Защитное зануление: особенности и принцип действия

Способы устройства заземления

Заземление выполняется в виде контура, который имеет минимальное сопротивление. В идеале напряжение между фазой и землей должно быть равно линейному напряжению (фаза-нейтраль). Подробно с устройством контура защитного заземления своими руками Вы можете ознакомиться на нашем сайте.

Шина заземления проходит на глубине полуметра

Вместо контура можно воспользоваться естественными заземлителями. Однако этим редко кто пользуется по причине непонимания термина. Что же является определением понятия «естественный заземлитель»? Скажем так. Трубы либо другие металлические конструкции, проходящие под землей, не имеющие антикоррозийного покрытия подпадают под этот термин. Исключение составляют трубы канализации, а так же те, по которым проходят ГСМ или газ.

Штыри забиваются на глубину 1.5-2 м или глубже – все зависит от грунтаПреимущества и недостатки квартирного зануления

Скажем так, если зануление выполнено по правилам (при отсутствии заземления), недостатков нет. Однако качественному заземлению оно проигрывает. Одной из причин является полное нарушение электроснабжения при пробое фазы на корпус. Хотя с другой стороны это можно назвать преимуществом. Ведь при заземлении (если отсутствует УЗО) можно и не узнать о неисправности, что приведет к повышенным счетам за электроэнергию.

Смонтированный контур заземления – это должно быть на каждом участке частного сектора
Статья по теме:

В обзоре мы рассмотрим, как сделатьзаземление 220В в частном доме своими руками, попробуем понять, чем оно отличается от 380 В

Главный вопрос, на который Вы получите ответ – действительно ли заземление настолько важно и необходимо

Но основным недостатком зануления является то, что при возникновении аварийной ситуации приходится рассчитывать на автоматику, которая может и подвести. Нередки случаи «залипания» автоматов. Последствия при этом могут быть весьма плачевными.

Важно! Электросети домов, имеющих контур заземления, защищены значительно лучше. При этом использовать при расключении квартир таких домов зануление запрещено.

Защита от статического электричества

Каждый из нас наверняка сталкивался со статическим электричеством. Заряды статического электричества часто образуются на одежде, особенно у синтетических материалов. Когда в сухую погоду Вы снимаете одежду (рубашку, кофту, свитер) из синтетического материала слышится потрескивание, а в темное время — заметны искры. Электролизация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материалов, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов, причем материалы, имеющих большую диэлектрическую проницаемость, заряжается положительно, а меньшую -отрицательно.

Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. Чем больше сила и скорость трения и больше различие электрических свойств, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.

Например, электростатические заряды образуются на кузове двигающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достигнуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.

Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электролизация электропроводящих объектов.

Например, на металлических предметах (автомобиль и т.п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значительные электрические заряды.

На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно-лучевой трубкой.

Что такое зануление электроприборов: возможности применения

Защитное зануление электроприборов используется, если смонтировать заземление невозможно. Такая ситуация может возникнуть в случае, если многоквартирный дом построен в советские времена. Своего контура у таких домов нет, а самостоятельно его устроить не получится.

Защитное зануление – это система, выполняющая отличную от заземления работу. Если второе призвано увести напряжение в землю, исключая возможность поражения электрическим током, то первое выполняется с целью создания (при пробое изоляции и попадания напряжения на корпус) короткого замыкания. В этом случае срабатывает автоматика и электричество отключается.

Источником опасности может стать любой незаземленный электроприбор

Защитное зануление требует правильного монтажа. Не стоит думать, что достаточно бросить перемычку с нулевого контакта внутри розетки на заземляющий. Это категорически запрещено. Рассмотрим ситуацию, когда уже «подгоревший» ноль подвергается нагрузке короткого замыкания, а автомат еще не успевает сработать. Ноль отгорает, исключив замыкание, но прибор остается под напряжением. Человек, надеясь на отсутствие электричества (света ведь нет, ноль отгорел) на ощупь продвигается к выходу и облокачивается на корпус бытового прибора, находящегося под напряжением. Исход ясен, не так ли?

Правильно выполненное заземление вкупе с защитной автоматикой – залог спокойствия проживающих в доме или квартире

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.

Правда, в силовые кабельные линии добавилась лишняя жила. Ну что же – за безопасность надо платить.

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

Подробнеео системе TN-S можно почитать в отдельной статье.

Первая помощь пострадавшему от электрического тока

После освобождения пострадавшего от действия электрического тока необходимо определить его состояние:

сознание: ясное, отсутствует, нарушено, возбуждение;
цвет кожных покровов и видимых слизистых (губ, глаз): розовые, синюшные, бледные;
дыхание: нормальное, отсутствует, нарушено (неправильное, поверхностное, хрипящее);
пульс на сонных артериях;
зрачки узкие, широкие.

