Что такое защитное зануление и где оно применяется

Когда применяется заземление?

Область применения данного способа защиты тесно связано с тем, для чего нужно заземление. Его используют для предотвращения поражения электротоком. Заземлителями могут быть естественные конструкции или специальный заземляющий контур. Последний вариант предпочтительней.

В частных домах заземляющие системы объединяют с молниезащитой. Однако специалисты рекомендуют монтировать системы отдельно, так как при попадании молнии проводка может стать источником опасности, вызвав выход электроприборов из строя.

Заземления способно защитить бытовую технику от выхода из строя

Отличие заземления от нуля

Главной разницей между заземлением и занулением является назначение систем. Заземление нужно, чтобы быстро понизить напряжение до приемлемого уровня. Задача зануления — полностью отключить ток на участке, где возник пробой на корпус или другой нетоковедущий элемент. Зануление связано с уменьшением потенциала корпуса в период между замыканием и отключением подачи электричества.

В новостройках зануление не используют. В новых зданиях прокладывают 3-проводный кабель с фазой, нулем и землей (1-фазная система) или 5-проводный кабель (три фазы, ноль и земля) в 3-фазной системе. Чаще всего используется схема TN-S, но встречается и TN-C-S.

Особенности заземляющего устройства

Основной целью заземляющего контура является понижение потенциала при пробое на корпус и коротком замыкании, до безопасного значения.

При этом, на корпусе оборудования понижается напряжение и сила тока, до безопасного уровня. На производстве заземляют корпуса электрооборудования, зданий и помещений от воздействия атмосферных токов.

При монтаже контура, в сети трехфазного тока не более 1000 В, применяют изолированную нейтраль. При больших уровнях напряжения сети, монтируется система с разными режимами нейтрали.

Контур заземления – это целая система, включающая в себя:

заземлитель;
заземляющие горизонтальные проводники;
подводящие провода.

Заземлитель подразделяют на искусственный и естественный.

При возможности следует использовать естественный заземлитель:

подземные трубопроводы водоснабжения. Но в этом случае, необходимо оборудовать трубопровод защитой от блуждающих токов;
подключаются на металлоконструкции цехов и помещений;
стальная или медная оплетка кабеля;
трубопроводы в скважине.

По нормам ПУЭ запрещено подключать заземляющий контур на трубы отопления и с пожароопасными материалами.

При искусственном оснащении, заземляемое оборудование предохраняется путем изготовления контура в виде равностороннего треугольника из металлических штырей или уголков.

Для щелочной и кислой почвы, рекомендуется использовать медный, оцинкованный заземлитель. Для изготовления контура в виде треугольника, необходимо углубиться в землю на 70 см.

Корпуса каждого прибора должны обязательно подключаться к системе защиты. При этом, нельзя подключать несколько потребителей последовательно, каждое устройство обязано обустраиваться линией подключения.

Теперь о главном – значение уровня сопротивления контура. В него суммируется сопротивления каждого прибора цепи и его проводов.

При расчете сопротивления контура, следует учитывать уровень значения грунта, размеры и глубину забивания заземлителей. Необходимо учитывать температурные особенности региона обустройства контура.

Помните – при жаркой погоде, место установки следует заливать водой, почва при высыхании меняет уровень сопротивления.

При обслуживании сетей до 1000. В и мощности оборудования свыше 100 кВА – сопротивление контура не более 10 Ом. В бытовых сетях оптимальным значением будет 4 Ома. Напряжение при прикосновении должно быть меньше 40 В. Сети свыше 1000 В защищаются устройством с сопротивлением не более 1 Ома.

Это некоторые особенности и принцип действия заземления. Более подробно, вы можете ознакомиться в статьях по этой теме на сайте.

Что такое зануление и как его правильно устроить

Схема монтажа выглядит следующим образом. Пришедшая к вводному автомату нейтраль раздваивается, каждая из жил идет на отдельную шину. Одна из шин становится нулевой, а вторая заземляющей. От шины нейтрали жилы идут через автоматику и дальше на все нулевые контакты потребителей квартиры. Заземляющая соединяется с корпусом вводного щита, провод желто-зеленого цвета от нее идет на соответствующие контакты розеток и осветительные приборы, которые этого требуют. Соприкосновение заземляющего провода с нулевым после защитной автоматики запрещено.

