевая шина может быть подключена напрямую.

Происходит разрыв цепи, находящейся под напряжением, электроустановка (или вся цепь) обесточивается, обеспечивая безопасность. Как это работает на практике, и что такое заземление в данной цепочке?

Заземление, это электрический контакт между линией, специально выделенной в электросети, и реальной (физической) землей. То есть шина заземления имеет электрический контакт с грунтом. Одновременно, любая установка, вырабатывающая или распределяющая электрический ток, соединена нулевым проводом с той же землей.

Мы с вами рассматриваем однофазные сети, в которых для питания используются две линии: ноль и фаза. Трехфазные системы в быту применяются редко, поэтому знание этих систем необходимо лишь профессионалам.

Даже если к вам в дом заведено три фазы (такое встречается в частном секторе), для конечного потребления все равно используется два провода: ноль и фаза.

Допустим, у вашей электроустановки (холодильник, бойлер, стиральная машина), особенно с металлическим корпусом, произошла утечка фазы. То есть, провод под напряжением касается корпуса (отсоединился контакт, нарушена изоляция, протекла вода). Прикоснувшись к электроприбору, вы будете поражены электрическим током. Кроме того, сопротивление в точке касания мизерное, вследствие чего произойдет мгновенный нагрев провода, и возгорание электроприбора.

Если ваш бойлер заземлен, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления, то есть по контуру: фаза - «земля» - нулевая шина. Сила тока спонтанно возрастет, и сработает аварийное отключение в автомате защиты. Никто не пострадает, материальный ущерб не будет нанесен.

Если вы имеете поверхностные знания устройства электроустановок, возникает вопрос: а зачем нужно заземление, если то же самое произойдет между фазным и нулевым проводом? И собственно, чем отличается заземление от зануления?

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.

Как отличить рабочий ноль и защитное заземление

Разумеется, проверять сопротивление между «нулевым» и «земляным» проводами не следует, особенно если энергосистема под напряжением. В общую щитовую вас тоже никто не пустит. Поэтому, проверять правильность разведения нуля и земли, будем с помощью мультиметра (бытового тестера).

Поскольку точки ввода заземляющих устройств (ноль на подстанции и шина заземления в доме) находятся на удалении друг от друга, между ними есть определенное сопротивление. Грунт, даже влажный, не является идеальным проводником. Если организовать электрическую цепь без нагрузки, мы увидим разницу в потенциалах.

Подключаем измерительный прибор к фазному контакту и рабочему нолю. На схеме это будет цепь «А». Фиксируем значение.

Сразу же подключаем тестер к фазному проводу и контакту защитного ноля. На схеме это цепь «Б». Разницы в потенциале нет: прибор зафиксирует одинаковое значение напряжения. Почему так произошло? При объединении рабочего и защитного ноля, ток в обоих вариантах измерения, фактически протекает по одному и тому же проводу. Сопротивление не меняется, потерь нет, падения напряжения не происходит.

Если ваши результаты измерения показали одинаковое напряжение – проводка подключена с нарушениями Правил устройства электроустановок.

Что произойдет при разнесенном рабочем ноле и защитном заземлении?

При подключении прибора к фазе и нолю, падения напряжения практически нет (на схеме это цепь «А»). Вы увидите действительное значение рабочего напряжения в сети. Подключив тестер к фазному проводу и защитному заземлению, вы замеряете потенциал в длинной цепи. Чтобы замкнуть круг, электрический ток (на схеме цепь «Б») проходит по реальному грунту между точками физических контактов «земли». Учитывая сопротивление грунта, произойдет падение напряжения от 5% до 10%. Прибор покажет более низкое напряжение.

Это говорит о том, что ваша электропроводка организована правильно, у вас имеется настоящее разнесенное защитное заземление. При наличии правильно подобранных автоматов, электрооборудование и пользователи надежно защищены.

Мы разобрались, в чем разница между заземлением и занулением. Польза от правильной организации электроснабжения очевидна.

А как быть, если в вашем доме вообще не предусмотрено защитное заземление

Понятное дело, при проведении капитального ремонта, электрики заменят проводку в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Как минимум, в вашем вводном щитке появится три независимых провода: фаза, рабочий ноль и защитное заземление. Останется лишь заменить проводку в розеточной сети.

Но капитальный ремонт может быть выполнен через несколько лет, а вы уже сегодня пользуетесь бойлером и стиральной машинкой без заземления, или того хуже - с защитным занулением. Выход один: организовывать заземление самостоятельно. Если вы живете в частном доме - техническая сторона вопроса существенно упрощается. А вот для многоэтажек, стоимость и сложность работ зависит от этажа.

Как вариант - организовать вскладчину с соседями шину заземления, с распаячными коробками на каждой лестничной клетке.

Шина должна быть неразъемной до самого ввода в грунт. Вблизи фундамента, желательно не в дорожном покрытии, а на клумбе, организуется контур заземления согласно Правилам устройства электроустановок. Каждый жилец подъезда может подключится общей шине и завести «землю» в квартиру. Далее есть два варианта:

1. Организовать контактную группу заземления в распределительном щитке, и заменить всю электропроводку на трехжильную.
2. Внутри плинтуса, протянуть земляной кабель под каждую розетку, и завести его в монтажные коробочки.