Цвет кожных покровов, наличие дыхания, утрату сознания оценивают визуально. Если у пострадавшего отсутствуют сознание, дыхание, пульс, кожный покров синюшный, а зрачки широкие можно считать, что он находится в состоянии клинической смерти и необходимо немедленно приступать к оживлению организма с помощью искусственного дыхания способам «изо рта в рот» или «изо рта в нос» и наружного массажа сердца.

Если пострадавший дышит очень редко и судорожно, но у него прощупывается пульс, необходимо сразу начать делать искусственное дыхание.

Приступив к оживлению, нужно вызвать врача или скорую медицинскую помощь. Если пострадавший в сознании, но до этого был в обмороке или в бессознательном состоянии, но с сохранившимся устойчивым дыханием и пульсом, его следует уложить на подстилку, расстегнуть одежду, создать приток свежего воздуха, создать полный покой, непрерывно наблюдая за пульсом и дыханием.

Ни в коем случае нельзя позволить пострадавшему двигаться, а тем более продолжать работу, так как отсутствие видимых тяжелых повреждений от эл. тока еще не исключает возможного последующего ухудшения его состояния. Переносить пострадавшего в другое место следует только в тех случаях, когда ему или лицу, оказывающему помощь, продолжает угрожать опасность или когда оказание помощи на месте невозможно (например, на опоре). Ни в коем случае нельзя зарывать пострадавшего в землю, так как это принесет только вред и приведет к потере времени.

Правила устройства ЗУ в частных домах

Людей, живущих в загородных домах, часто тревожит вопрос, обязательно ли устанавливать в своем жилище заземляющие устройства. ПУЭ (правила устройства электроустановок) помогут получить ответ на него. Этот документ содержит информацию о защитной мере, которая считается обязательной. Изготовление заземляющей конструкции в частных домах значительно проще, чем в многоквартирных городских строениях.

Для установки заземления на загородном участке нужно выбрать такое место, которое находится недалеко от дома, и разместить устройство с дальнейшим подведением медной шины. В условиях города это сделать практически невозможно. Строительные нормативы не предусматривают надежных заземлителей около дома.

В таком случае нужно пользоваться заземлением, которое находится на питающих подстанциях на достаточной удаленности от жилых построек.

В чем разница между занулением и заземлением?

Основное различие состоит в различных методах монтажа. Использование для присоединения нулевого провода обеспечивает эффективное использование этого вида защиты для гарантии безопасности как людей, так и техники. При монтаже зануления следует удостовериться, что возникающего в экстренной ситуации тока хватит для 100% срабатывания защитного оборудования.

В случае же недостаточного тока короткого замыкания возможно появление напряжения на составных частях электроприборов, что приводит не только к выходу из строя оборудования, но и существенно повышает риск поражения персонала электрическим током. Из всего вышеизложенного можно сделать следующий вывод:

При появлении напряжения на рабочей поверхности оборудования заземление обеспечивает оперативный отвод тока в землю по специальному заземляющему контуру, в то время как использование зануления не способствует отводу напряжения от поверхности, однако при правильном монтаже обеспечивает разрыв электрической цепи при помощи различных защитных устройств.

Учитывая принципиальное отличие в методах обеспечения электробезопасности, на электрических схемах они обозначаются по-разному.

В чем разница зануления и заземления теперь понятно, остается прояснить некоторые нюансы.

Трансформаторы разделительные — ГОСТ 30030-93 — Заземление

Содержание материала

23 Заземление

23.1 Доступные металлические части трансформаторов класса I, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции, должны быть постоянно и надежно подсоединены к зажиму защитного заземления, расположенному внутри трансформатора. Трансформаторы класса II не должны содержать никаких устройств для заземления. Соответствие проверяют осмотром. Примечание – Если доступные металлические части отделены от токоведущих частей металлическими частями, которые подсоединены к зажиму защитного заземления или заземляющему выводу, или если они отделены от токоведущих частей двойной или усиленной изоляцией, то они не рассматриваются как попадающие под напряжение в случае повреждения изоляции.

23.2 Зажимы защитного заземления для подсоединения к стационарной проводке и зажимы защитного заземления трансформаторов с креплениями типов Х и М должны соответствовать требованиям разд. 22. Их крепежные средства должны быть эффективно защищены от случайного ослабления, и их ослабление не должно быть возможным без применения инструмента. Соответствие проверяют осмотром, испытанием вручную и испытаниями по разделу 22. Примечание – Конструкции, используемые обычно для токоведущих зажимов, за исключением зажимов колонкового типа, обеспечивают достаточную упругость, чем удовлетворяется последнее требование; для других конструкций могут быть необходимы дополнительные меры, такие как использование достаточно упругих частей, которые не могут быть сняты случайно.

23.3 Все части зажима защитного заземления должны быть такими, чтобы при контакте этих частей с медным заземляющим проводом или другого металла с этими частями не возникала опасность коррозии. Корпус зажима защитного заземления должен быть изготовлен из латуни или другого металла, не менее устойчивого к коррозии, если только он не является частью металлической рамы или оболочки, когда винты или гайки должны быть изготовлены из латуни или из другого металла, не менее устойчивого к коррозии

Если корпус зажима защитного заземления является частью рамы или оболочки, изготовленных из алюминия или алюминиевого сплава, то должны быть приняты меры предосторожности во избежание коррозии, вследствие контакта между медью и алюминием или его сплавами. Соответствие проверяют осмотром

23.4 Штепсельные розетки во вторичной цепи не должны иметь заземляющих контактов. Соответствие проверяют осмотром. 23.5 Соединение между зажимом защитного заземления (или заземляющим выводом) и подключенными к нему частями должно иметь низкое сопротивление. Соответствие проверяют следующим испытанием. Ток, равный 1,5 номинального первичного тока или 25 А, в зависимости от того, что больше, получаемый от источника переменного тока с напряжением холостого хода не выше 12 В, пропускают поочередно через зажим защитного заземления или контакт заземления к каждой из доступных металлических частей. Примечание – Номинальный первичный ток определяют как частное от деления номинальной выходной мощности на номинальное первичное напряжение, а для многофазных трансформаторов – на номинальное первичное напряжение, умноженное на .

Падение напряжения измеряют между зажимом защитного заземления или контактом заземления приборного ввода и доступной металлической частью, и значение сопротивления вычисляют по току и этому значению падения напряжения. Сопротивление в любом случае не должно превышать 0,1 Ом

Примечания 1 Следует обратить внимание на то, чтобы сопротивление между контактом измерительного щупа и испытуемой металлической частью не оказывало влияния на результаты испытаний. 2 При измерении сопротивления сопротивление шнура или гибкого кабеля не учитывают

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.

Заземление

Начнем с разбора каждой системы по отдельности.

Так, заземление – это преднамеренное соединение электрической сети, прибора или оборудования со специальной конструкцией, закопанной в землю посредством нулевого проводника.

По сути, это единая система, соединяющая между собой токопроводящие элементы приборов и оборудования (к примеру, их корпусы), подсоединенные к ним провода, и штыри, закопанные в землю (контур).

Благодаря высокому сопротивлению контура при касании фазного провода на корпус в случае пробоя, большая часть напряжения уходит в землю, и хоть потенциал все же будет оставаться на корпусе, но его значение будет значительно сниженным и неопасным для человека.

Международный стандарт, разработанный МЭК, включает в себя несколько систем заземления, различия между которыми сводится к разным видам заземления источника питания (генератора или трансформаторной подстанции), и заземления открытых участков сети, приборов.

В стандарт входит три системы – TN, TT и IT.

Первая буква индекса указывает на тип заземления источника (T – «земля), получается, что в первых двух системах трансформаторная подстанция подключается к заземляющему контуру.

Что касается третьей (IT), то у нее источник питания заизолирован, либо же подключен к прибору, обеспечивающему высокое сопротивление (I – изоляция).

Вторая буква индекса указывает на тип заземления открытых участков сети. В системе TN (N — нейтраль) эти участки соединены с нейтральным проводником источника, подключенного к заземляющему контуру (глухое заземление нейтрали).

Для соединения оборудования и приборов используются рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.

Что касается двух других систем – TT и IT, то второй буквенный индекс указывает на то, что открытые участки сети, оборудование и приборы заземляются своим отдельным контуром.

В свою очередь система TN делится на подсистемы, их три – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Различия между ними сводятся к использованию разных защитных проводников, которыми потребители соединяются с нейтралью источника.

В подсистеме TN-C используется объединенный проводник (PEN), совмещающий в себе и рабочий, и защитный «нуль». Эта подсистема является уже устаревшей, поэтому при укладке новых электросетей она не используется.

Подсистема TN-S отличается тем, что у нее рабочий и защитный «нули» — это разные проводники. То есть, к нейтрали подключается N-проводник, а к заземляющему контуру – PE-проводник, хоть они совмещены на источнике питания.

Третья подсистема – TN-C-S является промежуточным звеном между первыми двумя подсистемами. У нее от нейтрали отходит PEN-проводник, то есть нулевые проводники объединены, но на определенном участке сети они разделяются и к потребителям подходит отдельно рабочий и защитный «нули». После разделения защитный «нуль» дополнительно заземляется.

Более подробно о системах заземления, их достоинствах и недостатках можно почитать здесь https://elektrikexpert.ru/sistemy-zazemlenij.html.

Требования, выдвигаемые заземлению достаточно серьезные. Ведь оно должно обеспечить отвод опасного напряжения с прибора или оборудования в случае пробоя.

Заземление в обязательном порядке делается для сетей, в которых напряжение выше 42 В переменного тока или 110 В – постоянного тока.

Поэтому при проектировании должны правильно подбираться части сети и оборудования, которые подлежат обязательному заземлению, осуществляться контроль за тем, чтобы заземляющая цепь нигде не прерывалась.

Серьезно подходят и к выбору проводников, их сечение должно обеспечивать соответствующую пропускную способность.

Все требования, которые выдвигаются системам заземления прописаны в ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Здесь можно подробнее узнать, как сделать заземление в частном доме.

Видео по теме TN-C

Подведем итог. Зануление в системе заземления TN-C в быту опасно, и такая модернизация недопустима. Если в многоквартирном доме старой постройки планируется переход с TN-C на TN-C-S (что маловероятно), то в частном порядке вы можете при замене электропроводки заложить трехпроводный кабель с фазным, рабочим N и защитным PE проводником. Но до тех пор, пока реконструкция не произведена, защитный проводник PE не подключается с двух сторон. То есть вы его в квартире прокладываете. Один его вывод вы вводите в подрозетники для установки розеток и выключателей, второй конец заводится в щит. С обеих сторон он не подключается, изолируется и оставляется до реконструкции системы электроснабжения всего здания.

Необходимые сведения для самостоятельного расчета заземления

Фундаментальные требования, которых необходимо придерживаться при изготовлении заземляющих конструкций — это размеры металлических элементов. В зависимости от применяемого материала (уголка, полосы, арматуры/прутка) минимальные показатели элементов должны быть не меньше:

Полоса 12х4 – 4,8 см2;
Уголок 4х4;
Арматура/пруток – диаметр от 1,0 см;
Труба (толщина стенки) – 3,5 мм.

Наименьшие размеры металлических элементов, из которых монтируются заземляющие контуры

Длина заземляющего элемента должна быть не менее 1,5 – 2 м.
Интервал между металлическими элементами контура берется из соотношения их метража, то есть: a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL.

В зависимости от имеющейся на участке площадки и возможности проведения монтажных работ, заземляющие элементы контура можно устанавливать любым способом: в ряд, или другим методом (треугольником, квадратом и т.п.). Для точности вычислений необходимо знать удельные показатели сопротивляемости различных видов почвы и водной среды. Таблица № 1 Показатели (приблизительные) удельных сопротивлений грунтов и воды p, Ом•м

Наименование почвы/водной среды	Удельное сопротивление, Ом•м
Песок	700
Супесок	300
Суглинок	100
Глина	40
Почва на приусадебных участках	40
Глина (слой 7-10 м) или гравий	70
Мергель, известняк, крупный песок с валунами	1000-2000
Скальная порода	2000-4000
Чернозём	20
Торф	20
Вода в реках, протекающих по равнинам	10-100
Морская вода	0,2-1

Отличия заземления и зануления

Заземление ПУЭ

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).

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

Когда следует использовать зануление, а когда заземление

В этой части статьи мы ответим на вопрос в чем разница между заземлением и занулением и в каком случае использовать тот или иной метод защиты человека от поражения электрическим током. Принцип действия защитного зануления похож на функциональные возможности заземления, но между ними есть существенная разница!

Обе системы предназначены для защиты человека от поражения электричеством. Разница между ними в том, что зануление мгновенно обесточивает оборудование, а заземление отводит опасный электрический ток в землю. Вот в этом и заключается вся разница! На ниже приведенной схеме наглядно показаны различия между этими двумя способами.

Какой же метод лучше использовать в каждом конкретном случае? Однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Например, в многоэтажных домах создание заземляющего контура — это трудное и затратное мероприятие. Поэтому в большинстве квартир используется защитное зануление, подключаемое к бытовой технике через электрические розетки. В частном доме монтаж заземляющего контура не вызовет затруднений. Каждая из систем защиты следующие преимущества и недостатки.

Заземление в частном доме можно сделать собственными руками, а для зануления необходимы познания в электротехнике, с проведением расчетов и выбора оптимального варианта подключения к нейтральному проводу системы электроснабжения. К тому же зануление перестает работать при обрыве нулевого провода.
В многоэтажных домах устройство контура заземления является сложной задачей, так как необходимо будет выполнить комплекс монтажных работ высокой стоимости. Для квартир в основном используется принцип зануления бытовых приборов, хотя этому способу защиты человека от поражения электрическим током присущи определенные недостатки.

Исходя из всего вышесказанного следует сделать вывод, что для частного дома лучше выбирать заземление, а для квартиры зануление. Правда, в том случае если объект запитывается от однофазной двухпроводной линии, что характерно для дачных поселков, без контура заземления не обойтись!