Общие требования к заземлению и занулению электроустановок. Выполнение заземления и зануления электроустановок. Взаимозаменяемость защитных систем

Чем отличается заземление от зануления? Специалисты разобрались с этим вопросом. Все это — защитные меры от пиковых токов. Предусматривают работу по недопущению поражения электричеством человека и бытовых приборов. Названия разные, но все это — системы защиты.

Чтобы понять, в чем разница между заземлением и занулением, нужно знать назначение и принцип работы электрических устройств.

Принцип действия

Заземляющий контур электрической цепи – система проводов, соединяющая каждого потребителя, в обслуживаемой цепи, со специальным заземляющим контуром здания. При пробое на корпус прибора или утечке тока с поврежденной проводки, ток проходит по проводам к заземлителю.

Сопротивление заземления, как правило, выполняется меньше, чем сопротивление всей цепи. Поэтому ток течет по «легкому» пути и отводится с корпусов оборудования.

Занулением называется выполнение электрического соединения токопроводящих корпусов приборов с глухозаземленной нейтралью. При возникновении пиковых значений тока, его потенциал отводится, с помощью шины зануления, в специальную щитовую или на трансформаторную будку. Главное его назначение – в случаях пробоев и утечек напряжения на корпус оборудования, вызывается короткое замыкание, сгорают предохранители или срабатывают автоматические размыкатели цепи.

Это и есть главное отличие заземления от зануления. Заземляющий контур принимает на себя токи КЗ, зануление вызывает срабатывание предохранительных устройств.

Разберем подробнее работу систем защиты от воздействия электрического тока.

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.

– 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.

Нельзя устанавливать групповые заземлители в пробуренные отверстия. Их необходимо забить в месте разметки, на глубину, не менее 2-х метров. Затем, соединяют заземлители в единую конструкцию с помощью отрезков стальной полосы.

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.

Особенности и принцип действия зануления

Назначение зануления — метод защитного устройства позволяет провести подключение корпусов оборудования и других деталей из металлов с нейтралью (нулевой защитный проводник). В условиях с заземленным защитным проводником и напряжением в сети не более 1000 В, используется схема зануления.

При пробое фазного тока на корпусе электроприборов и оборудовании происходит КЗ фазы. При этом, срабатывают автоматы защитного отключения тока и цепь размыкается. Этим и отличаются две защитные системы.

К приборам зануления относят:

• плавкий предохранитель;
• автомат отключения тока;
• встроенные в пускатели, тепловые реле;
• контактор с тепловой защитой.

Возникла ситуация пробоя фазного напряжения. При этом от корпуса электроустановки ток проходит по нейтрали на обмотку трансформатора. Затем, от него по фазе — на предохранитель. Плавкие предохранители сгорают от пиковых значений тока, в электрическую цепь прекращается подача напряжения.

При этом, ноль беспрепятственно проводит ток, позволяя сработать защите. Его прокладывают в безопасном месте, запрещается оснащать его дополнительными выключателями и другими устройствами. Значение уровня проводимости провода фазы должно быть наполовину больше нулевого проводника. Как правило, в этом случае используют стальные пластины, оболочки кабеля и другие материалы.

Зануляющие проводники проверяют на исправность при сдаче работ по подключению и проводке электроэнергии в здании, а также, через определенное количество времени, при пользовании электрической схемой. Не менее одного раза в период 5 — летнего срока, производятся замеры значений сопротивления всей цепи фазного и нулевого проводника на корпусах самого дальнего оборудования от щита электропроводки, а также самого мощного оборудования в помещении.

Защитное зануление, в некоторых случаях, может выполнять работу защитного отключения . При этом, отличаются эти 2-е защитных системы тем, что в случае защитного отключения цепи, его можно использовать в любых условиях, при различных режимах заземляющего проводника, показателей напряжения цепи. В таких сетях можно обойтись и без провода нулевого подключения.

Расчет зануления необходимо производить с учетом всех условий работы и принципа его действия.

Защитное отключение выполняют с использованием защитной системы, которая отключает электрооборудование автоматически. При возникновении аварийных ситуаций и угроз поражения и нанесения электротравм человеку, к таким ситуациям можно отнести:

• короткое замыкание фазного провода на корпус;
• повреждение изоляции электрической проводки;
• неисправности на заземляющем контуре;
• нарушения целостности зануляющих проводников.

Эта защитная система нередко используется при невозможности провести защитные системы заземления и зануления. Но на ответственных участках, возможна установка защитного отключения и как дополнительный контур защиты человека и оборудования от поражения токами утечки и короткого замыкания.

При этом, их подразделяют, в зависимости от величины тока на входе и изменений реакции защитных устройств, на несколько схем:

• наличия напряжения на корпусе оборудования;
• силу тока при замыкании на провод земли;
• напряжения или силу тока в нулевом проводнике;
• уровня напряжения на фазе относительно значения на проводе земли;
• устройства для постоянного или переменного тока;
• устройства комбинированные.