При любом способе, вы защитите и свои электроприборы, и главное - свое здоровье.

Важно! Как нельзя организовывать защитное заземление

То, что «землю» нельзя брать из рабочего ноля, понятно из нашего материала. Есть любители заземлиться на трубы водоснабжения или отопления. Теоретически – стальная труба имеет связь с грунтом. На практике, по стояку могут быть вставки из полипропиленовых труб, и никакого контакта с «реальной землей» нет.

Кроме того, что вы не получаете надежного заземления, ставятся под удар соседи, которые могут получить удар током, просто взявшись за батарею отопления.

Видео по теме

Защитное зануление - система, в которой токопроводящие части оборудования, не находящиеся в норме под напряжением, соединены с нейтралью. В защитных целях преднамеренно создается соединение между открытыми проводящими элементами глухозаземленной нейтрали (в сетях трехфазного тока).

В сетях однофазного тока создают контакт с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а в случае с постоянным током - с глухозаземленной точкой источника тока. Хотя зануление характеризуется серьезными недостатками, система по-прежнему широко применяется во многих сферах для защиты от тока.

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.

Обратите внимание! Для правильного определения нулевых точек и выбора способа защиты понадобится помощь квалифицированного электрика. Сделать заземление, собрать элементы контура и установить его в грунт можно и своими руками.

Схема работы

Как было сказано выше, зануление основано на провоцировании короткого замыкания после попадания фазы на металлический корпус электроустановки, соединенной с нулем. Так как сила тока возрастает, подключается защитный механизм, отключающий электропитание.

По нормативам Правил установки электроустановок в случае нарушения целостности линии она должна отключаться автоматически. Регламентируется время на отключение - 0,4 секунды (для сетей 380/220В). Для отключения используются специальные проводники. Например, в случае однофазной проводки задействуется третья жила кабеля.

Для правильного зануления важно, чтобы петля фазы-нуля характеризовалась невысоким сопротивлением. Так обеспечивается срабатывание защиты за нужный промежуток времени.

Организация зануления требует высокой квалификации, поэтому такие работы должны выполнять только квалифицированные электрики.

На схеме ниже показан принцип работы системы:

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

• в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
• в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
• в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

Проверка эффективности зануления

Чтобы проверить, насколько действенно зануление, нужно сделать замер сопротивления петли фаза-ноль в наиболее отдаленной от источника электропитания точке. Это даст возможность проверить защищенность в случае воздействия тока на корпус.

Сопротивление измеряется с использованием специализированной аппаратуры. Измерительные приборы оснащены двумя щупами. Один щуп направляют на фазу, второй - на зануленную электроустановку.

По результатам измерений устанавливают уровень сопротивления на петле фазы и нуля. С полученным результатом рассчитывают ток однофазного замыкания, применяя закон Ома. Расчетное значение тока однофазного замыкания должно быть равно или превышать ток срабатывания защитного оборудования.

Предположим, что для предохранения электроцепи от перегрузок и коротких замыканий подключен автомат-выключатель. Ток срабатывания составляет 100 Ампер. По результатам измерений сопротивление петли фазы и нуля равно 2 Ом, а фазовое напряжение в сети - 220 Вольт. Делаем расчет тока однофазного замыкания на основе закона Ома:

I = U/R = 220 Вольт/2 Ом = 110 Ампер.

Поскольку расчетный ток короткого замыкания превышает ток мгновенного срабатывания автомата-выключателя, делаем вывод об эффективности защитного зануления. В противном случае понадобилась бы замена автомата-выключателя на прибор с меньшим током срабатывания. Другой вариант решения проблемы - сокращение сопротивления петли фаза-ноль.

Нередко при проведении расчетов ток срабатывания автомата умножают на коэффициент надежности (Кн) или коэффициент запаса. Причина в том, что отсечка не всегда равна указанному показателю, то есть возможна определенная погрешность. Поэтому использование коэффициента позволяет получить более надежный результат. Для старого оборудования Кн составляет от 1,25 до 1,4. Для новой техники применяется коэффициент 1,1, так как такие автоматы работают с большей точностью.

Опасность зануления в квартире

Скачки напряжения опасны как для людей, так и для бытовой техники в квартирах. В многоквартирных домах одной из квартир достанется низкое напряжение, а другой - высокое. Если в розетке квартиры случится обрыв нулевого проводника, при следующем включении электроустановки (например, бойлера) человека ударит током.

Особенно зануление опасно в двухпроводной системе. К примеру, при проведении электромонтажных работ электрик может заменить нулевой проводник на фазный. В электрощитах эти жилы далеко не всегда обозначены определенным цветом. Если замена произойдет, электрическое оборудование окажется под напряжением.

По нормативам Правил установки электроустановок на бытовом уровне зануление не разрешается для использования в бытовых целях именно по причине его небезопасности. Зануление эффективно только для защиты больших объектов производственного назначения. Однако, несмотря на запрет, некоторые люди решаются на установку зануления в собственном жилье. Происходит это либо по причине отсутствия иных методов решения проблемы, либо из-за недостаточности знаний по данному предмету.

