Зануление и заземление: в чем разница, плюсы и минусы

Чем отличается заземление от зануления

Защитное заземление
Защитное зануление
Отличия заземления от зануления
Видео

С того времени, когда было открыто электричество, люди множество раз ощущали на себе его неприятное и опасное воздействие. Очень скоро стало понятно, что практическое использование тока невозможно без защитных систем. Поэтому были разработаны всевозможные мероприятия, в том числе заземление и зануление электроустановок. Они широко используются в промышленности и схемах электроснабжения жилых зданий. Формы их применения и основные функции во многом совпадают, однако их применение строго разграничено. В связи с этим, нужно хорошо представлять себе, чем отличается заземление от зануления.

Защитное заземление

Чаще всего безопасность электрических приборов и установок обеспечивается путем устройства защитного заземления. Принципиальная схема данных устройств заключается в принудительном соединении электроустановок с землей, обладающей значительной электрической емкостью. В аварийной ситуации фазовое напряжение мгновенно отводится с корпуса оборудования.

Качество заземления находится в зависимости от величины сопротивления, которое должно быть у конструкции отводящей цепи. Требования к устройству заземления для каждого объекта точно определяются в ПУЭ.

В большинстве жилых домов заземление оборудуется централизованно, что позволяет без всяких опасений подключать любые электроприборы и установки. Более сложный и трудоемкий процесс устройства защиты можно наблюдать в загородных домах.

На этих объектах заземлители изготавливаются из металлических профилей или стержней. С помощью заземляющего проводника они соединяются со всеми приборами, имеющимися в частном доме. Чтобы снизить сопротивление в заземляющих цепях, практикуется использование контурных металлических систем, размещаемых на большой глубине. Величина заглубления и конструкция контура зависит от применяемых материалов и технических характеристик электрооборудования.

Защитное зануление

Система защитного зануления представляет собой один из видов заземления. В данном случае все детали электроустановок, способные проводить ток, подключаются к нулевому проводнику. Само заземление непосредственно соединяется с нейтралью трансформатора, расположенного на подстанции.

Когда наступает аварийная ситуация и фазовое напряжение попадает на корпус, это приводит к обычному короткому замыканию. В результате, срабатывают защитные устройства, расположенные в распределительном щите. Поэтому зануление можно смело отнести к наиболее эффективным защитным системам.

Отличия заземления от зануления

В системах заземления вывод избыточного тока и напряжения осуществляется напрямую в землю. Для этого используется специальная система отведения, в конце которой устанавливается заземляющий контур треугольной конфигурации. Для его изготовления используются мощные металлические конструкции, соединенные сваркой. Заземление должно снижать опасный уровень напряжения во время соприкосновения с электроустановкой. На эффективность данного вида защиты влияет качество исполнения и конструктивные особенности заземляющего контура.

Во многих электроустановках имеется большое количество частей и элементов, которые по характеру выполняемых действий не должны находиться под напряжением. Именно к ним подключается нейтральный нулевой провод. В случае касания этими частями фазного провода наступает резкое возрастание тока. Происходит обычное короткое замыкание, при котором электроустановка мгновенно отключается от сети. В этом и заключается ответ на вопрос, чем отличается заземление от зануления. Нулевой провод имеет значительно меньшее сопротивление, чем заземляющий контур. По этой причине и наступает замыкание, которое отсутствует у заземления.

Чем опасен обрыв нейтрали

Как правило, подключение квартир и частных домов у нас однофазное. Только в последнее время стали выделять по три фазы на домохозяйство.

Но даже при однофазном подключении мы все равно подключены к трехфазной сети, только к разным ее фазам.

Как было показано, при обрыве нуля и несимметричной нагрузке в трехфазной сети происходит перекос фаз. В зависимости от ситуации, напряжение в фазе может меняться от 0 до величины линейного напряжения 380 В с непредсказуемыми последствиями. Поэтому электрики тщательно следят за состоянием нейтрали.

В зануленном по схеме TN-C устройстве при обрыве нейтрали корпус прибора оказывается под линейным напряжением, хотя и не напрямую, а через нагрузку. В схеме TN-S такого не произойдет, поскольку корпус присоединен к отдельному защитному проводнику. В схеме TN-CS опасен обрыв нейтрали до точки разделения на N и PE.

Заземление

Что такое заземление – это контур, который соединят бытовые приборы через розетки с землей. Это самый действенный вариант обезопасить себя от удара тока. Можно спокойно прикасаться к металлическим деталям корпуса, не получив при этом неприятных ощущений.

Самое важное, чтобы заземляющий контур имел минимальный показатель сопротивления. Вот почему его собирают из стальных или медных элементов

Меньшее сопротивление дает возможность через проводник пропустить ток большего значения. А сила тока короткого замыкания зависит от мощности прибора (зависимость прямая) и сопротивления проводника (зависимость обратная). То есть, чем больше мощность и меньше сопротивления, тем большей силы ток может пройти по заземляющему элементу.

Часть контура закапывается в грунт рядом с домом, вторая часть – это проводники, соединяющиеся между собой через распределительный щит. Обе части соединяются на улице методом сварки.

Есть еще одно отличие, которая разделяет между собой защитное заземление и зануление. Это толщина проводников, минимальный размер которых составляет 10 мм² для медного провода или 6-8 мм² для стального. При таких величинах можно не бояться появления в сети тока большой силы, который возникает при замыкании внутри агрегатов большой мощности. К примеру, в бойлере (до 6 кВт) или в стиральной машинке (до 2 кВт).

Схема подключения заземления отличается от схемы зануления. В ней присутствует три провода, которые подводятся к розетке: фаза, ноль и земля. При этом конструкция новых розеток и вилок сделана таким образом, чтобы еще до коммутации фазы и нуля в них первыми подключились контакты заземления. Они же при вынимании вилки из розетки отключаются последними. Это уже обеспечивает безопасность. Теперь перейдем конкретно к рассмотрению вопроса: разница между заземлением и занулением.

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.

В каком случае востребована защита?

При физическом (точнее – электрическом) контакте с корпусом фазного проводника, или элемента схемы, на который в данный момент подано напряжение – возникает две опасности:

Поражение электрическим током. При случайном или намеренном (возникшем в процессе эксплуатации установки) прикосновении, электрический ток будет протекать через ваше тело. Между фазой и «землей» (в буквальном смысле этого слова) возникает разность потенциалов, и вы выступаете в качестве проводника. Сопротивление тела человека не так велико, особенно если кожа увлажнена потовыми выделениями. Поэтому сила тока, протекающего через вас, достаточна для нанесения урона здоровью, а в ряде случаев приводит к смерти;

Короткое замыкание через компоненты электроустановки. Если напряжение появляется на несанкционированном участке схемы, как минимум может пострадать электроприбор. Восстановление иногда обходится дороже покупки нового. При нарушении целостности проводки часто возникает пожар. Ток, протекающий по проводам с малым сопротивлением, достигает величины, способной воспламенить изоляцию и другие элементы схемы.

Система заземления и зануления электрооборудования обеспечивает защиту от рассмотренных опасностей, или хотя бы минимизирует последствия. Многие неопытные доморощенные электрики путают эти два понятия. Или же намеренно пользуются рабочим нулем при организации заземления.

Особенно это актуально в многоэтажках старой постройки, где отдельного контура заземления не предусмотрено. При полностью исправных линиях подвода электроэнергии, это не так опасно. Однако при повреждении нулевого провода на магистрали, или ухудшении контакта на клеммных соединениях, рабочий ноль теряет электрическую связь с реальной «землей».

Вы надеетесь на защиту от фазы, и без опаски работаете с электроприбором. В критический момент защита не срабатывает, и в лучшем случае происходит порча оборудования, а в худшем – пожар или поражение человека электрическим током.

Важно! Использовать рабочий ноль в качестве защиты пользователей – запрещено!

Защитное заземление и зануление принципиально отличаются по способу соединения с физической землей. Если использовать ноль, как заземление, могут произойти неприятности:

Например, вы заземлили бойлер на рабочий ноль. В случае пробоя фазы на корпус, устройство защитного отключения (УЗО) может не сработать. Через воду, из-под горячего крана, напряжение передается на вас. Если вы находитесь в ванной, через вас будет протекать электрический ток, опасный для жизни;
Вы пользуетесь электроплитой, расположенной рядом с батареей отопления. Система подачи горячей воды проложена в грунте, и имеет надежный контакт с землей. Если электроплита не имеет заземления, либо заземлена на ноль, в случае повреждения нулевого провода на корпусе может появиться фаза. При одновременном касании руками корпуса под напряжением, и заземленной батареи – поражение электротоком гарантировано.

Разберем ситуацию со схемами

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:

Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:

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

Назначение зануления

Иногда зануление и заземление путают друг с другом, так в чем разница между ними? Зануление применяется по ПУЭ только для промышленных установок и не является гарантом безопасности. Если фаза попадает на открытую часть устройства, то ток не уходит. После этого происходит сопряжение двух фаз, и, как следствие, короткое замыкание. Нулевой проводник необходим для быстрого реагирования дифференциального защитного автомата на КЗ, но не для защиты человека от поражения током. Поэтому его принято использовать только на производстве, где требуется быстрое отключение питания в случае аварийной ситуации.

Фото — схема зануления

Нужно ли делать зануление в частном доме или квартиры? Нет, это необязательно, и даже чревато различными негативными последствиями. Скажем, если нулевой провод сгорит, то большее количество электрических устройств, к которым он был подключен, сломается из-за чрезвычайно высокого скачка напряжения. Стоит помнить, что Ваша безопасность не пострадает, если вместе с занулением обустроить также заземление, установить УЗО и защитный выключатель.

Фото — принцип работы зануления

Как установить зануление, чтобы устройство, подключенное к нему, не сгорело:

Нужно использовать трехжильный провод с изоляцией. Одна жила отведена для фазы, вторая для нуля, третья для заземления;
Земля подключается в самом конце электромонтажных работ на корпус безопасного проводника к заземляющему контуру и т. д. Наиболее практичен специальный заземляющий отвод у щита;
В целях безопасности обязательно устанавливаются различные выключатели питания и прочие защитные установки.

Видео: в чем разница зануления и заземления

Как отличить рабочий ноль и защитное заземление

Разумеется, проверять сопротивление между «нулевым» и «земляным» проводами не следует, особенно если энергосистема под напряжением. В общую щитовую вас тоже никто не пустит. Поэтому, проверять правильность разведения нуля и земли, будем с помощью мультиметра (бытового тестера).

Поскольку точки ввода заземляющих устройств (ноль на подстанции и шина заземления в доме) находятся на удалении друг от друга, между ними есть определенное сопротивление. Грунт, даже влажный, не является идеальным проводником. Если организовать электрическую цепь без нагрузки, мы увидим разницу в потенциалах.

Подключаем измерительный прибор к фазному контакту и рабочему нолю. На схеме это будет цепь «А». Фиксируем значение.

Сразу же подключаем тестер к фазному проводу и контакту защитного ноля. На схеме это цепь «Б». Разницы в потенциале нет: прибор зафиксирует одинаковое значение напряжения. Почему так произошло? При объединении рабочего и защитного ноля, ток в обоих вариантах измерения, фактически протекает по одному и тому же проводу. Сопротивление не меняется, потерь нет, падения напряжения не происходит.

Если ваши результаты измерения показали одинаковое напряжение – проводка подключена с нарушениями Правил устройства электроустановок.

Что произойдет при разнесенном рабочем ноле и защитном заземлении?

При подключении прибора к фазе и нолю, падения напряжения практически нет (на схеме это цепь «А»). Вы увидите действительное значение рабочего напряжения в сети. Подключив тестер к фазному проводу и защитному заземлению, вы замеряете потенциал в длинной цепи. Чтобы замкнуть круг, электрический ток (на схеме цепь «Б») проходит по реальному грунту между точками физических контактов «земли». Учитывая сопротивление грунта, произойдет падение напряжения от 5% до 10%. Прибор покажет более низкое напряжение.

Это говорит о том, что ваша электропроводка организована правильно, у вас имеется настоящее разнесенное защитное заземление. При наличии правильно подобранных автоматов, электрооборудование и пользователи надежно защищены.

Мы разобрались, в чем разница между заземлением и занулением. Польза от правильной организации электроснабжения очевидна.

Что надёжнее

Сравнивая заземление и зануление по надежности и ответить на вопрос что лучше, необходимо исходить из их назначения, а также из следующих соображений:

Эффективность каждого из этих видов защиты зависит от конкретных условий их применения.
В соответствии с требованиями ПУЭ зануление применяется лишь в тех случаях, когда нет возможности сделать качественное заземление (этим они и отличаются, по сути).
Поскольку скорость срабатывания включенного в фазную цепь автомата или предохранителя не очень высока – зануление считается менее надежным, чем мгновенно срабатывающее УЗО или работающее постоянно заземление.

Еще одним существенным отличием заземления от зануления, заметно снижающим надежность последнего, является зависимость аварийного тока от точки пробоя изоляции на корпус устройства. Если это случается, например в самом начале обмотки электродвигателя, то ток в цепи будет максимальным и защита сработает чётко.

Схема работы системы зануления при пробое изоляции (рисунок слева). Схема поражения человека электрическим током без системы зануления и заземления (рисунок справа)

В случае, когда пробой изоляции окажется ближе к нулевому рабочему проводнику – разность напряжений между точкой замыкания и проводом PEN окажется равной нулю. Вследствие этого оно может не сработать совсем. Именно поэтому защитное зануление используется чаще всего как вынужденная мера, к которой прибегают в отсутствии возможности обустроить надежное заземление (в многоквартирных домах старой застройки, например).

При рассмотрении вопроса о том, как сделать защиту в частном доме, последний решается намного проще. В данном случае все условия для обустройства полноценного заземления электроустановок и электроприборов налицо, защитный контур можно сделать под окном в огороде, например. Последующие действия сводятся к простому соединению ЗК посредством толстого медного проводника с главной заземляющей шиной вводного щитка.

В заключение отметим, что заземление и зануление – это различные подходы к одному и тому же техническому решению, обеспечивающему надежную защиту человека от поражения электрическим током. Выбор того, что лучше, зависит от целого ряда причин, определяемых условиями эксплуатации защищаемого оборудования, а также от преследуемых целей.

Предлагаем Вам ознакомиться с видео о том, чем отличается заземление от зануления.