Все системы защиты и отключения подачи тока в сеть оснащаются автоматическими выключателями. В их конструкции предусмотрена установка специального оборудования защитного отключения. При этом, период времени для отключения сети не должен превышать 2-е десятые секунды.

В заключение разберем вопрос, который может задать начинающий электрик.

Взаимозаменяемость защитных систем

Можно ли установить зануление вместо заземления? На этот вопрос любой специалист ответит «да», но только в промышленном здании.

В жилом помещении применять такую схему защиты следует в очень редких случаях, и только в нежилых помещениях. Это обусловлено, в первую очередь, с неравномерной нагрузкой на провод фазы и нейтрали. При работе, на провода каждой фазы поступает одинаковая нагрузка, но по нейтрали общей цепи проходит достаточно малый ток. Каждому известно, что нельзя касаться фазы, но можно выполнять работу с нолем под нагрузкой.

При этом, сечение нулевого провода меньше провода фазы. При долгом использовании он окисляется на скрутках, нарушается слой изоляции при нагреве, в худшем случае он просто отгорит. При этом, напряжение фазы подходит к щитовой, затем, через провод ноля идет к потребителю. Корпуса приборов находятся под напряжением, повышается возможность поражения человека током.

Как советуют некоторые умельцы в Интернете, можно подвести к каждому бытовому прибору провода системы зануления, но это повлечет за собой значительные траты на проводку и последующий ремонт. Поэтому занулять источники в жилых помещениях нельзя.

Лучше в электрощите установить устройство защитного отключения и спокойно пользоваться бытовыми приборами. Каждое защитное устройство выполняет свое предназначение, при правильном расчете, монтаже и его использовании.

Одними из эффективных средств защиты от поражения электрическим током являются защитное заземление и зануление электроустановок. В соответствии с ГОСТ 12.1.009–76:

защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эк вивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением;

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

В вопросах применения и практического выполнения защитного заземления и зануления следует руководствоваться требованиями не только ПУЭ, но и ГОСТ Р 50571. В ГОСТ Р 50571.2– 94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» приводится классификация систем заземления электрических сетей: IT, TT, TN–С, TN–C–S, TN–S (рис.2).

Применительно к сетям переменного тока напряжением до 1 кВ обозначения имеют следующий смысл.

Первая буква – характер заземления источника питания (режим нейтрали вторичной обмотки трансформатора):

I – изолированная нейтраль;

Т – глухозаземленная нейтраль.

Вторая буква – характер заземления открытых проводящих частей (металлических корпусов) электроустановки:

Т – непосредственная связь открытых проводящих частей (ОПЧ) с землей (защитное заземление);

N – непосредственная связь ОПЧ с заземленной нейтралью источника питания (зануление).

Последующие буквы (если они имеются) – устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

С – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники объединены по всей сети;

C – S – проводники N и РЕ объединены в части сети;

S – проводники N и РЕ работают раздельно во всей сети

Рис. 2. Разновидности систем заземления

Проводники, используемые в различных типах сетей, должны иметь определенные обозначения и расцветку (табл. 1).

Таблица 1

Обозначение проводников

Область применения этих способов защиты определяется режимом нейтрали и классом напряжения электроустановки.

Защитное заземление состоит (рис.3) из заземлителя 3 (металлических проводников, находящихся в земле с хорошим контактом с ней) и заземляющего проводника 2, соединяющего металлический корпус электроустановки 1 с заземлителем.

Рис. 3. Схема защитного заземления:

1 - электроустановка; 2 - заземляющий проводник; 3 - заземлитель

Совокупность заземлителя и заземляющих проводов называют заземляющим устройством. Защитное заземление применяют в трехфазных трехпроводных и однофазных двухпроводных сетях переменного тока напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а также в сетях напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали.

Защитное действие заземляющего устройства основано на снижении до безопасной величины тока, проходящего через человека в момент касания им поврежденной электроустановки.

При попадании напряжения на корпус электроустановки человек, коснувшись ее и имея хороший контакт с землей, замыкает собой электрическую цепь: фаза L 1 - корпус электроустановки 1 - человек - земля - емкостные Х L3 , Х L2 и активные R L 3 , R L 2 сопротивления связи проводов с землей, фазы L3 и L 2. По человеку пойдет ток. Несмотря на то что электрические провода сети установлены на изолированных опорах, между ними и землей существует электрическая связь. Она происходит за счет несовершенства изоляции проводов, опор и т. п. и наличия емкости между проводами и землей. При большом протяжении проводов эта связь становится значительной, а ее активное R и емкостное X сопротивления снижаются и становятся соизмеримыми с сопротивлением тела человека. Вот почему, несмотря на отсутствие видимой связи, человек, находящийся под напряжением и имеющий контакт с землей, замыкает собой электрическую цепь между различными фазами сети.

При наличии заземляющего устройства образуется дополнительная цепь: фаза L1 - корпус электроустановки - заземляющее устройство - земля - сопротивления Х L3 , R L3 , X L2 , R L2 - фазы L 3 и L2 . В результате этого ток замыкания распределяется между заземляющим устройством и человеком. Так как сопротивление заземлителя (оно должно быть не более 10 Ом) во много раз меньше сопротивления человека (1000 Ом ), то через тело человека будет проходить малый ток, не вызывающий его поражения. Основная часть тока пойдет по цепи через заземлитель.

Заземлители могут быть естественными и искусственными. В качествеестественных заземлителейиспользуют металлические конструкции и арматуру зданий и сооружений, имеющие хорошее соединение с землей, проложенные в земле водопроводные, канализационные и другие трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов и трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии).

В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные или соединенные в группы металлические электроды, забитые вертикально или уложенные горизонтально в землю. Электроды изготавливают из отрезков металлических труб диаметром не менее 32 мм и толщиной стенок не менее 3,5мм, угловой стали с толщиной полок не менее 4 мм, полосы сечением не менее 100 мм 2 , а также из отрезков швеллеров, прутковой стали диаметром не менее 10мм. Электроды, выполненные из более тонких профилей, вследствие коррозии быстро выходят из строя. Кроме того, тонкие профили имеют малый контакт с землей, поэтому их применение нежелательно. Длину электродов и расстояние между ними принимают не менее 2,5–3,0 м.

Между собой вертикальные электроды в групповом заземлителе соединяют с помощью сварки перемычкой, выполненной из аналогичных материалов и тех же сечений, что и сами электроды. Заземляющее устройство должно иметь вывод наружу (на поверхность земли), выполненное на сварке из таких же материалов. Оно служит для подсоединения заземляющего проводника.

Для осуществления заземляющих функций сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью должно быть не более 4 Ом.

Необходимое сопротивление достигают установкой соответствующего количества электродов в заземлителе, определяемых расчетом.

Сопротивление заземляющего устройства - это отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю. Различают выносное и контурное заземляющие устройства.

Выносное устройство располагают за пределами площадки с заземляемым оборудованием. Его достоинство состоит в возможности выбора грунта с наименьшим удельным сопротивлением.

Контурное заземление выполняют забивкой электродов по контуру заземляемого оборудования и между ним. Такая установка электродов создает дополнительный защитный эффект за счет повышения и выравнивания (более равномерного распределения) потенциалов земли в зоне нахождения человека.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтралью источника тока (генератора или трансформатора).

В четырехпроводных сетях с нулевым проводом и глухозаземленной нейтралью источника тока напряжением до 1000 В зануление - основное средство защиты.

Подсоединение корпусов электроустановок к нейтрали источника тока осуществляют с помощью нулевого защитного проводника (РЕ - проводника). Его нельзя путать с нулевым рабочим проводом (N - проводником), который также соединен с нейтралью источника, но служит для питания однофазных электроустановок. Нулевой защитный проводник прокладывают по трассе фазных проводов, в непосредственной близости от них.

Защитное действие зануления основано на снижении до безопасной величины тока, проходящего через человека в момент касания им поврежденной электроустановки, и последующем отключении этой установки от сети.

Работает зануление следующим образом: при попадании напряжения на корпус зануленной электроустановки 8 (рис. 4) большая часть тока с него пойдет в сеть через нулевой защитный провод 6. По цепи: корпус электроустановки 8 - человек - земля - заземляющее устройство 9 - нулевой рабочий провод 5 - пойдет незначительный ток, не вызывающий поражения (ввиду более высокого сопротивления этой цепи по сравнению с сопротивлением цепи через нулевой защитный провод 6). Одновременно с этим замыкание на корпус фазного провода при такой схеме защиты автоматически превращается в однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым рабочим проводом 5 сети, в результате чего через 0,2-7 с срабатывает токовая защита (перегорает предохранитель 7, срабатывает автоматический выключатель и т. п.), и электроустановка, а вместе с ней и человек, полностью обесточиваются.

Таким образом, в первоначальный момент зануление работает аналогично защитному заземлению, а в последующем оно полностью прекращает действие тока на человека. Только при этом ток, проходящий через тело человека до срабатывания защиты, будет в несколько раз меньше, т.к. сопротивление зануляющего проводника обычно не превышает 0,3 Ом, а сопротивление заземлителя допускается до 4 Ом.

Рис. 4. Схема зануления:

1 - заземлитель нейтрали трансформатора; 2 - источник тока (трансформатор); 3 - нейтраль источника тока; 4 - зануление корпуса трансформатора; 5 - нулевой рабочий (он же и нулевой защитный) провод сети; 6 - нулевой защитный провод электроустановки; 7 - предохранитель; 8 - электроустановка; 9 - повторное заземление нулевого защитного провода сети

В зануленных электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью надежного обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников и их соединений должна обеспечить ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя или автоматического выключателя, имеющего расцепитель с обратнозависимой от тока характеристикой (тепловой расцепитель), в 1,4 раза - для автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями с силой номинального тока до 100 А и в 1,25 раза - с величиной тока более 100 А.

В зануленных электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью (с целью надежного обеспечения автоматического отключения аварийного участка) проводимость фазных и нулевых защитных проводников и их соединений должна обеспечить ток короткого замыкания.

Нулевой защитный провод 5 сети (рис. 4) должен обеспечивать надежное соединение корпусов электроустановок с нейтралью источника, поэтому все соединения выполняют сварными. В нем запрещается установка предохранителей и выключателей (за исключением случая одновременного отключения и фазных проводов).

Нулевой защитный провод 5 сети заземляют : у источника тока с помощью заземлителя 1; на концах воздушных линий (или ответвлений от них) длиной более 200 м; а также на вводах воздушной линии к электроустановкам. Повторные заземления 9 необходимы для уменьшения опасности поражения электрическим током при обрыве нулевого провода и замыкании фазы на корпус электроустановки за местом обрыва, а также для снижения напряжения на корпусе в момент срабатывания токовой защиты.

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль источника тока, с учетом естественных и повторных заземлителей нулевого провода должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях источника трехфазного тока 660, 380 и 220 В.

Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN–проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.

При удельном сопротивлении земли ρ о > 100 Ом∙м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01 ρ о раз, но не более десятикратного.

Зануление (заземление) металлических корпусов переносных электроустановок осуществляют третьей жилой для однофазных или четвертой жилой для трехфазных электроприемников, находящейся в одной оболочке с фазными проводами.

Жилы этих проводов должны быть гибкими, медными, их сечение должно быть равно сечению фазных проводников и быть не менее 1,5 мм 2 .

Втычные соединители (вилки и розетки) должны быть выполнены так, чтобы соединение заземляющих и нулевых защитных проводников происходило до соединения фазных проводников, а рассоединение происходило в обратной последовательности. Обычно это достигают применением у вилки более длинного штыря для защитного проводника, чем для фазных проводов. Во всех случаях вилку подсоединяют к электроприемнику, розетку - к сети.

Средства индивидуальной защиты от поражения электрическим то­ком

Средства индивидуальной защиты от поражения электрическим то­ком - электрозащитные сред­ ства (ЭЗС) , которые делятся на ос­новные и дополнительные.

Основные ЭЗС - это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, что позволяет с помощью их прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Для работы на электроустанов­ках до 1000 В к ним относятся: изолирующие штанги, изолирую­щие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятка­ми, указатели напряжения.

При напряжении электроустановки свыше 1000 В основные средства включают изолирующие штан­ ги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели на­ пряжения.

Дополнительные ЭЗС - это средства защиты, изоляция ко­торых не может длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановок. Они применяются для защиты от напряжения прикосновения и шага, а при работе под напряжением исключи­тельно с основными ЭЗС.

К ним относятся: при напряжении до 1000 В - диэлектрические галоши, коврики, изолирующие под ставки ; свыше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, ков­ рики, изолирующие подставки. ЭЗС должны иметь маркировку с указанием напряже­ния, на которое они рассчитаны, их изолирующие свойства под­лежат периодической проверке в установленные нормативами сроки.

Сроки испытаний защитных средств от поражения электрическим током представлены в табл.2.

Таблица 2

Сроки испытаний защитных средств от поражения электрическим током (фрагмент)

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

Зануление - основная мера защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

В сетях 380/220 В в соответствии с применяется заземление нейтралей (нулевых точек) трансформаторов или генераторов.

Рассмотрим вначале сеть 380 В с заземленной нейтралью. Такая сеть изображена на рис. 1.

Если человек прикоснется к проводнику этой сети, то под воздействием фазного напряжения образуется цепь поражения, которая замыкается через тело человека, обувь, пол, землю, заземление нейтрали (см. стрелки). Та же цепь образуется, если человек прикоснется к корпусу с поврежденной изоляцией. Однако просто выполнить заземление корпуса электроприемника нельзя.

Рис. 1. Прикосновение к проводнику в сети с заземленной нейтралью

Рис. 2. Заземление электроприемника в сети с заземленной нейтралью

Чтобы это понять, допустим, что такое заземление все же выполнено (рис. 2) и на установке произошло замыкание на корпус двигателя. Ток замыкания будет протекать через два заземлителя - электроприемника Rз и нейтрали Rо (см. стрелки).

Рис. 3 . Зануление электроприемника в сети с заземленной нейтралью

По указанной причине в установках с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В применяется система заземления иного вида: все металлические корпуса и конструкции связываются электрически с заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод сети или специальный зануляющий проводник (рис. 3). Благодаря этому любое замыкание на корпус превращается в короткое замыкание, и аварийный участок отключается предохранителем или автоматическим выключателем. Такая система заземления и называется занулением .

Таким образом, обеспечение безопасности при занулении достигается путем отключения участка сети, в котором произошло замыкание на корпус.

Защитное действие зануления заключается в автоматическом отключении участка цепи с поврежденной изоляцией и одновременно - в снижении потенциала корпуса на время от момента замыкания до момента отключения. После прикосновения человека к корпусу не отключившегося, по какой-либо причине, электроприемника в схеме появится ветвь тока через тело человека.

Кроме того, если в этой линии установлено УЗО, то оно так же срабатывает, но не от большой величины силы тока, а потому, что сила тока в фазном проводе становится неравна силе тока в нулевом рабочем проводе, так как большая часть тока имеет место в цепи защитного зануления мимо УЗО. Если на этой линии установлены и УЗО и автоматический выключатель, то сработают либо они оба, либо что-то одно, в зависимости от их быстродействия и величины тока замыкания.

Так же как не всякое заземление обеспечивает безопасность, не всякое зануление пригодно для обеспечения безопасности. Зануление должно быть выполнено так, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке достигал значения, достаточного для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения автомата. Для этого сопротивление цепи короткого замыкания должно быть достаточно малым.

Если отключения не произойдет, то ток замыкания будет длительно протекать по цепи и по отношению к земле возникнет напряжение не только на поврежденном корпусе, но и на всех зануленных корпусах (так как они электрически связаны). Это напряжение равно по величине произведению тока замыкания на сопротивление нулевого провода сети или зануляющего проводника и может оказаться значительным по величине и, следовательно, опасным особенно в местах где отсутствует выравнивание потенциалов. Чтобы предупредить подобную опасность, необходимо точно выполнять требования ПУЭ к устройству зануления .

Защитное действие зануления обеспечивается надежным срабатыванием максимальной токовой защиты на быстрое отключение участка сети с поврежденной изоляцией. По время автоматического отключения поврежденной линии для сети 220/380В не должно превышать 0,4 с.

Для этого необходимо, чтобы ток короткого замыкания в цепи фаза - нуль отвечал условию Iк >k Iном , где k - коэффициент надежности, Iном - номинальный ток уставки отключающего аппарата (плавкий предохранитель, автоматический выключатель ).

Коэффициент надежности k согласно ПУЭ должен быть не менее: 3 - для плавких предохранителей или автоматов с тепловым расцепителем (тепловое реле) для нормальных помещений и 4 - 6 - для взрывоопасных помещений, 1,4 - для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем во всех помещениях.

Сопротивление растеканию заземляющего устройства нейтрали Ro (рабочее заземление) должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при номинальных напряжениях 660, 380 и 220 В электроустановки трехфазного тока.

Обязательным условием безопасного функционирования электроприборов и различного оборудования является качественное заземление и зануление. Такая работа выполняется самостоятельно, что позволяет избежать выхода из строя техники из-за ее перенапряжения и коротких замыканий в сети. Заземление и зануление электроустановок выполняется с учетом особенностей оборудования, что предупредит его преждевременный выход из строя.

Определение понятий

Под заземлением принято понимать использование специальных конструкций, которые соединяют электропроводку дома или отдельные приборы с землёй. Благодаря наличию такой защиты прикосновение к поверхностям, которые находятся под напряжением, не приведет к летальному исходу , а удар тока будет минимальным. Изготавливается защита с электрооборудованием, имеющим изолированную нейтраль. Заземляющие устройства могут выполняться целой группой проводников, соединяющих с землей токопроводящие элементы.

Заземление электрооборудования также увеличивает аварийные токи замыкания, что необходимо в тех случаях, когда имеющаяся защита срабатывает при попадании под напряжение нетоковедущих частей. Это позволяет предупредить выход оборудования из строя при замыканиях, неквалифицированном ремонте и вмешательстве в электросети. Сегодня принято выделять несколько разновидностей заземления:

• рабочий тип обеспечивает бесперебойную работу электрооборудования в штатном и аварийном режиме;
• защитный тип обеспечивает безопасность электроустановок, предупреждая пробой на корпус и рабочую поверхность токоведущих проводов;
• грозозащитный тип отводит молнию от зданий, уводя разряд в землю, предупреждает повреждение электрооборудования и возгорание строений.

Принято также различать искусственно изготовленное и естественное заземление. Первое выполняется для защиты сооружений и электроприборов от повышенного напряжения. Такие устройства состоят из металлического стержня, провода, труб некондиционного типа и стальных уголковых приспособлений. Естественное заземление также изготовлено человеком, однако изначально оно не предназначается для защиты от повышенного напряжения. В качестве него можно рассматривать железобетонные сооружения, трубопроводы, обсадные трубы и т. д.

Зануление также обеспечивает необходимую защиту электрооборудования, предупреждая его выход из строя из-за замыканий и перенапряжения в сети. Такой вид работ отличается от заземления принципом монтажа и назначением. Зануление подразумевает подключение токопроводящих элементов к корпусу электроприбора или металлическим деталям. Для обеспечения безопасности обязательно соединение с нейтралью, которая является источником трехфазного пониженного напряжения.

Основной задачей зануления является защита электрооборудования и рабочего персонала от поражения током за счёт срабатывания автоматического коммутационного оборудования. Принцип работы такой защиты заключается в создании искусственных коротких замыканий при попадании тока на корпус техники или в случаях пробоя изоляции. Возникновение короткого замыкания приводит к срабатыванию:

• предохранителей;
• автоматических выключателей;
• специальной защиты от короткого замыкания.

Заземление отличается от зануления применением специального оборудования, которое использует нейтраль и за счёт коротких замыканий разрывает цепь, предупреждая серьёзное поражение электрическим током. Особенностью зануления является необходимость высокой мощности тока нулевого провода, за счёт которого происходит короткое замыкание. Только в этом случае можно обеспечить стопроцентную вероятность защиты от поражения электричеством при наличии проблем в электроснабжении. Если мощности нулевого провода и токов короткого замыкания недостаточно, это приводит к появлению повышенного напряжения в электрооборудовании.

Выбор технологии

Планируя электрозащиту дома, многие из нас задумываются о выполнении дополнительной защиты электроснабжения. Однако домовладельцы не всегда понимают, в чем разница заземления и зануления. Основными различиями являются:

• при заземлении избыточный ток отводится в землю, а при выполнении зануления напряжение сбрасывается в щитке на ноль;
• заземление считается наиболее эффективным способом защиты человека от поражения электротоком.

Сделать заземление проще, чем зануление. В последнем случае потребуется помощь специалиста, который должен рассчитать оптимальные показатели нулевого тока и лишь после этого можно будет обеспечить правильность работы защитного оборудования.

К выполнению заземления чаще всего прибегают владельцы частных домов, а вот обладателям квартир в многоэтажках требуется делать зануление, для чего дополнительно устанавливают УЗО и аналогичные устройства, предупреждающие поражение током и повреждение работающих электроприборов. При правильном устройстве защиты можно полностью исключить опасность поражения электротоком, а различная техника и приборы будут полностью защищены от вероятных скачков напряжения и замыканий в сети.

Для обеспечения качественной защиты при занулении необходимо учитывать фазность приборов и выполнять сложные расчёты. Самостоятельно провести такую работу не представляется возможным. Только опытный электрик правильно спланирует подключение, установит соответствующие защитные приборы и проведет качественное зануление.

Выполненное заземление не будет зависеть от разности приборов, поэтому его проще обустроить самостоятельно, даже не имея каких-либо профессиональных навыков. Сбросить лишнее напряжение в землю намного безопаснее, чем монтировать дополнительные приспособления, которые отводят ток на щиток.

Сегодня в продаже имеются уже готовые комплекты для заземления частного дома. Потребуется только заглубить на несколько метров в землю металлический контур, подключить к нему фазу со щитка, что и позволит обеспечить максимальную безопасность используемых электроприборов. Можно подобрать различные комплекты, которые подходят для дачи или полноразмерного частного дома, отличаются своей конструкцией, способом подключения и максимально возможной нагрузкой.

В последние годы отмечается тенденция, когда полноценное зануление выполняется на производстве и предприятиях, где требуется обеспечить повышенную электробезопасность эксплуатируемым приборам и промышленному оборудованию. Обычные же домовладельцы в целях защиты от поражения током обустраивают простейшее заземление, сделать самостоятельно которое не составит особого труда.

Разновидности защитных систем

Основные требования к заземлению и занулению описаны в ГОСТе, что упрощает выполнение такой работы и стандартизирует используемые устройства. Защитные системы отличаются способом обустройства, принципом работы и используемым дополнительным оборудованием.

Система TN-C была разработана в Германии еще в начале прошлого века. Такая защита предусматривает использование единого кабеля с PE проводником и нулевым проводом. Недостатком этой системы заземления является появление избыточного напряжения при нарушении корпуса оборудования и отгорания нуля. Несмотря на имеющиеся недостатки, TN-C пользуется сегодня популярностью благодаря простоте в реализации.

Системы заземления TN-S и TN-C-S используют два провода, которые отходят от щитка и идут в землю. Контур выполняется в виде сложной металлической конструкции, что полностью исключает вероятность поражения током и выход из строя электроприборов при наличии проблем с электроснабжением. Эта схема получилась чрезвычайно удачной, она пользуется популярностью и обустраивается на дачах и в частных домах.

Заземление по типу TT основывается на соединении контура электроустановки с металлическими элементами, находящимися под землёй. Такая схема не получила сегодня должного распространения из-за сложности в реализации, а также возможных перепадов напряжения в сети.

Разновидность защиты OT подразумевает передачу лишнего напряжения на корпус и в землю с нейтрали, которая изолирована от грунта и подключена к приборам с большим сопротивлением. Такая схема получила распространение при использовании электрического оборудования, которому требуются стабильность и повышенная безопасность.

Популярные способы зануления

Зануление PNG отличается простотой конструкции , что объясняется совмещением защитных и нулевых проводников. К недостаткам этой системы безопасности относятся повышенные требования к взаимодействию проводникового сечения ее потенциалов. PNG широко используется при необходимости зануления асинхронных агрегатов, работающих в трехфазных сетях.

Наибольшую популярность сегодня получили модифицированные системы зануления электроустановок, которые питаются от однофазной сети. В них используется общий совмещенный PEN проводник, соединяющийся с глухозаземленной нейтралью. После такого соединения происходит разделение кабелей PE и N, которые далее подключаются к корпусу или аналогичным приборам защиты. Преимуществом такой технологии зануления является ее универсальность, возможность использования в однофазной и трехфазной сети, а также простота конструкции и полная безопасность.

Заземление и зануление электроустановок позволяет защитить технику от скачков напряжения и коротких замыканий. Зануление подразумевает использование специального оборудования, позволяющего перенаправить лишнее напряжение на щиток. Такая защита используется преимущественно на промышленных предприятиях и объектах, где требуется повышенная безопасность работы оборудования. Владельцы частных домов могут самостоятельно выполнить заземление, что позволит им защитить себя и используемые электроприборы от замыканий и перепадов в сети.

Любая электроустановка состоит не только из проводников электрического тока. Они помещаются в корпуса и оболочки, закрыты кожухами. Между токоведущими частями корпусами, в которых они находятся или на которых расположены, размещаются изоляционные материалы.

Все изоляторы подвержены способности повреждаться. При этом они теряют свои свойства и начинают проводить электрический ток. Потенциал рабочих частей электроустановки, находящихся под напряжением, проникает через место повреждения на токопроводящие корпуса и оболочки. При прикосновении к ним человека последний получает опасный для жизни удар электрическим током.

Способы защиты от опасных потенциалов

Ситуацию с повреждением междуфазной изоляции электрооборудования мгновенно пресекают защитные устройства: автоматические выключатели или предохранители. Но она лишь косвенно представляет опасность для человека.

Опаснее для людей как раз однофазное замыкание, в результате которого корпуса электродвигателей, электрошкафов, кабельных конструкций оказываются под напряжением.

Чтобы исключить риск поражения электротоком , нужно, чтобы при попадании напряжения на корпус произошло гарантированное короткое замыкание и потенциал на корпусе был максимально снижен.

Первое защитное действие достигается созданием цепи между корпусом и заземленной нейтралью электроустановки. При замыкании возникает ток, достаточно большой для срабатывания тех же защитных аппаратов, работающих при междуфазных замыканиях. Это называется защитным отключением.

Для реализации второго метода всем потенциально опасным металлическим частям электрооборудования придают потенциал земли. Делается это преднамеренным их соединением с заземляющим устройством. Мероприятие носит название – защитное заземление.

Системы заземления электроустановок до 1000 В получили в 7-м издании ПУЭ классификацию. Рассмотрим эти системы по очереди.

Система заземления TN-C

В этой конструкции нет ничего нового. Она была такой долгие годы.

Для питания потребителей в ней используется 4 провода. Три из них – фазные, один – нулевой. По последнему протекает рабочий ток нагрузки. Но он же используется и для реализации защитных целей, соединяясь с контуром заземления нейтрали силового трансформатора, питающего электроустановки. К нему же присоединяются и корпуса электрооборудования. Называется он проводником PEN. Из-за того, что в нем сочетаются функции защиты и транспортировки рабочего тока к месту назначения, он получил название «совмещенный проводник».

В итоге реализуются обе задачи: ток замыкания на землю высок – отключение поврежденного участка происходит достаточно быстро. К тому же при повреждении малое сопротивление PEN-проводника шунтирует тело прикоснувшегося к корпусу человека, имеющее сопротивление порядка килоома. Большая часть тока стекает в землю.

Но по PEN-проводнику протекает рабочий ток нагрузки. Контактные соединения от этого могут нарушиться, соединение – стать ненадежными или прерваться вовсе.

Так исчезает столь необходимая связь с заземляющим устройством.

Даже, если имеется повторное заземление PEN-проводника на вводе в здание.

Мало того, наличие тока в этом проводнике приводит к возникновению потенциала, увеличивающегося по мере удаления от точки связи с контуром заземления.

А при обрыве проводника PEN картина и вовсе ужасающая. Потенциал на корпусах за местом обрыва может теоретически достигнуть и 220 В.

Добавим ко всему этому технологически трудную реализацию соединения корпусов некоторых электроприемников с PEN. Как заземлить корпус электроплитки, подключаемой к сети через розетку?

Развитие бытовых электроприборов, требующих применения защитных мер по электробезопасности, привело к усовершенствованию системы TN-C. Подробнее можно почитать в отдельной статье.

Система заземления TN-S

Отличие от предыдущей рассмотренной системы заземления в том, что функции рабочего-нулевого и защитного проводника разделены в разных физических проводниках. Нулевой рабочий (N) – проводит ток нагрузки, нулевой защитный (РЕ) – подключается к контуру заземления.

В результате происходит полное избавление от потенциала на корпусах, появляющихся в «особо отдаленных районах» электрической сети, а также – при обрывах проводников. Максимум, что грозит при отсутствии целостности проводника РЕ – отсутствие защиты. Но оборваться у него шансов немного – ток-то по нему не протекает, с чего бы вдруг потеряться выполненным по всем электрическим правилам контактным соединениям?

Поскольку сечение РЕ-проводников в составе кабельных линий обычно оказывается равным сечению фазных, упростилась задача присоединить их к корпусам любого электрооборудования.

Даже к заземляющему контакту розетки. Что позволило распространить защитные меры безопасности на все бытовые электроприборы: на ту же электроплитку, в частности.

Все вновь монтируемые электроустановки теперь, как правило, выполняются по этой системе заземления.

Система заземления TN-C-S.

Существенной проблемой при реализации системы TN-S является то, что реконструкция электроустановок и строительство новых происходит зачастую без реконструкции самой трансформаторной подстанции. Обычно переделывается какая-то ее часть, начиная от распределительного щита на вводе до последнего потребителя. До этого щитка система заземления неизбежно сохраняет старую конструкцию.

Эта проблема заранее решена тем же самым пунктом ПУЭ, описывающим переходной вариант системы заземления, обозначенный, как TN-C-S. В нем нетронутая реконструкцией часть электроустановки вполне себе официально не меняет своей структуры, оставаясь то же TN-C. А вот с некоторой точки распределительная сеть выполняется по новым правилам.

Суть в разделении проводника PEN на два: рабочий и защитный.

Выполняется это во вводном распределительном устройстве. В нем устанавливается две распределительных шинки: N и РЕ. Проводник PEN в обязательном порядке присоединяется к РЕ, а между самими шинками монтируется перемычка.

Почему к РЕ?

Если перемычка между шинами оборвется (этого нельзя исключать ни в коем случае), то при таком способе соединения нулевая рабочая шина потеряет связь с нейтралью электроустановки. При этом возможны тяжелые последствия для электрооборудования – но соединение с защитной шиной не пострадает, люди останутся в безопасности.

К тому же не заметить сей факт обрыва невозможно. Его сразу побегут искать.

При обратной же схеме коммутации обрыв перемычки заметят разве что при плановых измерениях целостности защитной цепи. А за это время люди останутся без защиты – корпуса «повиснут в воздухе». Хорошо бы, если так.

Предоставленная сама себе сеть из соединенных между собой защитных проводников таит не меньшую опасность, чем при обрыве PEN-проводника система TN-C.

Блоки питания бытовой аппаратуры (компьютеров или стиральных машин, к примеру) и полупроводниковые ПРА люминесцентных ламп при отсутствии соединения их корпусов с заземляющим устройством выдают на них потенциал порядка 110 В через конденсаторы входного помехоподавляющего фильтра блока питания. Он распространяется по всей сети, появляясь на прочих металлических частях, соединенных с РЕ-проводником.

Не стоит забывать о том, что эта система унаследовала от TN-C ее главные недостатки: потенциал на PEN-проводнике и опасные напряжения на нем при его обрыве. Главный метод борьбы с ними – собственный контур повторного заземления, вывод от которого присоединяется к шине РЕ вводного щитка.

Но есть и другие системы заземления, использующиеся в частных случаях для защиты людей.

Система заземления ТТ

В предыдущих системах все заземляющие устройства соединяются в единую цепь проводниками PEN или (и) РЕ. В системе ТТ потребитель имеет свой собственный контур заземления, не связанной с проводником PEN питающей линии. Все его электрооборудование связано с этим контуром проводниками РЕ.

Таким образом, исчезают проблемы с возможным обрывом питающего потребителя PEN- проводника. Он используется как нулевой рабочий и никак не связан с корпусами.

Защита с помощью предохранителей и автоматических выключателей у потребителя работает только на устранение междуфазных замыканий, а также – между фазой и нулевым проводником.

Мерой же для защитного отключения служит обязательная установка УЗО у потребителя.

Внедрение этого метода заземления имеет показания к применению и при большой протяженности питающих линий, когда повышенное сопротивление петли фаза-нуль не позволяет произвести защитное отключение в нормируемое время.

Система заземления IT

А здесь нулевой проводник отсутствует вовсе, так как эта система – с изолированной нейтралью. Подключение нагрузки возможно только на линейные напряжения сети.

Ничего опасного для потребителя при возникновении повреждения одной фазы на корпус не происходит. Ток замыкания на землю ничтожен и не принесет организму особого вреда.

А для ликвидации опасных по величине токов все линии защищают УЗО в обязательном порядке.

Но для фиксации замыканий на землю в таких сетях устанавливаются специальные элементы – реле утечки. При его срабатывании повреждение требуется активно поискать. А при возникновении второго замыкания участок сети с повреждением подлежит немедленному отключению.