Зануление в квартире технически осуществимо, но эффективность такой защиты непредсказуема, как и возможные негативные последствия. Далее рассмотрим ряд ситуаций, которые возникают при наличии зануления квартире.

Зануление в розетках

В некоторых случаях защиту электроприборов предлагают выполнить путем перемычки клеммы розеточного рабочего нуля на защитный контакт. Такие действия противоречат пункту 1.7.132 ПУЭ, поскольку предполагают задействование нулевого провода двухпроводной электросети в качестве как рабочего, так и защитного нуля одновременно.

На вводе в жилое помещение чаще всего расположено устройство, предназначенное для коммутации фазы и нуля (двухполюсный прибор или так называемый пакетник). Коммутация нуля, используемого как защитный проводник, не допускается. Иными словами, запрещено использовать в качестве защиты проводник, электроцепь которого включает коммутационный аппарат.

Опасность защиты с применением перемычки в розетке состоит в том, что корпуса электроустановок в случае повреждения нуля (независимо от участка) попадают под фазное напряжение. Если нулевой проводник обрывается, электроприемник перестает функционировать. В этом случае провод кажется обесточенным, что провоцирует на необдуманные действия со всеми вытекающими последствиями.

Обратите внимание! При обрыве нуля источником опасности становится любая техника в квартире или в частном доме.

Перепутаны местами фаза и ноль

При проведении электромонтажных работ в двухпроводном стояке своими руками существует немалая вероятность путаницы между нулем и фазой.

В домах с двухпроводной системой жилы кабелей лишены отличительных признаков. При работе с проводами в этажном щитке электрик может попросту ошибиться, перепутав фазу и ноль местами. В результате корпуса электроустановок попадут под фазное напряжение.

Отгорание нуля

Обрыв нуля (отгорание нуля) часто случается в зданиях с плохой проводкой. Чаще всего проводка в таких домах проектировалась, исходя из 2 киловатт на единицу жилья. На сегодняшний день электропроводка в домах старого типа не только износилась физически, но и не способна удовлетворить возросшее количество бытовой техники.

При обрыве нуля дисбаланс возникает на трансформаторной подстанции, от которой питается многоквартирное здание. Перекос возможен в общем электрическом щите здания или в этажном щитке дома. Следствием этого станет беспорядочное понижение напряжения в одних квартирах и повышение - в других.

Низкое напряжение губительно для некоторых видов электробытовой техники, в том числе кондиционеров, холодильников, вытяжек и прочих аппаратов, оснащенных электрическими двигателями. Высокое напряжение представляет опасность для всех видов электроустановок.

Альтернатива занулению

В подсистеме TN-S зануление защитного проводника PE осуществляется лишь на одном участке - на контуре заземления трансформаторной подстанции или электрогенератора. В этой точке разделяется PEN-проводник, и далее защита и рабочий ноль нигде не встречаются.

В такой схеме энергоснабжения заземление и зануление органично взаимодействуют, создавая условия для высокой электробезопасности. Однако в системах, где нейтраль изолирована (IT, TT), зануление не используется. Электрическое оборудование, работающее в рамках системы TT и IT, заземляется за счет собственных контуров. Так как система IT предполагает подачу питания только специфическим потребителям, рассматривать такой способ организации защиты в жилых домах не имеет смысла. Единственная альтернатива неправильному, а потому опасному занулению шины PE - система TT. Особенно актуальна такая система, потому что переход на технически прогрессивные системы TN-S, TN-C-S технически и финансово затруднен для домов, чей возраст превышает 20 – 25 лет.

Электрическая сеть, построенная по стандарту TT, призвана обеспечивать качественную защиту от попадания под напряжение нетоковедущих частей. Все работы по организации зануления должны осуществляться в соответствии с нормами, указанными в пункте 1.7.39 Правил установки электроустановок.

Основным условием безопасной эксплуатации электроустановок является выбор правильной схемы защиты от случайного попадания высокого потенциала на не используемые для передачи энергии металлические части (корпуса, станины и т.п.). Для решения этой задачи требованиями действующих стандартов (ПУЭ, в частности) предусмотрено использование специальных защитных приспособлений, называемых заземляющими устройствами – ЗУ. Они обустраиваются в непосредственной близости от защищаемой конструкции и имеют вид, приводимый на рисунке ниже.

Процесс обустройства конструкций, обеспечивающих защиту сооружений и людей от удара электрическим током или молнией, в электротехнике принято называть заземлением. Для того чтобы иметь полное и чёткое представление о том, что такое заземление потребуется исследовать его отличительные черты и принципы организации более подробно.

Суть заземления

Под заземлением понимается преднамеренное соединение металлических частей электроустановок и другого оборудования, в данный момент не находящихся под напряжением, с элементами специальных устройств, называемых заземлителями. Конструкция последних обычно состоит из нескольких забиваемых в землю стальных штырей или отрезков арматуры, сваренных между собой полосами из того же металла.

