Зануление и заземление

Заземление

Что такое заземление – это контур, который соединят бытовые приборы через розетки с землей. Это самый действенный вариант обезопасить себя от удара тока. Можно спокойно прикасаться к металлическим деталям корпуса, не получив при этом неприятных ощущений.

Самое важное, чтобы заземляющий контур имел минимальный показатель сопротивления. Вот почему его собирают из стальных или медных элементов

Меньшее сопротивление дает возможность через проводник пропустить ток большего значения. А сила тока короткого замыкания зависит от мощности прибора (зависимость прямая) и сопротивления проводника (зависимость обратная). То есть, чем больше мощность и меньше сопротивления, тем большей силы ток может пройти по заземляющему элементу.

Часть контура закапывается в грунт рядом с домом, вторая часть – это проводники, соединяющиеся между собой через распределительный щит. Обе части соединяются на улице методом сварки.

Есть еще одно отличие, которая разделяет между собой защитное заземление и зануление. Это толщина проводников, минимальный размер которых составляет 10 мм² для медного провода или 6-8 мм² для стального. При таких величинах можно не бояться появления в сети тока большой силы, который возникает при замыкании внутри агрегатов большой мощности. К примеру, в бойлере (до 6 кВт) или в стиральной машинке (до 2 кВт).

Схема подключения заземления отличается от схемы зануления. В ней присутствует три провода, которые подводятся к розетке: фаза, ноль и земля. При этом конструкция новых розеток и вилок сделана таким образом, чтобы еще до коммутации фазы и нуля в них первыми подключились контакты заземления. Они же при вынимании вилки из розетки отключаются последними. Это уже обеспечивает безопасность. Теперь перейдем конкретно к рассмотрению вопроса: разница между заземлением и занулением.

Заземление и зануление, в чем разница?

Между этими двумя способами существуют отличия:

• при заземлении избыточный ток и возникшее на корпусе напряжение отводятся непосредственно в землю, а при занулении сбрасываются на ноль в щитке;
• заземление является более эффективным способам в вопросе защиты человека от поражения электрическим током;
• при использовании заземления безопасность получается за счет резкого уменьшения напряжения, а применение зануления обеспечивает выключение участка линии, в которой случился пробой на корпус;
• при выполнении зануления, чтобы правильно определить нулевые точки и выбрать метод защиты потребуется помощь специалиста электрика, а сделать заземление, собрать контур и углубить его в землю может любой домашний мастер-умелец.

Заземление является системой отвода напряжения через находящийся в земле треугольник из металлического профиля, сваренного в местах соединения. Правильно устроенный контур дает надежную защиту, но при этом должны соблюдаться все правила. В зависимости от требующегося эффекта выбирается заземление и зануление электроустановок. Отличие зануления в том, что все элементы прибора, которые в нормальном режиме не находятся под током, подсоединяются к нулевому проводу. Случайное касание фазы к зануленным деталям прибора приводит к резкому скачку тока и отключению оборудования.

Сопротивление нейтрального нулевого провода в любом случае меньше этого же показателя контура в земле, поэтому при занулении возникает короткое замыкание, которое в принципе невозможно при использовании земляного треугольника. После сравнения работы двух систем становится понятно, в чем разница. Заземление и зануление отличаются по способу защиты, так как велика вероятность отгорания со временем нейтрального провода, за чем нужно постоянно следить. Зануление применяется очень часто в многоэтажных домах, так как не всегда есть возможность устроить надежное и полноценное заземление.

Заземление не зависит от фазности приборов, тогда как для устройства зануления необходимы определенные условия подключения. В большинстве случаев первый способ превалирует на предприятиях, где по требованиям техники безопасности предусматривается повышенная безопасность. Но и в быту в последнее время часто устраивается контур для сброса возникающего излишнего напряжения непосредственно в землю, это является более безопасным методом.

Защита при заземлении касается непосредственно электрической цепи, после пробоя изоляции за счет перетекания тока в землю значительно снижается напряжение, но сеть продолжает действовать. При занулении полностью отключается участок линии.

Заземление в большинстве случаев используют в линиях с устроенной изолированной нейтралью в системах IT и ТТ в трехфазных сетях с напряжением до 1 тыс. вольт или свыше этого показателя для систем с нейтралью в любом режиме. Применение зануления рекомендовано для линий с заземленным глухо нейтральным проводом в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с имеющимися в наличии N, PE, PEN проводниками, это показывает в чем разница. Заземление и зануление, несмотря на отличия, являются системами защиты человека и приборов.

Зануление и заземление: что это такое, в чем разница?

Для защиты электропроводки и электроприборов от короткого замыкания (КЗ) в доме, предназначены автоматы и различные другие защитные устройства.
Но как быть в случае утечки тока, например, на корпус электроприбора. В случае этого, электрический ток поразит каждого, кто прикоснётся к металлической части стиральной машины или водонагревателя.

Нередко из-за повреждённой оболочки ТЭНа или изоляции кабеля, возникают различные проблемы, то вода в ванне бьёт током, то краны начинают неприятно пощипывать. Само собой разумеется, что никакие автоматы на электросчетчике, не помогут в решении данной проблемы, для этих целей существует заземление, которое не даст электрическому току пройти через ваше тело.

Итак, заземлением называется преднамеренное соединение металлических частей электроприборов и электрооборудования с землей. Для этих целей в землю забиваются специальные металлические штыри, которые в случае утечки тока на корпус электроприбора отводят электрический ток в землю. В случае отсутствия заземления, избежать поражения электрическим током, при прикосновении к металлическому корпусу электрооборудования, не удастся.

Зануление работает несколько по иному принципу, чем заземление. Так, например, если корпус электроприбора вдруг окажется под напряжением, то это приведёт к короткому замыканию, на которое должны среагировать защитные устройства, автоматически отключив питание электроприбора от электросети. Как видно, отличие зануления от заземления в том, что электрический ток при утечке не уходит в землю, как в случае с защитным заземлением.

Следовательно, заземление способно обеспечить защиту от поражения электрическим током путем его снижения, а зануление, путем отключения питания электроприбора от электрической сети.

Отличие заземления от зануления

Наряду с заземлением вам наверняка приходилось слышать такой термин как зануление.

Занулением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулем (нулевым проводником сети).

По своему назначению заземление и зануление выполняют одну и туже задачу – защищают человека от поражения электрическим током. Однако обеспечивают они эту защиту немного разными способами. В сетях с занулением происходит отключение от сети электрооборудования, корпус которого из-за пробоя изоляции оказался под напряжением.

Рассмотрим пример, в котором обеспечивается защита электроустановки с помощью зануления.

Как видно из рисунка при пробое фазы на соединенный с нулем корпус возникает замкнутый контур между фазой и нулем, то есть однофазное короткое замыкание. На возникшее короткое замыкание реагируют защитные устройства, такие как автоматы или предохранители, в результате происходит отключение поврежденной электроустановки от источника питания.

Рассмотренные выше примеры дают возможность сделать вывод что:

• — заземление осуществляется защиту снижением напряжения прикосновения.
• — зануление осуществляется защиту отключением электроустановки от сети.

Наверняка у вас возникал вопрос в каких случаях выполняют защиту заземлением, а в каких занулением. Применение в разных случаях заземления и зануления вызвано разными системами заземления электроустановок. В электроустановках напряжением до 1000 В применяются пять систем заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

Зануление используют в качестве защиты в таких системах, в которых присутствует PEN, PE или N проводник. Это сети с глухо заземленной нейтралью, TN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление применяют в электроустановках с системами заземления TT и IT.

Рассмотренные выше способы заземления и зануления больше подходят для применения в промышленных электроустановках на производстве. Более детально рассмотреть подключение и монтаж заземления для бытовых электроустановок можно здесь: заземление в квартире и заземление в частном доме .

Заземление

А вот теперь основной вопрос, чем отличается заземление от зануления? Все дело в установке дополнительных защитных устройств. Чтобы добиться безопасной эксплуатации бытовых электрических приборов, в распределительный щит необходимо вмонтировать или УЗО (устройство защитного отключения), или дифференцированные автоматические выключатели. Оба вида устройств имеют в своей конструкции специальный рабочий орган, который выравнивает силу тока в фазном и нулевом проводе.

Схема подключения заземления

• Если сеть и бытовые приборы работают в штатном режиме, то токи в разных контурах одинаковы по величине, но протекают в разных направлениях: по фазе в квартиру, по нулю из нее. То есть, вся система сбалансирована, поэтому бытовые приборы работают хорошо по номинальным параметрам.
• Если в любом месте электрической системы произошел разрыв изоляции (провода, бытовые приборы, автоматы и так далее), ток начинает движение к земле. При этом этот ток проходит мимо проводника нуля. То есть, заземление перестает действовать. В рабочем органе УЗО или дифференцированного автомата происходит нарушение баланса. Как только нарушение начинается, сразу же срабатывает защитное устройство, которое разъединяет контакты. Электричество в систему перестает подаваться.

И еще один момент, который касается защитного заземления и зануления. Специалисты рекомендуют устанавливать отдельный контур, в который монтируется так называемый РЕ-проводник. Его специально выводят за пределы распределительного щита и устанавливают около розетки в гнезде. При этом розетка должна быть трехфазной: фаза, ноль и земля. Проводник соединяется с «землей».

Обратите внимание, что вилка от бытового прибора при включении в розетку сначала касается «земли», а затем двух основных фаз. То же самое происходит и в момент выключения: сначала выводятся фазы, затем в последнюю очередь земля. Это гарантия, что в случае короткого замыкания в самом бытовом электрическом приборе не произойдет сбой всей системы за счет повышенного действия силы тока в ней

Это гарантия, что в случае короткого замыкания в самом бытовом электрическом приборе не произойдет сбой всей системы за счет повышенного действия силы тока в ней.

Обычно УЗО устанавливается в распределительном щитке после основного вводного автомата. Необходимо учитывать тот момент, что устройство защитного отключения не защищает электрическую сеть от короткого замыкания проводов. Вероятность, что это устройство само выйдет из строя по этой причине, очень велика

Поэтому так важно скорректировать параметры вводного автомата с параметрами самого УЗО. Оптимальный же вариант – установить перед устройством еще один автомат, который по параметрам будет идентичен защите. Кстати, необходимо отметить, что УЗО с автоматом для него – это, по сути, обычный дифференциальный автомат

Последний стоит дороже защитного устройства, но по размерам намного компактнее

Кстати, необходимо отметить, что УЗО с автоматом для него – это, по сути, обычный дифференциальный автомат. Последний стоит дороже защитного устройства, но по размерам намного компактнее.

Теперь вы можете понять, в чем отличия заземления и зануления.

Зануление

Зануление — соединение металлических нетоковедущих частей электрического прибора или устройства с нулевым проводом (нейтралью) питающей трёхфазной электрической сети. Применяется для защиты от поражения током при замыкании фазы на эти металлические нетоковедущие части.

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

Практическое применение

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.

Принцип работы зануления

При пробое фазной цепи электроприбора на зануленный корпус фактически происходит короткое замыкание «фаза-ноль». Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые быстро отключают линию, в которую включен неисправный прибор. 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 бо́льшая часть тока имеет место в цепи защитного зануления мимо УЗО. Если на этой линии установлены и УЗО и АВ, то сработают либо они оба, либо что-то одно, в зависимости от их быстродействия и величины тока замыкания. ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для сети 220/380В оно не должно превышать 0,4 с. Зануление осуществляется по определенным правилам, специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке — это, например, третья жила провода или кабеля.

Схема зануления сети с глухозаземленной нейтралью

1. Болт присоединения заземления или зануления
2. Защитный аппарат
3. Светильник
4. Однофазный электроприемник
5. Выключатель
6. Повторное заземление

Иногда ошибочно считают, что заземление на отдельный контур, не связанный с нулевым проводом сети лучше, потому что при этом нет сопротивления длинного PEN-проводника от электроустановки потребителя до заземлителя КТП. Такое мнение ошибочно, потому что сопротивление заземления, особенно кустарного, гораздо больше сопротивления даже длинного провода. И при замыкании фазы на заземленный таким образом корпус электроприбора ток замыкания из-за большого сопротивления местного заземления может оказаться недостаточным для срабатывания АВ или предохранителя, защищающего эту линию. В таком случае корпус прибора будет находиться под опасным потенциалом. Кроме того, даже если применить АВ небольшого номинала, срабатывающий от тока замыкания на землю, все равно обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения поврежденной линии практически нереально. Поэтому раньше, до начала массового применения УЗО, заземление корпусов электроприемников без их зануления (то есть заземление по системе ТТ) вообще не допускалось.

ПУЭ-6, 1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Теперь, согласно ПУЭ-7, заземление корпусов электроприемников без их зануления допускается, но только при обязательном применении УЗО.

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:

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.

Необходимость зануления электроустановок

Все электрические приборы должны быть, прежде всего, безопасными для человека. Для этого на них устанавливаются всевозможные средства защиты. Одним из них является зануление, которое, в отличие от заземления, имеет свои особенности.

Зануление производится в тех случаях, когда на конструктивных элементах, не проводящих ток, может возникнуть фазное напряжение, опасное для жизни и здоровья людей. Эти ситуации чаще всего возникают из-за нарушенной изоляции или в результате ошибок, допущенных при монтаже. Для предотвращения подобных случаев ко всем таким частям и деталям подключается проводник со специально выполненным заземлением. Именно он выполняет функцию зануления.
Зануление бытовой электропроводки выполняется следующим образом. На подстанции производится соединение с землей нейтральной точки трансформатора. Из трансформатора выходят три линии, подключаемые к домашнему электрощиту. Далее, идет распределение по квартирам. Поэтому в современных розетках с тремя выводами предусмотрено подключение проводников фазы, нуля и нейтрали. Таким образом, провод зануления, подключенный к розетке, оказывается подключенным к соответствующему проводу трансформатора.