Вывод заземления из-под земли. Ниже, на определенном расстоянии находится контур

Разберем ситуацию со схемами

С точки зрения протекания электрического тока, отличия между заземлением от занулением нет. Нулевой провод в любом случае имеет электрический контакт с физической землей.

Соответственно, при замыкании фазы на корпус, произойдет то самое короткое замыкание, и сработает отключение защитного автомата. Разумеется, (при условии правильного подключения: розетка должна иметь третий земляной контакт, как и электроприбор. По этой причине, электрики, нарушая требования Правил устройства электроустановок, часто разводят земляную шину от нулевого контакта вводного щитка.

Представим ситуацию, когда нулевой провод по какой-то причине разорван:

потеря контакта по причине коррозии (в старых многоэтажках это рабочая ситуация);
механический разрыв кабеля вследствие ремонтных работ с нарушениями технологии (к сожалению, тоже не редкость);
несанкционированное вмешательство доморощенного «электрика»;
авария на подстанции (возможно отключение только нулевой шины).

На схеме это выглядит следующим образом:

При организации защитного зануления, электрическая цепь между физической «землей» и контактом заземления электроприбора разрывается. Установка становится беззащитной. Кроме того, свободная фаза без нагрузки может создать потенциал, равный входному напряжению на ближайшей подстанции. Как правило, это 600 вольт. Можно представить, какой ущерб будет нанесен включенному в этот момент электрооборудованию. При этом утечки тока на физическую землю нет, и защитный автомат не сработает.

Представьте, что в этот момент, вы одновременно коснетесь фазы (пробой на корпус электроустановки), и металлического предмета, имеющего физическую связь с грунтом (водопроводный кран или батарея отопления). Можно получить поражение электротоком при напряжении 600 вольт.

А теперь посмотрим, в чем разница между заземлением и занулением (на нашей схеме). При разрыве нулевой шины, просто пропадет питание на всех электроустановках в этой цепи. Поражения электротоком не будет, ни при каких обстоятельствах: электрическая цепь между физической землей и контактом заземления электроприборов не нарушена. Здоровье мы уже сохранили. Теперь посмотрим, что произойдет с электроустановками. Максимум ущерба — это перегоревшая лампа накаливания, ближайшая к вводному щитку. Причем неприятность произойдет лишь в случае повышения напряжения на фазном проводе. Сила тока возрастет (согласно закону Ома), сработает автомат защиты, и возможно, остальные электроприборы не пострадают.

Именно по этой причине, ПУЭ жестко предписывают: защитное заземление и зануление электроустановок должно быть организовано независимо друг от друга, с помощью разных линий.

Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:

Фаза — коричневого или белого цвета.
Рабочий ноль — синего цвета.
Защитное заземление — желто-зеленая оболочка.

Если у вас жилье современной постройки, значит зануление и заземление выполнено согласно Правилам устройства электроустановок. Это легко проверить, взглянув на вводной кабель в щитке. Кроме того, вы сами можете проверить правильность подключения.

Как работает система

Принцип действия зануления очень простой. Он основан на правилах устройства электроустановок (ПУЭ). В них регламентированы нормативы, в которых обозначено, что при появлении короткого замыкания в сети защитное устройство (автомат) должно среагировать за 0,4 секунды. За этот небольшой промежуток времени человек останется в живых, если он коснулся корпуса прибора, который находится под напряжением в виду пробивки изоляции внутри электроустановки.

Есть два тонких момента, которые определяют принцип действия защитного зануления.

При ее использовании значительно уменьшается сопротивление петли «фаза-ноль».
Увеличивается значение тока короткого замыкания, которое становится причиной срабатывания защитного автоматического выключателя.

По второму пункту необходимо дать пояснения. У каждого автомата есть свой определенный предел реагирования на величину тока. Он обычно обозначается на корпусе прибора, к примеру, 16 А. То есть, автомат будет реагировать на силу тока, равную или выше 16 ампер. Все величины ниже данного значения автомат пропускает, то есть, на них он не реагирует, а значит, и не отключает подачу электричества в помещения. Поэтому зануление дома — это защита, которая повышает значение тока короткого замыкания, чтобы автоматы в распределительном щитке срабатывали в независимости от реального пониженного значения.

Это же самое касается создания заземляющего контура через отопление или водопроводные металлические трубы.

Область применения зануления обширна. К ней на промышленных объектах подключаются все электроустановки: электродвигатели, генераторы, трансформаторы, конструкции распределительных устройств и прочие. В быту к ней подключаются бытовые приборы, электрические инструменты и станки, светильники, распределительные щиты.

Назначение защитного зануления – это безопасная эксплуатация электроустановок. Но насколько оно эффективнее настоящей заземляющей сети. Во-первых, необходимо отметить, что отдельно устанавливаемый заземляющий контур – это провод, который проложен от распределительного щитка в доме к трансформатору и подключен к заземляющей сети внутри подстанции.

Во-вторых, могут возникнуть ситуации, когда нулевой проводник по каким-то причинам отгорит. То есть, при коротком замыкании внутри бытового прибора весь потенциал будет направлен на его корпус. А так как при занулении нулевой провод соединен с заземляющим, то последний также не будет задействован в системе безопасности. Последствия при соприкосновении с корпусом прибора – удар током. В заземлении такого не произойдет, потому что оба проводника: ноль и земля – это два отдельно проведенных контура.

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.

Что, как и откуда берётся

Известно, что электричество производят электростанции. От них электрический ток напряжением десятки и сотни тысяч вольт идет по трём проводам-фазам к потребителю.

Напряжение столь велико потому, что по законам физики, чем выше напряжение, тем меньше потери при передаче на большие расстояния.

Затем понижающие трансформаторные подстанции преобразуют высокое напряжение в гораздо более низкое (но все равно опасное), и по проводам или подземным кабелям оно придет в наш дом.

Ток должен к электроприбору прийти, сделать полезную работу и уйти. В случае переменного напряжения, используемого в быту, для этого служат фазный (подача) и нулевой провода. Откуда электрический ток приходит, понятно; но куда же уходит электричество? В землю! Немного упрощенно, но по большому счету так и есть. Именно в землю.

Трансформатор подстанции имеет заземление, подключенное к отдельному проводу линии. Это и есть тот самый «ноль» в наших → розетках. Особо любознательные могут убедиться в этом, осмотрев обычную трансформаторную подстанцию с воздушными линиями. Вошло 3 провода, вышло 4. На входе – три фазы высокого напряжения, на выходе – три фазы низкого напряжения и нулевой провод.

А теперь перейдем к главному — защите человека.

Требования ПУЭ к заземлению ДГУ

Основной документ, регламентирующий заземление ДГУ, ПУЭ требует выполнения следующих условий при обустройстве системы защиты от поражения электрическим током:

Заземляющий контур представляет собой комбинацию заземлителей (проводников, имеющих непосредственный контакт с землей) и заземляющих проводников, при помощи которых осуществляется соединение с оборудованием.
Заземляющий проводник стыкуют с заземлителем при помощи сварки, а к ДГУ он подключается на болтовое соединение, причем для этого нельзя использовать штатный крепеж оборудования.
Оптимальным решением считается обустройство отдельного контура. Но если агрегат установлен в помещении с собственным контуром, о допускается подсоединение к нему.
Кроме того, в качестве заземлителя разрешено использовать фундаменты зданий, трубопроводы, за исключением сетей, предназначенных для горючих или взрывоопасных сред.

В любом случае необходимо обеспечить сопротивление заземляющих устройств в пределах до 4 Ом, только так можно гарантировать безопасность работы ДГУ.

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).

Разрушение нуля

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).

Защитное заземление в частном доме

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.

Зануление – что это?

Такое электрическое соединение подключается к металлическим компонентам электроустановок без электрического напряжения. В данном случае используется однофазный провод. Проще говоря, при скачках напряжения с помощью зануления скачки уводятся в щиток или трансформаторную будку.

Применяется такой метод, если электрический ток попадает на обесточенную часть прибора или повреждается изоляция. Таким образом предотвращается короткое замыкание, перегрев предохранителей. Происходит отключение повреждённой системы, прерывание цепи, а основное оборудование не выходит из строя.

Схема работы

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

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

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

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

Как определить сопротивление петли «фаза-нуль»

Требования, содержащиеся в правилах ПТЭЭП, предписывают постоянный контроль состояния ЗУ, обеспечивающих безопасность эксплуатации бытового и промышленного электрооборудования. Согласно этим нормативам в системах до 1000 Вольт с заземленной наглухо нейтралью они обязательно проверяются на одиночное фазное замыкание. Используемые методики испытаний, прежде всего, опираются на техническую базу, представленную образцами измерительных приборов специального назначения.

Измерительная аппаратура

Для проверки сопротивления контурной цепочки замыкания «фаза нуль» традиционно применяются электронные приборы, отличающиеся малой погрешностью измерений. К наиболее известным образцам измерительной техники этого класса относят:

Измерители марок М 417 и MSC 300, позволяющие определять проводимость контролируемых цепей (на основании полученных результатов токи КЗ в грунт вычисляются по специальным формулам).
Прибор ЭКО-200, предназначенный исключительно для определения токов КЗ. Устройство ЭКЗ-01, используемое точно так же как и ЭКО-200.
Измерительный прибор марки ИФН-200.

М417 допускается применять при организации и проведении измерений в трехфазных цепях с заземленным наглухо нулем (в этом случае снятия питающего напряжения не требуется). В ходе испытаний используется метод падения напряжения при размыкании контролируемой цепи на время порядка 0,3 секунды. К неудобствам работы с этим прибором относят обязательность его калибровки перед началом каждого нового измерения.

Измеритель сопротивления цепи фаза-нуль марки М 417

Изделие MSC300 – это более совершенное техническое устройство, оснащенное сложной электронной начинкой в виде современных микропроцессорных чипов. При работе с этим прибором применяется метод снижения потенциала при включении в измеряемую цепь сопротивления величиной 10 Ом. Рабочее напряжение варьируется в границах от 180 до 250 Вольт, а время замера искомого параметра составляет около 0,03 секунды. При проведении замеров он подсоединяется к контролируемой линии в самой удаленной точке, а для начала работы с ним потребуется нажать кнопку «Старт». С результатами измерений можно ознакомиться после вывода их на встроенный цифровой дисплей.

MZC-300 измеритель параметров сетей электропитания зданий и сооружений

В ситуации, когда в распоряжении пользователя не оказалось ни одного образца специальной измерительной техники – для практического определения сопротивления петли «фаза-нуль» могут применяться типовые вольтметр и амперметр. Требуемый результат находится по простейшей формуле, знакомой многим еще по школьному курсу физики.

Что такое заземление и как оно работает

Говоря обычным языком, заземление монтируется для того, чтобы при возникновении напряжения там, где его быть не должно (корпус стиральной машины, микроволновой печи или холодильника), электричество уходило в землю. Такое может произойти, если в приборе нарушена изоляция и токоведущий провод соприкасается с корпусом. Разберемся, как работает заземление.

Так обозначается заземление. Это тоже своего рода мера безопасности

Представьте, что дома протекает труба. Вода устремляется вниз, но не сквозь плиту, через которую пройти не может, а там, где есть щели. То же самое и здесь. Сопротивление правильно выполненного заземления ничтожно мало (во много раз меньше, чем у человеческого тела). И если человек прикасается к заземленному корпусу, электричество продолжает «течь» по пути наименьшего сопротивления, подобно воде, не причиняя вреда. Но стоит оборвать заземление, как ток пойдет в другом направлении, устремляясь к земле через человеческое тело.

Мнение эксперта

Игорь Мармазов

Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»

Спросить у специалиста

“Заземление монтируется для защиты человека от поражения электрическим током, сохраняя при этом работоспособность оборудования.”

Ответив на вопрос, для чего нужно заземление, переходим к защитному занулению.

Первая причина выполнить правильное заземление

Источник: ledsshop.ru