В комплекте с набором гибких медных проводов и толстых полос (шин) заземлители образуют так называемый «заземляющий контур», к которому подключаются корпуса всех имеющихся на объекте и нуждающихся в защите электроприборов. Поскольку сам контур частично или полностью погружён в грунт и имеет с ним практически идеальный контакт, его потенциал в нормальных условиях близок к нулю, что позволяет сделать следующие выводы:

• При попадании высокого напряжения на металлические части защищённого объекта или прибора его значение тут же снизится до безопасного для человека уровня (фото ниже);

• Если человек или животное случайно прикоснутся к корпусу аварийного, но защищённого таким образом оборудования, они практически не пострадают от высокого напряжения;
• В ситуации, когда в питающей линии установлен чувствительный прибор, реагирующий на сторонние токи утечки (УЗО, например), при появлении опасного напряжения он сработает и моментально отключит данный участок от источника электропитания.

В этом заключается суть эффекта заземления, которое не следует путать с ещё одним часто применяемым в электротехнике приёмом защиты, называемым занулением.

Понятие зануления

У каждого неискушённого в электротехнических терминах пользователя может возникнуть вопрос: чем отличается заземление от зануления, а также когда используется последнее?

Для понимания отличия заземления от зануления потребуется рассмотреть принцип защиты оборудования распределительных подстанций, суть которого сводится к следующему:

• Оборудование любых электрических станций, включая установленные на них понижающие трансформаторы, имеет нулевую точку или нейтраль;
• В соответствии с требованиями ПУЭ, эта точка обязательно соединяется с местным ЗУ, обустроенным непосредственно на территории подстанции;
• Заземление выполняется в виде непосредственной связи с грунтом, вследствие чего такая точка называется глухо-заземлённой;
• Действие этого заземления распространяется на все потребители, подключаемые к данной электрической подстанции через разветвлённую систему электропитания.

Таким образом, до каждого потребителя вместе с фазными проводами подводится так называемая «нулевая защитная» жила, уже заземлённая наглухо на стороне подстанции (смотрите фото).

Обратите внимание! В современных системах электропитания (TN-C-S, например) она прокладывается отдельным от рабочей шины N проводом PE.

При занулении приёмного оборудования его металлические части преднамеренно соединяются не с ЗУ (как это делается при заземлении), а с совмещенным нулевым проводом, входящим в состав системы энергоснабжения. В системе TN-C-S они подключаются к отдельному PE-проводнику.

Зануление обеспечивает снижение угрозы поражения электротоком при случайном прикосновении к открытым металлическим частям оборудования, вследствие аварии оказавшимся под напряжением. При появлении вопросов типа «в чем разница зануления и заземления» всегда нужно помнить о том, что первое гарантирует автоматическое отключение повреждённой линии от питающей сети, а второе – нет.

Отличия заземления и зануления

Нередко пользователи задаются вопросом, а можно ли делать зануление вместо заземления, и как это отразится на безопасности потребителя. Отвечая на все подобные вопросы, следует исходить из определения, данного этому виду защиты в предыдущем разделе. Из него следует, что функционально зануление более эффективно, поскольку в короткий промежуток времени до срабатывания станционной автоматики оно выполняет ту же функцию, что и обычное ЗУ.

Однако это не означает, что данный вид защиты должен применяться всегда и повсеместно. Дело в том, что у зануления имеется целый ряд недостатков, являющихся следствием особенностей его организации. Они проявляются в следующем:

• Нулевой провод систем энергоснабжения имеет большую протяжённость и постоянно используется в активном режиме (как проводник, по которому протекает рабочий ток), вследствие чего со временем он может разрушиться;

Дополнительная информация. Указанное явление в технической литературе, а также в среде специалистов чаще всего упоминается как «отгорание нуля» (смотрите фото ниже).

• В отличие от заземления, при обустройстве которого нет зависимости от фазы защищаемой линии, при занулении должны соблюдаться определенные условия подсоединения защитного проводника;
• По своим возможностям оно ограничено, поскольку может использоваться только в цепях с наглухо заземлённой нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S (при наличии N, PE, PEN проводников).

В линиях, где подключение организовано по схеме с изолированной нейтралью (в системах IT и ТТ), по своему назначению более подходящих для промышленных объектов, оно работать не сможет.

Также эти два вида преднамеренной защиты отличаются и по области своего применения, а именно:

• Зануление обычно применяется в многоэтажных жилых домах, где практически невозможно организовать полноценное заземление;
• Повторное заземление более часто используется на промышленных предприятиях, где согласно ТБ к безопасности персонала предъявляются повышенные требования;
• Этот же тип защиты чаще всего применяется в быту (в загородных домах, в частности), где возможностей для обустройства защитного контура имеется предостаточно (смотрите фото ниже).

Следует добавить, что защитное заземление и зануление отличаются ещё одним важным фактором. Дело в том, что в первом случае защита распространяется только на участок электрической цепи, на котором в аварийном режиме (при пробое изоляции) за счёт стекания тока в землю понизилось рабочее напряжение. При этом вся остальная часть снабжающей электричеством системы продолжает функционировать.

В отличие от действия заземляющего эффекта, при занулении данный участок линии электропитания отключается полностью.

Так что пытаться ответить на вопрос, в чём состоит их различие, будет не совсем корректно. Гораздо правильнее говорить о том, что заземление и зануление электроустановок должны использоваться совместно. Такое комбинированное их применение обеспечит более эффективную защиту от поражения током.

