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

Практически каждый из нас слышал о том, что большинство бытовых приборов нужно заземлять, но мало кто может сказать, для чего, и как оно вообще работает. Еще меньше людей знают, что такое зануление, и совсем немногие могут ответить на вопрос о том, чем отличается ноль от земли. Тем не менее от правильного заземления или зануления зависит человеческая жизнь, поэтому приведенную в этой статье информацию без преувеличения можно назвать жизненно важной.

Предположим, вы купили стиральную машину и установили ее в ванной комнате, подключив к обычной розетке. В этом случае электрическая схема подключения будет выглядеть следующим образом:

Здесь буквами «Г» обозначен источник напряжения (скажем, стоящая во дворе трансформаторная подстанция), «П» — потребитель, то есть ваша стиральная машинка. Пока все в порядке. Генератор вырабатывает ток (слева на рисунке трехфазный, справа — обычный однофазный), этот ток бежит по «фазным» проводам (черного цвета), крутит мотор прибора и возвращается по синему, «нулевому», который на трансформаторной подстанции согласно ТУ обязательно соединен с землей. Корпус прибора, обозначенный серым цветом, естественно, не соединяется с электросетью, а значит, не находится под напряжением и его можно касаться.

Но что произойдет, если сетевое напряжение случайно (сыро, вибрации, перетерлась изоляция, брак и пр.) окажется на металлическом корпусе машинки? Ток как крутил мотор, так и продолжает крутить, все вроде в порядке. Но если вы коснетесь корпуса прибора, часть напряжения пойдет через ваше тело в землю, а что такое поражение электрическим током, известно всем:

Если корпус прибора не заземлен, то при малейшей неисправности оборудования человек может попасть под напряжение.

Причем для того чтобы попасть под опасный для жизни ток, совершенно необязательно стоять на сырой земле — для этого вполне достаточно, к примеру, водопроводных труб, или даже просто бетонного пола ванной комнаты.

Но если бы металлический корпус злосчастной стиральной машинки был соединен с той же землей, то все напряжение с неисправного прибора «стекло» бы в землю, и смертельной опасности не возникло.

Итак, чтобы защитить человека от случайного поражения электрическим током при неисправности оборудования, необходимо соединить открытые металлические части прибора (шасси, кожух и пр.) с землей.

Зануление — что это такое и как его сделать

Поскольку нулевой провод, как говорилось выше, уже заземлен у генератора или на трансформаторной подстанции, то проще всего заземлить кожух прибора, электрически соединив его с нулем прямо в самом приборе или розетке:

В этой схеме нижний провод является одновременно и питающим, и защитным.

Теперь если даже напряжение попадет на корпус устройства, оно стечет через провод, отмеченный красным, в землю. Если ток небольшой (так называемая «утечка»), то вы этого даже не заметите. Если неисправность серьезная, то произойдет короткое замыкание, и в электрощите или на подстанции сработает аварийная система защиты, отключая неисправный потребитель — вашу машинку, а заодно и полдома.

Напряжение с корпуса прибора «стекает» через ноль и для человека безопасно.

Казалось бы, нет ничего проще, но простота эта лишь кажущаяся. Во-первых, длина нулевого проводника от места заземления до вашей стиральной машины может быть очень большой — десятки и даже сотни метров. Если к подстанции подключено много потребителей, скажем, многоквартирный дом, то ток через «ноль» будет приличным, а значит, на проводе будет падать напряжение тем большее, чем длиннее провод. Таким образом, разность потенциалов между нулем в вашей розетке и реальной землей может достигать десятки вольт, что уже небезопасно. Если взяться за корпус прибора с таким потенциалом, стоя на сыром кафеле, можно попасть под опасное напряжение.

Еще один вариант. В результате аварии ноль в том или ином месте отгорает. Все электрооборудование окажется неработоспособным (току некуда течь), но все оно одновременно окажется под высоким напряжением, включая и корпуса зануленных приборов. Малейшее касание, казалось бы, обесточенного оборудования — и человек под током!

Таким образом, несмотря на всю простоту исполнения, зануление имеет существенные недостатки:

1. Если длина нулевого провода велика, зануленный прибор все равно окажется под напряжением относительно земли — хоть и не полным сетевым, но не менее опасным.
2. В случае обрыва нулевого провода все зануленное оборудование превращается в смертельно опасное. Причем опасность эта увеличивается многократно тем, что с виду оборудование кажется обесточенным — лампы не горят, чайник не греет, машинка не стирает.

Заземление: что это и чем отличается от зануления

Теперь пора выяснить, что такое заземление, а заодно и решить вопрос о том, чем отличается заземление от зануления. По сути, заземление — электрическое соединение с землей. Именно это и делают электрики на подстанциях и в электрощитах — заземляют нулевой провод. Но чем чревато зануление вы уже знаете — это было описано выше. Осталось решить такой вопрос: «Ноль и земля — в чем разница?»

Предположим, в вашей ванной комнате есть гипотетический болт с гайкой, надежно соединенный с землей. Если вы подключите к нему корпус вашей стиральной машины, то она окажется надежно заземлена, причем не «где-то там», на подстанции, а «здесь». Это и есть заземление.

Поскольку заземляющий провод имеет небольшую длину, целостность его легко контролировать визуально, а падения напряжения на нем, в отличие от нулевого провода, не может быть по определению, ведь в обычном режиме заземление не используется для питания электроприборов — для этого служит нулевой провод.

Пользоваться заземленным прибором можно абсолютно безопасно.

Итак, чем отличается ноль от заземления? Ответ очевиден: напряжение на заземлении относительно земли (простите за каламбур) всегда равно нулю. Напряжение же на нулевом проводе относительно земли далеко не всегда равно нулю, а потому утверждение «Прибор занулен, а значит, электробезопасен» не всегда есть истина.

Естественное или искусственное

В зависимости от поставленной задачи можно использовать естественное и ли искусственное заземление.

Естественное заземление, по сути, удачное стечение обстоятельств. Оно не создавалось специально для заземления приборов, но вполне может использоваться в этих целях. К примеру, водопроводный кран. Все трубы, подводящие к нему воду, находятся в земле, а значит, имеют с ней хороший электрический контакт (конечно, если они металлические). Рядом с домом вкопан длинный металлический шест или труба, скажем, молниеотвод. Они тоже могут применяться в качестве рабочего заземления.

Но и тут есть одно «но». Вы уверены, что водопровод надежно соединен с землей, а не лежит, скажем, в бетонных желобах? А может, сосед снизу решил заменить кусок стояка и разрезал его пополам? Неуверены, не знаете. Если вы заземлили прибор, «прикрутив» его кожух к водопроводному крану, и, не дай Бог, произошла авария, то в вышеуказанных случаях под опасным для жизни напряжением окажется весь водопроводный стояк, а значит, и десятки водопроводных кранов в десятках квартир!

Таким образом, естественное заземление можно использовать только в следующих случаях:

1. Вы уверены, что используемая арматура (тот же водопровод) надежно соединена с землей и не может быть демонтирована без вашего ведома.
2. Вы заземляете устройство, которое по определению не может оказаться под опасным для жизни напряжением. К примеру, корпус автономного приемника для более уверенного приема или жало паяльника, браслет для снятия статического электричества перед монтажом чувствительной к статике аппаратуры.

Во всех других случаях необходимо изготовить заземление самостоятельно, и называться оно будет искусственным.

Делаем искусственный вариант

Самостоятельно изготовить заземление совсем несложно, но потрудиться придется.

Прежде всего придется выкопать яму глубиной метра полтора, а если почва песчаная, то лучше два. В эту яму нужно уложить массивный металлический предмет. Подойдет лист железа, мятая старая бочка, кастрюля или ведро (не эмалированные!), рама какого-либо механизма, решетка, сваренная из арматуры или ненужных труб. Чем больше площадь предмета, тем надежнее будет заземление, но минимум — сплющенное ведро.

Можно поступить и по-другому. В дно ямы вбить толстую метровую трубу, уголок или даже ненужный лом. Площадь такого заземления будет меньше площади той же бочки, но зато оно будет расположено в более низких и сырых областях грунта. Теперь к этому предмету нужно приварить или, используя болты, надежно и прочно прикрутить толстый провод. Это может быть толстая железная проволока «катанка», арматура или просто толстый провод. Место соединения провода с предметом, который будет служить заземлением, нужно защитить от коррозии — покрасить, залить битумом и пр. Осталось закопать яму, утрамбовать землю и хорошенько ее полить обычной водой. Заземление готово!

Говоря в общем, можно заметить, что великая и ужасная сила электричества давно описана, подсчитана, занесена в толстые таблицы. Нормативная база, определяющая пути синусоидальных электрических сигналах частоты 50 Гц способна ввергнуть любого неофита в ужас своим объемом. И, несмотря на это, любому завсегдатаю технических форумов давно известно - нет более скандального вопроса, чем заземление.

Масса противоречивых мнений на деле мало способствует установлению истины. Тем более, вопрос этот на самом деле серьезный, и требует более пристального рассмотрения.

Основные понятия

Если опустить вступление "библии электрика" (), то для понимания технологии заземления нужно обратиться (для начала) к Главе 1.7, которая так и называется "Заземление и защитные меры электробезопастности".

В п. 1.7.2. ПУЭ сказано:

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

• электроустановки выше 1 кВ (с большими токами замыкания на землю), ;
• электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
• электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;
• электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

В подавляющем большинстве жилых и офисных домов России используется глухозаземленная нейтраль . Пункт 1.7.4. гласит:

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Термин не совсем понятный на первый взгляд - нейтраль и заземляющее устройство на каждом шагу в научно-популярной прессе не встречаются. Поэтому, ниже все непонятные места будут постепенно объяснены.

Введем немного терминов - так можно будет по крайней мере говорить на одном языке. Возможно, пункты будут казаться "вытащенными из контекста". Но не художественная литература, и такое раздельное использование должно быть вполне обоснованно - как применение отдельных статей УК. Впрочем, оригинал ПУЭ вполне доступен как в книжных магазинах, так и в сети - всегда можно обратиться к первоисточнику.

• 1.7.6. Заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.
• 1.7.7. Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения .
• 1.7.8. Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.
• 1.7.9. Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
• 1.7.12. Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
• 1.7.16. Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.
• 1.7.17. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.
• 1.7.18. Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока. Совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (РЕN) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью нулевой рабочий проводник может выполнять функции нулевого защитного проводника.

Рис. 1. Отличие защитного заземления и защитного "нуля"

Итак, прямо из терминов ПУЭ следует простой вывод. Различия между "землей" и "нулем" очень небольшие... На первый взгляд (сколько копий сломано на этом месте). По крайней мере, они обязательно должны быть соединены (или даже могут быть выполнены "в одном флаконе"). Вопрос только, где и как это сделано.

Попутно отметим п. 1.7.33.

Заземление или зануление электроустановок следует выполнять:

• при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока - во всех электроустановках (см. также 1.7.44 и 1.7.48);
• при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

Иначе говоря, заземлять или занулять устройство, подключенное к напряжению 220 вольт переменного тока совсем не обязательно. И в этом нет ничего особо удивительного - третьего провода в обычных советских розетках реально не наблюдается. Можно сказать, что вступающий на практике в свои права Евростандарт (или близкая к нему новая редакция ПУЭ) лучше, надежнее, и безопаснее. Но по старому ПУЭ у нас в стране жили десятки лет... И что особенно важно, дома строили целыми городами.

Однако, когда речь идет о заземлении, дело не только в напряжении питания. Хорошая иллюстрация этого - ВСН 59-88 (Госкомархитектуры) "Электрооборудование жилых и общественных зданий. Нормы проектирования" Выдержка из главы 15. Заземление (зануление) и защитные меры безопасности:

15.4. Для заземления (зануления) металлических корпусов бытовых кондиционеров воздуха, стационарных и переносных бытовых приборов класса I (не имеющих двойной или усиленной изоляции), бытовых электроприборов мощностью св. 1,3 кВт, корпусов трехфазных и однофазных электроплит, варочных котлов и другого теплового оборудования, а также металлических нетоковедущих частей технологического оборудования помещений с мокрыми процессами следует применять отдельный проводник сечением, равным фазному, прокладываемый от щита или щитка, к которому подключен данный электроприемник, а в линиях питающих медицинскую аппаратуру, - от ВРУ или ГРЩ здания. Этот проводник присоединяется к нулевому проводнику питающей сети. Использование для этой цели рабочего нулевого проводника запрещается.

Получается нормативный парадокс. Одним из видимых на бытовом уровне результатов стало комплектование стиральных машин "Вятка-автомат" моточком одножильного алюминиевого провода с требованием выполнить заземление (руками сертифицированного специалиста).

И еще один интересный момент:. 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.

Практически это означает - хочешь "заземлить" - сначала "занули". Кстати, это имеет прямое отношение к знаменитому вопросу "забатареивания" - которое по совршенно непонятной причине ошибочно считается лучше зануления (заземления).

Параметры заземления

Следующий аспект, которые необходимо рассмотреть - числовые параметры заземления. Так как физически это не более чем проводник (или множество проводников), то главной его характеристикой будет сопротивление.

1.7.62. Сопротивление заземляющего устройства, к к оторому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более: 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Для меньшего напряжения допустимо большее сопротивление. Это вполне понятно - первая цель заземления - обеспечить безопасность человека в классическом случае попадания "фазы" на корпус электроустановки. Чем меньше сопротивление, тем меньшая часть потенциала может оказаться "на корпусе" в случае аварии. Следовательно, в первую очередь нужно снижать опасность для более высокого напряжения.

Дополнительно нужно учитывать, что заземление служит и для нормальной работы предохранителей. Для этого необходимо, что бы линия при пробое "на корпус" существенно изменяла свойства (прежде всего сопротивление), иначе срабатывания не произойдет. Чем больше мощность электроустановки (и потребляемое напряжение), тем ниже ее рабочее сопротивление, и соответственно должно быть ниже сопротивление заземления (иначе при аварии предохранители не сработают от незначительного изменения суммарного сопротивления цепи).

Следующий нормируемый параметр - сечение проводников.

1.7.76. Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках до 1 кВ должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 1.7.1 (см. также 1.7.96 и 1.7.104) .

Приводить всю таблицу не целесообразно, достаточно выдержки:

Для неизолированных медных минимальное сечение составляет 4 кв. мм, для алюминиевых - 6 кв. мм. Для изолированных, соответственно, 1,5 кв. мм и 2,5 кв. мм. Если заземляющие проводники идут в одном кабеле с силовой проводкой, их сеч ение может составлять 1 кв. мм для меди, и 2,5 кв. мм для алюминия.

Заземление в жилом доме

В обычной "бытовой" ситуации пользователи электросети (т.е. жильцы) имеют дело только с Групповой сетью (7.1.12 ПУЭ. Групповая сеть - сеть от щитков и распределительных пунктов до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников ). Хотя в старых домах, где щитки установлены прямо в квартирах, им приходится сталкиваться с частью Распределительной сети (7.1.11 ПУЭ. Распределительная сеть - сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов и щитков ). Это желательно хорошо понимать, ведь часто "ноль" и "земля" отличаются только местом соединения с основными коммуникациями.

Из этого в ПУЭ сформулировано первое правило заземления:

7.1.36. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего ос вещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный - L, нулевой рабочий - N и нулевой защитный - РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать на щитках под общий контактный зажим.

Т.е. от этажного, квартирного или группового щитка нужно прокладывать 3 (три) провода, один из которых защитный нуль (совсем не земля). Что, впрочем, вовсе не мешает использовать ее для заземления компьютера, экрана кабеля, или "хвостика" грозозащиты. Вроде бы все просто, и не совсем понятно, зачем углубляться в такие сложности.

Можно посмотреть на свою домашнюю розетку... И с вероятностью около 80% не увидеть там третьего контакта. Чем отличается нулевой рабочий и нулевой защитный проводники? В щитке они соединяются на одной шине (пусть не в одной точке). Что будет, если использовать в данной ситуации рабочий ноль в качестве защитного?

Предполагать, что нерадивый электрик перепу тает в щитке фазу и ноль, сложно. Хоть этим постоянно пугают пользователей, но ошибиться невозможно в любом состоянии (хотя бывают уникальные случаи). Однако "рабочий ноль" идет по многочисленным штробам, вероятно проходит через несколько распределительных коробочек (обычно небольшие, круглые, смонтированы в стене недалеко от потолка).

Перепутать фазу с нулем там уже намного проще (сам это делал не раз). А в результате на корпусе неправильно "заземленого" устройства окажется 220 вольт. Или еще проще - отгорит где-то в цепи контакт - и почти те же 220 пройдут на корпус через нагрузку электропотребителя (если это электроплита на 2-3 кВт, то мало не покажется).

Для функции защиты человека - прямо скажем, никуда не годная ситуация. Но для подключения заземления грозозащиты типа APC не фатальная, так как там установлена высоковольтная развязка. Впрочем, рекомендовать такой способ было бы однозначно неправильно с точки зрения безопасности. Хотя надо признать, что нарушается эта норма очень часто (и как правило без каких-либо неблагоприятных последствий).

Надо отметить, что грозозащитные возможности рабочего и защитного нуля примерно равны. Сопротивление (до соединительной шины) от личается незначительно, а это, пожалуй, главный фактор, влияющий на стекание атмосферных наводок.

Из дальнейшего текста ПУЭ можно заметить, что к нулевому защитному проводнику нужно присоединять буквально все, что есть в доме:

7.1.68. Во всех помещениях необходимо присоединять открытые проводящие части светильников общего освещения и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильников, бытовых кондиционеров, электрополотенец и т.п.) к нулевому защитному проводнику.

Вообще, это проще представить следующей иллюстрацией:

Рис. 2. Схема заземления

Картина довольна необычная (для бытового восприят ия). Буквально все, что есть в доме, должно быть заземлено на специальную шину. Поэтому может возникнуть вопрос - ведь жили без этого десятки лет, и все живы-здоровы (и слава Богу)? Зачем все так серьезно менять? Ответ простой - потребителей электричества становится больше, и они все мощнее. Соответственно, риски поражения вырастают.

Но зависимость безопасности и стоимости величина статистическая, и экономию никто не отменял. Поэтому слепо класть по периметру квартиры медную полосу приличного сечения (вместо плинтуса), заводя на нее все, вплоть до металлических ножек стула, не стоит. Как не стоит ходить в шубе летом, и постоянно носить мотоциклетный шлем. Это уже вопрос адекватности.

Так же в область ненаучного подхода стоит отнести самостоятельное рытье траншей под защитный контур (в городском доме кроме проблем это заведомо ничего не принесет). А для желающих все же испытать все прелести жизни - в первой главе ПУЭ есть нормативы на изготовление этого фундаментального сооружения (в совершено прямом смысле этого слова).

Подводя итоги вышесказанному, можно сделать следующие практические выводы:

• Если Групповая сеть выполнена тремя проводами, для заземления/зануления можно использовать защитный ноль. Он, собственно, для того и придуман.
• Если Групповая сеть выполнена двумя проводами, желательно завести защитный нулевой провод от ближайшего щитка. Сечение провода должно быть более, чем фазного (точнее можно справиться в ПУЭ).

Известно, что электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях при помощи генераторов переменного тока. Затем, по линиям электропередач от трансформаторных подстанций электроэнергия поступает потребителям. Разберем подробнее, каким образом энергия подводится к подъездам многоэтажных домов и частным домам. Это даст понять даже чайникам в электрике, что такое фаза, ноль и заземление и зачем они нужны.

Простое объяснение

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру. Помимо этого назначение нуля в электропроводке — выравнивание фазного напряжения. Заземляющий провод, называемый так же землей, не находится под напряжением и предназначен для защиты человека от поражения электрическим током. Подробнее о вы можете узнать в соответствующем разделе сайта.

