Чем отличается заземление от зануления

Назначение и принцип работы защитного заземления

Уже отмечалось, что система электрического заземления предназначена для защиты персонала, эксплуатирующего электроустановки, и обычных пользователей от высокого напряжения. Опасный потенциал чаще всего попадает на металлические части оборудования или бытовых приборов совершенно случайно (например, из-за повреждения изоляции).

Назначение и сам принцип работы зарядного устройства легче понять, если вспомнить, что надежный контакт с землей приводит к распространению опасного тока и снижению уровня потенциала.

Таким образом, целью защитного устройства является создание условий, снижающих риск поражения живых организмов в случае возникновения опасного тока за счет снижения напряжения в месте повреждения.

Принцип работы системы заземления заключается в снижении случайно появившегося на корпусе оборудования высокого потенциала до значения, безопасного для организма человека.

При отсутствии функционального заземления случайное прикосновение к нему равносильно прямому прикосновению к фазному проводу. Учитывая тот факт, что оператор чаще всего стоит на железобетонном полу, а его обувь не всегда сухая, через его тело может протекать значительный ток.

Наличие защитного заземления создает условия для утекания основной части тока из системы в землю

Наличие функционального заземления создает условия для отвода основной части тока из системы в землю. Его доля, приходящаяся на человеческий организм, будет ничтожна и не причинит ему никакого вреда (см изображение слева). Это гарантирует необходимый уровень электробезопасности при работе с заземленным устройством.

Дополнительная информация: Системы заземления вместе с уже известными нам техническими заземлениями не являются единственными вариантами обеспечения безопасности при эксплуатации электроустановок.

Вместе с ними ПУЭ рекомендует использовать специальные устройства аварийного отключения питающей линии (УЗО), срабатывающие при возникновении утечки на землю.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим применение различных систем заземления в России, является ПУЭ (п. 1.7), разработанное в соответствии с принципами, классификацией и методами систем заземления, утвержденными специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Сокращенные наименования систем заземления обычно обозначают сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтральный, «Isole» — изолировать, а также английские: «комбинированный» и «разделенный». — комбинированные и раздельные.

• Т — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• Я — изоляция.
• C — совмещение функций, подключение функционального и защитного нулевого провода.
• S — раздельное использование по всей сети функциональных и защитных нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), а по второй — потребителя.

Обычно различают системы заземления TN, TT и IT. Первый снова используется в трех разных версиях: TN-C, TN-S, TN-CS. Чтобы понять отличия и способы построения перечисленных систем заземления, следует рассмотреть каждую из них более подробно.

Как рассчитать систему заземляющих элементов

Знакомство с методикой расчета заземления следует начинать с выяснения, какое значение принять за определяющий показатель и для каких целей используется сама методика. Этот параметр представляет собой сопротивление цепи защиты, которое зависит от таких технических показателей, как:

• Размеры и форма системы заземления.
• Глубина его погружения в землю.
• Почвенные условия в районе.

Важно: Большой «вклад» в формирование проводимости цепи протекания тока вносит контактное сопротивление контактов в конструкции самого ЗУ.

Известно, что контур искусственного заземления состоит из набора вертикальных и горизонтальных металлических элементов и соединяющей их медной шины. Для обеспечения минимального сопротивления протеканию тока в земле необходимо:

1. использовать системы заземления с большой площадью контакта с землей (при необходимости увеличить количество вертикальных штырей и их шаг);
2. постоянно следить за состоянием грунта в месте расположения прибора и уметь определять удельное сопротивление грунта;
3. проверить надежность сварных соединений.

Для оценки реальной работоспособности ЗУ необходимо ознакомиться с существующими методами измерения проводимости системы заземления.

Типовые методики расчета

Для расчета защитного заземления необходимо заранее определить следующие исходные показатели:

• Размеры и общее количество стальных штырей, вбитых в землю.
• Расстояние, оставшееся между ними (шаги установки).
• Глубина баров.
• Удельное сопротивление самого грунта на участке хранилища.

Помимо них важно учитывать геометрическую форму и материал заготовок, из которых сваривается система заземлителей (либо это типовой стальной уголок, либо медная полоса и т.п).

Согласно действующей нормативной документации (в частности ПУЭ) минимальные габариты выбираемых предметов должны быть не менее:

1. полоса стальная сечением не менее 100 мм2;
2. стальной уголок со сторонами 4х4 мм;
3. круглый стальной стержень сечением 16 мм2;
4. металлическая труба диаметром 32 мм и толщиной стенки не менее 3,5 мм.

Минимальные размеры шпилек или арматуры, используемых при изготовлении зарядной системы, выбирают из следующих соображений. Длина предметов не может быть менее 1,5-2 метров. Расстояние между ними берется кратным длине каждого стержня.

В зависимости от того, какое место выбрано для расположения памяти, их устанавливают либо в ряд друг за другом, либо в виде квадрата или правильного треугольника. Согласно используемому методу расчета, основной задачей является определение количества стержней и параметров соединительной полосы (ее длины и толщины).

Для расчета всех параметров защитного заземления вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором на нашем сайте.

Отличие рабочего заземляющего провода от защитной шины

Рабочий и защитный заземлители отличаются друг от друга в первую очередь своим назначением. Первый из них служит для обеспечения фазного тока в нагрузку, создавая цепь его протекания от трансформатора к потребителю. Другая целенаправленно используется для обустройства систем заземления (как со стороны станции, так и у потребителя).

Обратите внимание: На производстве или в частных домах, например, грозозащитный провод используется для организации так называемого «местного» или повторного заземления.

Таким образом, важнейшим функциональным назначением рабочей шины является создание условий для бесперебойной работы станционного и местного электрооборудования путем прокладки отдельной от защитного проводника линии.

Функционально система заземления решает совсем другие задачи – создает условия для безопасной эксплуатации этого оборудования. Кроме того, к нему подключаются грозозащитные разрядники, устанавливаемые на предприятиях или в частных домах. Применяется также при необходимости создания систем заземления и уравнивания потенциалов в электроустановках.

Чтобы не путать эти два вида заземлителей на электрических цепях, специально введены буквенные и цветовые обозначения, указывающие на способ их монтажа (совмещенный или раздельный).

В первом случае общий провод обозначают как PEN, а при раздельной прокладке функционально разделяют на PE защитный и N, нулевой или рабочий (рисунок слева). В зависимости от конструкции этих двух проводников различают несколько типов систем заземления, допустимых для использования в электросетях России.

Требования, контроль, проверка

При устройстве и эксплуатации систем заземления организации контроля за их состоянием уделяется повышенное внимание. Перед выполнением этих действий необходимо предварительно ознакомиться с содержанием терминов, используемых для описания процедур. Под «осмотром» понимается визуальный осмотр систем заземления на соответствие следующим требованиям:

1. надежность контактов в местах соединения элементов памяти;
2. отсутствие следов разрушения на открытых частях конструкций и медных шинах;
3. состояние защитной краски, которую рекомендуется регулярно обновлять, а также наличие маркировки на питающих проводах.

Под словом «проверка» понимается периодическая проверка заземляющих цепей на соответствие их сопротивления протеканию тока нормам, установленным ПУЭ. Согласно требованиям этого документа оно не должно превышать нескольких единиц Ом.

Дополнительная информация: Для контроля состояния заземления необходимы измерительные приборы, подключаемые к элементам конструкции по специальной схеме.

Согласно требованиям ПУЭ существующие единицы хранения должны проверяться не реже одного раза в полгода (внешний осмотр). Такую же процедуру, сопровождающуюся выборочным вскрытием нижней крышки в подозрительных местах, проводят не реже одного раза в 12 лет.

При организации контроля работоспособности и надежности функционирования ЗУ исходят также из рекомендаций ПУЭ, определяющего, какие напряжения не нужно использовать при проверке сопротивления цепи, а какие можно.

Кроме того, типовые методы периодических контрольных осмотров требуют обязательного измерения сопротивления электрической цепи, называемой «петлей фаза-ноль». Эта искусственно созданная система образуется путем замыкания однофазного провода на металлический корпус электроустановки, подключенной к существующей сети.

На самом деле такая петля образуется между фазной шиной и заземленным нулем, что и послужило причиной присвоения ей такого названия. Знание этого параметра позволяет более точно управлять цепями заземления для обеспечения требуемой эффективности защиты (отвода аварийного тока в землю).

От величины сопротивления этой цепи зависит безопасность обслуживающего персонала и людей, работающих с бытовой техникой.

Определение из нормативных документов

В «библии» электриков, Правилах устройства электроустановок, разделы 1.7.28-1.7.31, дано четкое определение, что считать заземлением, а что заземлением электрооборудования.
защитный сброс PUE 1.7.31 защитный сброс PUE 1.7.31

Однако язык, используемый в этом и других документах, сложен для неэлектриков. Для лучшего понимания материала в статье можно простыми словами объяснить, что такое заземление и зануление.

Читайте также: Защита от перенапряжения, скачков и перепадов напряжения в квартире

Что такое зануление

Все жилые массивы и большинство промышленных предприятий подключены к понижающим трансформаторам, вторичные обмотки которых соединены в «звезду» и подключены к контуру заземления без разрывов и выключателей. Такая схема электропитания называется «с глухозаземленной нейтралью».

От таких трансформаторных подстанций идут четыре провода — трехфазные провода с концов обмоток и нулевой, или нулевой проводник, из центра звезды. Нейтралью называется соединение металлического корпуса электроприборов с нейтралью трансформатора или с нулевым проводом в однофазной сети 220В.

Согласно ПУЭ п. 1.7.31 это соединение будет защитным заземлением, если оно выполнено для повышения электробезопасности, а не по технологическим требованиям или другим причинам.

Информация! Если нейтральный проводник, подключенный к контуру заземления или глухозаземленной нейтрали, используется только для защиты, его можно назвать «защитным заземлением».

Что такое заземление

Заземление – это соединение корпуса оборудования с контуром заземления. Такая схема может располагаться возле здания или на трансформаторной подстанции. В последнем случае питание осуществляется по пятипроводной схеме, с дополнительным проводом заземления РЕ.

Соединение оборудования с заземляющими проводниками может осуществляться в двух целях:

• Защитный грунт. Изготовлено для предотвращения повреждения электрическим током. Определение дано в ПУЭ п.1.7.29.
• Рабочее (функциональное) заземление. Применяется для работы электрооборудования, описанного в ПУЭ п.1.7.30.

Информация! Подключение земли к нейтрали на подстанции или в начальном экране также позволяет назвать ее «защитной нейтралью».

Для чего применяют заземление и зануление

С точки зрения электротехники эти проводники равнозначны, и основное отличие заземления от зануления заключается в назначении таких проводов.

Цели и задачи

Основная задача защитного заземления и заземления одна и та же — при аварийной ситуации электросети предотвратить поражение человека электрическим током, т.е сделать эксплуатацию жилых помещений и электрооборудования безопасной.

Устройство

Различают искусственные и естественные заземлители.

Первый состоит либо из заземляющего контура, размещенного по периметру здания, либо из металлического стержня и заземляющего электрода. Первый находится прямо на земле. Другой соединяет его с точкой электроустановки или сети. Устанавливается при монтаже или строительстве в фундамент нового дома или рядом с домом.

К последним относятся металлические оболочки кабелей, металлоконструкции, трубы, у которых один конец находится в земле.

Устройство сброса устанавливается на понижающий трансформатор с дополнительными защитными выключателями или автоматическими предохранителями.

Области применения

Заземление применяется в быту и при строительстве новых жилых домов. Зануление устанавливается только там, где нельзя сделать заземление. Для безопасной эксплуатации электрооборудования и помещений в промышленности применяют оба способа защиты от повреждений в электросети.

Техническое исполнение

При установке предохранительных устройств необходимо понимать полную ответственность за совершаемые действия и учитывать последствия. Обязательно строго и полностью следуйте инструкциям, указанным в ПУЭ. Он содержит информацию о заземлителях, заземляющих защитных проводниках, системах и схемах защиты и автоматики.

Существует 5 систем защиты электрических сетей от повреждений:

1. Системы TN-C/нейтральный провод N и нулевой защитный PE объединены по всей длине. Соединительный проводник обозначается аббревиатурой PEN и используется для управления трехфазными нагрузками.
2. Системы TN-CS/комбинированные PEN подключаются к глухозаземленной нейтрали, используемой для однофазных нагрузок.
3. Системы ТН-С. В этой системе нулевой защитный и нулевой проводники разделены по всей длине, что значительно повышает безопасность.
4. Система TT рекомендуется в дополнение к системе TN-CS.
5. Изолированная от земли нейтраль системы IT/питания, устанавливаемая в электроустановках с повышенными требованиями (больницы, угольные шахты).

Раньше в жилых помещениях использовали не менее двух проводов – фазный (L) и нулевой (N).

Согласно современным требованиям ПЭС применяются следующие схемы:

• трехпроводная — фазная (L), нулевая (N), защитная (PE) от заземлителя для однофазной сети;
• пятипроводные — 3 фазы (L1–L3), N, PE для трехфазного питания.

Преимущества и недостатки

Заземление	Сброс настроек
Преимущества	Недостатки	Преимущества	Недостатки
Надежный	Невозможность установки в старых зданиях	Возможность установки в старых зданиях	Ненадежность
Легко реализуемый	Ошибка в связь	_______	Ошибка соединения
Двойная защита	_______	_______	Мониторинг состояния оборудования
Защита инструмента от выгорания	_______	_______

Зачем необходимо заземление

Прикосновение к токоведущим частям может быть опасным для вашего здоровья. В случае используемого оборудования коробка отделена от токоведущих частей с помощью изоляционных материалов.

При нарушении изоляции на металлических частях корпуса появится высокое напряжение, а если оборудование не подключено к контуру заземления, контакт человека с оборудованием приведет к поражению электрическим током.

Наличие заземления обеспечивает отсутствие разности потенциалов между оборудованием с поврежденной изоляцией и заземленными элементами здания. При этом срабатывает дифференциальная защита, а в случае короткого замыкания на шкаф отключается автоматический выключатель.

Рабочее и защитное зануление

Существует два типа подключения оборудования к нейтрали:

• Защитный. Предназначен для отключения питания при нарушении изоляции. В этом случае происходит короткое замыкание между элементами, соединенными с фазными проводами, и заземленным корпусом. Это приводит к тому, что ток в сети превышает уставку соответствующего автоматического выключателя.
• Рабочий. Используется для получения однофазного напряжения в трехфазной сети. При таком расположении нейтраль подключается не к корпусу, а к нулевой шине электрической цепи или экрану.

Схема подключения

Схемы заземления и заземления различаются в зависимости от назначения.

Защитное заземление должно подключаться к электроприборам без выключателей и разъединителей. Для этого в подходящем кабеле используется отдельная пятая жила защитного заземления. Другой конец этого кабеля подключается к глухозаземленной нейтрали понижающего трансформатора в цепях питания TN-S.

Защитное зануление предполагает подключение корпуса оборудования к нулевому проводу ДО вводной машины и в таком виде практически не применяется.

Для использования защитного заземления точка соединения с нейтралью должна быть дополнительно заземлена. При этом устаревшая схема питания TN-C преобразуется в более современную схему TN-CS.

Рабочее заземление осуществляется установкой нулевой шины N в электрощите. К нему присоединяют нулевые провода отдельных линий при установке однофазных машин и нейтраль однофазных потребителей в трехфазной сети.

Принцип работы заземления

Для поражения электрическим током необходима разность потенциалов между корпусом оборудования и поверхностью, на которой стоит человек. Обычно это заземляющий пол или сантехника. При повреждении изоляции заземляющий провод отводит высокое напряжение на землю и шунтирует тело человека.

По правилам ПУЭ п.1.8.39 сопротивление контура заземления не должно быть более 4 Ом, что значительно меньше сопротивления тела человека, даже если контакт производился мокрыми руками.

В результате ток, протекающий через тело, становится намного меньше той величины, при которой он начинает ощущаться в виде небольшого покалывания.

Ток, протекающий через грозозащитный провод, называется током утечки, и его появление приводит к срабатыванию дифференциальной защиты, а при его увеличении выше уставки автоматического выключателя происходит аварийное отключение линейного выключателя.

Принцип работы зануления

Зануление является менее надежной защитой и предназначено для отключения линии в аварийных ситуациях автоматическим выключателем. Это защитное устройство сработает только в случае короткого замыкания между внутренней частью электрооборудования и корпусом.

Фактически нулевой проводник в сетях с глухозаземленной нейтралью выполняет две функции — заземляющую и заземляющую и представляет собой комбинированный провод PEN, но сопротивление не нормируется, и разность потенциалов между заземленным шкафом и заземленными элементами здания может достигать значительных значение, особенно если провод проложен тонким проводом и имеет значительную длину и сопротивление.

Однофазный двухжильный кабель, подходящий для квартиры или частного дома, помимо двухполюсного автомата, проходит через дифрелей, не отключающий ток при нарушении изоляции. Такая защита сработает только при прикосновении к корпусу оборудования с поврежденной изоляцией.

В чем практическая разница между заземлением и занулением

Если и заземляющий, и нулевой проводники идут от потребителя к глухозаземленной нейтрали подстанции, где они подключаются к контуру заземления, то не так уж важно, как они используются?

Несмотря на то, что с точки зрения электротехники эти проводники равнозначны, различия в монтаже делают недопустимым произвольное подключение земли и нуля в щитке и к электроприборам. Согласно ПУЭ, каждый из этих проводов имеет свои требования и область применения:

• Заземление. Он служит для того, чтобы на корпусе электроприбора не было напряжения. При нарушении изоляции напряжение по заземляющему проводнику сбрасывается на землю и возникает ток утечки.

Если значение превышает 30мА, срабатывает УЗО или дифавтомат, установленные в электрощите. Провод заземления должен проходить от контура заземления к розетке или корпусу оборудования без автоматических выключателей или выключателей без контакта с нейтралью.

• Сброс настроек. Согласно ПУЭ п.1.7.132 запрещается использовать подключение к рабочему нулевому проводу для защиты от поражения электрическим током, поэтому зануление применяется для разделения трехфазного источника питания на три однофазные линии.

Для подключения корпуса оборудования к нейтрали необходимо провести подачу напряжения от нейтрали с дополнительным заземлением точки разделения. В этом случае дополнительный провод считается проводом заземления.

Заземление и зануление служат для защиты человека от поражения электрическим током. Основное отличие зануления от заземления в том, что эту защиту они выполняют по-разному. Заземление обеспечивает безопасность за счет снижения напряжения прикосновения до безопасного значения (электрический ток уходит в землю). Сброс — путем отключения поврежденного оборудования от сети.