Подводя итог их сравнению, отметим, что принцип зануления состоит в превращении аварийной ситуации в однофазное замыкание, приводящее к срабатыванию станционной защитной автоматики. Заземление же, с одной стороны, представляет собой снижение потенциала опасной точки (уменьшение сопротивления заземлителя), а с другой – их выравнивание.

Оно в данном случае заключается в поднятии потенциала опоры со стоящим на ней человеком до уровня напряжения на заземлённом корпусе.

Дополнительные элементы

Как в случае с заземлением, так и при занулении для реализации защитных функций должны применяться дополнительные проводники (медные провода), обеспечивающие надёжное соединение с ЗУ или с нулёвым контактом, соответственно.

В первом случае этот проводник протягивается от защищаемой точки до контакта заземлителя и выполняется в виде медной оплётки. В ситуации с занулением такой же медный проводник прокладывается по скрытым местам помещений и других строений до распределительного шкафа, где его конец фиксируется на главной заземляющей шине (ГЗШ). Сюда же заводится нулевой рабочий проводник, входящий в состав подводящего электроэнергию силового кабеля.

Важно! Согласно требованиям организации зануления (смотрите ПУЭ), использование для крепления этих двух проводников одного болта или клеммного контакта недопустимо, что объясняется различными режимами их работы.

В завершении сравнения двух методов защиты объектов от поражения электрическим током необходимо отметить следующее. Оба эти способа (как зануление, так и заземление), по сути, выполняют одну и ту же функцию, состоящую в снижении опасного потенциала до приемлемого уровня. Занули вы какую-то точку оборудования или защити её с помощью ЗУ, эффект будет примерно один и тот же.

Видео

Занулением называется электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с заземленной нейтралью вторичной обмотки трехфазного понижающего трансформатора или генератора, с заземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной средней точкой в сетях постоянного тока.

Принцип действия зануления основан на возникновении короткого замыкания при пробое фазы на нетоковедущую часть часть прибора или устройства, что приводит к срабатыванию системы защиты (автоматического выключателя или перегоранию плавких предохранителей).

Зануление - основная мера защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

В сетях 380/220 В в соответствии с применяется заземление нейтралей (нулевых точек) трансформаторов или генераторов.

Рассмотрим вначале сеть 380 В с заземленной нейтралью. Такая сеть изображена на рис. 1.

Если человек прикоснется к проводнику этой сети, то под воздействием фазного напряжения образуется цепь поражения, которая замыкается через тело человека, обувь, пол, землю, заземление нейтрали (см. стрелки). Та же цепь образуется, если человек прикоснется к корпусу с поврежденной изоляцией. Однако просто выполнить заземление корпуса электроприемника нельзя.

Рис. 1. Прикосновение к проводнику в сети с заземленной нейтралью

Рис. 2. Заземление электроприемника в сети с заземленной нейтралью

Чтобы это понять, допустим, что такое заземление все же выполнено (рис. 2) и на установке произошло замыкание на корпус двигателя. Ток замыкания будет протекать через два заземлителя - электроприемника Rз и нейтрали Rо (см. стрелки).

Рис. 3 . Зануление электроприемника в сети с заземленной нейтралью

По указанной причине в установках с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В применяется система заземления иного вида: все металлические корпуса и конструкции связываются электрически с заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод сети или специальный зануляющий проводник (рис. 3). Благодаря этому любое замыкание на корпус превращается в короткое замыкание, и аварийный участок отключается предохранителем или автоматическим выключателем. Такая система заземления и называется занулением .

Таким образом, обеспечение безопасности при занулении достигается путем отключения участка сети, в котором произошло замыкание на корпус.

Защитное действие зануления заключается в автоматическом отключении участка цепи с поврежденной изоляцией и одновременно - в снижении потенциала корпуса на время от момента замыкания до момента отключения. После прикосновения человека к корпусу не отключившегося, по какой-либо причине, электроприемника в схеме появится ветвь тока через тело человека.

Кроме того, если в этой линии установлено УЗО, то оно так же срабатывает, но не от большой величины силы тока, а потому, что сила тока в фазном проводе становится неравна силе тока в нулевом рабочем проводе, так как большая часть тока имеет место в цепи защитного зануления мимо УЗО. Если на этой линии установлены и УЗО и автоматический выключатель, то сработают либо они оба, либо что-то одно, в зависимости от их быстродействия и величины тока замыкания.

Так же как не всякое заземление обеспечивает безопасность, не всякое зануление пригодно для обеспечения безопасности. Зануление должно быть выполнено так, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке достигал значения, достаточного для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения автомата. Для этого сопротивление цепи короткого замыкания должно быть достаточно малым.

Если отключения не произойдет, то ток замыкания будет длительно протекать по цепи и по отношению к земле возникнет напряжение не только на поврежденном корпусе, но и на всех зануленных корпусах (так как они электрически связаны). Это напряжение равно по величине произведению тока замыкания на сопротивление нулевого провода сети или зануляющего проводника и может оказаться значительным по величине и, следовательно, опасным особенно в местах где отсутствует выравнивание потенциалов. Чтобы предупредить подобную опасность, необходимо точно выполнять требования ПУЭ к устройству зануления .

Защитное действие зануления обеспечивается надежным срабатыванием максимальной токовой защиты на быстрое отключение участка сети с поврежденной изоляцией. По время автоматического отключения поврежденной линии для сети 220/380В не должно превышать 0,4 с.

Для этого необходимо, чтобы ток короткого замыкания в цепи фаза - нуль отвечал условию Iк >k Iном , где k - коэффициент надежности, Iном - номинальный ток уставки отключающего аппарата (плавкий предохранитель, автоматический выключатель ).

Коэффициент надежности k согласно ПУЭ должен быть не менее: 3 - для плавких предохранителей или автоматов с тепловым расцепителем (тепловое реле) для нормальных помещений и 4 - 6 - для взрывоопасных помещений, 1,4 - для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем во всех помещениях.

Сопротивление растеканию заземляющего устройства нейтрали Ro (рабочее заземление) должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при номинальных напряжениях 660, 380 и 220 В электроустановки трехфазного тока.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно состоит (рис. 24.6) из заземлителя 3 (металлических проводников, находящихся в земле с хорошим контактом с ней) и заземляющего проводника 2, соединяющего металлический корпус электроустановки 1 с заземлителем.

Совокупность заземлителя и заземляющих проводов называют заземляющим устройством. Защитное заземление применяют в трехфазных трехпроводных и однофазных двухпроводных сетях переменного тока напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (так называемая система IT), а также в сетях напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали.

Защитное действие заземляющего устройства основано на снижении до безопасной величины тока, проходящего через человека в момент касания им поврежденной электроустановки. При попадании напряжения на корпус электроустановки человек, коснувшись ее и имея хороший контакт с землей, замыкает собой электрическую цепь: фаза С – корпус электроустановки 1 – человек – земля – емкостные Х A, X B) и активные R A, R B сопротивления связи проводов с землей, фазы А и В. По человеку пойдет ток. Несмотря на то что электрические провода сети установлены на изолированных опорах, между ними и землей существует электрическая связь. Она возникает за счет несовершенства изоляции проводов, опор и т.п. и наличия емкости между проводами и землей. При большом протяжении проводов эта связь становится значительной, а ее активное R и емкостное X сопротивления снижаются и становятся соизмеримыми с сопротивлением тела человека. Вот почему, несмотря на отсутствие видимой связи, человек, находящийся под напряжением и имеющий контакт с землей, замыкает собой электрическую цепь между различными фазами сети.

Рис. 24.6. Схема защитного заземления (система IT):

1 – электроустановка; 2 – заземляющий проводник; 3 – заземлитель

При наличии заземляющего устройства образуется дополнительная цепь: фаза С – корпус электроустановки – заземляющее устройство – земля – сопротивления Х А, R A, Х B, R B – фазы A и В. В результате ток замыкания распределяется между заземляющим устройством и человеком. Так как сопротивление заземлителя (оно не должно превышать 10 Ом) во много раз меньше сопротивления человека (1000 Ом), то через тело человека будет проходить малый ток, не вызывающий его поражения. Основная часть тока пойдет по цепи через заземлитель.

Заземлители могут быть естественными и искусственными. В качестве естественных заземлителей используют металлические конструкции и арматуру зданий и сооружений, имеющие хорошее соединение с землей, проложенные в земле водопроводные, канализационные и другие трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов и трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии).

В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные или соединенные в группы металлические электроды длиной 2,5-3,0 м, забитые вертикально в землю с расстоянием друг от друга 2,5-3,0 м или уложенные горизонтально в землю. Электроды изготавливают из отрезков металлических труб, угловой стали, швеллеров с толщиной стенок не менее 4 мм. Более тонкие профили вследствие коррозии быстро выходят из строя.

Вертикальные электроды в групповом заземлителе соединяют между собой с помощью сварки перемычкой, выполненной из аналогичных материалов и тех же сечений, что и сами электроды. Заземляющее устройство должно иметь вывод наружу (на поверхность земли), выполненное на сварке из таких же материалов. Оно служит для подсоединения заземляющего проводника.

Для осуществления заземляющих функций сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью должно быть не более 4 Ом. При мощности генераторов и трансформаторов, питающих сеть, 100 кВ А и менее допускается сопротивление заземлителей не более 10 Ом. Необходимое сопротивление достигают установкой соответствующего количества электродов в заземлителе, определяемого расчетом. Для глинистых, влажных почв обычно бывает достаточно двух-трех электродов, на сухих песчаных или каменистых участках этого может не хватить.

Сопротивление заземляющего устройства – это отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Различают выносное и контурное заземляющие устройства. Выносное устройство располагают за пределами площадки с заземляемым оборудованием. Его достоинство состоит в возможности выбора грунта с наименьшим удельным сопротивлением. Контурное заземление выполняют забивкой электродов по контуру заземляемого оборудования и между ним. Такая установка электродов создает дополнительный защитный эффект за счет повышения и выравнивания (более равномерного распределения) потенциалов земли в зоне нахождения человека.

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтралью источника тока (генератора или трансформатора).

В четырехпроводных или пятипроводных сетях с нулевым проводом и глухозаземленной нейтралью источника тока напряжением до 1000 В (так называемая система TN) зануление – основное средство защиты. Заземление в таких сетях неэффективно.