Надеемся, наше простое объяснение помогло разобраться в том, что такое ноль, фаза и земля в электрике. Также рекомендуем изучить , чтобы понимать, какого цвета фазный, нулевой и заземляющий проводник!

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено. Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током.

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Основное требование эксплуатации бытовых приборов – безопасность. Особенно это относится к приборам, контактирующими с водой. Даже самый малый дефект в электрической проводке внутри аппаратов становится опасным. Прожог изоляции проводов, пробивка между витками электродвигателей или пробивка изоляции нагревательных элементов, все это становится причинами перехода электрического потенциала на корпусы аппаратов. Соприкасаясь с ними, человек получает удар электрическим током. Поэтому стоит позаботиться о том, чтобы в таких ситуациях бытовой прибор не представлял опасности. Для этого существует два способа: заземление и зануление – в чем разница между ними?

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.

Зануление

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

Внимание! При установке современной розетки с контактом земля, многие электрики ставят перемычку между нулевым контактом и заземляющим. Это тоже является занулением и конечно, отличается от заземления. Главное, так делать нельзя!

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

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

Основное отличие

Чем отличается заземление от зануления в чисто защитных действиях? Чему отдать предпочтение: занулению или заземлению?

Оба варианта являются заземляющими. Но в системе зануления используется нулевой проводник, который соединяет распределительный щит в доме с контуром заземления, расположенного на подстанции. По сути, получается так, что нейтраль трансформатора подключается напрямую с землей внутри подстанции. При этом от нее отходит один провод – он же нулевой и заземляющий, поэтому имеет обозначение «PEN». В распределительный щит входят два провода: фаза и ноль PEN. Заземляющий провод (PE), проведенный до розеток, соединяется с нулевым PEN в распределительном щитке. То есть, выходящие из дома ноль (N) и земля (PE) соединяются в один проводник PEN, который тянется до трансформатора.

В системе заземления к заземляющей конструкции в подстанции подводится два проводника: ноль (N) и земля (PE). То есть, до распределительного щита идет три провода: фаза, ноль и земля. Этим же количеством они входят в дом и доводятся до розеток. При такой схеме происходит выравнивание потенциалов напряжения между фазой и заземляющим проводником, когда появляется короткое замыкание.

Если сказать короче, то заземление и зануление отличаются между собой так:

• защита человека от напряжения на металлическом корпусе бытового прибора при зануляющей схеме спасает автомат, который разрывает питающую цепь;
• заземляющая схема – это защита с помощью снижения потенциала напряжения на корпусе прибора, за счет отвода тока в грунт.

И хотя задачи обе системы выполняют одну – защита человека, но обеспечивают они эту защиту по-разному.

Теперь, что касается области применения той или иной защиты. В электроустановках, которые работают от напряжения до 1000 вольт, используются пять заземляющих систем: TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT. Зануление используется в трех первых. Заземление в двух последних.

То есть, зануление соединяется с нейтралью трансформатора или отдельным проводником, или совмещенным с нулевым. Заземляющая разводка сооружается, как отдельно собранная конструкция рядом с домом, она носит аббревиатуру TT. При этом проводник PE никак не связан с проводником PEN.

Разводка IT – это схема с изолированной нейтралью. То есть, в трансформаторной подстанции нейтраль не соединена с заземляющим контуром. От нее отходит нулевой проводник N, который протягивается до распределительного щита в доме. А вот с заземлением напрямую соединяется заземляющий проводник PE, который соединяет этот контур с распределительным ящиком. В этом случае, как и при системе TT, можно установить заземляющую конструкцию около дома, собрав его своими руками. Что даст возможность не тянуть далеко проводник PE. На сегодняшний день это самый идеальный вариант.

Итак, подводя итог разбора: заземление или зануление, отметим, что первую схему лучше всего использовать в частных домах путем установки заземляющей конструкции, вторую в городских квартирах. Тем более, при строительстве многоквартирного дома раньше использовалась схема TN-C, сегодня TN-C-S.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .