Электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды - используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д. в России требования к заземлению и его устройство регламентируются .

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Ошибки в устройстве заземления

Неправильные PE-проводники

Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.

Объединение рабочего нуля и PE-проводника

Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токонесущими в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено). Неправильное разделение PEN-проводника

Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем.

Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:
- Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);
- Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.

Защитная функция заземления

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.

Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств ().

Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые сотые доли секунды - время срабатывания УЗО).

Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:

Корпус не заземлен, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант). Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.

Корпус заземлен, УЗО отсутствует. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземленном корпусе составит Umax=RGIF, где RG ? сопротивление заземлителя, IF ? ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.

Корпус не заземлен, УЗО установлено. Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдет через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,010,3 секунды - время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.

Корпус заземлен, УЗО установлено. Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземленный проводник ток течет с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,010,3 секунды) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь - зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.

Типы заземления

TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля.

Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную в постройках стран бывшего СССР.

TN-S

На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры.

Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделений нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления — снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

Применяется также заземление электрооборудования, зданий и сооружений для защиты от действия атмосферного электричества.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Различают естественные и искусственные заземлители.

Для заземляющих устройств в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители:

• водопроводные трубы, проложенные в земле;
• металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие
• надежное соединение с землей;
• металлические оболочки кабелей (кроме алюминиевых);
• обсадные трубы артезианских скважин.

Запрещается в качестве заземлителей использовать трубопроводы с горючими жидкостями и газами, трубы теплотрасс.

Естественные заземлители должны иметь присоединение к заземляющей сети не менее чем в двух разных местах.

В качестве искусственных заземлителей применяют:

• стальные трубы диаметром 3-5 см, толщиной стенок 3,5 мм,
• длиной 2-3 м;
• полосовую сталь толщиной не менее 4 мм;
• угловую сталь толщиной не менее 4 мм;
• прутковую сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.

Для искусственных заземлителей в агрессивных почвах (щелочных, кислых и др.), где они подвергаются усиленной коррозии, применяют медь, омедненный или оцинкованный металл.

В качестве искусственных заземлителей нельзя применять алюминиевые оболочки кабелей, а также голые алюминиевые проводники, так как в почве они окисляются, а окись алюминия — это изолятор.

Каждый отдельный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем , или электродом. Если заземли- тель состоит из нескольких электродов, соединенных между собой параллельно, он называется групповым заземлителем.

Для погружения в землю вертикальных электродов предварительно роют траншею глубиной 0,7-0,8 м, после чего забивают трубы или уголки с помощью механизмов. Стальные стержни диаметром 10-12 мм заглубляют в землю с помощью специального приспособления, а более длинные — с помощью вибратора. Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой методом сварки.

Устройство защитного заземления может быть осуществлено двумя способами: контурным расположением заземляющих проводников и выносным.

При контурном размещении заземлителей обеспечивается выравнивание потенциалов при однофазном замыкании на землю. Кроме того, благодаря взаимному влиянию заземлителей уменьшается напряжение прикосновения и напряжение шага в защищаемой зоне. Выносные заземления этими свойствами не обладают. Зато при выносном способе размещения есть выбор места для заглубления заземлителей.

В помещениях заземляющие проводники следует располагать таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и надежно защищены от механических повреждений. На полу помещений заземляющие проводники укладывают в специальные канавки. В помещениях, где возможно выделение едких паров и газов, а также с повышенной влажностью заземляющие проводники прокладывают вдоль стен на скобах в 10 мм от стены.

Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Сопротивление заземляющего устройства представляет собой сумму сопротивлений заземлителя относительно земли и заземляющих проводников.

Сопротивление заземлителя относительно земли есть отношение напряжения на заземлителе к току, проходящему через заземлитель в землю.

Величина сопротивления заземлителя зависит от удельного сопротивления грунта, в котором заземлитель находится; типа размеров и расположения элементов, из которых заземлитель выполнен; количества и взаимного расположения электродов.

Величина сопротивления заземлителей может изменяться в несколько раз в зависимости от времени года. Наибольшее сопротивление заземлители имеют зимой при промерзании грунта и в засушливое время.

Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

В установках свыше 1000 В допускается сопротивление заземления R 3 <= 125/I 3 Ом, но не более 4 Ом или 10 Ом.

В установках свыше 1000 В с большими токами замыкания на землю сопротивление заземляющего устройства не должно быть более 0,5 Ом для обеспечения автоматического отключения участка сети в случае аварии.

Зануление и защитное отключение

Зануление — это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым — автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; магнитные пускатели со встроенной тепловой зашитой; контакторы с тепловым реле и другие приборы.

При пробое фазы на корпус ток идет по пути «корпус — нулевой провод — обмотки трансформатора — фазный провод — предохранители». Ввиду того что сопротивление при коротком замыкании мало, сила тока достигает больших величин и предохранители срабатывают.

Назначение нулевого провода в электрической сети — обеспечить необходимую для отключения электроустановки величину тока короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

Нулевой провод должен быть проложен так, чтобы исключить возможность обрыва; в нулевом проводе запрещается ставить предохранители, выключатели и другие приборы, способные нарушить его целостность. Проводимость нулевого провода должна составлять не менее 50% проводимости фазного провода. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий и др.

Контроль зануления электрооборудования производится при его приемке в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации. Один раз в пять лет должно производиться измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» для наиболее удаленных, а также наиболее мощных электроприемников, но не менее 10% их общего количества.

Защитное отключение является частным случаем защитного зануления. В отличие от зануления, защитное отключение может применяться в любых сетях независимо от принятого режима нейтрали, величины напряжения и наличия в них нулевого провода.

Защитное отключение — это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током (при замыкании на землю, снижении сопротивления изоляции, неисправности заземления или зануления). Защитное отключение применяется в том случае, когда трудно выполнить заземление или зануление, а также в дополнение к ним в некоторых случаях.

В зависимости оттого, что является входной величиной, на изменение которой реагирует защитное отключение, выделяют следующие схемы защитного отключения: на напряжение корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; на напряжение или ток нулевой последовательности; на напряжение фазы относительно земли; на постоянный и переменный оперативные токи; комбинированные.

Защитное отключение осуществляется при помощи автоматических выключателей, снабженных специальным реле защитного отключения. Время срабатывания защитного отключения — не более 0,2 с.

Заземление

Эта статья - о заземлении электроустановок, необходимом для обеспечения электробезопасности - защиты человека от поражения электрическим током.. О термине в радиосвязи см. Противовес (радиотехника).; о «земляном» проводе в электронике см. Земля (электроника) .

1.7.28. Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Глава 1.7 ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. Область применения. Термины и определения
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) Издание седьмое. Утверждены Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204

В электротехнике при помощи заземления добиваются снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.

Терминология

• Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.
• Изолированная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

• Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
• Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
  • Искусственный заземлитель - заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
  • Естественный заземлитель - сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
• Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.
• Защитный (РЕ) проводник - проводник, предназначенный для целей электробезопасности.
• Защитный заземляющий проводник - защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.
• Защитный проводник уравнивания потенциалов - защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.
• Нулевой защитный проводник - защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.
• Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) - проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.
• Совмещенные нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN) проводники - проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.
• Главная заземляющая шина - шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.
• Проводящая часть - часть, которая может проводить электрический ток.
• Токоведущая часть - проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе её работы под рабочим напряжением, в том числе нулевой рабочий проводник (но не PEN-проводник).
• Открытая проводящая часть - доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.
• Сторонняя проводящая часть - проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
• Зона нулевого потенциала (относительная земля) - часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.

• Защитное заземление - заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
• Рабочее (функциональное) заземление - заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
• Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ - преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.
• Уравнивание потенциалов - электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
• Защитное уравнивание потенциалов - уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
• Выравнивание потенциалов - снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.
• Зона растекания (локальная земля ) - зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
• Замыкание на землю - случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.

• Прямое прикосновение - электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.
• Косвенное прикосновение - электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

• Защита от прямого прикосновения - защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
• Защита при косвенном прикосновении - защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.
• Защитное автоматическое отключение питания - автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
• Разделительный трансформатор - трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей.
• Безопасный разделительный трансформатор - разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением.
• Защитный экран - проводящий экран, предназначенный для отделения электрической цепи и/или проводников от токоведущих частей других цепей.

• Защитное электрическое разделение цепей - отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью:
  • двойной изоляции;
  • основной изоляции и защитного экрана;
  • усиленной изоляции.

• Основная изоляция - изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.
• Дополнительная изоляция - независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.
• Двойная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.
• Усиленная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.
• Непроводящие (изолирующие) помещения, зоны, площадки - помещения, зоны, площадки, в которых (на которых) защита при косвенном прикосновении обеспечивается высоким сопротивлением пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части.

• Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети - отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

• Напряжение на заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.
• Напряжение прикосновения - напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
• Ожидаемое напряжение прикосновения - напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.
• Напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
• Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) - напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

• Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
• Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой - удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

Термин «земля» , используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.

Термин «удельное сопротивление» , используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.

Термин «повреждение изоляции» следует понимать как единственное повреждение изоляции.

Термин «автоматическое отключение питания» следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.

Термин «уравнивание потенциалов» , используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов.

Обозначения

Устройство заземления

В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике подразделяют на естественное и искусственное.

Естественное заземление

Заземлитель (металлический стержень) с присоединённым заземляющим проводником

К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, трубы.

Искусственное заземление

Искусственное заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети , электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника , соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным , реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

Разновидности систем искусственного заземления

Некоторые типы систем заземления электрических сетей. TN-S пришла в 1930-х на замену TN-C после большого количества электротравм при обрыве нулевого провода, так как сечение нулевого провода обычно бралось 1/3 от толщины сечения фазных проводов

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;
• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
• электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
• электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.

Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C , TN-S , TN-C-S , TT , IT .

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

• система TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
• система TN-С - система TN , в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем её протяжении;
• система TN-S - система TN , в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем её протяжении;
• система TN-C-S - система TN , в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания;
• система IT - система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;
• система ТТ - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли

• Т - заземленная нейтраль (лат. terra );
• I - изолированная нейтраль (англ. isolation ).

Вторая буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли

• Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
• N - открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников

• S - нулевой рабочий (N ) и нулевой защитный (РЕ ) проводники разделены (англ. separated );
• С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ. combined );
• N - нулевой рабочий (нейтральный) проводник; (англ. neutral )
• РЕ - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов)(англ. Protective Earth )
• PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ. Protective Earth and Neutral ).

Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN -системы)

Системы с глухозаземлённой нейтралью принято называть TN -системами, так как данная аббревиатура происходит от фр. Terre-Neutral , что означает «земля-нейтраль».

Система TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combiné ) предложена немецким концерном AEG в 1913 году . Рабочий ноль и PE -проводник (англ. Protection Earth ) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля . Несмотря на это, данная система все ещё встречается в постройках стран бывшего СССР . Из современных электроустановок, такая система встречается только в уличном освещении из соображений экономии и пониженного риска.

Система TN-S

Система TN-S (фр. Terre-Neutre-Séparé ) была разработана на замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах . Рабочий и защитный ноль разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы , способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа , согласно которым текущий по рабочему нулю ток должен быть численно равным геометрической сумме токов в фазах.

• Также можно наблюдать систему TN-C-S , где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

Система TN-C-S

В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция - электроустановки здания применяется совмещённый нулевой защитный и рабочий проводник (PEN ), в основной части электрической цепи - отдельный нулевой защитный проводник (PE ).

• Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N ), возможность защиты от КЗ фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных «автоматов».

• Недостатки: крайне слабая защищенность от «отгорания нуля», то есть разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой (PE не подлежит отключению). Если внутри здания защитой от этого служит СУП (под напряжением оказывается все металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к 2 разным предметам), то на открытом воздухе никакой защиты от этого не существует вовсе.

В соответствии с ПУЭ является основной и рекомендуемой системой, но при этом ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN - механической защиты PEN , а также повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40).

В случае, когда эти меры соблюсти невозможно, ПУЭ рекомендуют TT . Также ТТ рекомендуется для всех установок под открытым небом (сараи, веранды и т. д.)

В городских зданиях шиной PEN обычно является толстая металлическая рама, вертикально идущая через все здание. Её практически невозможно разрушить, потому в городских зданиях применяется TN-C-S .

В сельской же местности в России на практике существует огромное количество воздушных линий без механической защиты PEN и повторных заземлений. Потому в сельской местности более популярна система TT .

В позднесоветской городской застройке как правило применялась TN-C-S с точкой деления на основе электрощита (PEN ) рядом со счетчиком, при этом PE проводилась только для электроплиты.

В современной российской застройке применяется и «пятипроводка» с точкой деления в подвале, в стояках проходят уже независимые N и PE .

Система TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

• Достоинства: высокая устойчивость к разрушению N по пути от ТП к потребителю. Это разрушение никак не влияет на PE .

• Недостатки: требования более сложной молниезащиты (возможность появления пика между N и PE ), а также невозможность для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на PE ). Это происходит из-за довольно заметного (30-40 Ом) сопротивления местного заземления.

В силу вышеперечисленного ПУЭ рекомендуют ТТ только как «дополнительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN ), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами).

Тем не менее, ввиду низкого качества большинства воздушных линий в сельской местности России, система TT там крайне популярна.

ТТ требует обязательного применения УЗО . Обычно устанавливают вводное УЗО уставкой 300-100 мА, которое отслеживает КЗ между фазой и PE , а за ним - персональные УЗО для конкретных цепей на 30-10 мА для защиты людей от поражения током.

Молниезащитные устройства, такие, как ABB OVR , различаются по конструкции для систем TN-C- S и TT , в последних установлен газовый разрядник между N и PE и варисторы между N и фазами.

Системы с изолированной нейтралью

Система IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединённого оборудования.

Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надёжно­сти и безопасности, например в больницах для аварийного эле­ктроснабжения и освещения.

Защитная функция заземления

Принцип защитного действия

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

• Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
• Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения - УЗО).
• В системах с глухозаземлённой нейтралью - инициирование срабатывания предохранителя при попадании фазного потенциала на заземлённую поверхность.

Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземлённых предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключён в течение очень короткого времени (десятые…сотые доли секунды - время срабатывания УЗО).

Работа заземления при неисправностях электрооборудования

Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции . (Следует отметить, что современные электроприборы, имеющие импульсный , и снабжённые трёхполюсной вилкой, - такие как системный блок ПЭВМ, - при отсутствии заземления имеют опасный потенциал на корпусе, даже когда они полностью исправны. ) В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:

Описаные варианты

Корпус не заземлён, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант).

• Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено . Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.

Корпус заземлён, УЗО отсутствует.

• Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя , защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземлённом корпусе составит U max =R G ·I F , где R G − сопротивление заземлителя, I F − ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземлённом проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт .

Корпус не заземлён, УЗО установлено.

• Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдёт через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,01…0,3 с - время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.

Корпус заземлён, УЗО установлено.

• Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземлённый проводник ток течёт с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,01…0,3 с) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь - зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.

Ошибки в устройстве заземления

Неправильные PE -проводники

Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника . В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии , и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта. Также существует опасность поражения электрическим током при соприкосновении с токопроводящими частями сантехники.

«Чистая земля»

Популярным является поверье о том, что компьютерные и телефонные установки требуют заземления, отдельного от общего заземления всего здания.

Это совершенно неверно, ибо ЗУ имеет ненулевое сопротивление, и, в случае КЗ (и даже небольшой, не обнаруживаемой автоматикой утечки) фаза-PE на одном из устройств, по ЗУ начинает течь ток и его потенциал растет из-за сопротивления ЗУ. В случае наличия 2 и более независимых ЗУ это приведет к появлению разности потенциалов между PE различных электроустановок, что может создать риск поражения людей током, а также заблокировать (или даже разрушить) интерфейсные устройства (Ethernet и другие), которые соединяют 2 части системы, заземленные от независимых ЗУ.

Правильным решением является организация системы уравнивания потенциалов.

Все сказанное выше относится и к кустарным заземлениям вида «закопаем в огороде ведро и заземлим на него один прибор», которые иногда устраиваются в сельской местности.

Протекание рабочего тока линии через местное ЗУ

Понимание устройства заземляющей установки

Ввиду ошибочного представления о принципе работы местного ЗУ, нередко можно встретить мнение о том, что в случае обрыва PEN-проводника (Protective Earth + Neutral защитный и нулевой проводник в одном проводе) на снабжающей линии, рабочий ток проводника с нулевым потенциалом может потечь через заземляющие устройства потребителей, находящихся после места обрыва PEN-проводника. Самым распространённым способом "устранения данной опасности" данного заблуждения является создание аварийных режимов работы путём установки двухполюсного автомата защиты в качестве вводного рубильника.

Пояснение причины распространённой ошибки

Страх протекания больших токов через ЗУ потребителя был бы обоснован только в том случае, если почва между ЗУ потребителя и ЗУ трансформаторной подстанции была бы выполнена из металлов с низким сопротивлением. Поскольку на практике заземления зданий соединяются с заземлением трансформатора только основным PEN-проводником, то в случае его обрыва сопротивление резко увеличится из-за отсутствия параллельных PEN-проводнику проводников, тем самым исключив возможность протекания больших токов через местное заземляющее устройство.

Поскольку сопротивление контура заземления местного ЗУ берётся для расчёта параметров электроустановки потребителя (для уменьшения вероятности создания опасного шагового напряжения на территории потребителя обычно требуется минимально возможное численное значение), то во внимание не берётся сопротивление почвы между питающим потребителей трансформатором и местным ЗУ потребителя - результат сопротивления местного ЗУ отдельного потребителя берётся только для отдельно взятого потребителя, а не всей электросети целиком. Иными словами: поскольку открытые металлические части отдельно взятого потребителя не соединены напрямую с трансформатором (а только через главную шину заземления), то в случае обрыва PEN-проводника между ЗУ потребителя и ЗУ трансформаторной подстанции образовывается огромное электрическое сопротивление через почву между ними, которое по закону Ома не позволяет протекать большим токам через ЗУ отдельно взятого потребителя.

Отправим материал вам на e-mail

Ежедневно в быту и на работе нам приходится иметь дело с электричеством, которое делает жизнь человека комфортнее. Но, несмотря на блага, которые дает нам использование электричества оно все же представляет определенную опасность, например, поражение электротоком. Чтобы избежать этого, разработаны требования по электробезопасности и предпринимаются специальные меры по защите. К таким мерам относится зануление и заземление. В чем разница между ними и есть ли она, разберемся в этой статье.

Все работы, связанные с электричеством, должны выполнять только специалисты

Главное требование, предъявляемое к бытовым электроприборам – безопасность. В большей мере это касается устройств, которые контактируют с водой, ведь даже незначительный дефект в оборудования может стать смертельным для пользователя. Чтобы обезопасить себя и окружающих необходимо содержать электросеть и оборудование в исправном состоянии и регулярно проводить их ревизию. Чтобы исключить вероятность возникновения пожара из-за неисправной проводки и поражение электротоком, необходимо устанавливать защитные устройства (УЗО).

В соответствии с основными правилами электробезопасности:

Это только краткий перечень требований по электробезопасности. Более подробно с правилами безопасности можно ознакомиться в различных нормативных актах и специальной литературе по электричеству, которые сейчас легко найти в интернете.

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.

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).

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:

Важно! Запрещено использовать в качестве элемента заземления трубопроводы с газом и горючими жидкостями, а также теплотрассы.

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.

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:

Когда и где применяется заземление

Как уже говорилось, защитное заземление предназначается для устранения вероятности поражения людей электротоком в случае подачи напряжения на токопроводящие детали оборудования, то есть при замыкании на корпус. Защитным заземлением оснащаются металлические нетоковедущие элементы электроустановок, которые вследствие вероятного пробоя изоляции проводов могут оказаться под напряжением и нанести вред здоровью и жизни людей и животных в случае их непосредственного контакта с неисправным оборудованием.

Заземлению подлежат электросети и оборудование с напряжением до 1000 В, а именно:

• переменного тока;
• трехфазные с изолированной нейтралью;
• двухфазные, изолированные от земли;
• постоянного тока;
• источники тока с изолированной точкой обмотки.

Также заземление необходимо для электросетей и электроустановок постоянного и переменного тока с напряжением свыше 1000 В с любой нейтралью или средней точкой обмотки источника тока.

Основные способы устройства заземления

При устройстве заземляющей системы, в качестве заземлителя обычно используют вертикальные металлические пруты. Это связанно с тем, что горизонтальные электроды вследствие малой глубины залегания имеют повышенное электрическое сопротивление. В качестве вертикальных электродов практически всегда применяют стальные трубы, пруты, уголки и прочую металлопрокатную продукцию с длиной превышающую 1 метр и имеющую сравнительно небольшое поперечное сечение.

Существует два основных метода монтажа вертикальных заземляющих электродов.

Статья по теме:

Электричество способно не только создавать комфортные условия жизни, но и несет еще и определенную опасность. Для снижения вероятности возникновения этой опасности требуется заземление в частном доме своими руками 220В . Как его сделать - читайте в публикации.

Несколько коротких электродов

В данном варианте используется несколько стальных уголков или прутьев длиной 2-3 метра, которые соединяются вместе при помощи металлической полосы и сварки. Соединение выполняется у поверхности земли. Монтаж заземлителя происходит простым забиванием электрода в грунт при помощи кувалды. Подобный способ больше известен под названием «уголок и кувалда».

Минимально разрешенное сечение заземляющих электродов приведено в ПУЭ, но чаще всего справленные и дополненные величины из технического циркуляра №11 «РусЭлектроМонтаж». В частности:

Преимущества этого способа заключаются в простоте, дешевизне и доступности материалов и монтажа.

Одиночный электрод

В данном случае в качестве заземлителя используется электрод в виде стальной трубы (как правило, одиночный), который помещается в глубокое отверстие, пробуренное в грунте. Бурение грунта и установка электрода требует использования специальной техники.

Увеличение площади контакта заземлителя с грунтом обеспечивается большей глубиной установки электрода. Более того данный способ более эффективный в сравнении с предыдущим вариантом, при одинаковой общей длине электродов, благодаря достижению глубинных слоев грунта, которые как правило имеют низкое удельное электрическое сопротивление.

К достоинствам данного способа относят высокую эффективность, компактность и сезонная «независимость», т.е. вследствие зимнего промерзания грунта удельное сопротивления заземлителя практически не изменяется.

Еще один способ – прокладка заземлителя в траншею. Однако такой вариант требует больших физических и материальных затрат (большее количество материала, копка траншеи и т.д.).

Разобравшись с тем, как работает и для чего нужно заземление стоит теперь второй вопрос нашей статьи, а именно что представляет собой зануление, для чего оно нужно и чем отличается от заземления.

Что такое зануление

Термином зануление обозначается преднамеренное соединение открытых нетоковедущих проводящих частей электросети и оборудования с глухозаземленной точкой в одно- и трехфазных сетях постоянного и переменного тока. Зануление выполняется в целях электробезопасности и является основным защитным средством от попадания под напряжение.

Принцип действия

Замыкание в электросети происходит при контакте находящегося под напряжением фазного провода с корпусом прибора, соединенного с нулем. Сила тока резко возрастает, и срабатывают защитные устройства, отсекающие питание от неисправного оборудования. По правилам время срабатывания УЗО для отключения неисправной электросети не должно превышать 0,4 сек. Для этого необходимо, чтобы фаза и ноль имели незначительную величину сопротивления.

Статья по теме:

Вы когда-нибудь слышали аббревиатуру узнаете, прочитав обзор до конца. Вкратце хочется добавить, что это устройство способно уберечь жильё и всех его обитателей от ЧП, связанных с электричеством.

Для создания зануления в однофазной сети, как правило, используют третий (неиспользуемый) провод трехжильного кабеля. Для создания хорошей защиты требуется обеспечить качественное соединение всех элементов системы зануления.

Устройство

Система зануления, например, в многоквартирном доме, начинается с заземленного силового трансформатора, от которого нейтраль с трехфазной линией приходит в главный распределительный щит (ГРЩ) здания. Далее происходит . От нейтрали создается рабочий ноль, который вместе с фазовым проводом образуют привычное однофазное напряжение.

Непосредственно само зануление для защиты электросети и оборудования создается в щитке при помощи проводника, присоединенного к заземленной нейтрали. Следует знать, что между нулем и нейтралью запрещено устанавливать коммутационные устройства (автоматы, пакетники, рубильники и т.д.).

Где применяется схема зануления

Согласно требованиям ПЭУ защитным занулением должны быть оснащены:

• одно- и трехфазные сети переменного тока с заземленным выводом и напряжением до 1 000 В;
• электросети постоянного тока, имеющие среднюю точку заземления и напряжение до 1 000 В.

Заземление не может спасти от поражения электротоком, как заземление. Данная защитная схема просто обрывает подачу напряжения в случае короткого замыкания и отключает локальную электросеть.

Можно ли делать зануление в квартире с помощью заземления

Мы уже знаем, что такое заземление и зануление и попутаемся выяснить, можно ли делать зануление, используя заземленный ноль, находящийся в электрощите. Дело в том, что многие люди далекие от электротехники задаются этим вопросом и часто совершают непростительные ошибки, поступая именно таким образом.

Во-первых, это запрещено ПЭУ. Дело в том, что если, например, при проведении монтажных работ, по какой-либо причине перепутать местами фазу и ноль, да к тому же зануление вывести на рабочий ноль, то можно ожидать самых неприятных ситуаций. При включении электрооборудования в сеть корпус окажется под напряжением и человек поражается электротоком, поскольку не произойдет защитного срабатывания УЗО.

Для создания защитного зануления в этажном электрощите выделяется отдельная шина, соединяющаяся с глухозаземленной нейтралью. И лучше всего не выполнять данные работы самостоятельно, а поручить специалисту, имеющему знания в электротехнике.

На видеоролике показано как создать зануление, если его нет в этажном электрощите:

Чем отличается заземление от зануления

Сразу стоит сказать, что несмотря на то, что заземление и зануление являются защитными мерами, у них имеются различия по принципу действия и назначению. Заземление – более эффективный и надежный способ защиты, чем зануление, поскольку позволяет быстро уравнять разницу между потенциалами до необходимой величины. Также заземление имеет более простую конструкцию и проще в монтаже, и для его устройства нужно просто следовать инструкции. К тому же данная защитная схема не зависит от фазности подключенного оборудования. Варианты заземления разнообразны, и это позволяет выбрать определенный вид для каждого конкретного случая

Защитное зануление это защитная мера, которая при неисправности сети просто обеспечивает мгновенное прекращение подачи напряжения от электросети посредством срабатывания УЗО. Для создания зануления и подключения оборудования требуется опыт и определенные знания в электротехнике. Все работы по монтажу, особенно определение точки зануления, необходимо выполнить правильно, иначе в аварийной ситуации возможно поражение электротоком.

Разобравшись, что такое заземление и зануление, многие предпочитают использовать оба метода. Однако, заземление является обязательным при устройстве бытовых и промышленных сетей, а также эксплуатации оборудования.

Чтобы лучше понять, в чем разница между заземлением и занулением, предлагаем посмотреть это видео:

Требования к заземлению и занулению

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

В промышленном секторе заземлению подлежат:

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

К занулению предъявляются более лояльные требования, а именно:

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

Подведем итоги

Обеспечение безопасности жизни и здоровья – первоочередная задача государства, общества и естественно самого человека. Для этого необходимо строго придерживаться установленных правил, инструкций и требований. Одним из факторов опасных для здоровья человека является электричество, поэтому очень важно обеспечить достаточную электробезопасность на производстве и в быту при помощи определенных мероприятий и защитных технических средств.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Которое называется электрическим током, обеспечивает комфортное существование современному человеку. Без него не работают производственные и строительные мощности, медицинские приборы в больницах, нет уюта в жилище, простаивает городской и междугородный транспорт. Но электричество является слугой человека только в случае полнейшего контроля, если же заряженные электроны смогут найти другой путь, то последствия окажутся плачевными. Для предупреждения непредсказуемых ситуаций применяют специальные меры, главное - понять, в чем разница. Заземление и зануление защищают человека от удара током.

Направленное движение электронов осуществляется по пути наименьшего сопротивления. Чтобы избежать прохождения тока через человеческое тело, ему предлагается другое направление с наименьшими потерями, которое обеспечивает заземление или зануление. В чем разница между ними, предстоит разобраться.

Заземление

Заземление представляет собой один проводник или составленную из них группу, находящуюся в соприкосновении с землей. С его помощью выполняется сброс поступающего на металлический корпус агрегатов напряжения по пути нулевого сопротивления, т.е. к земле.

Такое электрическое заземление и зануление электрооборудования в промышленности актуально и для бытовых приборов со стальными наружными частями. Прикосновение человека к корпусу холодильника или стиральной машины, оказавшегося под напряжением, не вызовет поражения электрическим током. С этой целью используются специальные розетки с заземляющим контактом.

Принцип работы УЗО

Для безопасной работы промышленного и бытового оборудования применяют , используют приборы автоматических дифференциальных выключателей. Их работа основана на сравнении входящего по фазному проводу электрического тока и выходящего из квартиры по нулевому проводнику.

Нормальный режим работы электрической цепи показывает одинаковые значения тока в названых участках, потоки направлены в противоположных направлениях. Для того чтобы они и далее уравновешивали свои действия, обеспечивали сбалансированную работу приборов, выполняют устройство и монтаж заземления и зануления.

Пробой в любом участке изоляции приводит к протеканию тока, направляющегося к земле, через поврежденное место с обходом рабочего нулевого проводника. В УЗО показывается дисбаланс силы тока, прибор автоматически выключает контакты и напряжение исчезает во всей рабочей схеме.

Для каждого отдельного эксплуатационного условия предусмотрены различные установки для отключения УЗО, обычно диапазон наладки составляет от 10 до 300 миллиампер. Устройство срабатывает быстро, время отключения составляет секунды.

Работа заземляющего устройства

Чтобы присоединить к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.

Два пути устройства заземления

Системы защиты и отвода напряжения подразделяют на:

• искусственные:
• естественные.

Искусственные заземления предназначены непосредственно для защиты оборудования и человека. Для их устройства требуются горизонтальные и вертикальные стальные металлические продольные элементы (часто применяют трубы с диаметром до 5 см или уголки № 40 или № 60 длиной от 2,5 до 5 м). Тем самым отличается зануление и заземление. Разница состоит в том, что для выполнения качественного зануления требуется специалист.

Естественные заземлители используются в случае их ближайшего расположения рядом с объектом или жилым домом. В качестве защиты служат находящиеся в грунте трубопроводы, выполненные из металла. Нельзя использовать для защитной цели магистрали с горючими газами, жидкостями и тех трубопроводов, наружные стенки которых обработаны антикоррозионным покрытием.

Естественные объекты служат не только защите электроприборов, но и выполняют свое основное предназначение. К недостаткам такого подключения относится доступ к трубопроводам достаточного широкого круга лиц из соседних служб и ведомств, что создает опасность нарушения целостности соединения.

Зануление

Помимо заземления, в некоторых случаях используют зануление, нужно различать, в чем разница. Заземление и зануление отводят напряжение, только делают это разными способами. Второй метод является электрическим соединением корпуса, в нормальном состоянии не под напряжением, и выводом однофазного источника электричества, нулевым проводом генератора или трансформатора, источником постоянного тока в его средней точке. При занулении напряжение с корпуса сбрасывается на специальный распределительный щиток или трансформаторную будку.

Зануление используется в случаях непредвиденных скачков напряжения или пробоя изоляции корпуса промышленных или бытовых приборов. Происходит короткое замыкание, ведущее к перегоранию предохранителей и мгновенному автоматическому выключению, в этом заключается разница между заземлением и занулением.

Принцип зануления

Переменные трехфазные цепи используют нулевой проводник для различных целей. Для обеспечения электрической безопасности с его помощью получают эффект короткого замыкания и возникшего на корпусе напряжения с фазным потенциалом в критических ситуациях. При этом появляется ток, превышающий номинальный показатель автоматического выключателя и контакт прекращается.

Устройство зануления

Чем отличается заземление от зануления, видно и на примере подключения. Корпус отдельным проводом соединяется с нулем на Для этого в розетке соединяют третью жилу электрического кабеля с предусмотренной для этого клеммой в розетке. У этого метода есть недостаток, который заключается в том, что для автоматического отключения нужен ток, по размеру больший, чем заданные установки. Если в нормальном режиме отключающее устройство обеспечивает работу прибора с силой тока в 16 Ампер, то малые пробои тока продолжают утекать без отключения.

После этого становится понятно, какая разница между заземлением и занулением. Человеческое тело при воздействии силы тока в 50 миллиампер может не выдержать и наступит остановка сердца. Зануление от таких показателей тока может не защитить, так как его функция заключается в создании нагрузок, достаточных для отключения контактов.

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.

Полезные термины электротехники

Для понимания некоторых принципов, по которым выполняются защитные зануление, заземление и отключение следует знать определения:

Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.

Ею может служить вывод от источника переменного тока в однофазной сети или полюсная точка источника постоянного тока в двухфазных магистралях, как и средний выход в трехфазных сетях постоянного напряжения.

Изолированная нейтраль представляет собой нулевой провод генератора или трансформатора, не соединенный с заземляющим контуром или контактирующий с ним через сильное поле сопротивления от сигнализационных устройств, защитных приборов, измерительных реле и других приспособлений.

Принятые обозначения в сети

Все электрические установки с присутствующими в них проводниками заземления и нулевыми проводами в обязательном порядке подлежат маркировке. Обозначения наносятся на шины в виде буквенного обозначения РЕ с переменно чередующимися поперечными или продольными одинаковыми полосками зеленого или желтого цвета. Нейтральные нулевые проводники маркируются голубой литерой N, так обозначается заземление и зануление. Описание для защитного и рабочего нуля заключается в проставлении буквенного обозначения PEN и окрашивании в голубой тон по всей протяженности с зелено-желтыми наконечниками.

Буквенные обозначения

Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:

• Т - соединение источника питания непосредственно с землей;
• I - все токоведущие детали изолированы от земли.

Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:

• Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
• N - обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.

Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:

• S - защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
• С - для защитного и рабочего нуля применяется один провод.

Виды защитных систем

Классификация систем является основной характеристикой, по которой устраивается защитное заземление и зануление. Общие технические сведения описаны в третьей части ГОСТ Р 50571.2-94. В соответствии с ней заземление выполняется по схемам IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.

Система TN-C разработана в Германии в начале 20 века. В ней предусмотрено объединение в одном кабеле рабочего нулевого провода и РЕ-проводника. Недостатком является то, что при отгорании нуля или возникшем другом нарушении соединения на корпусах оборудования появляется напряжение. Несмотря на это система применяется в некоторых электрических установках до нашего времени.

Системы TN-C-S и TN-S разработаны взамен неудачной схемы заземления TN-C. Во второй схеме защиты два вида нулевых провода разделялись прямо от щитка, а контур являлся сложной металлической конструкцией. Эта схема получилась удачной, так как при отсоединении нулевого провода на кожухе электроустановки не появлялось линейное напряжение.

Система TN-C-S отличается тем, что разделение нулевых проводов выполняется не сразу от трансформатора, а примерно на середине магистрали. Это не было удачным решением, так как если обрыв нуля случится до точки разделения, то электрический ток на корпусе будет представлять угрозу для жизни.

Схема подсоединения по системе ТТ обеспечивает непосредственную связь деталей под напряжением с землей, при этом все открытые части электроустановки с присутствием тока связаны с грунтовым контуром через заземлитель, который не зависит от нейтрального провода генератора или трансформатора.

По системе IT выполняется защита агрегата, устраивается заземление и зануление. В чем разница такого подсоединения от предыдущей схемы? В этом случае передача излишнего напряжения с корпуса и открытых деталей происходит в землю, а нейтраль источника, изолированая от грунта, заземляется посредством приборов с большим сопротивлением. Эта схема устраивается в специальном электрическом оборудовании, в котором должна быть повышенная безопасность и стабильность, например, в лечебных учреждениях.

Виды систем зануления

Система зануления PNG является простой в конструкции, в ней нулевой и защитный проводники совмещаются на всей протяженности. Именно для совмещенного провода применяется указанная аббревиатура. К недостаткам относят повышенные требования к слаженному взаимодействию потенциалов и проводникового сечения. Система успешно используется для зануления асинхронных агрегатов.

Не разрешается выполнять защиту по такой схеме в групповых однофазных и распределительных сетях. Запрещается совмещение и замена функций нулевого и защитного кабелей в однофазной цепи постоянного тока. В них применяется дополнительный с маркировкой ПУЭ-7.

Есть более совершенная система зануления для электроустановок, питающихся от однофазной сети. В ней совмещенный общий проводник PEN присоединяется к в источнике тока. Разделение на N и РЕ проводники происходит в месте разветвления магистрали на однофазных потребителей, например, в подъездном щите многоквартирного жилища.

В заключение следует отметить, что защита потребителей от поражения током и порчи электрических бытовых приборов при скачках напряжения является главной задачей энергообеспечения. Чем отличается заземление от зануления, объясняется просто, понятие не требует специальных знаний. Но в любом случае меры по поддержанию безопасности бытовых электроприборов или промышленного оборудования должны осуществляться постоянно и на должном уровне.