Подсоединение корпусов электроустановок к нейтрали источника тока осуществляют с помощью нулевого защитного проводника (РЕ- проводника). Его нельзя путать с нулевым рабочим проводом (N-проводником), который также соединен с нейтралью источника, но служит для питания однофазных электроустановок. Нулевой защитный проводник РЕ прокладывают по трассе фазных проводов, в непосредственной близости от них. Систему, где присутствуют нулевой рабочий провод N и нулевой защитный проводник РЕ, и они разделены на всем протяжении трассы, называют системой TN-S. Буква S означает разделение указанных проводников на всем их протяжении.

В качестве нулевого защитного проводника в сетях до 1000 В в первую очередь рекомендуется использовать нулевой рабочий проводник (кроме специально оговоренных случаев), к которым подсоединяют корпуса электроустановок. В этом случае его называют совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (PEN-проводником), а саму систему – системой TN-С. Это система TN , в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 24.7).

Если же функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике только в какой-то ее части, начиная от источника питания, а далее они идут раздельно (первый из них служит для защиты электроустановок, а второй – для питания однофазных электроустановок), то такую систему называют системой TN-C-S.

Согласно требованиям ПУЭ снова объединять эти разделенные проводники уже нельзя.

Рис. 24.7. Схема зануления (система TN-C ):

1 – заземлитель нейтрали трансформатора; 2 – источник тока (трансформатор); 3 – нейтраль источника тока; 4 – зануление корпуса трансформатора; 5 – нулевой рабочий (он же и нулевой защитный) провод сети; 6" – нулевой защитный провод электроустановки; 7 – предохранитель; 8 – электроустановка; 9 – повторное заземление нулевого защитного провода сети; L 2, L 3 – фазные провода; PEN – нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник, совмещенные в одном

Согласно ПУЭ не допускается использовать в качестве РЕ проводников:

• металлические оболочки изоляционных трубок и трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке, металлорукава, а так же свинцовые оболочки проводов и кабелей;
• трубопроводы газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей, трубы канализации и центрального отопления;
• водопроводные трубы при наличии в них изолирующих вставок.

Защитное действие зануления основано на снижении до безопасной величины тока, проходящего через человека в момент касания им поврежденной электроустановки, и последующем отключении этой установки от сети. Работает зануление следующим образом. При попадании напряжения на корпус зануленной электроустановки 8 (рис. 24.7) бо́льшая часть тока с него пойдет в сеть через нулевой защитный провод 6. Через тело человека по цепи: корпус электроустановки 8 – человек – земля – заземляющее устройство 9 – нулевой рабочий провод 5 пойдет незначительный ток, не вызывающий его поражения (ввиду более высокого сопротивления этой цепи по сравнению с сопротивлением цепи через нулевой защитный провод 6). Одновременно с этим замыкание на корпус фазного провода при такой схеме защиты автоматически превращается в однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым рабочим проводом 5 сети, в результате чего через 0,2–7 с срабатывает токовая защита (перегорает предохранитель 7, выключается автоматический выключатель и т.п.) и электроустановка, а вместе с ней и человек, полностью обесточиваются. Таким образом, в первоначальный момент зануление работает аналогично защитному заземлению, а в последующем оно полностью прекращает действие тока на человека. Только при этом ток, проходящий через тело человека до срабатывания защиты, будет в несколько раз меньше, так как сопротивление зануляющего проводника обычно не превышает 0,3 Ом, а допустимое сопротивление заземлителя – 4 Ом.

В запуленных электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью надежного обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников и их соединений должна обеспечить ток короткого замыкания, не менее чем в три раза превышающий номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя или автоматического выключателя, имеющего расцепитель с обратнозависимой от тока характеристикой (тепловой расцепитель), в 1,4 раза – для автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями с силой номинального тока до 100 А и в 1,25 раза – с величиной тока более 100 А.

Нулевой защитный провод 5 сети должен обеспечивать надежное соединение корпусов электроустановок с нейтралью источника. Поэтому все соединения выполняют сварными. В нем запрещается установка предохранителей и выключателей (за исключением случая одновременного отключения и фазных проводов).

Нулевой защитный провод 5 сети заземляют: у источника тока с помощью заземлителя 1; на концах воздушных линий (или ответвлений от них) длиной более 200 м; на вводах воздушной линии к электроустановкам. Повторные заземления 9 необходимы для уменьшения опасности поражения электрическим током при обрыве нулевого провода и замыкании фазы на корпус электроустановки за местом обрыва, а также для снижения напряжения на корпусе в момент срабатывания токовой защиты. Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль источника тока, с учетом естественных и повторных заземлителей нулевого провода должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях источника трехфазного тока 660, 380 и 220 В. Сопротивление каждого повторного заземлителя в отдельности должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.

В сети, где применяют зануление, нельзя заземлять корпуса электроустановок без их зануления, так как в случае замыкания фазы на корпус заземленной, но не зануленной электроустановки иод напряжением окажутся все корпуса других зануленных электроустановок. В то же время дополнительное заземление зануленных электроустановок весьма полезно. Оно повышает надежность заземления нулевого провода.

Если в помещении находится несколько электроустановок, то каждую из них заземляют или зануляют, подсоединяя к магистрали заземления (зануления), представляющей собой металлический проводник сечением не менее 100 мм2 (например, стальная полоса 40 х 4 мм), укрепленный по периметру помещения. Магистраль соединяют с заземлителем, или с нулевым защитным проводником (в зависимости от принятой системы защиты), или с тем и другим одновременно.

Последовательное заземление или зануление электроустановок (одна от другой) не разрешается (рис. 24.8).

Заземлители с магистралью зануления заземления соединяют не менее чем двумя проводниками, подсоединяя их к заземлителю в разных местах.

Присоединение заземляющих проводников к заземлителю и заземляющим конструкциям выполняют сваркой, а к главному заземляющему зажиму, корпусам аппаратов, машин и опорам ЛЭП – болтовым соединением (для обеспечения возможности производства измерений) с принятием мер против ослабления контакта и его коррозии.

Рис. 24.8.

1, 4, 5 и 6 – правильное зануление электроустановки; 2 и 3 – неправильное зануление электроустановки; 7 – магистраль заземления (зануления)

Для обеспечения надежной защиты сечения всех защитных проводников (РE-проводников) должны быть не менее приведенных в табл. 24.3 при условии выполнения их из тех же материалов, что и фазные проводники.

Таблица 24.3

Наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников РЕ

Сечение фазных проводников, мм2	Наименьшее сечение защитных проводников (РЕ-проводннков), мм2
16 < 5 ≤ 35

Сечение РEN-проводника должно быть не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 – но алюминию.

Размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле, приведены в табл. 24.4.

Заземление или зануление электроустановок следует выполнять при номинальном напряжении:

• выше 50 В переменного тока или выше 120 В постоянного тока – во всех электроустановках независимо от того, где они эксплуатируются;
• выше 25 В переменного тока или выше 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью;
• выше 12 В переменного тока или выше 30 В постоянного тока – в особо опасных помещениях и в наружных установках;
• при любом напряжении переменного и постоянного тока – во взрывоопасных помещениях любого класса.

К частям, подлежащим занулению или заземлению, относятся: корпуса электрических машин (в том числе технологическое оборудование с электропитанием), корпуса трансформаторов, светильников, каркасы распределительных щитов, рубильников, щитов управления, металлические оболочки и броня электрических кабелей; металлические трубы, в которых проложена электропроводка; металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников и др. (в соответствии с требованиями ПУЭ).

Зануление (заземление ) металлических корпусов переносных электроустановок осуществляют дополнительной жилой кабеля (проводником PEN в системе TN-C в системе, где нулевой рабочий и нулевой защитный проводники совмещены в одном PEN- проводнике): третьей жилой для однофазных и четвертой – для трехфазных электроприемников.

Если применяется система с разделенными нулевым рабочим (N ) и нулем защитным (РЕ) проводниками (система TN-S), то в питающем кабеле должно быть уже две дополнительные жилы: (N) и (РЕ). То же самое должно быть и в соединительной вилке, и в розетке. Жилы эти проводов должны быть гибкими, медными, их сечение должно быть равно сечению фазных проводников и быть не менее 1,5 мм2.

Втычные соединители (вилки и розетки) должны быть выполнены так, чтобы соединение защитных проводников происходило до соединения фазных проводников, а рассоединение – в обратной последовательности. Обычно это достигается применением у вилки более длинного штыря для защитного проводника (РЕ или PEN), чем для фазных проводов (рис. 24.9 и 24.10).

Если корпуса розетки или вилки выполнены из металла, то к ним также подсоединяют защитные проводники (PEN или РЕ, в зависимости от того, какая система защиты применяется). Во всех случаях вилку подсоединяют к электро- приемнику, розетку – к сети.

Таблица 24.4

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм2	Толщина стенки, мм
Стать черная	для вертикальных заземлителей
	Прямоугольный
Сталь оцинкованная	для вертикальных заземлителей
	для горизонтальных заземлителей
	Прямоугольный
	Прямоугольный
	Канат многопроволочный	1,8 (диаметр каждой проволоки)

Для определения технического состояния заземляющего устройства проводят визуальные осмотры его видимой части (не реже одного раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство), осмотры с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

Рис. 24.9. TN-C :

а – розетка; б – вилка

Рис. 24.10. Втычной соединитель (разъем) для подключения переносной электроустановки к электрической сети системы заземления TN-S:

а – розетка; б – вилка

Осмотры с выборочным вскрытием грунта проводят в местах, наиболее подверженных коррозии, а также вблизи мест заземления нейтралей силовых трансформаторов, присоединений разрядников и ограничителей перенапряжений не реже одного раза в 12 лет. При осмотре оценивают состояние контактных соединений, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов. Результаты осмотров заносят в паспорт заземляющего устройства установленной формы.

При вскрытии грунта производят инструментальную оценку состояния заземлителей и степени коррозии контактных соединений. Элемент заземлителя заменяют, если разрушено более 50% его сечения. Результаты осмотров оформляют актами.

При определении технического состояния заземляющего устройства производят:

• измерение сопротивления заземляющего устройства;
• измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения);
• проверку наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;
• измерение токов короткого замыкания электроустановки;
• проверку состояния пробивных предохранителей;
• измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства.